如何用10句話說清楚一個物理原理?丨21讀書

21世紀經濟報道 發佈 2021-08-05T19:31:38.905288+00:00

每周一本書讓閱讀,豐滿人生很多人提起物理就撓頭,覺得物理太難學了,自己沒有學習物理的天分。實際上,正如著名物理學家、中科院物理所研究員曹則賢所說,「我想那是因為沒遇著好老師,沒人告訴我們物理學到底是什麼樣的框架。」今天,我們一起來看看李永樂老師是如何描繪物理學這所大廈的框架的吧。

每周一本書

讓閱讀,豐滿人生

很多人提起物理就撓頭,覺得物理太難學了,自己沒有學習物理的天分。實際上,正如著名物理學家、中科院物理所研究員曹則賢所說,「我想那是因為沒遇著好老師,沒人告訴我們物理學到底是什麼樣的框架。」

今天,我們一起來看看李永樂老師是如何描繪物理學這所大廈的框架的吧。

21讀書

來源丨本文內容綜合選自《李永樂老師給孩子講物理》

編輯丨阿巷;實習生思純

圖片來源丨視頻截圖,網絡等

我以為是我沒有學習物理的天分,後來才發現,是我沒有遇到一個好的物理老師。

題記

給孩子講物理

理察·費曼曾說過:

假如天降大災,所有科學知識都丟失了,只能傳一句話給下一代,如何用最少的詞彙表達最多的信息呢?我相信這句話是原子假設:

『所有物體都是用原子構成的——這些原子是一些小小的粒子,它們一直不停地運動著。當彼此略微離開時相互吸引,當過於擁擠時相互排斥。』

在費曼看來,原子假設是客觀世界的第一性設定,是一切科學智慧的淵藪。

順著這個思路,你會如何給宛如一張白紙的孩子的講物理呢?

歷代學者智慧凝結:

經典力學、經典熱學、電磁學、光學、原子物理、相對論、量子物理……

物理學發展至今已成巍巍大廈。

給孩子講物理,就是將這座大廈的框架描出,框架之上的砂石、混凝土有待幼小的心靈藉由好奇心再去探知、填補。

最近,《李永樂老師給孩子講物理》將物理學這所大廈的框架和盤托出。期待在孩子心中種下一顆物理學的種子,讓它隨著時間的澆灌生根發芽、枝繁葉茂。

01 如何用10句話給孩子

講清楚熱學的基本原理?

01 世界萬物幾乎都由肉眼看不見的分子構成;

02 分子各有不同,所以萬物各有不同;

03

物體之內的分子,時刻不停地運動著,距離太近則互相排斥,距離太遠則相互吸引;

04

同樣的分子也能構成不同的物體,比如冰塊和水都是由水分子構成的;

05

冰塊和水之所以不同,是因為分子的排列方式不一樣,冰塊里的水分子排列相對整齊,水裡的水分子排列相對混亂;

06

分子排列方式方式不同,是溫度造成的。溫度越高分子跑得越快,跑得快就排的混亂,如水;跑得慢就排的整齊,如冰;

07

把冰塊放入熱水,熱水的分子把冰塊分子撞得快起來,冰塊會融化,表明熱量是可以傳遞的;

08

水中的分子也會跑到杯子外,變成水蒸氣,便是蒸發;溫度越來越高,水分子爭先恐後地往外跑,水面就會冒泡,這就是沸騰;

09

跑到空氣中的水分子遇到冰冷的樹葉就跑不動了,重新變成水,便是露珠;跑到低溫的高空中,變成水滴落下來,便是下雨。

10

我們生活中常見的冰塊、水、蒸發、沸騰、下雨,它們背後的原理就是熱學啊。

以上就是《李永樂老師給孩子講物理》這套書中《熱學》一冊的基本邏輯,書里配有形象的比喻和生活化的場景,更容易讓孩子理解。

這套書共10冊,用類似的邏輯,給孩子講述了《力學》《熱學》《光學》《振動和波》《電磁學》《流體力學》《原子物理》《光學史》《相對論》《量子力學》。

02 更適合孩子的物理學體系

前段時間,抖音上的科普達人嚴伯鈞和李永樂老師做了一次直播連線。

嚴伯鈞問了一個問題:

「《熱學》這一冊的邏輯我非常認同,不過,這套書為什麼選這10個主題呢,為什麼這10冊書要這樣排閱讀順序呢?」

李永樂老師的回答大概是:

