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个人信息
学生姓名:郑阳光
毕业中学:华南师范大学附属中学
就读院系:北京大学物理学院
初入燕园,内心无比澎湃。作为一名物理竞赛生,我想总结一下自己对物理这门在中学时代接触时间最长、探索版图最广的学科的一些粗浅认识和学习感想,希望与更多初入物理海洋的同学们分享这片广袤之地的航行动力和技巧。
兴趣内驱
兴趣永远是最大的内驱力。物理是一门既拥有实用性又富含美的学科。小到微观粒子的相互作用,大到宇宙的演化发展,一切的一切都可以用几个简洁、对称、漂亮的方程描述,展现出人类理性思维的力量。物理是数学在实际中的运用,是天文学、地球科学等基础科学的根基。纵观历史,从蒸汽机到发电机,再到原子弹和航天航空技术,人类的发展无一不与物理学的发展有关。它以其严密的逻辑、现实的意义和巧妙的推理吸引着我,让我不断朝着知识深处去探索。
仗剑行千里
学习物理需要有清晰的物理图像以及良好的数学基础。对于一个物理模型,要先直观地感受它的现象和机理,从量纲、量级上对物理量进行简要分析,借助形象的画面找到关键点和本质。比如,当你在理解保守力场下粒子的运动问题时,你可以直观感觉势能就是一座山,而粒子就是一个爬山的人,爬山的人爬得越高就越累(速度越慢),有些山峰可以越过去,有些山峰力气(能量)不够越不过去,在平地(势能一阶导为零)可以休息(平衡位置),而休息的地方又可以分为谷地(稳定平衡)和山峰(不稳定平衡)。当有了这个物理图像之后,你就可以进一步理解更加复杂的内容,比如行星间物质的转移、量子隧穿效应等。
当然,有一些物理模型的图像难以用自然语言去表达,这就需要引入数学语言来帮助我们精确理解。例如我刚接触狭义相对论时,对于尺缩钟慢效应等常常百思不得其解,总是有很多模棱两可的地方,但是在了解到时空图这种直观的几何语言之后,很多问题就迎刃而解了。
所以,掌握好物理图像和数学工具这两把剑,方能行走于物理江湖。
构建知识体系
物理是一个强关联的学科,其力热电光原内部不是分立的知识点,而是有相互作用的整体。我认为要学习物理,搭建知识框架,理清内部逻辑尤为重要。你可以尝试从第一性原理出发,来导出所有推论,例如从麦克斯韦方程开始理解电磁波的产生、传播,从最小作用量原理一步一步推出牛顿力学的各种公式,从薛定谔方程导出氢原子的能级,从等概率原理得到粒子的分布函数。
这种思维体系的整理有许多优点:一方面它可以让你清晰地认识到各种公式所用到的假设条件,比如有些结论是在质心系下才可以使用,有些结论是在低温近似下才存在;另一方面它可以让我们在解决问题时联想得更快,找到解决问题的捷径,提高做题的速度。
刷题需精准
在学习之路上,我们都需要“刷题”,但我发现有些同学“刷题”注重于“刷”而不注重于“题”,所以不仅使得身心憔悴,还无法得到较大的提升。以“题”为本,才能够使“刷题”事半功倍。
我在初三下学期开始踏入物理竞赛的大门,当时的我在同级物理组的学习进度属于比较慢的,有很多别人学过的知识我还从来没有接触过,在这种情况下我并没有急着追赶,与同组的同学们一样开始刷大量的题,而是跟着自己的节奏,先扎扎实实地落实好每一个知识点的内容,并配以少量必要习题来深化理解。我在每道题的旁边总结出该题的关键之处,对不同的题找出相同点合并同类项,对同一题找出不同角度、不同解法。这使得我做的每道题目价值都能最大化,最终在第一次复赛中我成功拿到了省一。
进入物理竞赛的二轮学习时,我在平时学校测验中发现自己做题的速度远不如别人,所以我在保持学习质量的同时,把主要的时间都用来做题集,熟悉各种题型的套路,在做题中补充知识、拓宽视野,做题速度有了一定的提升。
在我第二次复赛前的几个月,我会通过套卷的模拟测试来查漏补缺,认真订正每一道错题,然后顺藤摸瓜找到问题之根,进行专题总结和训练——例如我发现刚体的复杂计算常常算错,所以我就把之前做过的相似的题目找出来,每隔一段时间就拿出来练练手。
以上的经验我觉得可以总结为“精准”二字:一是刷题要“精”,善于总结、反思,利用好每一道题的价值;二是刷题要“准”,知道自己处于哪一个阶段,薄弱点是什么,“对症下药”才能有所收获。
当局者迷,旁观者清
同学们在“刷题”之外,可以尝试去“出题”“判题”“讲题”。正所谓“不识庐山真面目,只缘身在此山中”,当我们从不同角度去理解一道题时,往往能有不同的发现。
“出题”看到的是一道题从无到有的过程。作为出题者,你会有心地去关注你要考察的知识点,一步一步地构建出一个模型,再从这个模型引申出一个又一个问题。当你理解一道题建立起来的过程,你在做题时就能“反其道而行之”,理解出题老师的思路,从问题倒推回模型,从模型倒推回知识点。
“判题”是作为观众视角去评判答案的逻辑。作为改卷老师你会如何根据标准答案来评分?你最希望看到怎么样的过程?你会青睐怎样的做题逻辑?在这个过程中,你就能领悟到怎么写过程可以使得逻辑最清晰,重点最突出,从而减少跳步漏步、误判错判的概率。
“讲题”能够使你更加深刻地理解问题。你会设想出你的“学生”会有怎样的问题,用怎样的语言讲解能够使“学生”理解你的意思。在这个过程中,你会更加严谨化你的逻辑、清晰化你的图像,发现你在做题时没有想过的问题。
碰撞出思维的火花
在学习物理的道路上我们会遇到各种问题,倘若在独立思考后无法得到满意的解答,这时就应该应用好身边宝贵的资源——同学和老师。
积极与同学老师讨论,往往会使真理越辩越明。曾记得许多节竞赛课上,与我同组的同学们会因为一个问题讨论一个下午,例如电介质的能量问题,相对论的一些悖论等常常是一个人难以搞清楚的,这时候同学们集思广益,可以更容易找出真相,在解决了自己问题的同时也解决了他人的问题。就算无法一次性解决问题,各种思维的碰撞也能让你了解别人的思维方式,从而找到更多灵感。
善于提问题,往往可以更快地解决问题。有好几次我与同学们因为一道题争论得面红耳赤,到最后发现是双方对一个概念的定义不同。倘若在一开始提出问题的人表述清楚、减少歧义,大家“统一战线”,就能更快更好地解决问题。所以我们在问问题之前,一定要先独立思考过问题,想好表达的逻辑,找出问题点所在,这样才能清晰提问。
当你和同学老师们都无法解决问题时,可以先把问题记录下来,等你学完更深入的知识或者遇到刚好解决过此类问题的人时就能得到解决。当你把清单上的问题解决了以后,就会油然而生一种自豪感。
物理这片海洋充满了无尽的未知与乐趣,希望能够通过我与物理接触的感悟和经验,让每位“航行者”有所启发。希望能够与同学们一起在未来的航行中不断超越自我,纵有波涛汹涌,也能“直挂云帆济沧海”!
供稿 | 郑阳光,内容有修改
美编 | 杨箫屿
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