什麼是質點?學習高中物理的開始,重點是理想化和模型的建立。
高中物理真的難學嗎?也許一開始我們就沒有找對方向和關鍵點。
什麼是質點?物體在什麼情況下可以簡化為質點?這是同學們學習高中物理遇到的第一個物理概念。學習了這一個物理概念以後,標誌著我們將正式開啟高中物理學習的過程,一個讓我們是帶著好奇、滿懷期待的過程。
然而,後面將要發生的事情,也許不能如我們所願,尤其是「道聽途說」一些「過來人」的,所謂的「痛徹心扉的體會」以後,讓我們不再淡定,更談不上「泰然處之」地去學習高中物理了。於是,當我們也成為「過來人」以後,便不自覺地將這種「體會」傳遞給下一屆的學弟學妹們,讓「高中物理難學」成為板上釘釘的、無可爭辯的事實。
高中物理真的難學嗎?這一問題肯定不能用「是」或者「否」來簡單地回答,因為所謂的難易具有相對性,對於不同的個體來說是不一樣的,你如果非要讓一個每次物理考試都能考90分以上的同學,說高中物理難學顯然是不合適的,反之亦然。
回到我們剛才說到的話題,質點:高中物理學習的第一個概念。這個物理概念本身並不難,許多同學自己預習的時候就弄明白了,根本就不需要老師再「掰開了揉碎了」的去講解。課本上是這樣說的:在某些情況下,我們可以忽略物體的大小和形狀,而突出「物體具有質量」這個要素,把它簡化為一個有質量的物質點,這樣的點稱為質點。
物體能否簡化為質點,與物體本身的形狀和大小沒有關係,關鍵是看你所要研究的是什麼問題。如果,物體的形狀和大小對所研究的問題沒有影響或者影響很小,以至於可以忽略的情況下,物體就可以簡化為一個只具有質量的點——質點;如果,物體的形狀和大小,對所要研究的問題有影響,不能忽略,那麼物體就不能簡化為質點。
好了,有人可能會說,這有什麼問題嗎?這與高中物理是否難學有關係嗎?表面上看,這只是一個簡單的物理概念而已,其實,這其中隱藏著高中物理學習的關鍵點,以及在整個高中物理學習過程中要時刻把握住的方向。
理想化。
首先,我們來看看理想化。我們知道,一般情況下,實際問題的解決過程是很複雜的,要考慮諸多的影響因素,有些時候,過多因素的考慮使得問題本身幾乎無法解決。然而,通過理想化處理,我們把握住影響問題的主要因素,忽略次要因素,問題就會變得簡單而可以解決。就像把物體理想化為質點,既然物體的形狀和大小對研究的問題沒有影響,或者影響很小可以忽略,我們就沒有必要去考慮物體的形狀和大小,直接將物體看作是只具有質量的點就行了。
在以後的高中物理學習過程中,有許多地方都使用到理想化的處理方式,比如水平面、光滑、勻速或者勻加速等等,並不是說水平就那麼「平」、光滑就那麼「光」、勻速和勻加速就那麼的「勻」,只是在我們的思維中進行了理想化的處理。
舉個例子,同學們經常會因為學習成績不理想被家長責怪,其實也難怪,是因為家長把學習過程「理想化」了,認為你去上學了,就自然該把成績提高,或者說是家長把讀書和考上大學,進行了簡單的因果對應,有「讀書的因」,必然對應「考上大學的果」。而同學們呢,是每天要面臨從早到晚好多節課、幾個學科知識的「狂轟濫炸」,要面對實際的問題,把成績提高那是那麼容易的事情,更有甚者,有些同學在高中學習期間還有較為「複雜的人際關係」需要處理。當然,這也給同學們一個提醒,如果我們可以把高中學習過程簡化一下,或者是進行「理想化」處理一下,也許會有另一番天地。
構建模型。
高中物理的學習,另一個關鍵點是構建模型。質點的概念就是一個理想化的模型,它是源於具體事物又高於具體事物,是感知和思維的產物。在高中物理學習的開篇,質點模型的建立即是一種典範,又具有普遍的意義,對高中物理以後的學習至關重要。
在整個高中物理學習的過程中,同學們要想想把具體的題目,順利地求解出來,提高物理模型建構能力是關鍵。不僅有概念的模型,高中物理中還有許多問題模型,比如彈簧問題模型、傳送帶問題模型、碰撞板塊模型等等。高中物理中的許多問題,可能問題的情境各不相同,但是其模型本質不會有太大的變化,或者說許多問題都是按部就班的「套路」。
比如,在高中物理天體運動這一章中,無非就是某一衛星或者飛行器圍繞某中心天體的運動。前幾年是「神舟」和「天宮」,這幾年是「嫦娥」和「北鬥」,再過幾年,隨著中國航空航天事業的發展和進步,火星探測計劃的持續推進,將會是「天問」或「問天」,所有這一些的本質是一樣的,只要我們理解了其本質,掌握了其核心要素,所有的所謂「變化」盡在掌握之中。
深度思維。
也許提出在高中物理的學習中,需要深度思維,讓同學們感到害怕,但這是不得不提的事,從初中到高中的學習的轉變,單從物理這一學科來說,其實是思維深度的轉變。在初中物理的學習中,同學們接觸到的,多數是對生活中的物理現象感性的認識,以及對其進行定性的描述就可以了,而到高中物理學習過程中,是需要我們進行定量的計算的,是需要把問題弄得清清楚楚、明明白白的,來不得半點的模稜兩可,其要求的思維縝密程度是相當高的。
當然,同學們也沒有必要太過擔心,所謂的深度思維,說簡單一點,就是說同學們在學習物理或者是求解物理問題時,要看起來像個「大人」在做事,而不是看起來像個「孩子」在玩耍就足以了。
如果,同學們在學習高中物理之初,就抓住了關鍵點、找對了方向,相信在整個高中物理學習的過程中,我們是可以獲得無限的「樂趣」的。關於高中物理的學習,我們在今後繼續展開分問題進行闡述,有興趣的可以關注,進入主頁查看。