高中物理与大学物理之比较

高中物理与大学物理之比较

上海师范大学附属中学 李树祥

暑假后，将会有一大批同学进入大学深造。其中又会有很多同学将会学习大学物理，那么高中物理与大学物理有哪些不同?

教材内容不同

中学物理和大学物理虽然内容上都是由力学、电磁学、热学、光学、原子物理学这五大部分组成，但中学物理只是这些方面的一些基本知识，而且与数学知识的结合不是非常紧密，物理中要用到的数学知识，学生已在数学课上学过，所以难度较小。另外中学物理教材一般由演示实验、生产实际、生活经验等引入相关知识，配有较多的插图，所以比较形象生动；每节内容后都配置有关本节主要内容的练习题，这除了使学生掌握本节主要内容外，还有二个重要作用：一是帮助学生及时巩固、复习所学内容，二是增强学生学好物理的自信心，因为每节内容后给出的练习题都是本节公式、原理的直接应用，大多同学能够做出，而教学心理学的研究表明，学生能正确求解习题时会有一种成功的感觉，这种感觉不仅会提高学习物理的兴趣，而且会增强学好物理的自信心（中学物理实验编排在教材之中）。大学物理教材很少从演示实验，生产实际，生活经验等引入相关知识，它注重理论上的分析、推理、论证；插图较少，所以比较抽象；每章后才配有思考题和习题，对学生及时巩固、复习带来一定的困难（大学物理实验不编排在教材中）。且大学物理教材在深度和广度上都有加深和拓展，而且与高等数学知识的结合比较紧密，所以难度增加了。以“重心”概念为例，中学和大学是从不同角度对重心进行研究的，中学阶段对重心是这样讲述的：地球上一切物体都受到地球的吸引，这种由于地球的吸引而使物体受到的力叫做重力。从效果看，我们可以认为各部分受到的重力作用集中于一点，这一点叫做物体的重心，重心实际上就是重力的作用点。质量分布均匀，形状规则的物体，重心就在物体的几何中心。质量分布不均匀的物体，重心位置与质量分布及物体的形状都有关，重心可能在物体内，也可能在物体外。 大学阶段关于重心的讲述则是按以下方法进行的：

将地面上的物体视为刚体，并将其分割成无数质元来看待。它的各个质元所受的重力是同向平行的，如果改变刚体在空间的位置，各个质元所受的重力大小以及相对于地球的方向均不变，只是相对于刚体的方向有所改变，不论如何改变刚体在空间的位置，它的各个质元所受重力的合力都通过与刚体相关联的某一点，即刚体各质元所受重力之合力的作用点，这一点就是刚体的重心。

由刚体各个质元重心的坐标可求出刚体重心G 的坐标为： m x m x i i G ∆∑= m y m y i i G ∆∑= m

z m z i i G ∆∑= m 为整个刚体的质量。

中学阶段，限于教学要求，只能给出重心的定性定义以及寻求重心的简易方法；大学阶段，重心的定义则是在中学基础上将物体看作由无数质元组成，各质元所受重力之合力的作用点定义为刚体的重心，并根据力矩等效导出重心的坐标，由此便可定量化地确定物体的重心位置。