「這10冊書由淺入深,層層遞進,而且也參考了國內物理教學體系的順序。」

眾所周知,全網粉絲超過2000萬人的李永樂老師確實是一位中學老師。

2020年,李永樂老師所在人大附中考入清北的學生有169人,在全國各中學中排名第一。

2009年李永樂老師入職人大附中,十餘年來,他有數百名學生考入清華北大,有十餘名學生獲得物理奧賽金牌,獲北京物理學會「國際奧賽金牌教練員」稱號。

國內的物理教學體系是幾代教育人貫通中外精心設計的,根據孩子的接受程度循序漸進,由淺入深。其良苦用心,唯有資深老師能體會。

多年之後,《李永樂老師給孩子講物理》的讀者在中學的課堂上聽到相關的內容,不免會心一笑。

03 用講課的方式做科普,

千萬量級網友甘心聽講

對於孩子來說,物理會不會太難了,能看得進去嗎?

這對李永樂老師來說不是問題。

2017年4月,李永樂老師的講課視頻「閏年是怎麼回事」突然在網上火了。一天之內視頻點擊量超過了1000萬,次日超過了2000萬。

此後,一發不可收拾,李永樂老師一系列科普短視頻引發海量關注和熱議,全網粉絲數飆升,超過2000萬人。央視新聞、人民日報、科普中國等官方媒體紛紛轉發。央視、北京衛視、湖南衛視、江蘇衛視等都邀請他做節目嘉賓。

李永樂老師在短視頻中一套板書行天下,用平穩的語調一條一條把知識的邏輯講述的明明白白。他擅長講課,他用講課的方式做科普,讓千萬量級的網友甘心聽講。

於是,有人說李永樂老師是「黑板俠」,也有人說他是「國民老師」。

有網友評論:

「如果當年遇到李老師,我覺得高考還是可以稍微考好一些的,現在看了李老師的視頻,都想自己重新學一次高中物理!」

多少人夢回高考,醒來一身冷汗。除非你「天賦異稟」,書山題海的生涯大多是人生的一場夢魘。常言道:十年寒窗苦。

似乎讀書上學就是要吃盡苦中苦。如果老師能把知識講得通透生動,孩子會不會不覺其苦,自此愛上學習?

04 從學霸到批發學霸,

金牌老師是如何煉成的

李永樂老師是北大物理和經濟學雙學士,清華大學電子工程碩士。而且,他當年是通過全國物理競賽被保送到北大的。

中學時期的李永樂痴迷物理,高二就自學完成了所有高中物理課程,一門心思準備物理競賽。要參加物理競賽首先要通過學校的預賽,然後才是省複賽、全國決賽。沒想到在預賽階段就差點掉鏈子了……

在去參加預賽的路上,李永樂的自行車車閘線斷了,導致遲到了半個小時。

當他生無可戀地打開試題,卻發現題目都太簡單了,以至於提前做完交卷了。

順利通過預賽後,他在省複賽中拿到了第一名,然後在全國決賽中成績優異,於是被北大提前錄取了。

李永樂老師本來就擅長學物理。

2009年,李永樂清華大學碩士畢業,應聘到人大附中,成了李永樂老師。

人大附中的高中老師都是從高一開始帶班級,一直帶到高三,送走一批學生再回到高一帶下一批,三年一輪。

初登講壇,李永樂老師發現教物理並不簡單。作為學霸,你自己學會就可以了;作為老師,你需要讓你的學生都學會。

所以,頭三年,李永樂老師幾乎全部時間投入到研究物理教學框架中去了,一堂40分鐘的課往往需要準備4個小時,幾乎每晚都要熬到12點以後才能休息。

李永樂老師講解遊標卡尺的使用

到了第二輪的三年,李永樂老師對常規的物理課基本可以駕輕就熟了,卻又被學校安排了競賽課,成了學霸們的競賽教練。

競賽難呀,要求學生不僅要超常掌握中學的基礎物理知識,往往還要超前了解前沿物理研究成果。李永樂老師只得繼續和物理死磕,一次競賽課往往要講十幾個小時,最忙的時候每天只能休息3個小時!

