什麼是高中物理（簡體書）

很多同學初中時很喜歡物理，覺得物理很簡單也很有意思。但一到高中就感覺跟不上了，感覺跟自己以前認識的物理不是一個東西，不再那麼直觀，也不再那麼簡單有趣。

於是，在一些可以自由選擇高考科目的地方，大量考生紛紛放棄物理，“棄考物理”曾一度成為熱門話題而引發全國關注。

但是，物理學作為自然科學的基礎學科，研究大至宇宙小至基本粒子等一切物質最基本的運動形式和規律。要鑄大國重器，少了物理怎麼行？要是大家都不學物理，那不用“三體人”，自己就把自己的“科技樹”鎖死了。

於是，許多地方改變了高考策略，改為理科生必選物理。這種改變在長尾君看來無可厚非，理科生要是不學物理，那還叫什麼理科生呢？但是，追根溯源，我們還是得問：為什麼很多原本喜歡物理的人，一到高中就不喜歡物理了？仿佛一到高中，物理就變得又難又無趣，跟初中物理不是一個物種似的。

其實，物理一直都是很美並且很有趣的。只是，高中物理和初中物理的確有點不一樣。如果不能及時認識到這點，還一直用初中物理的思維學習高中物理，那肯定會有各種不適應，覺得物理又難又無趣，一點兒都不好玩兒。

在這裡，長尾君就來跟大家好好聊一聊，一起看看高中物理跟初中物理到底有什麼區別？看看如何構建高中物理框架，如何建立清晰的物理圖像。

如果你剛初中畢業，希望這本書能幫你迅速調整自己的思維；

如果你已經高二高三，希望這本書對你重新理解物理、複習備考有説明；如果你還是小學生、初中生，能讓你對高中物理有所瞭解也不錯。

高中物理和初中物理有一個非常大的不同：很多物理問題在初中只要你做定性的分析，到了高中就要你做定量的計算。

從定性分析到定量計算是一步非常大的跨越。

在初中，我們只需要定性地分析那些熱學、光學、力學、電磁學的現象。分析水為什麼會變成冰和水蒸氣？為什麼會聽到回聲？為什麼蘋果往下落，水往低處流？為什麼磁鐵會同性相斥、異性相吸？為什麼筷子在水裡會“折斷”？這種定性的分析跟日常生活聯繫得非常緊密。我們每學一點物理知識，就仿佛揭開了大自然某處的面紗，好奇心和求知欲在這個過程中得到了極大的滿足。

這種初見物理時的朦朧美，一如初見的戀人。人生若只如初見，那誰都可以跟物理談戀愛。戀愛期間我們可以靠對電、磁、力、熱、光等領域的新鮮感來維持關係；但婚後就要靠對柴米油鹽醬醋茶、房貸、車貸的精打細算來維繫生活。

於是，進入高中，我們就要在力學、電磁學等領域進行精確的定量計算了。

在初中，我們只需要知道為什麼蘋果會往下落；在高中，就要能算出蘋果 1s 下落了多高，2s 後的速度是多少。在初中，我們只需要知道電荷同性相斥，異性相吸；在高中，我們就要知道兩個相距1m 的電荷，它們之間的吸引力和排斥力到底有多大。在初中，我們只需要知道電荷在電場中會加速運動；在高中，我們就要算出電荷運動的具體軌跡。

這樣，大家明白從初中物理到高中物理到底發生了什麼嗎？

是的，從戀人變成了夫妻。話題從以前的夢想環遊世界，變成了計算下個月的房貸、車貸有多少，計算年終獎發多少可以去歐洲旅遊。

現在你知道為什麼很多人初中喜歡物理，到了高中就突然不喜歡物理了吧？沒錯，跟很多人想一直談戀愛不想結婚是一個道理。

但是，物理學是研究一切物質的運動形式和規律的學科，我們當然不能只滿足於對物理現象做一些定性分析。我們從自然界總結出了各種物理定律，再利用這些定律去改造自然。這可是一丁點兒差錯都不能有的，必須要進行精確的定量計算。

