01 从定性到定量

高中物理和初中物理有一个非常大的不同:在初中很多物理问题只要你做定性的分析,到了高中就要你做定量的计算。

从定性分析到定量计算是一步非常大的跨越。

在初中,我们只需要定性地分析那些热学、光学、力学、电磁学的现象。分析水为什么会变成冰和水蒸气?为什么会听到回声?为什么苹果往下落,水往低处流?为什么磁铁会同性相斥、异性相吸?为什么筷子在水里会“折断”?这种定性的分析跟日常生活联系得非常紧密。我们每学一点物理知识,就仿佛揭开了大自然某处的面纱,好奇心和求知欲在这个过程中得到了极大的满足。

这种初见物理时的朦胧美,一如初见的恋人。人生若只如初见,那谁都可以跟物理谈恋爱。恋爱期间我们可以靠对电、磁、力、热、光等领域的新鲜感来维持关系;但婚后就要靠对柴米油盐酱醋茶、房贷、车贷的精打细算来维系生活。

于是,进入高中,我们就要在力学、电磁学等领域进行精确的定量计算了。

在初中,我们只需要知道为什么苹果会往下落;在高中,就要能算出苹果1s下落了多少,2s后的速度是多少。在初中,我们只需要知道电荷同性相斥、异性相吸;在高中,我们就要知道两个相距1m的电荷,它们之间的吸引力和排斥力到底有多大。在初中,我们只需要知道电荷在电场中会加速运动;在高中,我们就要算出电荷运动的具体轨迹。

这样,大家明白从初中物理到高中物理到底发生了什么吗?

是的,从恋人变成了夫妻。话题从以前的梦想环游世界,变成了计算下个月的房贷、车贷有多少,计算年终奖发多少可以去欧洲旅游。

现在你知道为什么很多人初中喜欢物理,到了高中就突然不喜欢物理了吧。没错,跟很多人想一直谈恋爱不想结婚是一个道理。

但是,物理学是研究一切物质的运动形式和规律的学科,我们当然不能只满足于对物理现象做一些定性分析。我们从自然界总结出了各种物理定律,再利用这些定律去改造自然。这可是一丁点儿差错都不能有的,必须要进行精确的定量计算。

那么,做定量计算就不简单也不美了吗?

如果我们可以算出每个物体的运动情况,对宇宙中所有物体的运动规律都了如指掌。这种宇宙万物尽在我心中的感觉,绝不是那种初见的朦胧感能比的。

如果你把物理图像都看清楚了,把物理框架构建起来了,就会发现高中物理的定量计算其实一点儿也不难。

好,接下来,我们就回到物理学的起点,再重新认识一次物理。