如何用10句话说清楚一个物理原理?丨21读书

21世纪经济报道 2020-12-27 14:51:15

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很多人提起物理就挠头,觉得物理太难学了,自己没有学习物理的天分。实际上,正如著名物理学家、中科院物理所研究员曹则贤所说,“我想那是因为没遇着好老师,没人告诉我们物理学到底是什么样的框架。”

今天,我们一起来看看李永乐老师是如何描绘物理学这所大厦的框架的吧。

21读书

来源丨本文内容综合选自《李永乐老师给孩子讲物理》

编辑丨阿巷;实习生思纯

图片来源丨视频截图,网络等

我以为是我没有学习物理的天分,后来才发现,是我没有遇到一个好的物理老师。

题记

给孩子讲物理

理查德·费曼曾说过:

假如天降大灾,所有科学知识都丢失了,只能传一句话给下一代,如何用最少的词汇表达最多的信息呢?我相信这句话是原子假设:

‘所有物体都是用原子构成的——这些原子是一些小小的粒子,它们一直不停地运动着。当彼此略微离开时相互吸引,当过于拥挤时相互排斥。’

在费曼看来, 原子假设是客观世界的第一性设定,是一切科学智慧的渊薮。

顺着这个思路,你会如何给宛如一张白纸的孩子的讲物理呢?

历代学者智慧凝结:

经典力学、经典热学、电磁学、光学、原子物理、相对论、量子物理……

物理学发展至今已成巍巍大厦。

给孩子讲物理,就是将这座大厦的框架描出,框架之上的砂石、混凝土有待幼小的心灵借由好奇心再去探知、填补。

最近,《李永乐老师给孩子讲物理》将物理学这所大厦的框架和盘托出。期待在孩子心中种下一颗物理学的种子,让它随着时间的浇灌生根发芽、枝繁叶茂。

01

如何用10句话给孩子

讲清楚热学的基本原理?

01

世界万物几乎都由肉眼看不见的分子构成;

02

分子各有不同,所以万物各有不同;

03

物体之内的分子,时刻不停地运动着,距离太近则互相排斥,距离太远则相互吸引;

04

同样的分子也能构成不同的物体,比如冰块和水都是由水分子构成的;

05

冰块和水之所以不同,是因为分子的排列方式不一样,冰块里的水分子排列相对整齐,水里的水分子排列相对混乱;

06

分子排列方式方式不同,是温度造成的。温度越高分子跑得越快,跑得快就排的混乱,如水;跑得慢就排的整齐,如冰;

07

把冰块放入热水,热水的分子把冰块分子撞得快起来,冰块会融化,表明热量是可以传递的;

08

水中的分子也会跑到杯子外,变成水蒸气,便是蒸发;温度越来越高,水分子争先恐后地往外跑,水面就会冒泡,这就是沸腾;

09

跑到空气中的水分子遇到冰冷的树叶就跑不动了,重新变成水,便是露珠;跑到低温的高空中,变成水滴落下来,便是下雨。

10

我们生活中常见的冰块、水、蒸发、沸腾、下雨,它们背后的原理就是热学啊。

以上就是《李永乐老师给孩子讲物理》这套书中《热学》一册的基本逻辑,书里配有形象的比喻和生活化的场景,更容易让孩子理解。

这套书共10册,用类似的逻辑,给孩子讲述了《力学》《热学》《光学》《振动和波》《电磁学》《流体力学》《原子物理》《光学史》《相对论》《量子力学》。

02

更适合孩子的物理学体系

前段时间,抖音上的科普达人严伯钧和李永乐老师做了一次直播连线。

严伯钧问了一个问题:

“《热学》这一册的逻辑我非常认同,不过,这套书为什么选这10个主题呢,为什么这10册书要这样排阅读顺序呢?”

