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本书以“智叟”与“物理学人”这一对朋友的对话形式，生动且透彻地介绍了四十多个中学物理中的重要知识点和必考内容，包括力学、热学、电磁学等分支的基本知识。书中采用了作者在几十年的物理教学实践中总结出来的一些具有个人特色、别开生面的讲法，使得物理学的原理和现象更加生动、形象、易懂。
本书能帮助正在学习物理的中学生化难为易理解物理学，提高他们对物理的学习兴趣，增加科学素养，也可以作为初高中物理老师在教学中的参考书。
书名：物理还可以这样学：智叟与物理学人趣谈
ISBN：978-7-115-67874-4
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著 崇 安
责任编辑 韩 松
人民邮电出版社出版发行 北京市丰台区成寿寺路11号
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本书主要以智叟与物理学人这一对朋友的对话形式，生动且透彻地介绍了中学物理中的40多个重要知识点和必考内容，涉及力学、热学、电磁学等分支。书中采用了作者在几十年的物理教学实践中总结出来的一些具有个人特色、别开生面的讲法，使深奥的物理原理变得生动、形象、易懂。
本书能帮助正在学习物理的中学生化难为易地理解物理知识，提高对物理的学习兴趣，提升科学素养；本书也可以作为初高中物理教师在教学中的参考书。
本书记载了一些平凡但有特色、别开生面的物理知识讲法。
笔者1968年毕业于北京大学物理系，70年代初在中国的初中、高中讲授物理课，1978年考入北京大学攻读等离子体天体物理专业研究生，80年代留学美国，先后获得美国匹兹堡大学物理学硕士和博士学位，之后在美国中央华盛顿大学和加拿大西安大略大学用英语主讲大学大班（130人）普通物理课程，并在加拿大理论天体物理研究所和多伦多大学做过研究工作。
全世界在各类学校中至少学过一门物理课的不知有多少亿人，他们中后来真正从事高端物理研究的极少，绝大多数结了课或修了学分后从事了别的工作，物理课对他们来说是普及基础知识、增加学习兴趣和提升科学素养的途径。笔者写这本书时就是心怀这绝大多数学生的。
在几十年的教学实践里，笔者创造了许多受到广大学生欢迎的特别讲法，有的讲法半个世纪后仍被如今已年过花甲的学生记得并且称赞不已。笔者还以英语编写了Essential Physics讲义，被西方的一些大学使用。
这本书“无己不成章”（即每一讲必须有自己的讲法）。本书不是教科书，但可以作为物理教师的参考书，也能帮助正在学习物理的学生化难为易地理解物理知识。本书是科普书，不求高大全，因而不包括量子力学、粒子物理等内容，只着力于讲解力学、热学、电磁学等的一些基础知识。书里通过智叟和物理学人这一对朋友的讨论，讲解一个个物理问题，力求让人容易懂、喜欢看。
正是：
千百法引人入胜，科学海滩拾贝壳；
谈笑间化难为易，独辟新径讲物理。
在本书中大家会遇到一对朋友，他们是智叟和物理学人。智叟是个聪明人，但是对现代物理学的理解有时还不够正确；年轻的物理学人是他的好友，与他深入浅出地讨论各种物理问题。
本书中的物理学人可能是男生，也可能是女生。在我们周围有许多学习物理的年轻学子，他们都非常优秀，对物理理解得深刻且透彻，学得非常好。
现在让我们从最简单的开始。
智叟和物理学人讨论物理和数学的关系。两人都同意“物理系的学生数学都很好”这一说法，他们的计算能力和逻辑思维能力往往不在数学系的学生之下。
智叟说：“学数学的人每天都在算、算、算。”
物理学人说：“智老，其实数学系师生最大的本领，也是最难的任务在于证明、证明，再证明。数学家陈景润最大的贡献就是把证明哥德巴赫猜想的研究工作推进了一大步。”
这本书所用到的数学知识包括方程、三角函数和一些几何定理等，而不会用到微积分和线性代数。
在解方程的过程里，如果是一元一次方程，得去分母，去括号，移项，合并同类项，最后除以未知数前面的系数；如果是一元二次方程，还要开平方。物理学人认为，在本书中，这些过程就不要写出来了，答题时只要写上列出的方程、代入的数字和最后结果就行了，舍去怎么解的一步步过程。
为什么？物理学人说明了原因：本书讲的不是纯数学题，而是物理知识，有所为必然要有所不为。
物理学科的解题步骤一般是“已知”“求/解”“答案”和“分析”。我们可以在已知里就先把每个物理量转化为以法定计量单位表示的形式，之后的每一步就可以完全不去管单位，纯计算就行了。如果求的是速度，单位最后就一定是m/s；如果求的是力，单位最后就一定是N；如果问的是功或能量，单位最后就一定是J……如此而已。
很多人都认同这样一个说法：“简单的就是美丽的。”本书讲的解题方法就尽量简单，化难为易。例如，计算两个物体（质量分别为150 g和0.05 t）相距70 cm时的万有引力，方法如下：
【已知】
引力常量
（引力常量的另一单位为N·m2/kg2，二者等价）
