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第一章 首选学科规划:物理
第1节 了解物理学科的核心素养及课程内容

近年来,一些好的高校理工科专业基本上都要求选考物理,若不选择物理作为高
考选考科目,就可能与好的高校理工科专业无缘。王佐 (化名)是高一学生,她听说
高中物理比较难学。尽管她初中比较喜欢物理学科,成绩也较好,但不知高中能否学
得好,不清楚高中应该怎样学习物理,也不知自己是否可以把物理作为高考选考
科目。
【思考与分享】
王佐的问题,你是否有同感,你能否帮助解决
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一、高中物理学科的核心素养
学科核心素养是学生通过学科学习而逐步形成的正确的价值观、必备品格和关键能
力,是学科育人价值的集中体现。物理学科的核心素养主要包括 “物理观念” “科学思
维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面。
1.物理观念
“物理观念”是从物理学的视角形成关于物质、运动与相互作用、能量等的基本认识,是
物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华,是从物理学视角解释自然现象和解决实际问题的基
础。“物理观念”主要包括物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等要素。
2.科学思维
“科学思维”是从物理学视角对客观事物的本质属性、内在规律及相互关系的认识方
式,是基于经验事实建构物理模型的抽象概括过程,是分析综合、推理论证等方法在科
学领域的具体运用,是基于事实证据和科学推理对不同观点和结论提出质疑和批判,进
行检验和修正,进而提出创造性见解的能力与品格。“科学思维”主要包括模型建构、科
学推理、科学论证、质疑创新等要素。
3.科学探究
“科学探究”是指基于观察和实验提出物理问题、形成猜想和假设、设计实验与制订
方案、获取和处理信息、基于证据得出结论并做出解释,以及对科学探究过程和结果进
行交流、评估、反思的能力。“科学探究”主要包括问题、证据、解释、交流等要素。
4.科学态度与责任
“科学态度与责任”是指在认识科学本质,认识科学、技术、社会、环境关系的基础
上,逐渐形成的探索自然的内在动力,严谨认真、实事求是和持之以恒的科学态度,以
及遵守道德规范、保护环境并推动可持续发展的责任感。“科学态度与责任”主要包括科
学本质、科学态度、社会责任等要素。
二、高中物理的课程目标
高中物理课程应在义务教育的基础上,进一步促进学生物理学科核心素养的养成和
发展。通过高中物理课程的学习,学生应达到如下目标:
(1)形成物质观念、运动与相互作用观念、能量观念等,能用其解释自然现象和解
决实际问题。
(2)具有建构模型的意识和能力,能运用科学思维方法,从定性、定量两个方面对
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第一章 首选学科规划:物理
相关问题进行科学推理、找出规律、形成结论;具有使用科学证据的意识和评估科学证
据的能力,能运用证据对研究的问题进行描述、解释和预测;具有批判性思维的意识,
能基于证据大胆质疑,从不同角度思考问题,追求科技创新。
(3)具有科学探究意识,能在观察和实验中发现问题、提出合理猜想与假设;具有
设计探究方案和获取证据的能力,能正确实施探究方案,使用不同方法和手段分析、处
理信息,描述并解释探究结果和变化趋势;具有交流的意愿与能力,能准确表述、评估
和反思探究过程与结果。
(4)能正确认识科学的本质,具有学习和研究物理的好奇心与求知欲,能主动与他
人合作,尊重他人;能基于证据和逻辑发表自己的见解,实事求是,不迷信权威;关心
国内外科技发展的现状与趋势,了解物理研究和物理成果的应用应遵循道德规范,认识
科学、技术、社会、环境的关系,具有保护环境、节约资源、促进可持续发展的责任感。
三、高中物理的课程结构
必修课程是全体学生必须学习的课程,是高中学生物理学科核心素养发展的共同基
础,由必修第一册、必修第二册和必修第三册构成。选择性必修课程是学生根据个人需
求与升学要求选择学习的课程,由选择性必修第一册、选择性必修第二册和选择性必修
第三册构成。
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四、选择性必修课程内容
(一)选择性必修第一册
选择性必修第一册由 “动量守恒定律”“机械振动”“机械波”“光”四个模块组成。
1 动量守恒定律
【内容要求】
1.1.1~ 理解冲量和动量;通过理论推导和实验,理解动量定理和动量守恒定律,能
1.1.4 用其解释生产生活中的有关现象;知道动量守恒定律的普适性。
通过实验,了解弹性碰撞和非弹性碰撞的特点;定量分析一维碰撞问题并能
1.1.5
解释生产生活中的弹性碰撞和非弹性碰撞现象。
1.1.6 体会用守恒定律分析物理问题的方法,体会自然界的和谐与统一。
2 机械振动
【内容要求】
1.2.1~
通过实验,认识简谐运动的特征;能用公式和图像描述简谐运动。
1.2.3
1.2.4~ 通过实验,探究单摆的周期与摆长的定量关系;知道单摆周期与摆长、重力
1.2.5 加速度的关系;会用单摆测量重力加速度的大小。
1.2.6 通过实验,认识受迫振动的特点;了解产生共振的条件及其应用。
3 机械波
【内容要求】
1.3.1~ 通过观察,认识波的特征;能区别横波和纵波;能用图像描述横波;理解波
1.3.2 速、波长和频率的关系。
1.3.3~
知道波的反射和折射现象;通过实验,了解波的干涉与衍射现象。
1.3.4
通过实验,认识多普勒效应;能解释多普勒效应产生的原因;能列举多普勒
1.3.5
效应的应用实例。
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第一章 首选学科规划:物理
4 光
【内容要求】
1.4.1 通过实验,理解光的折射定律;会测量材料的折射率。
知道光的全反射现象及其产生的条件;初步了解光纤的工作原理、光纤技术
1.4.2
在生产生活中的应用。
1.4.3~ 观察光的干涉、衍射和偏振现象,了解这些现象产生的条件,知道其在生产
1.4.5 生活中的应用;知道光是横波,会用双缝干涉实验测量光的波长。
通过实验,知道光的偏振,了解激光的特性;能举例说明激光技术在生产生
1.4.6
活中的应用。
(二)选择性必修第二册
选择性必修第二册由 “安培力与洛伦兹力”“电磁感应”“交变电流”“电磁振荡与电
磁波”“传感器”五个模块组成。
1 安培力与洛伦兹力
【内容要求】
通过实验,认识安培力;能判断安培力的方向,会计算安培力的大小;了解
2.1.1
安培力在生产生活中的应用。
通过实验,认识洛伦兹力;能判断洛伦兹力的方向,会计算洛伦兹力的
2.1.2
大小。
2.1.3~ 能用洛伦兹力分析带电粒子在匀强磁场中的圆周运动;了解带电粒子在匀强
2.1.4 磁场中的偏转及其应用。
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2 电磁感应
【内容要求】
2.2.1 探究影响感应电流方向的因素,理解楞次定律。
2.2.2 通过实验,理解法拉第电磁感应定律。
通过实验,了解自感现象和涡流现象;能举例说明自感现象和涡流现象在生
2.2.3
产生活中的应用。
2.2.4 知道互感现象和自感现象;了解磁场能量。
3 交变电流
【内容要求】
2.3.1~
通过实验,认识交变电流;能用公式和图像描述正弦交变电流。
2.3.2
通过实验,探究并了解变压器原、副线圈电压与匝数的关系;知道远距离输
2.3.3
电时通常采用高压输电的原因。
了解发电机和电动机工作过程中的能量转化;认识电磁学在人类生活和社会
2.3.4
发展中的作用。
4 电磁振荡与电磁波
【内容要求】
2.4.1 通过实验,了解电磁振荡。
认识电磁场与电磁波;初步了解麦克斯韦电磁场理论的基本思想,初步了解
2.4.2
场的统一性与多样性,体会物理学对统一性的追求。
2.4.3 知道无线电波的发射、传播和接收。
2.4.4 认识电磁波谱;知道各个波段的电磁波的名称、特征和典型应用。
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第一章 首选学科规划:物理
5 传感器
【内容要求】
2.5.1 认识传感器。
2.5.2 常见传感器的工作原理及应用。
2.5.3 利用传感器制作简单的自动控制装置。
(三)选择性必修第三册
选择性必修第三册由 “分子动理论”“气体、固体和液体”“热力学定律”“原子结构
和波粒二象性”“原子核”五个模块组成。
1 分子动理论
【内容要求】
通过实验,了解扩散现象;观察并能理解布朗运动;了解分子动理论的基本
3.1.1
观点及相关的实验证据。