李永乐老师的回答大概是:

“这10册书由浅入深,层层递进,而且也参考了国内物理教学体系的顺序。”

众所周知,全网粉丝超过2000万人的李永乐老师确实是一位中学老师。

2020年,李永乐老师所在人大附中考入清北的学生有169人,在全国各中学中排名第一。

2009年李永乐老师入职人大附中,十余年来,他有数百名学生考入清华北大,有十余名学生获得物理奥赛金牌,获北京物理学会“国际奥赛金牌教练员”称号。

国内的物理教学体系是几代教育人贯通中外精心设计的,根据孩子的接受程度循序渐进,由浅入深。其良苦用心,唯有资深老师能体会。

多年之后,《李永乐老师给孩子讲物理》的读者在中学的课堂上听到相关的内容,不免会心一笑。

03

用讲课的方式做科普,

千万量级网友甘心听讲

对于孩子来说,物理会不会太难了,能看得进去吗?

这对李永乐老师来说不是问题。

2017年4月,李永乐老师的讲课视频“闰年是怎么回事”突然在网上火了。一天之内视频点击量超过了1000万,次日超过了2000万。

此后,一发不可收拾,李永乐老师一系列科普短视频引发海量关注和热议,全网粉丝数飙升,超过2000万人。央视新闻、人民日报、科普中国等官方媒体纷纷转发。央视、北京卫视、湖南卫视、江苏卫视等都邀请他做节目嘉宾。

李永乐老师在短视频中一套板书行天下,用平稳的语调一条一条把知识的逻辑讲述的明明白白。他擅长讲课,他用讲课的方式做科普,让千万量级的网友甘心听讲。

于是,有人说李永乐老师是“黑板侠”,也有人说他是“国民老师”。

有网友评论:

“如果当年遇到李老师,我觉得高考还是可以稍微考好一些的,现在看了李老师的视频,都想自己重新学一次高中物理!”

多少人梦回高考,醒来一身冷汗。除非你“天赋异禀”,书山题海的生涯大多是人生的一场梦魇。常言道:十年寒窗苦。

似乎读书上学就是要吃尽苦中苦。如果老师能把知识讲得通透生动,孩子会不会不觉其苦,自此爱上学习?

04

从学霸到批发学霸,

金牌老师是如何炼成的

李永乐老师是北大物理和经济学双学士,清华大学电子工程硕士。而且,他当年是通过全国物理竞赛被保送到北大的。

中学时期的李永乐痴迷物理,高二就自学完成了所有高中物理课程,一门心思准备物理竞赛。要参加物理竞赛首先要通过学校的预赛,然后才是省复赛、全国决赛。没想到在预赛阶段就差点掉链子了……

在去参加预赛的路上,李永乐的自行车车闸线断了,导致迟到了半个小时。

当他生无可恋地打开试题,却发现题目都太简单了,以至于提前做完交卷了。

顺利通过预赛后,他在省复赛中拿到了第一名,然后在全国决赛中成绩优异,于是被北大提前录取了。

李永乐老师本来就擅长学物理。

2009年,李永乐清华大学硕士毕业,应聘到人大附中,成了李永乐老师。

人大附中的高中老师都是从高一开始带班级,一直带到高三,送走一批学生再回到高一带下一批,三年一轮。

初登讲坛,李永乐老师发现教物理并不简单。作为学霸,你自己学会就可以了;作为老师,你需要让你的学生都学会。

所以,头三年,李永乐老师几乎全部时间投入到研究物理教学框架中去了,一堂40分钟的课往往需要准备4个小时,几乎每晚都要熬到12点以后才能休息。

李永乐老师讲解游标卡尺的使用

到了第二轮的三年,李永乐老师对常规的物理课基本可以驾轻就熟了,却又被学校安排了竞赛课,成了学霸们的竞赛教练。

竞赛难呀,要求学生不仅要超常掌握中学的基础物理知识,往往还要超前了解前沿物理研究成果。李永乐老师只得继续和物理死磕,一次竞赛课往往要讲十几个小时,最忙的时候每天只能休息3个小时!

