今天打開信箱收到這篇,我覺得我快變成奇摩知識家了:

: 你好

: 目前高三
: 我想請問你物理 化學怎麼補救
: 還是有推薦的家教嗎哈哈
: 我的強項是數學
: 有投資有報酬
: 可以感受到這三科有異曲同工之妙
: 但是物理題目看了一遍
: ?摁
: 再看一遍
: 摁?
: 剛才發生什麼事
: ?摁
: 對齁我在讀物理
: 大概就是這種情況
: 不知道為什麼看了題目就是沒感覺
: 但是對完答案又知道
: 其實沒有很難
: 跟數學有點像
: 但是物理就是充滿問號
: 哈哈你以前都是怎麼讀的呢

其實我覺得我真正會讀物理,是上了大學開始讀原文書以後。

如果你有機會拿到一本"普通物理"的原文書,
你會發現裡面九成在講現象和原理,一成在解題。
這是老外對物理的看法,而物理知識是老外一點一滴建構出來的。

對老外來說,數學是被發明來解釋物理現象的。
台灣反其道而行,把題目的數學搞得很複雜,模糊了背後的物理意義。

舉例來說,拋體運動為什麼會用到三角函數?
仔細思考這件事,你會發現老外很厲害。

當他們注意到投擲一顆石頭的運動軌跡是一個拋物線的時候
就想辦法要建一個數學模型來描述他,但一開始實在太複雜了。
垂直方向受到重力影響,水平方向搞不好有風吹、丟的力道會造成加速度

就是因為太複雜了,於是他們先思考簡單的、想像如何簡化

假設沒有風、水平方向是等速好了。
那我可以用甚麼模型?
好像還是有點難。

那再簡單一點,垂直、水平方向都沒有加速度。
不就變成,每小時往東走三公里,往北走四公里,兩小時後離原地幾公里的問題了嗎?

國小都會做,只要格子畫出來,答案是10公里。
這就是普通物理描述拋物線運動的方式。

然後你就會發現:
「欸~好像可以用數學的向量來描述耶!」

 所以向量就是被發明來描述在空間中的物理現象。

有了向量,你數學不錯,應該就可以知道為什麼要用到三角函數。
因為要把向量投影到X軸、Y軸。
把整個曲線拆解成兩個方向個別分析,原本複雜的軌跡就簡化成X軸的等速運動、Y軸的加速運動了。
畢竟我們真正關心的,始終是某個時間點會在甚麼位置,對吧?

所以你看公式才都會是時間的函數:X= V0*t  Y=V0*t -0.5gt^2
如果有一台電腦,你把這算式丟進去,只要設定好初速度,你就可以知道2秒後你丟出去的石頭會在哪裡了。

由此可知,不管運動方式變得再複雜,只要我可以寫出他和時間的關係式,我就可以預測,很厲害吧!
這就是化繁為簡、再由簡馭繁的功力了。

然後相對運動就是方便計算的方式,
搞懂觀察點的不同會造成觀察速度的差異,

完全沒有問題。

這樣的概念,用在二上的物理就綽綽有餘了。
剩下的就是你對題目的理解、代數的功力而已,可以靠練習來解決。

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最重要的是動量守恆、能量守恆的概念
這部分的觀念一定要紮紮實實的讀通了,題目才會漂亮的運用。

要先了解甚麼是系統?

去找任何一本原文教科書,他們會花很大的力氣在解釋系統。
但台灣的高中物理沒有,所以基礎觀念不紮實,題目都亂做。

系統的概念就像是一個框框,這個抽象的框框的特色是本身不會移動,
而且裡面的人事物怎麼改變都不會影響到外面的。
所以裡面動量守恆、能量守恆、合力為零。

就想像你在車上和坐在隔壁的朋友打架,
車子、你、朋友,是一個系統,你推你朋友,車子不會因此改變方向,對吧?
因為他屁股和沙發之間有一個摩擦力產生的反作用力抵銷了。
又因為發生在系統內,動量守恆,合動量為零。 

所以你就可以用力學、動量守恆、能量守恆的方式分析你和你朋友的力道、速度、位移、等等..

可是如果今天有一輛車在十字路口攔腰撞上你們坐的車,方向就改變了,
因為這是一個來自系統外的力。

而且你沒辦法用車子這個系統來分析這個外來的力,因為你們確實因為撞擊力而移動了,
你、朋友、車子,也沒有任何一個地方可以產生反作用力來抵銷這個撞擊的外力,
所以動量不守恆。

但如果我把系統的視角擴大到地球,地球並沒有因為你們撞車改變方向,
所以,以地球為系統的動量依然守恆;系統內的主角就變成車子A、車子B了。
這樣你才能分析兩台車碰撞的力道、速度、位移..等等

這告訴我們,如果要描述一個物理事件,你要試著建立好的系統。

所謂好的系統,當然就是可以把動量守恆、能量守恆套進來計算的系統。
每次解題前都要先思考怎樣建立包含一切的系統。
這樣才不會覺得自己盲目的套公式。

其實題目解答都會寫在前面,動量守恆、能量守恆。
但它們都不會告訴你是甚麼系統內守恆。

大學時真正在解題的的時候,對這些要求是很嚴謹的。

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小章節的聲學的題目(都卜勒效應),會被拿來和直線運動結合
光學的波長、頻譜會被拿來和後面的量子力學結合。

量子力學是繼運動學之後的大章,他也很好出題,因為可以跟力學結合。
這邊你可以試著跟化學的鍵結做結合。

KQq/r^2 講的不就是在描述鍵結力嗎?

質量越大、電荷越大、半徑越小、引力越大,表現出來的就是化學物質活潑的特性。

你看1A族,氫鋰鈉鉀銣銫法
質子帶正電、電子帶負電,一樣要游離掉最外層的電子,
H的游離能是不是比法大多了?

因為越往下走,原子層越多、外層電子離質子越來越遠,
半徑變大,鍵結力就弱了。
這樣,就少了很多死背的功夫了。

久而久之這變成很直觀的思考,離得近的抓得緊、離得遠的抓不緊,愛情也一樣啊!

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所以其實你可以把高中理化想像成一部科學史。

人們先觀察到自然界的運動現象,嘗試用數學描述。
接著用顯微鏡觀察發現了原子以後,
就體會到原來物理中的力學,和化學是息息相關的。
於是又用數學去描述。

解釋化學微觀現象就要用到物理,解釋物理就要用到數學。

能夠理解這些,我覺得在讀這三科的時候可以更事半功倍。
直接少讀很多章啊!

加油啦!

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