3.1.2 通过实验,估测油酸分子的大小。
了解分子运动速率分布的统计规律,知道分子运动速率分布图像的物理
3.1.3
意义。
2 气体、固体和液体
【内容要求】
通过实验,了解状态参量与平衡态,知道热平衡与温标;探究气体实验定
3.2.1~
律,知道理想气体模型;能用分子动理论和统计观点解释气体压强和气体实
3.2.3
验定律。
了解固体的微观结构;知道晶体和非晶体的特点;能列举生活中的晶体和非
3.2.4
晶体;通过实例,了解液晶的主要性质及其在显示技术中的应用。
3.2.5 观察液体的表面张力现象;了解表面张力产生的原因;知道毛细现象。
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3 热力学定律
【内容要求】
3.3.1 通过焦耳的实验,了解功与内能的改变、热与内能的改变。
知道热力学第一定律;通过有关史实,了解热力学第一定律和能量守恒定律
3.3.2
的发现过程,体会科学探索中的挫折和失败对科学发现的意义。
理解能量守恒定律,能用能量守恒的观点解释自然现象;体会能量守恒定律
3.3.3
是最基本、最普遍的自然规律之一。
3.3.4 通过自然界中宏观过程的方向性,了解热力学第二定律。
4 原子结构与波粒二象性
【内容要求】
3.4.1 了解普朗克黑体辐射理论,知道黑体辐射的实验规律。
通过实验,了解光电效应现象;知道爱因斯坦光电效应方程及其意义;能根
3.4.2
据实验结论说明光的波粒二象性。
3.4.3 了解人类探索原子及其结构历史;知道原子的核式结构模型。
通过实验,认识光谱和氢原子光谱的实验规律;知道玻尔理论对氢光谱的解
3.4.4
释及其局限性;了解光谱分析。
知道实物粒子具有波动性,了解微观世界的量子化特征;体会量子论的建立
3.4.5
对人们认识物质世界的影响。
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第一章 首选学科规划:物理
5 原子核
【内容要求】
3.5.1 了解射线的本质,知道原子核的组成。
了解放射性和原子核衰变;知道半衰期及其统计意义;了解放射性同位素的
3.5.2
应用,知道射线的危害与防护。
3.5.3 了解核力的性质;知道四种基本相互作用。
认识原子核的结合能,了解核裂变反应和核聚变反应;关注核技术应用对人
3.5.4
类生活和社会发展的影响。
3.5.5 了解人类对物质结构的探索历程;发现新粒子及粒子的分类。
一、物理学习方法探索
1.要勤于、善于思考
要想学会解决物理问题,必须勤于思考。学生一定要善于思考 “为什么”。比如一个
问题,老师说用 “动量守恒定律”解决的时候,学生要深入思考以下几个问题:为什么
要用 “动量守恒定律”解决 题目中符合动量守恒的条件在哪 用别的定律或定理能不
能解决 只有通过有意识的思考,分析问题、解决问题,才能真正融入物理的世界。
2.试题阅读的理解能力和信息获取能力
解题时的审题环节尤为重要,学生需要通过审题弄明白题目中叙述的现象及情景,
然后要从试题中提炼岀对自己解题有用的信息,对于信息的提炼和获取,一般可以尝试
从以下几个方面思考问题入手:(1)本试题的研究对象是什么 (2)题目中描述的情景
经历了什么样的物理过程 (3)这个过程属于哪类的问题 (4)过程中有哪些已知量和
未知量 (5)试题过程适用的关系或定理及定律是什么 如果学生能够在审题时按照这
样的思路分析问题,就能为物理问题的解决打下良好的基础。
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3.对试题思维分析过程的控制能力
当面对复杂的试题情景时,必须要学会控制对问题的思维过程,特别是针对没有明
确思路的大题,应采用以下步骤进行:
(1)弄清题意———画出过程草图———明确已知量———找出未知量———找出待求量。
(2)明确研究对象———找寻相关对象———建立研究参考系 (坐标系)———分析适用
原理。
(3)分析试题中的相关量———关联量———过程量———状态量———顺势量。
(4)运用的物理原理或者是定理 (定律)———建立起的数学关系式———用到的教学
关系或推理。
在分析问题的过程中,学生也要会灵活处理。有时候通过对问题的分析,会出现需
要回头重新理解试题情景和条件的情况。这样可能会改变最初对试题的第一印象,相应
地也要改变解题的策略。
4.建立解题模型的能力
解题模型不同于我们所说的物理模型,而是从试题的强化训练中总结提炼出的模型,
如关于万有引力和航天中有关中心天体质量的求解方法。
5.具有较强的逻辑推理能力
由于物理本身就是逻辑性很强的学科,所以,同学们要尝试领会逻辑推理能力的魅
力。学生具不具有逻辑推理能力,不是学会物理的前提条件,但却是学好物理的结果。
对于题目有意识地找寻原因,分析这种原因所造成的结果。比如因为光滑,所以没有摩
擦力;由于匀速直线运动,所以处于平衡态;由于重力和电场力平衡,所以带电粒子做
匀速圆周运动等。
二、学科兴趣探索
1.学科兴趣
调查研究表明,学生的学科成绩与对本学科的兴趣呈正相关的关系。学科兴趣是学
业成绩的重要预测指标之一。
学科兴趣测试要求:最好把自测结果与平时感觉综合起来分析,自测结果与自我感
觉有可能并不完全一致。跟着你的生涯导师一起做个学科兴趣测评吧! 将测评结果记录
下来。
自我感觉的兴趣学科排名:
兴趣选科测试结果排名:
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第一章 首选学科规划:物理
2.学科能力
兴趣很重要,但更重要的是你是否具备学习该学科的能力。
方法:①看单科成绩排名趋势;②对某学科的投入与产出比;③学科特殊能力与个
体优势能力匹配,见下表。
学科 学科特殊能力 与个体优势能力匹配度
物理 空间想象、逻辑推理与实验能力
化学 分析、推理与实验能力
生物学 记忆、分析与实验能力
历史 记忆、理解与评价能力
地理 记忆、分析、空间想象与图像运用能力
思想政治 记忆、思辨与评价能力
3.我的学科能力排名:
物理学对于人生的意义
物理学的教益不仅可以帮助我们在坚实的基础上迈入求真之路,它还可以为我们的
生活做出难以替代的贡献。
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物理学家经常被认为是生活在象牙塔中的人,生活乏味,并与社会脱节。当你看到
身边的家用电器时,也许会想到其中的电子器件,以及生活中无处不在的电力和电子信
号,也许还会想到正是物理学家的努力和物理学的发展奠定了现代技术革命的基础,为
现代人带来了丰富的物质生活。或许某些人还能够超越以上对物理学工具式的理解,把
它看作是对人类有益的精神财富。但这些人也很难摆脱对物理学象牙塔式的认识,只是
把物理学之类的基础科学看作一缕美好却又距人遥远的理性之光。
物理学能够让我们具体学到什么呢
首先,我们应该试图去找到我们可以解决的问题,而不是纠缠于某些大问题,陷于
对大问题的空想之中而不能自拔。有些人总想要解决大问题,甚至解决所有问题,却不
仔细想想这些问题是否可能得到快速解决,是否有一劳永逸的解决办法。物理学的历史
告诉我们:承认某些问题可能是目前无法解决的,对我们并无坏处;谦逊不仅是美德,
它还能帮助我们走上求真之路。
其次,我们应该力图使自己的认知建立在牢固的知识储备基础之上。人们应该学会
分辨自己的认知世界中哪些知识和观念是可靠的。物理学家强调研究简单问题的目的在
于:只有研究较简单的问题,才能够比较容易地解决问题,并确立关于这些问题的牢固
可靠的知识;在此基础之上,又能够进一步提出和解决更加本质的问题,逐步深入对本
质问题的认识;只有这样,才能一步步使我们对世界的认识建立在牢固的知识基础之上。
最后,我们应该学会锻炼自己分辨问题、知识和观念的能力。这包括:
(1)学会分辨哪些问题是较易解决的,问题的要点在哪里,哪些问题是有价值的。
(2)学会分辨知识的适用范围,分辨哪些知识是可靠的。
(3)学会分辨哪些观念是有现实基础的,哪些还仅仅是人们头脑中的想象。近代科
学的高明之处就在于,科学家不满足于 “停留于头脑中的玄思妙想”,而要找到办法检验
自己的想法。
分辨问题、知识和观念的能力是我们每个人应该具有的基本能力。特别是在信息大
爆炸时代,这样一种能力对我们十分重要:它可以帮助我们获得一双犀利的眼睛,帮助
我们看清这个世界,使我们成为知识的主人而不是沦为知识的工具。物理学为如何锻炼
我们的能力提供了丰富系统的经验和教益,具有难以替代的价值。
物理学丰富系统的教益可以帮助我们理清自己的认知世界,帮助我们成为各种知识
的主人,使知识为我们所用以应对无穷尽的世界,造福于人类。物理学教益的价值还在
于,它可以帮助我们每个人克服束缚,使我们畅游于精神世界而不迷失于其中,得无为
之乐。
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第一章 首选学科规划:物理
第2节 高中物理学科的学业要求和学业质量水平