那麼，做定量計算就不簡單也不美了嗎？

如果我們可以算出每個物體的運動情況，對宇宙中所有物體的運動規律都瞭若指掌。這種宇宙萬物盡在我心中的感覺，絕不是那種初見的朦朧感能比的。

如果你把物理圖像都看清楚了，把物理框架構建起來了，你會發現高中物理的定量計算其實一點兒也不難。

好，接下來，我們就回到物理學的起點，再重新認識一次物理。

01 從定性到定量 / 1

02 為什麼會運動？ / 5

03 伽利略的發現 / 8

04 牛頓力學 / 12

05 牛頓第一定律 / 14

06 牛頓第二定律 / 16

07 物體如何運動？ / 21

08 從運動到受力 / 23

09 什麼是引力？ / 27

10 萬有引力定律 / 32

11 下落的蘋果 / 38

12 從蘋果到高中物理 / 47

13 電磁力 / 49

14 庫侖定律 / 53

15 場的引入 / 57

16 簡單的力 / 63

17 出題人的套路 / 67

18 受力部分複雜化 / 69

19 運動部分複雜化 / 72

20 場景複雜化 / 78

21 另一種角度 / 80

22 運動的能力 / 83

23 能量守恆定律 / 86

24 能量的擴張 / 89

25 力與能量 / 92

26 不用死記的能量 / 95

27 能量視角的優勢 / 97

28 物理學的圖像 / 99

29 從牛頓第三定律出發 / 101

30 動量守恆定律 / 106

31 碰撞問題 / 109

32 動能是否洩漏？ / 112

33 動能守恆的碰撞 / 114

34 動能不守恆的碰撞 / 118

35 出題與刷題 / 121

36 兩種視角的運用 / 124

37 物理與數學 / 127

38 結語 / 129

39 擴展閱讀 1：從亞裡斯多德到牛頓的世界 / 132

40 擴展閱讀 2：從牛頓力學到狹義相對論 / 153

41 擴展閱讀 3：從兩個鐵球同時著地到廣義相對論 / 160

宇宙萬物到底是如何運動的？隱藏在運動背後的規律又是什麼？之前有很多人回答過這些問題，但答案都不太令人滿意。

現在，牛頓同學遞交了他的答卷，一份令人非常滿意的答卷。答卷的主體就是牛頓三大運動定律，它的核心思想是：如果物體不受外力（或者合外力為 0），它將一直保持原來的速度；如果合外力不為 0，它的速度就會改變，即具有一定的加速度。想知道加速度到底是多少，就用牛頓第二定律 F=ma 去計算。

例如，為什麼茶杯在桌子上靜止不動？因為茶杯受到了一個向下的重力和一個來自桌面的向上的支持力，這兩個力大小相等方向相反。因此，茶杯受到的合外力為 0，所以茶杯就靜止不動。

為什麼我推一下椅子，椅子就動了呢？因為我推椅子時，椅子在水準方向上受到了一個推力，合外力不為 0。根據牛頓第二定律F=ma，這個合外力會讓椅子產生一個加速度，於是椅子就動起來了。為什麼鬆手之後，椅子會慢慢停下來呢？因為鬆手之後，推力沒有了，椅子在水準方向上受到的合外力就只有來自地面的摩擦力（摩擦力一直都在，但之前比推力小）。摩擦力與椅子運動的方向相反，因此會產生一個讓椅子減速的加速度，於是椅子就慢慢停了下來。

為什麼蘋果熟了會往下落呢？因為蘋果沒熟時，受到一個向下的重力和一個樹枝向上的拉力，這兩個力大小相等方向相反。所以，蘋果受到的合外力為 0，於是保持靜止。蘋果熟了以後，樹枝承受不了蘋果的重量，就跟蘋果分離了。於是，蘋果受到的合外力就只有向下的重力。根據 F=ma，蘋果會有一個向下的加速度，因此蘋果會加速往地面掉落。

為什麼月亮會圍著地球轉呢？因為地球和月亮之間有一個萬有引力，月亮受到的合外力就是這個引力。根據 F=ma，月亮會有一個加速度，這個加速度不斷改變速度的方向，讓月亮圍著地球轉。

為什麼電荷在電場中會運動呢？因為電荷在電場中會受到一個電場力，此時電荷受到的合外力就是這個電場力。根據 F=ma，電荷會有一個加速度，於是電荷開始加速運動。

這些例子我可以給你無限列舉下去，但是你發現沒有，我用來解釋物體為何這樣運動的“套路”都是一樣的：都是先看物體受到了什麼力，把合外力 F 找出來，再利用 F=ma 求出物體的加速度 a，最後根據加速度分析物體的運動情況。

來來去去就這“三板斧”，一套“組合拳”包打天下，這就是牛頓力學。