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高中物理競賽對數學的要求到底有多高?

2020-09-24知識

物競坑裏的同學或多或少都有這種體驗: 我明明學的是物理,怎麽總是遇到數學問題?

事實上,物理學作為一門具有完備理論系統的科學,物理規律的描述常常需要套用高等數學語言。可以說,二者相輔相成,對物理問題理解越深入,所需要的數學知識也就越深奧,對我們數學水平的要求也就越高。

從物競的目的上來看,它在於發掘、選拔有物理特長的高中生。甚至可以說是培養未來的物理學家。如此說來,可以得出以下的分析:

1.研究物理必須要掌握數學知識。 假使一個物理學家只有高中數學水平,這顯然是不可能的。所以說,物理研究必然要學習高等數學知識。

2.高中物競只涉及物理學的部份入門理論,理解問題需領會其嚴格的物理數學邏輯。 所以,學習物競時經常會遇到高等的數學知識。

3.學習物競不等同於學習所有高等數學知識。 高中物競面對的是高中生,要求他們掌握所有高等的數學知識,這顯然是不可能的(排除極少數不正常人類)。因此,只需要學習部份的高等數學知識。

4.高中物競中涉及的高等數學知識是多數人可以掌握的。 目的在於發掘有物理特長的學生,而不是數學特長,如果考試的區分集中在數學知識,這顯然是不合理的。

由此,我們可以得知物競中高等數學知識的定位。

那麽,對於高中物競中高等數學知識的學習,要分為兩個方面去看待:

1、理解物理知識

在平時的學習中,我們要理解各種物理問題中的物理知識,更深刻、更本質的領會其中的邏輯,有時候我們需要用到高等的數學知識。如電像法,為什麽感應電荷可以這樣等效,為什麽這裏可以等效,為什麽那裏不可以等效等等。

2、解決競賽試題

考場解題時,我們會用到一些高等的數學知識,但大多都是基礎,易掌握的工具性知識。從近幾年的復賽、決賽試題來看,主要的涉及內容化都是小量分析、微積分等計算技巧。未出現過需要考生手算一個帕松方程式的解這樣的問題,而難算一點的微積分也都會直接給出積分公式。也就是說,學生在解題時能靈活呼叫數學解題能力即可。

近期整理了26-35屆往年物理競賽試題,免費贈送給學物競的同學們,想要的小夥伴可以找我。

那麽,物理競賽究竟需要具備怎樣的數學水平?

1.對進入省一、省隊,起決定性作用的是物競基礎知識的掌握和基本的數學運算的功底。需要掌握 極限思想、單元函數微積分,簡單微分方程式 等知識,主要分布在【高等數學】中,建議大家熟練掌握的部份約占30%,有一定了解的約占50%。

2.再說國集,相比預賽晉級省隊,幾萬進10的賽事規則,國集360進50的規則似乎更為簡單!實際上,兩者的性質完全不同!來自全國各地的物競高手匯集在一起,爭取最後的榮譽,跨越省區的概念,難度可想而知。

難度的根本在於對物理概念理解的程度不同。程度越深,解題能力也就越強。正如前文所述,對某些物理概念的深刻理解需要用到高等的數學知識,因此高等的數學知識的掌握程度對解題思路的流暢性會有一定影響。

所以說,高水平的同學想要進入國集,除了對掌握的物理知識的自信,還應該了解多元函數微積分、向量微積分、微分方程式、復變函數、線性代數、立體幾何等方面的部份知識, 而這些知識主要分布在 【高等數學】、【線性代數】、【數學物理方法】 等書中。

最後,數學水平是否決定物理競賽的高度?

想必同學們內心已經有了自己的答案。用木桶法則做比方,如果你的數學水平是你的短板,它的高低就決定了你物競之路裏程的長短。當然啦,木桶離不開每一塊木板的支撐,你的學習習慣,學習計劃等等自身因素都有可能影響你的「載水量」,決定你物競之路能走多遠。

想要走的更長遠,捷徑是沒有的,唯有提升所有木板的高度才是正途。

努力吧,補足短板再出發!