爱迪生是世界闻名的发明家。他小时候因为家里穷,只上
了三个月学,十一二岁就开始卖报。他非常热爱科学,常常把
钱节省下来,买科学书报和做实验的器具。
爱迪生试制电灯,为了找到一种价钱便宜、使用时间长的
灯丝,不知做了多少次实验。他常常在实验室里一连工作几十
个小时,实在太累了,就躺在实验台上睡一会儿。他这样不懈
地努力,终于找到了合适的灯丝,发明了实用性较强的白炽灯。
后来,爱迪生又发明了留声机……他一生中的发明有一千多种。
爱迪生发明了这么多东西,是科学界的天才,他脑袋里蕴藏着许许多多的科学知
识和实践经验,是一位伟大的发明家。
【思考与分享】
读了爱迪生的光辉事迹,你是否知道物理学科究竟阐述的是什么内容,它的结构
分布又是怎么样的呢
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一、高中物理课程的学业要求
1.必修1
能用位移、速度、加速度等物理量描述物体的直线运动,能用匀变速直线运动的规
律解释或解决生活中的具体问题。能对物体的受力和运动情况进行分析,得出结论。能
从物理学的运动与相互作用的视角分析自然与生活中的有关问题。
了解建立质点模型的抽象方法和质点模型的适用条件,能在特定情境下将物体抽象
为质点,体会物理模型建构的思维和方法。通过瞬时速度和加速度概念的建构,体会物
理问题研究中的极限方法和抽象思维方法。知道证据是物理研究的基础,能使用简单直
接的证据表达自己的观点。
会做 “探究加速度与物体受力、物体质量的关系”等实验。能明确科学探究实验所
要解决的问题,知道制订实验方案是重要的,有控制变量的意识。会使用基本的力学实
验器材获取数据,能用物理图像描述实验数据,能根据数据得出实验结论,知道实验存
在误差。能表述科学探究的过程和结果。通过直线运动和牛顿运动定律的学习,认识物
理学是对自然现象的描述与解释,产生学习物理学的兴趣。
2.必修2
能对常见的机械运动进行分类。会用运动与相互作用的知识分析曲线运动问题,能
用万有引力定律分析简单的天体运动问题,初步了解相对论时空观。能用能量的观点分
析和解释常见的有关机械运动问题。
能认识平抛运动、匀速圆周运动的物理模型特征。通过研究平抛运动、匀速圆周运
动等运动形式,体会物理学中实验和理论推导的方法,以及化繁为简的研究方法。能使
用证据说明自己的观点,能对关于机械能、曲线运动、引力的一些错误认识提出质疑。
会做 “探究平抛运动的特点”等实验。能明确实验需要测量的物理量,由此设计实
验方案。会使用所提供的实验器材进行实验并获得数据,通过对数据的分析发现其中的
特点,进而归纳出实验结论,并尝试对其做出解释。能撰写简单的实验报告。
通过对行星运动规律和相对论的学习,认识到科学研究包含大胆的想象和创新,科
学理论既具有相对稳定性,又是不断发展完善的,人类对自然的探索永无止境。具有探
索自然、造福人类的意识。
3.必修3
能用电场强度、电势、磁感应强度等物理量描述电场或磁场的性质。会用库仑定律
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第一章 首选学科规划:物理
分析点电荷之间的相互作用,会用闭合电路欧姆定律等分析电路各部分之间电学量的相
互关系,能用电势能和焦耳定律等分析电学中的能量转化问题,在实践中能做到安全用
电和节约用电,具有可持续发展与环境保护的意识。知道电磁场的物质性,能说出电磁
感应现象在生产生活中应用的实例,能利用场的性质解释有关电磁波的现象。形成初步
的物质观、运动与相互作用观和能量观,并能以此观察和解释简单的自然现象,解决简
单的实际问题。
能用点电荷模型研究电荷间的相互作用,能用物理量之比定义电场强度、电势、磁
感应强度等物理量,进一步了解用物理量之比定义新物理量的方法。能用电场线、磁感
线等模型分析电场和磁场中比较简单的问题,并得出结论。在分析和论证过程中,能使
用证据说明自己的观点。
会做 “测量电源的电动势和内阻”等实验。能在教师指导下制订实验方案,能选用
实验器材进行实验,获取实验数据;会用图像处理实验数据,能根据图像获得结论;能
分析实验中存在的误差,并能提出减小误差的方法。能运用学过的物理术语撰写实验
报告。
通过对电磁学及能源相关内容的学习,认识科学对技术的推动作用,体会科技进步
对人类生活和社会发展的影响,认识科学、技术、社会、环境的关系,知道保护环境、节
约能源、促进可持续发展的重要意义。
4.选择性必修第一册
能从理论推导和实验验证的角度,理解动量守恒定律,深化对物体之间相互作用规
律的理解。能用动量和机械能的知识分析和解释机械运动现象,解决一维碰撞问题。能
用恰当的物理量描述简谐运动和机械波,能说明机械波的特点,并能解释生产生活中的
有关现象。知道光的干涉、衍射和偏振现象及其应用,认识光的波动性,知道光是横波。
能根据现实生活中的振动或摆动的特点,建构简谐运动、单摆等物理模型。能运用
这些模型分析问题,通过推理得出结论,对相关现象做出解释。会用系统的思想和守恒
的思想分析物理问题。能恰当使用证据说明自己的观点,质疑他人的观点。能从运动定
律、动量守恒、能量守恒等不同角度思考物理问题。
会做 “用单摆测量重力加速度的大小”等实验。能恰当选用基本的实验器材进行实
验,会设计实验方案,能对实验器材进行规范操作,获得实验数据。认识实验误差是不
可避免的,具有尽量减小实验误差的意识。能通过不同方式分析数据,获得结论,并尝
试做出解释。能用科学的语言撰写实验报告。
通过对动量守恒定律等内容的学习,认识到物理规律的内在一致性和适用范围,认
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识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作,在研究中必须坚持实事求
是的态度。
5.选择性必修第二册
能理解法拉第电磁感应定律、楞次定律的内涵。能分析带电粒子在磁场中运动的问
题和电磁感应的问题。能描述电磁振荡的过程,利用场的物质性和场具有能量的性质解
释有关电磁波的现象,能说出电磁技术在生产生活、科技和军事等方面的一些重要应用。
能认识简单的自动控制装置。能根据电磁感应、电磁振荡和电磁波理论解释生产生活中
的电磁现象,能对常用电子设备、家用电器中有关的一些电磁元件或部件的工作原理做
出解释。
能进一步应用磁感线、匀强磁场等模型综合分析磁场和电磁感应问题。能恰当使用
证据推出物理结论或质疑已有结论。能通过与法拉第电磁感应定律和楞次定律有关的科
学探究,掌握对实验证据进行分析与归纳的方法,能用实验归纳和理论演绎等不同方式
来研究物理问题。
会做 “探究影响感应电流方向的因素”等实验。能根据检验假设的思路,制订科学
探究实验方案。能正确操作实验器材,获得可靠的实验数据,通过分析数据、发现规律,
进而通过归纳形成简洁的、具有普遍意义的结论。能分析实验中存在的误差,能判断误
差的来源。能写出完整的科学探究报告。
通过对电磁感应、交变电流及电磁波等内容的学习,能根据电磁理论的发展过程及
其对人类社会影响的历史,了解科技对人类生活和社会发展的影响,体会基础科学的重
大发现在工业革命和社会发展中的作用。
6.选择性必修第三册
能用分子动理论解释固体、液体和气体的微观结构及特点。能用气体实验定律、热
力学定律解释生产生活中的一些现象,解决一些实际问题。能用爱因斯坦光电效应方程
说明光电效应现象,知道光的波粒二象性。了解原子、原子核的结构和特点,能说明原
子核的衰变、裂变、聚变和放射现象。知道四种基本的相互作用。具有较为完整的物理
观念。
认识建构理想气体、原子核式结构等模型的必要性,能在一定条件下应用理想气体
模型分析和研究实际气体的问题,能用等温、等压、等容的理想过程正确认识和分析现
实生活中的气体状态变化。能运用概率统计的方法对热现象问题进行分析,并能恰当、
合理地使用证据得出物理结论。具有多视角观察和分析物理问题的能力。
会做 “用油膜法估测分子的大小”等实验。知道测量微观物理量的思维和方法,能
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第一章 首选学科规划:物理
通过科学、合理的操作获得实验数据,并能在实验中体现减小误差的方法。能运用恰当
的方式处理数据并得出正确结论。能写出完整、规范的实验报告,正确表达科学探究的
过程和结果。
通过关于热学、原子与原子核以及波粒二象性等相关内容的学习,知道所有物理结
论都必须接受实践的检验,在学习与研究中做到实事求是,不迷信权威,能与他人合作。
通过对热力学定律和核能等内容的学习,知道科学技术对人类生活和社会发展的积极影
响,但同时也会带来一系列问题,认识到人与自然是生命共同体,人类必须尊重自然,
遵循自然规律。
二、学业质量水平
学业质量是学生在完成本学科课程学习后的学业成就表现。学业质量标准是以本学
科核心素养及其表现水平为主要维度,结合课程内容,对学生学业成就表现的总体刻画。