到了第三轮的三年尾声,李永乐老师才算打通了中学物理的“任督二脉”,课堂教学不在话下,他带出的学生接近半数都能超过清华北大的录取分数线;他带出的物理竞赛金牌选手有十几位之多。

李永乐老师成了人大附中的学霸嘴里的“大神”,甚至有学生路过他的课堂,冲着教室门就是一个深鞠躬,说:“膜拜大神”。不时也有别的老师来他的课堂“取经”,评价他的课堂流畅性、逻辑性和系统性都很好。

如今,李永乐老师在人大附中的第四轮也过了一半,成了一个小朋友的爸爸,开始关注少儿教育。

05

扎克伯格和李永乐

老师不谋而合

2015年2月,扎克伯格在脸书上晒出一条照片,照片上他正在给刚出生的女儿读《宝宝的量子物理学》。

扎克伯格的这张图片直接让这套书卖断了货。这套书的内容极其精简,每一页一个示意图,一本书串联起一个物理理念的逻辑。

学科学要从娃娃抓起,在这个问题上,扎克伯格和李永乐老师不谋而合。

李永乐老师对自己在上幼儿园时的一些事情至今耿耿于怀。

那时候,他时常和其他小朋友争论地球大还是太阳大,公交车往右转乘客为什么往左歪。

小朋友们争论不出结果,就去问老师或者家长。这些大人要么就告诉他一个简单的答案,要么干脆说“这是你的错觉”。

如今20多年过去了,李永乐老师发现这个问题依然没有什么好转。孩子遇到问题,家长可能会去求解,但是告诉孩子的永远只是一个结论。

学校里虽然开设了科学课,但是几乎没有学校重视培养孩子的科学思维,甚至用上科学课的时间去学语数外,一切还是以考试成绩为目标。

李永乐老师认为,从小培养孩子的科学思维,让孩子对某些东西感兴趣,孩子将来可以选择自己的道路。

为什么从小学科学很重要?李永乐老师讲了自己的一个故事:

“在我小学一年级的时候,有一次暑假,我在姥姥家看电视,电视里演的是给孩子看的科学故事。我依稀记得:两个叫做质子的小朋友关系不好,在一起就打架。这时来了一个叫中子的小朋友,他们就不打架了。

我还记得:有一个科学家,用一枚炮弹去打一张卫生纸,结果炮弹居然反弹回来,打在了他自己的身上。其实,我当时并不明白动画片里讲的是什么意思,但是这么多年来,那部动画的镜头却经常出现在我的脑海里。

直到十年后,我上了高二,才知道当年的动画片讲的是原子核的故事,卢瑟福用阿尔法粒子轰击金箔,结果发现了阿尔法粒子被反弹回来,就发现了原子的核式结构,而原子核就是由质子和中子组成。

我非常感谢那部动画片,让我第一次感觉到了科学的乐趣,在我的心中埋下了科学的种子。”

06

李永乐老师给孩子的

10堂物理思维课

自从升级为“奶爸”之后,如何给孩子讲科学变成了一个问题。

《李永乐老师给孩子讲物理》这套书就是李永乐花费数年时间对少儿教育问题给出的一个解答。

这套书共10册,盖了传统物理的几大板块“声·光·力·电·磁·热”(《力学》《热学》《光学》《振动和波》《电磁学》《流体力学》《原子物理》《光学史》),在此基础上还链接到了前沿的《相对论》《量子力学》有着足够的知识广度。

10册书形成一个体系,与物理教学体系暗合,由浅入深帮助孩子了解万物至理。

这套书里没有故事,通过极其简要的语言把知识的逻辑说清楚。

10册书,就是李永乐老师精心备课的10堂课。

只要老师足够好,物理不难

著名物理学家、中科院物理所研究员曹则贤说:

“今天我们生活在一个用技术支撑起来的高度发达的社会,而支撑我们这个社会的高度发达的技术,如果仔细检查一下,你会发现,它们的基础差不多都是物理学。”

为什么很多人提起物理就挠头,觉得物理太难学了?曹则贤研究员说:

“我想那是因为没遇着好老师,没人告诉我们物理学到底是什么样的框架。”

让孩子从小跟着李永乐老师学物理,他不会感觉太难。

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《 李永乐老师给孩子讲物理 》

作者: 李永乐

出版社:江苏凤凰科学技术出版社

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