为什么都觉得高中物理很难?

高中物理的“难”并不是真的难，而是因为高中物理以及高中之前的初中物理教学，几乎从来都不培养学生最基本的物理思维素养。它基本只能靠学生自己去悟。

什么是最基本的物理思维素养？

比如，我问个问题。为什么课本上给出的匀加速直线运动的基础公式是: x=vt+1/2at² 和 v'=v+at ？你在学校里学这块知识的时候，老师一定带着你们推导过 2ax=v'²-v² 这个公式，并且告诉你可以在不知道时间的时候，直接用来求解其他四个变量之间的关系。你有没有好奇过为什么课本上给出的那一组公式是基础公式，而后者就不是？虽然后者也可以用来解题。

这里就有一个最基本的物理学思维素养——把一切运动学问题的求解视作对未来的预测。朴素的古典物理学就是要干这个的。古代天文学家要预测天体运动，弹道学家要预测炮弹落点。因此，所有关于运动的问题，都应当首先被理解为一个预测物体未来运动状态的问题。也就是说，对所有运动学问题，我们首先都应当要问: 在整个运动过程中，速度关于时间，以及位置关于时间的函数，是什么。在这两个函数中，自变量自然是时间，参数则应当是我们当下就能够测量或操纵的物理量。于是乎，只要我们把初始参数确定下来，就可以预测之后任意时刻物体的位置和速度了。在匀加速直线运动中，初始参数就是初速度v和加速a。所以我们才有了课本上那一组匀加速直线运动的基础公式。对这一组基础公式最直观的理解是: 只要我确定下初速度v和加速度a，就可以通过代入任意的时间t，预测出t时刻的位移和速度。这一组公式，是对匀加速直线运动的完备描述。进一步的，任何一个运动，只要能够用一组具有同样功能的公式加以描述，那么这组公式就应当是完备的。

物理，首先是一门预言术

上述这样一套认知模板，是一套在毫无高深物理认知的前提下，最非常符合人类经验直觉的认知模板。在这样的思维引导下建立起来的物理学框架，就是一个高度现实问题导向的物理学框架。它可以引导你以一种不过分超出你的经验直觉的方式去进入物理学的那些抽象理论。

习惯了这样的认知方式，一个抛射弹道最远距离问题在你的头脑中才能自然而然转化这样的:“这个系统的初始状态参数包括了初速度v、加速度g。而自变量不再是时间，变成了初速度与水平方向的夹角α。因变量是水平位移x。我要求解的问题，就是x关于α的函数的最大值问题。”

至于这个公式 2ax=v'²-v²。在你学习动能定理之前，你是没法直观理解它的现实物理意义的。它只能是一个抽象的解题工具（当然，经过一定数学变形后，它可以被理解为平均速度是初末速度的中值）。如果你的脑子里存储了大量类似的抽象解题工具，使用时根本说不出公式的现实意义，只能从数学操作的层面理解到这个公式可以帮你计算出xx，那么你的物理思维绝对就被毒害了，你会学的非常痛苦。

这也意味着，在你学圆周运动的时候，要想对圆周运动获得一套类似的理解，只靠一个a=v²/r，是绝对不够的。你得写出一组正交方向上，位置关于时间以及速度关于时间的函数，也就是那一组三角函数。并利用这个基本问题，去感受一下运动分解与合成的真正魅力（平抛运动中是体会不出来的）——一组正交方向上的正弦运动函数和余弦运动函数居然就合成了一个圆。

这样的思维素养，会引导你不断去挖掘物理公式的现实意义，帮助你建立起直观的物理图景。我学生的物理思维基本都是被我这样带出来的。除了少数几个天赋很好的，不需要我专门去讲，他自己早就意识到这些，并且在解决具体问题时能灵活运用这种思维来引导自己找到最直观的看待问题的视角。

除了这种把物理问题视作“预测函数”的思维，物理里还有若干帮助你建立直观思考能力的方法。而这些方法，对大多数学生来说并不是学不会，而是只靠他们自己悟，根本悟不到。需要很耐心的引导，以及学生高度的思维专注，经过一定时间的训练才能获得。我当年没人引导，也不认为自己是个物理天才，我只是小时候科普书看的太多了，被熏陶出了这些思维素养。目前老钟的教学模式下，一般学生在学校里是绝对得不到这样的资源的，单个学生能被分配到的老师的耐心引导是很少的。只有那些本就有一定基础，或者足够机灵聪明的学生，那种只需要老师的一丁点儿指导就足以悟到的学生，能够在物理学科上化繁为简。大多数普通高中生面对的，只能是解题套路抽象到极端、判断逻辑反直觉到极端、甚至读题经常都读不明白的物理。而焦虑会催动他们继续背更多的解题模板，在没有进行扎实深入的思维训练的前提下就拿着一堆抽象的解题公式盲目进入到刷题环节，一整套练习册只对那些基本概念和利用常识就可回答的问题有清晰思路，剩下的题目都只是找一个可以套上去的公式把结果算出来。这就是大多数学生的物理学习状态。

还有一个最基本的素养，是画图。学校老师经常懒得强调作图的一般原则。因为普通学生确实是不在意这个，他们思维的自觉性极差，班级老师面对几十个这样子的普通学生，能反复强调个五六次就算是负责了。不少学生，刚交到我手上的时候，一个简单的斜面下滑问题，总是把斜面画成45°，然后盯着支持力、重力、合力构成的矢量三角形发呆一分钟，尬了一会儿写了个三角函数关系出来，正弦搞成余弦，错了。他把这个三角形画成了等腰直角三角形，他当然看不出来哪个角和斜面坡角一样大。为什么不画一个明显小于45°的坡度，让那一对互余的角区分开呢？因为他区分开这对角也没用，他的线都是歪的，长度是随便定的，支持力和斜面之间的垂直关系只能靠标注直角符号来确认。不少学生还挺有上进心的，想要学好物理，刷的题绝对不少。可他的图就是这样随便画画，导致他对物理图像的判断全是扭曲的，一点也不直观。这能怪谁？纠正他们的这点习惯十分需要耐心，要反复强调，一次次地逼着他们精准作图。这种作图习惯，其实应该是初中数学老师教几何的时候去培养的，到了高中再纠正很麻烦。但初中几何强调作图精准没那么有用，甚至很多初中几何题目故意作图不精准防止学生猜出答案。这就导致不少很会偷懒的所谓的聪明孩子，到了高中，物理思考的能力被锁了上限。这是很可惜的事情