依据不同水平学业成就表现的关键特征,学业质量标准明确将学业质量划分为不同水平,
并描述了不同水平学习结果的具体表现。高中物理学业质量是依据物理学科核心素养中
的 “物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面及其水平,结合课
程内容的要求,依据不同水平学业成就表现的关键特征而制定的。
高中物理学业质量根据问题情境的复杂程度、知识和技能的结构化程度、思维方式
或价值观念的综合程度等划分为不同水平。每一级水平皆包含物理学科核心素养的四个
方面,主要表现为学生在不同复杂程度情境中运用重要概念、思维、方法和观念等解决
问题的关键特征。不同水平之间具有由低到高逐渐递进的关系。
水平 质量描述
(1)初步了解所学的物理概念和规律,能将其与相关的自然现象和问题解决联系
起来。
(2)能说出一些所学的简单的物理模型;知道得出结论需要科学推理;能区别观
点和证据;知道质疑和创新的重要性。
1 (3)具有问题意识;能在他人指导下使用所学的简单的器材收集数据;能对数据
进行初步整理;具有与他人交流成果、讨论问题的意识。
(4)认识到物理学是对自然现象的描述与解释;对自然界有好奇心,知道学习物
理需要实事求是,有与他人合作的意愿;知道科学、技术、社会、环境存在相互
联系。
17
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
续表
水平 质量描述
(1)了解所学的物理概念和规律,能运用物理知识解释简单的自然现象,解决简
单的实际问题。
(2)能在熟悉的问题情境中应用所学的常见的物理模型;能对比较简单的物理问
题进行分析和推理,获得结论;能使用简单和直接的证据表达自己的观点;具有
质疑和创新的意识。
(3)能观察物理现象,提出物理问题;能根据已学的物理知识探究方案,使用所
2
学的基本的器材获得数据;能对数据进行整理,得到初步的结论;能撰写简单的
科学探究报告,陈述科学探究的过程和结果。
(4)认识到物理学是基于人类有意识的探究而形成的对自然现象的描述与解释,
并需要接受实践的检验;有学习物理的兴趣,具有实事求是的学习态度,能与他
人合作;认识到物理研究与应用会涉及道德与规范问题,了解科学·技术·社
会·环境的关系。
(1)了解所学的物理概念和规律及其相互关系,能运用物理知识解释自然现象,
解决实际问题。
(2)能在熟悉的问题情境中根据需要选用所学的恰当的模型解决简单的物理问
题;能对常见的物理问题进行分析,通过推理,获得结论并做出解释;能恰当使
用证据表达自己的观点;能对已有观点提出质疑,从不同角度思考物理问题。
(3)能分析物理现象,提出可探究的物理问题,做出初步的猜想;能在他人帮助
3 下制订科学的探究方案,使用基本的器材获得数据;能分析数据,发现特点,形
成结论,尝试用已有的物理知识进行解释;能撰写实验报告,用学过的物理术
语、图表等交流科学探究的过程和结果。
(4)认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作;有较强的学
习和研究物理的兴趣,能做到实事求是,在合作中能尊重他人;认识到物理研究
与应用应考虑道德与规范的要求,认识到人类在保护环境和促进可持续发展方面
的责任。
18
第一章 首选学科规划:物理
续表
水平 质量描述
(1)理解所学的物理概念和规律及其相互关系,能运用物理知识正确解释自然
现象,综合应用所学的物理知识解决实际问题。
(2)能将实际问题中的对象和过程转换成所学的物理模型;能对综合性物理问
题进行分析和推理,获得结论并做出解释;能恰当使用证据证明物理结论;能
对已有结论提出有依据的质疑,采用不同方式分析、解决物理问题。
(3)能分析相关事实或结论,提出并准确表述可探究的物理问题,做出有依据
4 的假设;能制订科学探究方案,选用合适的器材获得数据;能分析数据,发现
其中规律,形成合理的结论,用已有的物理知识进行解释;能撰写完整的实验
报告,对科学探究的过程与结果进行交流和反思。
(4)认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作;有学习和研究
物理的内在动机,坚持实事求是,在合作中既能坚持观点又能修正错误;能依
据普遍接受的道德与规范认识和评价物理研究与应用,具有保护环境、节约资
源、促进可持续发展的责任感。
(1)能清晰、系统地理解物理概念和规律,能运用物理知识正确解释自然现象,
能综合应用所学的物理知识灵活解决实际问题。
(2)能将较复杂的实际问题中的对象和过程转换成物理模型;能在新的情境中
对综合性物理问题进行分析和推理,获得正确结论并做出解释;能考虑证据的
可靠性,合理使用证据;能从多个视角审视检验结论,解决物理问题具有一定
的新颖性。
(3)能面对真实情境,从不同角度提出并准确表述可探究的物理问题,做出科
5 学假设;能制订有一定新意的科学探究方案,灵活选用合适的器材获得数据;
能用多种方法分析数据,发现规律,形成合理的结论,用已有物理知识做出科
学解释;能撰写完整规范的科学探究报告,交流、反思科学探究过程与结果。
(4)认识到物理学是人类认识自然的方式之一,是不断发展的,具有相对持久
性和普遍性,但同时也存在局限性;有较强的学习和研究物理的内在动机,能
自觉抵制违反实事求是原则的行为,在交流中既能主动参与又能发挥团队作用;
在进行物理研究和应用物理成果时,能自觉遵守普遍接受的道德与规范,养成
保护环境、节约资源、促进可持续发展的良好习惯。
19
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
逻辑推理能力探索
1.有两根分布不均匀的香,它们烧完的时间都是确定的1小时,你能用什么方法来
确定一段15分钟的时间
2.一个经理有三个女儿,三个女儿的年龄加起来等于13,乘起来等于经理自己的年
龄。有一个下属已知道经理的年龄为36岁,但仍不确定经理三个女儿的年龄,这时经理
说只有一个女儿会拉小提琴,当时这个下属便知道经理三个女儿的年龄了。请问三个女
儿的年龄分别是多少 为什么
3.有两位盲人,他们各自买了两双黑袜子和两双白袜子,八双袜子的布质、大小完
全相同,而每双袜子都有一张商标纸连着。袜子买回来后,两位盲人不小心将八双袜子
混在了一起。他们怎样才能取回各自的两双黑袜子和两双白袜子呢
4.你有两个罐子,共装有50个红色弹球和50个蓝色弹球,随机选岀一个罐子,随
机选取个弹球放入罐子,怎么给红色弹球最大的选中机会 在你的计划中,得到红球的
准确概率是多少
5.两个圆环,半径分别是1和2,小圆在大圆内部绕大圆转一周,问小圆自身转了
几周 如果在大圆的外部,小圆自身转几周呢
6.1元钱一瓶汽水,喝完后两个空瓶换一瓶汽水,问:你有20元钱,最多可以喝到
多少瓶汽水
20
第一章 首选学科规划:物理
【参考答案】
1.一根两头点燃,另一根一头点燃,当第一根烧完后,第二根再两头点燃,就可以
得到15分钟。
2.三个女儿的年龄分别为2岁、2岁、9岁。因为36=6×6×1或36=9×2×2,但
是只有一个女儿可以拉小提琴,也就是一个女儿年龄稍大一点,会拉小提琴,另外两个
女儿都很小,不会拉小提琴,所以是2岁、2岁、9岁。
3.每人取每双中的一只就可以了。
4.自己睁着眼睛挑一个红色的,这样是给红色最大的机会。
5.可以把圆看成一根绳子,大绳是小绳的2倍长,所以应该是2圈。
6.一开始可以喝20瓶,随后还可以喝10瓶和5瓶,接着把5瓶分成4瓶和1瓶,
前4个空瓶再换2瓶,喝完后2瓶再换1瓶,此时喝完后手头上剩余的空瓶子为2个,把
这2个瓶换1瓶继续喝,喝完后把这1个空瓶换1瓶汽水,喝完换来的那瓶再把瓶子还给
人家即可,所以最多可以喝的汽水瓶数为:20+10+5+2+1+1+1=40。
面对新形势下的高考为什么要选择物理学科
从学生的大学录取和就业来看,物理是众多人选择的重要科目之一。
1.专业需要
大学许多专业对选考物理的要求很高,像土木专业、机械类对选考物理的要求特别
高。即使化工与生物类专业,也往往设置了选考物理,因为这类专业与物理并非不相关。
所以在新高考省份报志愿时,出现了一些同学 “没有选考物理导致很多专业不能报考”
的遗憾情况。
2.学校选拔学生的需要
物理在选考科目范围中所占的比例很大,特别是在像北大、清华、浙大、复旦等这
样的名校中。选学物理就可以报这些名校中90%左右的专业。以复旦大学为例,复旦大
学招生办公室主任给出建议:“中学校长最好跟学生和家长说清楚,如果想报我们这些学
校,特别是三位一体,物理是绕不开的。”不光复旦大学,中科大在招生时也特别看重数
学和物理。
更有意思的是,我们的家长和学生绝对想不到的是浙江温州大学汉语言文学 (创意
中文实验班)的选考科目之一竟然也是物理。是不是就温州大学一家想出风头呢 显然
不是。复旦大学的哲学类专业,也把物理作为选考科目。所以物理的重要性就呈现出
来了。
21
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
