高中阶段物理学史
高中物理都学什么？
高中物理都学什么？
现在高中物理必修三本书，分别是必修一、必修二、必修三，这是文理学科同学必须要学的，此外选修一、选修二、选修三是理科班同学要学的，高考会从选修课里出题目。
必修课要学的是力学和静电学。这是物理学的一个基础，是经典力学部分，具有共同性，就是用牛顿的机械观念研究物理问题。
力学是物理学的基础，按照一种常识建造学问的基础，好比建房打基础。研究的是物体的运动问题，物体运动与力的关系，物体怎样做功，提炼出了质量、力、速度、加速度、时间、距离概念，直线运动的轨迹、曲线运动的轨迹，惯性、引力等概念，要搞清楚它们之间的关系，其实是比较简单的，不超出加减乘除，例如力的作用越大，速度变化就越大，关系是加速度的平方正比。物体之间的距离越大，相互间的引力就越小，关系是距离平方的反比。质量对速度变化也有影响，即本身抵抗作用力的反作用越大，因此质量与加速度成反比例的平方关系。
为什么都是平方比的关系，这是数学上的一种表达，可以用数学公式进行计算，用实验进行验证。也是认为的一种设想，似乎是合理的，不过与实际的实验符合得很好。而质量的概念来于物体本身，是一种作用力下的概念，表示一种物质的存在，存在量的多少，是需要有一个度量的，一般用多少克表示。而这是可以用重力衡量的，也就是地球对物体的吸引力，相当于重量。可以通过计算或实验得知引力质量与惯性质量是相等的。
惯性是说物体在作用于其上的作用力消失后，会继续保持原来的运动状况，例如推力消失了，光滑地板上的小推车会继续保持原来的运动状况，一直保持一种匀速直线运动。要想改变一个物体的运动状况只有对物体施加额外的力，否则这个物体就保持原来的运动状况。这实际上是一个思想实验，因为绝对的静止或者匀速直线运动是不存在的。惯性说的是一种理想的状态。这或许是力学理解的开端，也是学习的难点之一。而思想实验是物理学的学习的必要方法，不懂得这个，就无法理解物理学。
在直线运动中，计算力、加速度、距离的关系是比较简单的，因为有现成的牛顿定律公式可以套用，计算曲线运动，则要转化，这是个难点，曲线转化成直线需要用到坐标、切线、力的合成等，计算出某个点的受力大小、位置、速度、加速度等。这需要用到初等的几何知识，因此也不是很困难。例如平抛运动的轨迹是一条抛物线，在线上某一点可以计算高度、速度、加速度（重力加速度）。
通过数学的演化可以计算复杂的圆周曲线轨迹、轨迹上点的受力情况，而月球绕地球做近似的圆周运动、地球绕太阳做椭圆轨迹运动，牛顿个力学就在天文学上有了用武之地。
必修三学的是静电，算是牛顿力学的一个特例，不研究一般的物质了，而研究电荷载体的相互之间的作用力。也是一种很机械的算法。不同的是电荷载体有两种，一种是带正电，一种带负电，相互间不但吸引还排斥，即同性相斥、异性相吸，与牛顿力学原理一样与电荷的大小（带电量）、电荷间的距离也都有关系，前面是也要乘积，后面也是一种反比例的平方关系。引入了一种电场，电荷是通过电场发生作用的，类似于引力场。这是后话，引力场与电场都是一种场，他们能否统一为一个相同的场，似乎是可以的。在光学中，当光子通过引力场时会受力，因为光子有能量，而有能量就有质量，根据爱因斯坦的质能转化学说，光子受力后，光线的轨迹是歪曲的。而电子也有质量，虽然非常小，也受力，电场线的轨迹也是弯曲的，即在电荷多的地方，电场线密集，电荷少的地方电场线稀疏，一根电场线因而是一条曲线。
这样就把电学与牛顿力学统一起来了，电场类似于引力场。电学的计算涉及到电势能、电场的强度、电阻。这样的计算很类似于一般物体的高低距离、力的大小计算、速度（电功率）的计算等。
所以我们看到必修的课程内容基本是经典力学部分，所谓经典力学是说的牛顿的机械念上的物理学，不涉及到思辨。也就是说只要用力的原理就能分析一切。
选修课里有热力学、光学，动电学，有一部分也是可以用经典力学进行计算的。热学的分子运动，光学的粒子运动、电学的电子运动等，但又发生了意外，即有些现象不符合牛顿的机械观念了。比如磁学的发现，磁针会在电场中偏转，只要电场中的场强发生变化，就会产生电子运动，使得磁针发生偏转，还有感应电流的产生等，还有黑体辐射等问题。黑体只是吸收粒子辐射而不反射粒子，虽然它本身也有辐射发生。黑体吸收，而不反作用，这是不符合牛顿力学原理的。电流的产生本依赖于电子在电线中的运动，现在因为磁场的变化而产生电流，这又是怎么一回事呢？磁场是什么物质？是个什么存在？现实地它导致无线电的产生。即发射磁场可以扩散到远距离的电线接受后变成弱电流，形成信号，因此发明了收音机、电视机、手机等。