讲课方法不同

中学物理由于教学内容少，课时多，所以教学进程相对较慢，老师有时间对内容进行详

细讲解、分析，如通过生活中的现象，通过演示实验等等来使学习内容形象生动，依次来提升同学们的学习兴趣，并通过对学生进行提问，通过课堂演练题目的形式边讲解、边讨论、边练习，加深学生的理解和记忆，在每一章节或每一部分内容结束后，安排课堂练习或习题课来帮助学生总结归纳本章节的主要内容。大学物理由于教学内容多、课时少，课堂教学的信息量大，很少有时间进行课堂练习、介绍各种类型的习题，课堂上以老师讲解为主，要使学生当堂理解和掌握课堂内容有很大的困难，要求学生课后自己总结和归纳。中学物理教学，以物理知识点的传授为主，将知识点讲深讲透；大学物理教学，以物理思想和知识整体结构讲解为主，主要是物理思想、方法的运用。中学物理中的许多物理现象都可通过实验进行演示，大学物理教学中由于种种原因，基本不使用课堂演示实验的手段进行教学。如高一同学们学习的牛顿运动定律，是用了一章的内容来讲解。其结构设置为：先讲“牛顿第一定律”，在讲时老师大多都要模拟伽利略的斜面实验，通过演示实验让同学们理解“维持物体运动不需要力”，得出惯性概念后老师也会列举大量生活中的事例以及演示实验让同学来理解惯性；然后第二节“牛顿第二定律”中，用实验探究加速度与力、质量的关系；在得出加速度与力、质量的关系后顺利得出牛顿第二定律，再通过例题对牛顿运动定律加深理解；在牛顿第二定律后教材安排了安排了第三节“作用与反作用牛顿第三定律”，老师也会通过大量演示实验后得出“两个物体之间的作用力与反作用力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上”这一牛顿第三定律的内容，内容得出后老师会通过例题来继续强化同学们对牛顿第三定律的理解；学完三个定律后的一节是“牛顿运动定律的应用”，老师会先讲解力学单位制，然后再通过给出多道例题的分析来强调利用牛顿运动定律解题的注意点；最后一节是“从牛顿到爱因斯坦”，老师会通过物理学史让同学们了解牛顿和爱因斯坦的伟大贡献，也要知道牛顿运动定律只能适用于低速、宏观领域中的力学现象，也有它的局限性。同学们在学习牛顿运动定律之前已经用两章内容分别学习了“匀变速直线运动”和“力和力的平衡”，对力和力作用下物体运动状态的变化有了了解，这样循序渐进，更便于同学们对牛顿运动定律知识的接受。而大学物理中，基本上对牛顿运动定律只用了一节内容进行学习，老师一般先阐述牛顿运动三大定律的内容，给出牛顿第二定律的微分方程，再讲牛顿运动定律的应用及适用范围。整个内容与生活没多大联系。也许是因为高中已经学习过的缘故，教材讲授的内容非常简单，只是简单的以文字的形式说明了牛顿运动三大定律的内容，并且涉及到了微分方程，老师通过一些理论推导、证明等比较枯燥的东西会很快讲授完，这就需要同学们课下注意通过自学来加深对知识的理解和应用。

学习方法不同

高中一般是依靠老师学，课前预习的不多，有些同学上课甚至不做课堂笔记，课后很少仔细阅读教材，课余时间除用来完成老师布置的作业外，就是求解大量的题目，学习的主体意识不强。由于天天与老师在一起，老师抱着学生走，同学们也习惯了在别人的监督下学习，在老师划定的轨道上运行，对教师的依赖性较强。大学注重新概念、新内容的学习，从教学内容和要求看，物理学习到了大学阶段确实出现了一次飞跃，或者说上了一个台阶。客观地讲，这个台阶的梯度不能算小。这就形成了物理难懂难学的现实。学物理的内容不是中学内容的重复或简单的扩展，而是在概念上深化、理论上提高，螺旋式上升。有许多新概念出现，如角动量、热学中的“熵”、量子化、能带等。既学习质点的运动，又研究多粒子体系。用爱因斯坦相对论的时空观代替了牛顿的绝对时空观。量子理论取代了能量连续的看法。从宏观到微观，从低速到高速，从经典到近代，大学物理的内容把同学们带向一个又一个美妙而又神奇的物质世界。对这些新概念、新内容，从一开始就要给予充分的理解和足够的重视。学习过程，实际上就是智慧能力的发展过程。问题要一个一个的解决，知识要一点一点的积累。不要等问题成了堆，然后坐山兴叹：物理难懂难学也！另外，在大学物理的学习中要培养用