那么,为什么很多大学专业都喜欢招学物理的学生,学物理的学生会有什么样的优
势呢
高校如此看重物理,首先是因为物理学科最能考验学生的思维品质。物理很少需要
死记硬背,物理学得好的学生,思维发展出色,通过物理选拔出来的学生学习能力更强,
发展潜力更大。
其次,高校对学生专业发展的要求。大多数理工专业需要学习物理知识,高中若没
有一定的物理基础,上课就很吃力。物理学得好的学生,基础更扎实,专业课学起来更
轻松,专业发展更好。
最后,物理偏重应用方面,与将来职业的关联性也多。物理学得好的学生思维活跃、
实践动手能力强,有助于学生将来从事各种职业。
桃红柳绿正是春,莫负青春好时光。亲爱的同学们,高中三年,可数的一千多个日
日夜夜,是你们把握自己命运的最佳时机。
第3节 认识与物理相关的专业、 职业

踏进高中的新生,他们怀揣着理想的高校和专业,对未来充满着希望和憧憬,但
也有些学生对未来十分迷茫。到了教室,大家互相自我介绍……座位表上,小刘和小
陈是同桌,小刘向小陈介绍自己: “你好,我叫刘××,是××初中毕业的,很高兴
认识你!”小陈也向小刘介绍了自己。小刘问: “你以后想考什么大学啊 ”小陈笑了
笑说:“具体还没想好,应该是偏向物理研究的一些高校吧,我对物理比较感兴趣。”
小刘心里暗自佩服。这时,旁边的小毛郑重其事地说: “的确,很多理工科院校都涉
及物理,好像有一些是偏理论研究,也有一些是偏重在工程中的应用。”
【思考与分享】
你想了解与物理相关的高校和专业吗
22



第一章 首选学科规划:物理
一、物理与教育部的科目要求
教育部曾下发 《普通高校本科招生专业选考科目要求指引 (通用版)》 (以下简称
《指引》),共有65个学科门类必考物理,占70.65%。
这里需要特别说明的是,65个专业类必考物理,这还只是 《指引》划定的一条底线,
各高校在制定选考科目要求时,将有更多的专业类被限定为必考物理,尤其是高水平大
学和高水平专业。
二、高中物理各模块与专业匹配
高中物理涉及力学、电学、电磁学、光学、能量守恒定律等不同模块的学习,各模
块的抽象度不同,对学生的思维能力要求各异。并不是物理成绩好就能任意挑选可报考
的专业,还需具体分析 “好”在哪里。
例如,力学相比电学更加直观。擅长力学、喜欢力学的学生选择土木类、机械类等
以力学为基础的专业会获得更好的发展,擅长电学、对电学有浓厚兴趣的学生往往更适
合选择电子类、电气类或其他涉及电学的交叉学科专业。
(一)模块一
包含知识:
力 (力的合成与分解)
机械振动
动量及动量守恒定律
可选专业:
1.土木工程类
研究范围:建造、保护、修复所有公共建筑,例如道路、机场、隧道、桥梁与住房,
研究建造技术、设计技术与施工技术。
主干学科:结构工程学,岩土工程学,以力学、材料科学、计算机科学与技术为基础。
对应课程:理论力学、材料力学、结构力学、土力学、流体力学,此外还有制图类、
实验类、项目管理类、施工技术类、计算机类课程。
性格:稳重、踏实、细心、适度保守。
能力:逻辑思维、动手能力、绘图能力、组织管理能力、环境适应力。
推荐院校:同济大学、东南大学、清华大学、北京工业大学、哈尔滨工业大学、浙
江大学等。
就业单位代表:中建、中铁、中交、中国电力、中国能源、恒大、万科等。
23
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
2.机械类
研究范围:研究所有人造可动的工具,例如研发和改进各类交通工具,各类航天设
备,各类军事武器等。
主干学科:机械工程、材料科学与工程、动力工程及工程热物理。
对应课程:材料力学、理论力学、流体力学、热力学,此外还要学习机械类、电子
类、材料类课程。
能力:动手能力、绘图能力。
推荐院校:清华大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、华中科技大学、北京理工
大学、天津大学、大连理工大学、浙江大学、西安交通大学等。
就业单位代表:上海电气、徐工集团、上汽集团、机械科学研究总院、中国重型机
械研究院、中国机械工业集团等。
补充说明:虽然机械类专业以力学为基础,但机械类专业同样与电学关系密切,并
且未来会结合得愈发紧密。
3.力学类
研究范围:力学既是经典基础学科,又是技术学科,研究各种力学过程及力学在实
际工程中的应用。
主干学科:动力学与控制、固体力学、流体力学、工程力学、基础力学和力学交叉。
对应课程:弹性力学、塑性力学、流体力学、振动力学、计算力学、实验力学。还
需其他工程领域的基础知识,例如土木、机械、航空、交通、化工、生物医学等相关工
程领域知识。
推荐院校:北京大学、清华大学、哈尔滨工业大学、西安交通大学、北京航空航天
大学、天津大学、大连理工大学、南京航空航天大学等。
就业单位代表:土木、机械、航空、交通、化工、生物医学等相关企事业单位。
4.水利工程类 (水利水电工程,港口航道与海岸工程方向)
研究范围:利用各种人工措施对水进行控制、调节、开发、管理、保护。如建造港
口航道与城市排水系统,勘察水资源,规划设计农业用水。
主干学科:水文学、水力学、河流动力学、固体力学、土力学、岩石力学。
对应课程:力学类课程作为学科基础,如水力学、河流动力学、固体力学、土力学、
岩石力学,还有水利类、水文地质类、工程类课程。
推荐院校:清华大学、河海大学、天津大学、武汉大学、中国农业大学、大连理工
大学、郑州大学、四川大学、西安理工大学等。
就业单位代表:三峡开发总公司、水电开发公司、各类水电设计院、各类水电工程局等。
5.交通运输类 (轮机工程方向)
研究范围:围绕交通运输进行全方位研究,具体包括交通运输系统规划设计,交通
24
第一章 首选学科规划:物理
运营管理,交通工具测试维修。例如设计交通枢纽,规划设计火车站;轮船的监测控制
与测试维修;交通线路设计规划。
主干学科:交通运输工程,相关学科包括力学、经济学、管理学、系统科学、材料
科学与工程,动力工程与工程热物理,信息与通信工程等。
对应课程:工程力学、工程流体力学、工程热力学与传热学,以及轮机自动化、轮
机动力设备相关课程。
推荐院校:东南大学、西南交通大学、北京交通大学、北京航空航天大学、同济大
学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、海军工程大学等。
就业单位代表:航运、物流、客运、航空企业;海事局、交通局;企业供应链管理。
注:航空航天类、兵器类、海洋工程类专业的部分基础课程与专业课程,也涉及力
学的深度学习。
(二)模块二
包含知识:
万有引力与航天
行星的运动
万有引力定律
宇宙航行
可选专业:
天文学
研究范围:利用物理、数学、力学知识,研究宇宙中天体,发展天文观测技术。
学科内方向:天体物理、天体测量与天体力学、天文技术。
对应课程:理论力学、电动力学、量子力学、热力学与统计物理,以及天文学专业
课程。
推荐院校:南京大学、北京师范大学、北京大学、中国科学技术大学等。
就业单位代表:天文类科研院所,航空航天类科研院所等。
注:天文学专业的物理课程不仅限于力学,其课程设置与物理学类专业基本一致。
除天体力学外,还要深度学习电学、热物理、量子力学等,需要有非常扎实的数理基础。
(三)模块三
包含知识:
静电场 (库仑定律、电势电容)
电流 (欧姆定律、串联并联、多用电表)
电磁感应 (楞次定律、法拉第电磁感应定律)
交变电流 (变压器、电能的输送)
机械波 (衍射和干涉、多普勒效应、惠更斯原理)
25
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
光 (反射折射、干涉衍射、偏振)
可选专业:
1.电气类
研究范围:研究电能的生产、传输;设计电气设备制造;开发规划发电厂与电网建
设;电力系统调试、信息处理、动态监测;设备检修维护,以及与发电有关的环境问题
与经济问题。
主干学科:电气工程学科,相关学科包括控制科学与工程、信息与通信工程、光源
与照明。
专业方向:电气工程及其自动化、智能电网信息工程、光源与照明、电气工程与智
能控制。
对应课程:基本电路理论、模拟电子技术、数字电子技术、电机学、电力电子技术、
高压电工程、电力系统。
能力:动手能力、逻辑思维、想象力。
推荐院校:清华大学、西安交通大学、华北电力大学、华中科技大学、哈尔滨工业
大学、浙江大学、重庆大学、海军工程大学等。
就业单位代表:施耐德、通用电气、华为、台达、国家电网、中国南车等。
2.电子信息类
研究范围:以电子信息以及与之相关的元器件、电子系统、信息网络为研究对象,
利用电与元器件改善人类生活,例如改善通信、交通、生产、能源节约。
主干学科:电子科学与技术、信息与通信工程、光学工程;相关学科包括计算机科
学与技术、控制科学与工程、仪器科学与技术等。
专业方向:电子信息工程、电子科学与技术、通信工程、微电子科学与工程、光电
信息科学与工程、信息工程。
对应课程:电路分析基础、模拟电子技术、数字电子技术、电磁场与电磁波、通信
原理。