牛顿力学的前提是惯性系统坐标的存在，即存在静止或者匀速直线运动，实际上不存在。。建立在假设或者思想实验的基础上，但由于光学电磁学的出现对这个假设进行了颠覆，促使了相对论的产生。广义相对论也是建立在假设基础上的，即光速不变。光速在任何系统里都是保持不变的。为什么呢？因为光速是可以观察的最高的宇宙的速度，超过这个速度或者等于光速，物质的质量就会发生变化，减小变成能量，因为速度接近光速，再施加增速度是困难的，只有牺牲物质自身。质量与能量在接近光速时变得等价。牛顿定律因此只适用于低速度。牛顿定律的公式本是说物体受力只与质量与加速度有关，与 速度本身是没有关系的。而光速度突破了这个公式。光速度或者电磁速度的确定还造成了牛顿定律假设前提的改变，即不需要惯性系统的假设，以光速为参考即可。
假如有牛顿或伽利略的系统发生事件中有光的参与，一切就变得完全不同。例如，上升的电梯里光打入电梯里，电梯里内外的人是不会看到同一束光线的。因为在电梯里的人是相对电梯静止，而电梯外的人是相对电梯运动的。他们描述的光线是不同的。外面的人感到要光线打入电梯里的人看到的同样的光线，这样的光线是弯曲的。因为电梯在上升，有时间差。光线是弯曲的，这个结果很让人吃惊。不过爱因斯坦解释到，这不奇怪，光线是由光子组成的，光子是有能量的，有能量就有质量，有质量就会受到引力，受到引力就被产生位移，有位移，光线的轨迹就会是一条曲线。这部分是选择必修内容，并不是那么好理解。这样就把机械观念给突破了。达到广义相对论的角度。牛顿定理变得只适用于低速度。
而根据空间几何学，欧几里得几何学也变成了非欧几何学。在地球上空的几何学中，空间也是有歪曲的性质。因此这个理论也是与数学相对应的。
磁学的电磁感应也是一种力，这个力与牛顿力也是不同。磁场的变动产生电流，电流又产生磁场。电荷的运动产生磁场，电荷运动越快，磁场越强。这些力都表现得与牛顿的机械力不同。
声音在空气中传播是以空气为媒介的，表现为一种声波，一种能量的传递，那么光或者电磁在空间传播是以什么为媒介的呢？最早的时候说是以太，为什么不是空气呢？如果光波或电磁波是一种波，那么是需要有媒介的。因为波动是一种介质的运动状态。既然不是空气，那么可能是以太。但是以太被实验证明不存在，以太的力学结构是什么样的呢。无从得知。这样光电磁学就脱离了牛顿机械定律。但光、磁也许是一种粒子，是一种物质本身的辐射。这又涉及到原子学、基本粒子学说。
在原子核学说里也有很多研究，但是电子的存在又是一种概率般的存在，是一种电子云，并不是确定的某个物体，是一种特殊的物质。
以往人们认为热是一种热质，热只是能量的一种形式，在相对论中被证明是对的，因为能量就意味着质量，只是这质量太小太小，可以忽略不计。发热的铁比冷的铁要重，因为增加了能量。
如果你能追上声音的速度，那么你可以听到一般不会听到的声音。子弹的速度超过声速，因此，一个人被子弹击中，他是不会听到枪响声音的，除非很近。子弹先于枪的声波到达这个人。如果你能超过光速，你能看到过去的事情，看到过去发生的事情。但不可能。不过，你能接受8分钟后才到达地球的太阳光线。这对于太阳来说已经是发生了8分钟后的事情了。你能收到手机信息电视信号，也是有时间差的。因为光速度或者电磁的速度虽然是最大的，再大似乎不可能，但还是有速度的，传播是需要时间间隔的。因此造一架时光机器超越光速会穿越到过去看过去发生的事情，这在理论是可行的，但在实际上困难很大，几乎不可能。
时间空间中发生的时间都是即时性的，马上成为历史，回顾过去，完全还原过去不可能，因为在光速、最高速度情况下，虽然能够还原大部分，但由于光速度并不是瞬间到达，而是有一定的时间延迟，虽然非常小非常小，过去只能成为过去。因此，我们永远无法还原过去。只能借助想象，修补过去。
高中物理有很多具体应用和计算，但理论的法则都是数学的应用题，并不难。知道了实践的原理，了解各个概念之间的关系，特别是概念表征的物理意义和他们相互间的简单数学关系，熟悉各种物理情形，计算就很容易。物理计算的特点就是用数学关系式表达，是一种比较简单的代数、几何、函数的演算。