到了第三輪的三年尾聲,李永樂老師才算打通了中學物理的「任督二脈」,課堂教學不在話下,他帶出的學生接近半數都能超過清華北大的錄取分數線;他帶出的物理競賽金牌選手有十幾位之多。

李永樂老師成了人大附中的學霸嘴裡的「大神」,甚至有學生路過他的課堂,衝著教室門就是一個深鞠躬,說:「膜拜大神」。不時也有別的老師來他的課堂「取經」,評價他的課堂流暢性、邏輯性和系統性都很好。

如今,李永樂老師在人大附中的第四輪也過了一半,成了一個小朋友的爸爸,開始關注少兒教育。

05 扎克伯格和李永樂

老師不謀而合

2015年2月,扎克伯格在臉書上曬出一條照片,照片上他正在給剛出生的女兒讀《寶寶的量子物理學》。

扎克伯格的這張圖片直接讓這套書賣斷了貨。這套書的內容極其精簡,每一頁一個示意圖,一本書串聯起一個物理理念的邏輯。

學科學要從娃娃抓起,在這個問題上,扎克伯格和李永樂老師不謀而合。

李永樂老師對自己在上幼兒園時的一些事情至今耿耿於懷。

那時候,他時常和其他小朋友爭論地球大還是太陽大,公交車往右轉乘客為什麼往左歪。

小朋友們爭論不出結果,就去問老師或者家長。這些大人要麼就告訴他一個簡單的答案,要麼乾脆說「這是你的錯覺」。

如今20多年過去了,李永樂老師發現這個問題依然沒有什麼好轉。孩子遇到問題,家長可能會去求解,但是告訴孩子的永遠只是一個結論。

學校里雖然開設了科學課,但是幾乎沒有學校重視培養孩子的科學思維,甚至用上科學課的時間去學語數外,一切還是以考試成績為目標。

李永樂老師認為,從小培養孩子的科學思維,讓孩子對某些東西感興趣,孩子將來可以選擇自己的道路。

為什麼從小學科學很重要?李永樂老師講了自己的一個故事:

「在我小學一年級的時候,有一次暑假,我在姥姥家看電視,電視里演的是給孩子看的科學故事。我依稀記得:兩個叫做質子的小朋友關係不好,在一起就打架。這時來了一個叫中子的小朋友,他們就不打架了。

我還記得:有一個科學家,用一枚炮彈去打一張衛生紙,結果炮彈居然反彈回來,打在了他自己的身上。其實,我當時並不明白動畫片里講的是什麼意思,但是這麼多年來,那部動畫的鏡頭卻經常出現在我的腦海里。

直到十年後,我上了高二,才知道當年的動畫片講的是原子核的故事,盧瑟福用阿爾法粒子轟擊金箔,結果發現了阿爾法粒子被反彈回來,就發現了原子的核式結構,而原子核就是由質子和中子組成。

我非常感謝那部動畫片,讓我第一次感覺到了科學的樂趣,在我的心中埋下了科學的種子。」

06 李永樂老師給孩子的

10堂物理思維課

自從升級為「奶爸」之後,如何給孩子講科學變成了一個問題。

《李永樂老師給孩子講物理》這套書就是李永樂花費數年時間對少兒教育問題給出的一個解答。

這套書共10冊,蓋了傳統物理的幾大板塊「聲·光·力·電·磁·熱」(《力學》《熱學》《光學》《振動和波》《電磁學》《流體力學》《原子物理》《光學史》),在此基礎上還連結到了前沿的《相對論》《量子力學》有著足夠的知識廣度。

10冊書形成一個體系,與物理教學體系暗合,由淺入深幫助孩子了解萬物至理。

這套書里沒有故事,通過極其簡要的語言把知識的邏輯說清楚。

10冊書,就是李永樂老師精心備課的10堂課。

只要老師足夠好,物理不難

著名物理學家、中科院物理所研究員曹則賢說:

「今天我們生活在一個用技術支撐起來的高度發達的社會,而支撐我們這個社會的高度發達的技術,如果仔細檢查一下,你會發現,它們的基礎差不多都是物理學。」

為什麼很多人提起物理就撓頭,覺得物理太難學了?曹則賢研究員說:

「我想那是因為沒遇著好老師,沒人告訴我們物理學到底是什麼樣的框架。」

讓孩子從小跟著李永樂老師學物理,他不會感覺太難。

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《李永樂老師給孩子講物理》

作者:李永樂

出版社: 江蘇鳳凰科學技術出版社

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