能力:逻辑思维能力、动手能力、想象力。
电气类专业与电子信息类专业的区别:电气类侧重于研究强电,以电为主;电子信
息类侧重于研究弱电,以电磁为主。
推荐院校:电子科技大学、西安电子科技大学、北京大学、清华大学、北京邮电大
学、上海交通大学、国防科技大学。
就业单位代表:中国移动、华为、中兴、小米、联想、互联网企业、银行。
3.自动化类 (需要学习力学与程序语言)
研究范围:促进软件对硬件的控制,进而实现生产的自动进行。比较有前景的方向
是人工智能研究,计算机科学研究软件,自动化则承担硬件部分的工作。
26
第一章 首选学科规划:物理
主干学科:控制科学与工程,相关学科有信息与通信工程、电气工程、电子科学与
技术、计算机科学与技术等。
对应课程:模拟电子技术基础、数字电子技术基础、微机原理与接口技术、电力电
子技术、信号与系统分析、自动控制原理、计算机控制系统、过程控制系统。
能力:综合学习能力、动手能力、时间管理 (课程多,作业多)。
推荐院校:清华大学、哈尔滨工业大学、浙江大学、北京航空航天大学、北京理工
大学、东北大学、上海交通大学、国防科技大学等。
就业单位代表:制造企业、电力相关单位、科技公司。
4.医学技术类 (医学影像技术方向)
研究范围:掌握各项医学检查设备 (X线机、CT机、放射治疗机)的基本原理,可
熟练操作设备,让检测结果帮助医生诊断病情,运用所学管理维护医学影像设备。
主干学科:医学技术,相关学科物理学、化学、生命科学、行为科学等。
对应课程:医学影像物理、电工学、电子技术、微机原理与接口技术、医学图像处
理、影像信息学、放射物理与防护、影像设备学、影像检查技术、影像诊断学。
能力:沟通能力,图形图像识别能力。
推荐院校:首都医科大学、天津医科大学、河北医科大学、中国医科大学等。
就业单位代表:医院、西门子医疗、乐普医疗、东软医疗。
(四)模块四
包含知识:
分子动理论 (热运动、分子间作用力、内能)
气体 (等温/等容/等压变化、理想气体状态方程)
固体液体和物态变化
热力学定律
(功和内能、热力学第一定律、能量守恒定律)
机械能守恒定律
可选专业:
1.能源类 (也需要学习力学与电学)
研究范围:能源高效洁净转换与利用;动力系统及装备可靠运行与控制;新能源与
可再生能源技术开发与应用;节能环保与可持续发展研究,比如帮助汽车节约更多能源,
开发新能源,让发电厂的电力转化更有效率。
主干学科:动力工程及工程热物理,相关学科有机械工程、材料科学与工程、核科
学与技术、化学工程与技术、环境科学与工程等。
专业方向:能源与动力工程、能源与环境系统工程、新能源科学与工程。
对应课程:能源动力测试技术、工程热力学、传热学、流体力学、热与流体课程实验。
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高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
能力:绘图能力、动手能力、活学活用能力。
推荐院校:清华大学、西安交通大学、上海交通大学、浙江大学、天津大学、华北
电力大学、哈尔滨工业大学、华中科技大学等。
就业单位代表:水电行业、航空航天部门。
2.化工与制药类
研究范围:研究如何用化学方法促进生产,研究各种物质的合成、生产、加工、处
理。可施展化工的领域有资源、能源、冶金、环保、材料、生物、医药、食品、国防等
领域。
主干学科:化学、化学工程与技术,相关学科有材料科学与工程、环境科学与工程、
石油与天然气工程、生物工程、冶金工程、动力工程及工程热物理。
专业方向:化学工程与工艺,制药工程。
对应课程:物理化学、化工原理、化工热力学、化学反应工程,以及其他专业课程,
如化工设计基础、化学工艺学、结晶学与工业结晶等。
能力:动手能力强 (实验多),创造力强。
推荐院校:天津大学、华东理工大学、清华大学、北京化工大学、大连理工大学、
南京工业大学、浙江大学等。
就业单位代表:中石油、中石化、中海油、陶氏化学、杜邦、英特尔、宝洁。
化工与制药类专业与高中物理的联系:化工的基本原则是物质平衡与能量平衡,在
专业学习过程中要深度学习能量守恒定律与热力学定律。
化工与化学的区别:化学侧重研究各种现象与反应的原理,化工侧重运用原理于工
业生产,提高生产效率或获得理想的物质。
化工 “制药”与生物 “制药”的区别:生物制药是根据发病的原因与影响因素筛选
可以作为药物的物质,侧重于研发;化工制药侧重于将被发现的药物投入工业生产。
(五)模块五
包含知识:
相对论 (狭义相对论、广义相对论)
波粒二象性 (光的粒子性、粒子的波动性)
原子结构 (氢原子光谱、玻尔的原子模型)
原子核 (放射性元素的衰变、探测射线的方法、核聚变)
可选专业:
核工程类
研究范围:将核能转化为清洁能源,满足能源行业、工农业、国防安全、医疗行业、
材料行业等领域对核能的需求。
主干学科:核工程,相关学科有物理、信息、材料、机械、化工、能源等。
28
第一章 首选学科规划:物理
专业方向:核工程与核技术、辐射防护与核安全、工程物理、核化工与核燃料工程。
对应课程:核物理、量子力学、流体力学、工程力学、电动力学、热力学与统计。
推荐院校:清华大学、中国科学技术大学、北京大学、哈尔滨工程大学、西安交通
大学、上海交通大学等。
就业单位代表:电厂、核电站、相关研究所。
注:天文学专业、医学技术类 (医学影像技术方向)专业也需要深入学习该模块
内容。
物理学类专业与地球物理类专业是对数理能力要求极高的专业,在上述所有模块都
有良好表现的学生可考虑选择这两类专业。
此外,仪器类、材料类、海洋类 (海洋物理、海洋技术方向)、地理科学类 (地理信
息科学方向)、大气科学类、地质学类 (地球信息科学与技术)、农业工程类、林业工程
类专业属于交叉学科,学习过程中将不同程度涉及以上五个模块的知识,在各模块学习
的能力表现与兴趣偏好能做到均衡发展的学生可选上述专业。
三、物理专业与职业探索
(一)物理学专业与职业
物理学专业有较强的社会适应性,毕业生既具有从事基础科学研究的基础知识,也
具有在应用物理技术、电子信息技术等领域从事高科技开发的实际业务能力,适合在工
业、交通、邮电、金融、商业等行业从事科技开发、生产和管理工作。物理学专业学生
所特有的专业素养,使他们具有持久的专业发展后劲和较强的开拓能力,因而深受社会
各界的欢迎。
从事行业:
毕业后主要在教育、新能源、电子技术等行业工作,比如:新能源行业、计算机软
件、互联网电子商务、仪器仪表……
从事岗位:
毕业后主要从事教师、光学工程师、研发工程师等工作,比如:初高中物理老师、
光学工程师、研发工程师、销售工程师……
(二)应用物理学专业与职业
应用物理学专业的毕业生主要在物理学或相关的科学技术领域中从事科研、教学、
技术开发和相关管理工作。
科研工作包括物理前沿问题的研究和应用,技术开发工作包括新特性物理应用材料
如半导体等,应用仪器的研制如医学仪器、生物仪器、科研仪器等。
应用物理专业的就业范围涵盖了整个物理和工程领域,融物理理论和实践于一体,
并与多门学科相互渗透。
29
高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
毕业后主要在新能源、电子技术、计算机软件等行业工作,大致如下:
1.新能源
新能源产业是指包括新能源技术和产品的科研、实验、推广、应用及其生产、经营
等一系列活动的高新技术产业。
2.电子技术/半导体/集成电路
电子信息产业是信息技术产业的权威管理部门———信息产业部在统计和分析时通常
采用的词,电子信息产业具体细分为投资类产品、消费类产品和元器件产品三个大类。
出于部门隶属渊源的原因,电子信息产业有时也用电子工业一词代替。
3.计算机软件
计算机产业是一种省能源、省资源、附加价值高、知识和技术密集的产业,对于国
民经济的发展、国防实力和社会进步均有巨大影响。
4.互联网/电子商务
电子商务是以信息网络技术为手段,以商品交换为中心的商务活动,也可理解为在
互联网、企业内部网和增值网上以电子交易方式进行交易活动和相关服务的活动,是传
统商业活动各环节的电子化、网络化、信息化。
5.仪器仪表/工业自动化
工业自动化是在工业生产中广泛采用自动控制、自动调整装置,用以代替人工操纵
机器和机器体系进行加工生产的趋势。在工业生产自动化条件下,人只是间接地照管和
监督机器进行生产。
(三)核物理学专业与职业
原子核物理专业,由于核电事业发展迅速,就业必将一片大好。国内核物理人才奇
缺,国家已经出台政策大力发展核电事业,就业形势大好。
就业方向:
1.医疗设备/器械
2.检测/认证
3.制药/生物工程
4.医疗/护理/卫生
5.新能源
6.仪器仪表/工业自动化
7.外包服务
8.机械/设备/重工
9.电子技术/半导体/集成电路
10.专业服务 (咨询、人力资源、财会)
30
第一章 首选学科规划:物理
(四)地球物理学专业就业方向
1.从事地质类专业勘察
通过各种地球物理方法从事地质研究,包括复杂地质条件下大型岩体工程稳定性分
