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ALevel物理知识点分享之4个最重要的基本物理概念

2021-02-19 环球教育

  在A-level所有科目中,同学们在选择考试科目的时候也有所偏重,A-level物理是很多理科生普遍会选择的科目之一,那么备考A-level物理考试有什么技巧吗?下面小编给大家分享ALevel物理4个最重要的基本物理概念:


  一、Classical mechanics(the laws of motion)经典力学(运动定律)


  学过任何一种科学的同学,可能都听说过牛顿(Isaac Newton)坐在苹果树下被砸到发现万有引力的故事,虽然有一部分是虚构的,但也有一些真实性在里面。1687年,牛顿发表了《自然哲学的数学原理》(PhilosophiæNaturalis Principia Mathematica),是阐述运动基本定律或经典力学的第一本书。


  书中,牛顿提出并解释了经典力学的三大基本定律:


  1、静止的物体将保持静止,运动的物体将以相同的速度保持运动,除非物体受到外力的作用。


  2、力等于质量乘以加速度(F=ma)。


  3、当一个物体对另一个物体施加一个力时,第二个物体对第一个物体施加一个大小相等、方向相反的力。


  听起来有点抽象,但是我们细想,这些力学定律都每天清晰呈现在我们的生活中。平面上,一个球只有在有人踢它或者被风吹,它才会动。在山坡上,重力作用于它,把它拉下山。说到力(force),我们都知道被一个以每小时30英里的球砸到和被以同样速度移动的车撞到,是完全不一样的。物体的质量(mass)使力有所不同。如果我们打墙,手会很痛,因为墙会产生一个相等、相反的力。


  二、Electromagnetism电磁学


  什么是光(light)?如果不提到电磁学,这个简单的问题也比较难理解,电磁力是主宰宇宙的四种基本力量之一。电磁力(electromagnetic force)指的是在宇宙中某些类型的物质中发现的电子所产生的力。某些类型的物质,如在磁铁中发现的化合物,具有这样一种电子配置方式,可以对“带电粒子”中的其他电子施加力。这些化合物会对其他“带电粒子”施加能量,这就是为什么磁铁会吸引曲别针而不是你的手指。电磁场(electromagnetic field)的力由光子(photons)携带,光子是一种有时表现得像波(或有时表现得像粒子的波)的粒子。比较难懂,但电磁辐射构成了我们日常生活的大部分。可见光(Visible light)本身就是一种电磁辐射(electromagnetic radiation)。其他类型的电磁辐射包括x射线(x-rays),无线电波(radio waves),等等。当然,电(Electricity)是通过电磁力的操纵而产生的。


  三、Relativity相对论


  广义相对论(General relativity)是物理学中的一个基本概念,经常用运动的车辆来类比来描述它。假设你正以每小时60英里的速度开着一辆车。它是敞篷车,车顶是向下的。你直接向上扔一个球。


  相对论有助于解释这样一个事实:对于球的情况有两种不同的观点。从你的角度来看,在车里,你对球施加了一个向上的力。从站在车外一动不动的人的角度来看,当施加第二种力时,球已经在车内以60英里每小时的速度运动了。这是一个简单的例子,但可以扩展到更大的范围:例如,地球目前正以每小时67,000英里的速度绕太阳旋转——但由于相对论的关系,我们并没什么感觉。


  广义相对论在20世纪初爱因斯坦创立狭义相对论(special relativity)时得到了扩展。他的著作中,爱因斯坦提出了光的“绝对速度极限”(“absolute speed limit”for light)理论,这个速度既不可能达到的,也不可能超越。


  想象一下:你在空间中静止不动,测量光在你身边移动的速度。光源(light source)就在附近,静止不动。光速是6.71亿英里每小时。然后进行两个进一步的实验。在第一种情况下,光源正以每小时3亿英里的速度远离你。


  在第二种情况下,光源以相同的速度向你移动。然而,每次你测量光速,得到的数字都是一样的:每小时6.71亿英里。这是什么意思?举例来说,它会拉伸时间:你移动得越快,时间就过得越慢。是的,这听起来很疯狂。真相比小说更离奇。


  四、Thermodynamics热力学


  热力学的研究是以热(heat)、能(energy)和机械功(mechanical work)之间的关系为中心的。热力学围绕着四个定律(不管出于什么原因,这四个定律的编号是0到3)。很复杂,但最重要的是:在原子水平上(atomic level),我们所理解的“温度”(temperature)实际上指的是原子的运动(movement)。例如,在炎热的天气里,太阳能(solar energy)激发地球大气中的原子快速振动。这种振动携带的能量被转移到我们的皮肤上,使我们感到温暖。类似地,“冷”原子是那些运动较少的原子。并不是热量使原子运动;原子的运动就是热。


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