【求】引力F
【解】
【答案】二者间的万有引力约为
N。
物理学人又说：“在运用数学方法求解物理问题时不要忘记物理是主导。例如，计算一个人在一根木条上从一头往另一头走时，最多能走多远木条不至于翻覆，已知木条下面有柱子支撑，但没有固定。假定我们用刚体平衡条件算出结果是3.289 m，就不可以顺手四舍五入写成3.3 m，因为3.3 m过了危险线了。即使是3.289 m也只能近似为3.28 m或者3.2 m，最后两位的数字‘89’只能舍去。”
智叟听了感触很深，说道：“像这种顺手四舍五入的错误当真是很容易犯的啊！”
物理学科有个特点，就是物理量一般都有单位，物理量是有实际意义的。比如说“猎豹的最快速度可以达到113”，这种说法是没有意义的，必须在“113”后加上单位km/h，这句话才有意义，而如果是113 m/h，那就太慢了。
物理量不带上单位不对，带上单位也不一定正确。例如，有人要你算一颗绕地球运行的人造卫星转一圈走过的距离。你以地球的中心为原点把人造卫星的椭圆轨道近似成圆形，已知这颗人造卫星的圆轨道方程是
（单位：
）
这个方程看起来没有问题，可实际上里面有大问题。因为这个轨道方程是一个圆的求解方程（将卫星的椭圆轨道近似成圆形了），开方可知这个圆轨道的半径是
，但是地球的半径是 6357～6378 km（6357 km为极半径，6378 km为赤道半径；地球不是球体，南北极之间的直线距离比赤道的直径短一点），问题就来了：那个已知条件中给出的圆半径太小，圆轨道只能在实体地球的内部，根本不可能是绕地球飞行的人造卫星的运行轨道。所以，虽然物理量有了单位，计算过程也没错，但是还要看物理世界的真实情况，不可想当然。
现在假定你想比较 3 个动物的运动速度，A 为18 cm/min，B为15 m/s，C为72 km/h，那么谁最快呢？这个问题不是一眼就可以看清楚的，要回答就得先转化单位，将这3个速度变成同一单位再比较。
现在让我们把72 km/h转化成以m/s为单位，教科书上的方法可能是这样：
哎呀，这个做法有点麻烦。物理学人告诉你一种简单的方法，就是把物理量看作数乘单位的一个整体。这样
注意最后那个括号。神奇的括号一加，里面的计算不管有多复杂，不论会得出什么结果，单位都已经铁定是m/s了。这时，我们就可以毫不担心单位，放心地、轻轻松松地把括号里的数算一算就成了。这样是不是更快、更容易？
谁都知道下坡比上坡快。上坡后再沿原路下坡返回，整个过程的平均速度怎么算呢？
物理学人说：“首先，这里说的速度其实是速率（speed），是标量，只有大小不管方向。而速度（velocity）在物理学科里是矢量，是有大小和方向的。上下坡的速度方向不同，不过在这一讲里我们只讨论速度的大小。”
智叟说：“这个问题好解答，把上坡速度和下坡速度加起来，求出的和除以2就行了。周朝时的文化人就时兴学习六艺：礼、乐、书、数、御（驾驶马车）、射（射箭）。其中的‘数’就是算法，我们那个时代的文化人都学过算法。”
物理学人笑了笑，说：“智老，不是那么算。下面我给您推荐一种推向极端法。
“不妨假设坡长 100 m，上坡速度 1 m/s，上坡需要100 s。如果沿来路下坡返回，而且速度极快，是10000 m/s（推向极端！），一眨眼就到了，那么上下坡一共走了200 m，所花的时间只比100 s稍长一丁点，平均速度应该非常接近 2 m/s。显然，这个结果根本不是 1 m/s 与10000 m/s的和除以2的结果。
“也可以反过来设想上坡速度极慢，差不多是0，费了1年的时间才到达坡顶；而下坡速度是1 m/s，用了 100 s走到底。则两个速度（0和1 m/s）的和除以2就是0.5 m/s。用这个平均速度走200 m的全路程只需400 s就可以完成，这和仅上坡就需1年矛盾。所以两数相加的和除以2的算术平均法在这里是不适用的。”
物理学人所用的方法叫作推向极端法。在极端的情形下是与非立即分明，简明好懂。
智叟惊呼道：“哎呀，确实如此！我算错了。”
那么，正确的算法是什么呢？
如果上坡的速度是4 m/s，下坡的速度是6 m/s，整个上下坡的平均速度不是
，而是下面的结果：假设单程长 L，则上坡时间为 L/4，下坡时间为L/6，总共时间等于 L/4 和 L/6 相加的和，总路程是 2L，平均速度为总路程除以总时间，即
其中假设的坡长L被消掉不再出现，说明结果和坡长确实没有关系。
物理学人说：“请思考一下，为什么结果4.8 m/s更加接近4 m/s，而离6 m/s要远一些呢？”
物理学人又说：“速度是相对的。你在前进中的公交车上移动位置时，你相对于公交车的速度和公交车外静止的观察者看到的你相对于地面的速度是不同的。另 外，你在前进的公交车上看对面的来车，会觉得它跑得飞快。”
智叟明白了，说：“是的，我有过这样的经验。我们那个时代只有马车，我乘坐马车的时候觉得对面驶来的马车相对于我乘坐的马车速度好像是加倍了。”
最后，物理学人说：“今天推荐的推向极端法在物理学科中十分有用，以后我们还将用到。”