析的理论与方法;地震正反演及地震数据处理中的热点问题研究;重大工程建设和城市
发展中的环境工程地质问题;灾害环境下重大工程安全性问题的基础研究;滑坡形成机
理与预测预报等。可以到地质调查局、海洋局等相关单位就业或科研院所、大专院校做
相关的研究、教学工作。
2.预测自然灾害
以各种数字地震台网和台站观测数据为基础,结合重力、形变等地球物理观测手段,
通过震源运动学与动力学、近断层地面运动和重力变化场等方面的研究,为地震发生机
理研究与地震预测提供理论指导。开展工程与城市防震减灾基础理论和应用技术研究;
开展地震区划理论研究,编制地震区划图;开展强震观测、震害调查场地勘测与工程结
构测试和分析;开展城市灾害预警和减灾技术、地震紧急救援技术与方法研究。
3.从事工程探测类
通过地球物理方法,探测工程、建筑进行水文工程地质、城市环境与建筑基础以及地
下管线铺设情况的勘察等,通过工程地质、浅层地球物理与岩土力学的理论、实验研究和
工程实践及其信息综合集成,认识地球表层物质、结构、状态及其在自然和工程作用下变
形破坏机理与过程,评价工程岩土体的稳定性及其环境效应,寻求相应的工程技术与处理
措施,保证重大工程的安全构筑与运行,实施工程建设与环境保护、改善相互协调。
4.勘察资源
用以勘察石油、天然气、煤田地质的构造,寻找金属与非金属矿产,可以到煤田、
油田、矿井性质的国有大中型企业做相关技术性工作。中国石化、中国石油、中国海洋
石油等大型国企都有大量的地球物理学专业人才。
5.做相应的地球物理软件程序设计
如地球物理仪器开发等工作,广泛应用于环保、城市给排水、地质、冶金、卫生防
疫、商检、农业、渔业及教育科研等多个领域,这是国内人才较为紧缺的行业。
6.其他工程应用
提供区域地质、矿产地质、工程地质勘察,地球物理勘察,水文凿井,城市地下管
线勘测及系统建设,路、桥、基桩质量无损检测,地质灾害评估与治理,地形测量、工
程测量,管道测漏,地理信息系统建设,专题地图制作,农业地质,旅游地质,非开挖
管线铺设、岩矿测试、矿产品开发等服务。
(五)材料物理专业与职业
现代工业对材料的要求越来越高,相应地产生了更多的需求,例如钢铁大型企业、
飞机制造业、汽车制造业、IT相关产业等,都需要精密的材料技术。材料物理与化学学
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高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
科既强调基础理论研究,又注重先进材料的研究开发工作,本专业涉及的内容比较广泛,
所以适应性比较强,是一个具有广阔发展前景的学科。
材料物理专业的毕业生就业领域包括航空机务维修企业、航材公司、机场、理化检
验、无损检测、质量检验、技术监督、安全与商检、各种材料生产加工、材料应用等部
门从事生产技术、质量管理、技术管理与开发等工作;可在科研院所、高等学校从事科
研和教学工作,也可以继续攻读本专业或相关交叉学科的硕士学位。
(六)工程物理专业与职业
工程物理专业就业方向:
本专业学生毕业后可从事电子、电机、品质控制、市场推广、程序编写及教育等行
业工作。毕业生亦可进一步在科学或工程学等范畴深造,获取更高的学位。
从事行业:
毕业后主要在电子技术、新能源、计算机软件等行业工作,比如:电子技术、半导
体、集成电路、新能源、计算机软件、互联网、电子商务……
从事岗位:
毕业后主要从事光学工程师、研发工程师、工艺工程师等工作,比如:光学工程师、
研发工程师、工艺工程师、销售工程师、算法工程师……
(七)信息物理工程专业及职业方向
从事行业:
信息物理工程专业的学生毕业后可在各类信息系统工程、计算机应用、信息网络、
多媒体技术、图文处理、商业、金融和通信工程等现代科技领域从事与专业有关的工作。
从事岗位:
主要做销售工程师、销售储备干部、光学工程师、物探工程师、研发工程师、销售
代表、工艺工程师、专利工程师、产品工程师、信息安全工程师、技术支持工程师等。
(八)地球物理勘察技术及职业
就业前景:
毕业生可掌握勘探方法和勘探仪器的操作等技能。可在石油、地矿单位野外小队及
科研机关工作。
就业方向:
主要做矿产资源及能源的开发和利用、地震预测、地球物理工程等方面的工作。
(九)地球物理测井技术专业及职业
就业前景:
本专业的就业前景不错,毕业学生可从事资源调查、基础工程、矿场地球物理测井
生产与管理等工作。
32
第一章 首选学科规划:物理
就业方向:
资源调查、地震预测、基础工程、矿井生产与管理等部门。
(十)信息技术与地球物理专业及职业
就业前景:
随着地理信息系统在城乡规划管理中的应用,以及空间信息分析与建模的发展和地
球空间信息机理研究,对地球探测与信息技术专业的这种综合性技术人才的需求也日趋
迫切,在短时间内这种趋势不会有太大变化。
就业方向:
本专业毕业生可在国家地震局、省地震局、各地方政府地震局、地震台网、地震台
站从事地震监测、资料分析等工作,也可到水利、煤炭、工程等单位从事有关地震监测
及工程勘探、工程质量检测等方面的技术工作。
(十一)物理教育专业及职业
就业前景:
毕业后适合到中等学校从事物理学、计算机科学、通用技术等学科的教学工作,也
适合从事学校管理和行政管理工作。
就业方向:
毕业生可从事中学物理教育、小学科学教育、现代教育技术应用、计算机操作及中
小学物理教育研究等工作。
一、首选物理对报考专业的影响
普通高等院校的专业共设哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工
学、农学、医学、管理学、艺术学12个学科门类。
在近两年的官方指引下,首选物理已经成为绝大多数理工农医类专业的 “门槛科
目”,专业覆盖面明显大于首选历史,对想上 “好专业、好学校”的考生影响极大。
教育部最新的 《普通高校本科招生专业选考科目要求指引 (3+1+2模式)》自2024
年起全面执行,高校在招生专业上必须明确首选科目 (物理或历史)和再选科目要求。指
引修订后,明显加强了对物理和化学的要求,尤其是理学、工学、农学、医学等学科门
类,将 “首选物理+再选化学”作为主流组合。
以近年来面向河北省招生的高校的各学科门类对首选物理的要求为例。
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高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
1.可选专业:
学科门类 专业类 选科要求
①物理 (最多);②物
力学类、机械类、仪器类、材料类、能源和动力
理或历史均可;③首选
工学 类、电气类、电子信息类、自动化类、水利类、土
物理,再选化学;④首
木类、食品科学与工程类等
选不限,再选化学。
管理科学与工程类、工商管理类、农业经济管理
①物理;②物理或历史
管理学 类、公共管理类、图书情报与档案管理、物流管理
均可 (最多)。
与工程类、电子商务类、旅游管理类
艺术学理论类、音乐与舞蹈学类、戏剧与舞蹈学
艺术学 物理或历史均可。
类、美术学类、设计学类
①物理;②物理或历史
文学 中国语言文学类、外国语言文学类、新闻传播学类
均可。
教学类、物理学类、化学类、天文学类、地理科学 ①物理;②首选物理,
理学 类、大气科学类、海洋科学类、地球物理学类、地 再选化学或生物;③物
质学类、医务科学类、心理学类、统计学类 理或历史均可。
经济学 经济学类、财政学类、金融学类、经济与贸易类 物理或历史均可。
①首先物理,再选化学
基础医学类、临床医学类、口腔医学类、公共卫生
或生物;②首选不限,
医学 与预防医学类、中医学类、中西医结合类、药学
再选化学或生物;③物
类、中医药学类、法学类、医学技术类、护理学类
理或历史均可。
①物理;②物理或历史
教育学 教育学类、体育学类
均可。
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第一章 首选学科规划:物理
续表
学科门类 专业类 选科要求
① 物 理 或 历 史 均 可;
法学类、政治学类、社会学类、民族学类、马克思 ②首 选 历 史,再 选 政
法学
主义理论类、公安学类 治;③物 理 或 历 史 均
可,再选政治。
①首选不限,再选化学
植物生产类、自然保护与环境生态类、动物生产
农学 或生物;②物理;③物
类、动物医学类、林学类、水产类、草学类
理或历史均可。
①历史;②物理或历史
历史学 历史学类
均可。
哲学 哲学、逻辑学、宗教学、伦理学 物理或历史均可。
2.限选专业
不能报考的专业类别有:法学门类下的民族学专业类、历史学门类下的文化遗产,
除此之外,其他学科门类下的专业都可以报考。
当然,首选科目为物理的同学,也可能因为再选科目不符合要求,会出现一部分专
业无法报考的情况。比如,公安学类的专业要求再选科目中必须有政治,所以选择 “物
化生”“物化地”“物生地”组合的学生就不可以报考公安学类的专业。
这种情况很少,大多数院校专业都只对首选科目提出了要求,对于再选科目没有
要求。
二、选考物理的六种组合探索
1.“物化生”和 “物化地”
明显的理科组合。物理+化学+生物选科组合可以覆盖95.75%的专业,可以说是最
标准、最传统、最纯净的 “理科生”方案。同时地理也是文科中的最强理科方案。
专业选择面广。“物化生”这类组合专业覆盖95.75%,不能选择的4.25%专业基本
为哲学类、历史类专业。物化地的可报专业也超过了95.16%。
学科之间关联紧密。学科之间关联极大,除了三科之间的关联,还与数学的一些通
用的理科思维以及计算能力等都是互相印证、互相促进的。
记忆的内容较少,理解的内容较多。“物化生”三个科目偏重于理解能力和逻辑思维
能力的考查,一般记忆的内容很少。
除此之外,理科思维学地理更具优势。地理虽说是传统文科,但是相对其他两门文
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高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
科,更偏重理解能力和逻辑思维能力。所以,与擅长文科思维的学生相比,那些能够选
择物理和化学科目、擅长理科思维的学生学地理更具有优势。
学习起来难度大。尤其是物理学科难度较大,想得高分也不容易。
选科人数多且优生多,竞争尤为激烈。物理、化学是理科学霸的首选科目,竞争会
异常激烈。同时这两个组合都是偏理学生最喜欢选择的组合之一,高考竞争压力大。
另外,从专业发展来说,学生选择地理,对于打算学理工科的学生来说,帮助不大。
比如学生如果打算学医学,那么最好选择学生物和化学,而如果选择了地理,很多专业
就会受限,而选择地理,对于当医生来说,确实没有多大的帮助。
2.“物生地”和 “物生政”
偏理科组合,可选专业范围大。两个组合均有物理、生物,理科可选专业范围大,
且要求地理或政治的专业具有较强的关联性,两个组合可报考专业比例趋同,接近90%。
思考和背诵兼顾,利于时间分配。在平常学习中,物理需要大量做题,生物重课本
知识,地理偏思维理解,政治则需要背诵。两种学科组合都有益于考生学习的劳逸结合。
两个组合各有所长,颇具实用性。 “物生地”选科中的地理科目注重理解和思维能
力、记忆量小。虽然中学地理属于传统文科,但大学地理科目更偏重理科思维,所以
“物生地”选科的理科思维有利于以后进入高校后的专业学习。“物生政”选科中的政治
科目则是考生未来选择考研和考公务员的基础。
选择了生物科目可以选报半数医学类相关专业,为目标报考医学类专业的考生留有余地。
学习难度大。两个选科组合整体偏理科,“物生地”要求考生的理科思维强,“物生
政”要求考生能够文理科思维自由切换。
部分专业受到限制,如要求化学、化工、制药类专业和部分高校医学选科不能报考等。
据目前各省选科数据来看,生物、地理选科人数较多;政治科目本身很难得到高分,
不利于考生在高水平层次竞争。
3.物化政
有利于考研和考公务员。由于大学之后参加考研的必要科目之一就是政治,如果高
中阶段选考科目未选择政治的话,会存在1~2年的知识断档期。直接对今后的考研和考
公职之路产生影响。
专业选择面广。由于有物理这个专业覆盖率较广的学科,大部分理工科专业都在可
报范围内,并且政治学科也可以覆盖到一些偏文的专业,因此,它的可报专业在96%以
上,一些顶尖大学专业可报率甚至能达到100%。
竞争压力相对较小。从目前已经掌握的新高考改革省份的选科情况看,选择这个组
合的人还是在少数,所以这个层次的竞争压力还是相对较小的。
学科难度较大。一方面是 “物理+化学”组合的高难度,加之政治科目中大量的
36
第一章 首选学科规划:物理
“背诵+理解+拓展应用”的知识点,使这个组合难度加大。
政治学科变化较大,考高分难。政治学科因为涉及大量时政内容,所学的可能和要
考的内容就会有差距,而且不容出错,答案比较固定,甚至教材上可能没有,所以得高
分不容易,而且关键是没有把握,浮动可能较大。
整体关联度小,学习跨度大。组合中的三门学科各有侧重:物理需要空间想象、逻
辑推理与实验能力;化学需要的是分析推理及实验的能力,但由于知识体系的因素,还
需要进行大量的记忆;而政治又需要良好的记忆、思辨与评价能力。这样学科关联度不
大,学习时很难起到联系促进的作用。
4.物政地
学习难度相对较大,物理和政治都是耗费精力、不易拿高分的科目;专业选择面广,
其中物理、政治两科已经覆盖了90%以上的专业,且文理科都有;选科人数较少,竞争
没有那么激烈。
物理学是自然科学和工程技术的基础
1.物理学与自然科学的关系
在所有的自然学科中,天文学与物理学的关系是最为密切的,很多时候天文和物理
不分家。例如,对星体运动状态进行观测,找出其中隐藏的规律,并用理论加以解释,
是天文学家和物理学家的共同任务。伽利略、牛顿、哥白尼等伟人,都是有物理学家与
天文学家的双重身份。在天文学中,解释行星的运动需要依靠牛顿运动定律,解释恒星
的能源问题需要使用质能方程,解释引力波需要利用相对论。充分说明了物理学是研究
天文学的重要基础,物理学和天文学是密不可分的。物理学的发展为天文学中的天文现
象和天体运动规律等知识的研究提供了最基本的理论支持。
物理学和化学之间也有着千丝万缕的联系,化学中原子分子之间存在离子键、共价
键,而这些化学键的形成可以利用物理学理论解释。正负离子之间通过静电作用而形成
了离子键,原子间通过共用电子对而形成的相互作用对应的是共价键。除了原子间的化
学键,决定更为基础的电子分布的化学定理———构造定理实际上也是由物理学家尼尔斯
波尔利用量子力学理论提出的。化学中最基础的部分均有物理学的贡献,物理学为化学
提供了重要支撑。
物理学与材料科学也有紧密的联系。现代材料科学的快速发展完全得益于物理学理
论的支撑。例如当前热点材料———拓扑绝缘体的发现就是首先由物理理论给出了其存在
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高中生选课指导与生涯设计·高一 下册
的预言,再研究发现其存在及相应特性。
物理学 还 为 生 物 学 的 发 展 奠 定 了 基 础,两 者 有 着 密 切 的 联 系,英 文 中 物 理 学 家
(physicist)和医师 (physician)有着相同的词根。显微镜的出现极大地促进了生物学的
发展,而现代生物学更是将物理学原理应用到了极致,创造出多种显微镜,例如:偏光
显微镜、电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等。除了显微镜,诸如X射线技
术等物理学技术也应用到生物学,正是借助X射线晶体衍射技术,人们发现了DNA的双
螺旋结构,开启了遗传学高速发展的大门。可以说,生物学的每一步技术进步都离不开
物理学的支持。
2.物理学与工程技术的关系
核能工程技术的发展完全得益于物理学。在物理学奠定基础之前,人类没有能力进
行核能的实践,更无法从实践角度总结核能知识。物理学的发展为核能的发展建立了客
观基础。爱因斯坦的著名论文 《物体的惯性同它所包含的能量有关吗 》中提出了质能关
系E=mc2,这个方程点燃了核能的高速发展。之后又有多位物理学家推动了核能研究,
卢瑟福提出了原子的核式模型,波尔完善了原子结构理论,查德威克发现了中子,海森
堡和伊凡宁柯提出了原子核由质子和中子组成,居里夫妇利用人工方法制出放射性同位
素……这些物理学研究奠定了核能研究的基础,开启了核能工程技术发展的时代。
对于在各个领域都使用的计算机,它的发展与物理学紧密相连。第一代计算机源于
电子管元件的发明,第二代计算机源于小巧可靠的晶体管,第三代计算机源于集成电路
的问世,第四代计算机源于利用大规模集成电路的逻辑元件和存储器。可见,计算机的
每一次跨时代发展都是以物理学的发展变革为基础的。
传统建筑工程技术也得益于物理学得到了快速发展,因为建筑学与光学有关。夏季
太阳光透过6mm厚的窗玻璃时约有84%的能量进入室内,进而使室内温度剧增。利用物
理学中光的干涉原理制备的金属性反射玻璃能够大幅提升玻璃反射红外线的能力,大大
降低了室内温度。建筑学还与声学有关。要想使建筑物内音质符合需求,就要使用适当
的吸声材料,而这些吸声材料的工作原理就是物理学中的亥姆霍兹共振原理。
现代通信技术的发展也离不开物理学。现代通信必须用到激光器和光纤,激光器产
生的激光来源于物质的受激辐射,光纤的创造更是利用了光学中全反射原理。正是有了
现代通信技术,当代社会才能够通过互联网连接起来,当今信息传递的速度才会与日俱
增,极大地改变了人们的生活。随着物理学的发展,未来通信技术会进一步跃升,现阶
段我们可以预测未来,借助量子力学理论,量子光纤通信会走入现实。
量子密码、量子远程传态等新技术会像传统光通信技术改变世界一样改变整个人类
的信息交流方式。物理学的发展决定了未来人类信息交流的方式。未来通信技术对人才
的要求首先就是掌握物理学。
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