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物理解题中的科学方法——构建模型法
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世界各国的教育概括起来有两大基本模式。一大模式是以德国教育家赫耳巴特的理论为基础的以学生知识和基本技能掌握为核心的传统教育模式，即知识中心教育模式。另一种是与之相对应的模式，是以美国教育家杜威的教育思想为基础的“现代教育”,用当今中国教育界的时尚语言来说，很接近于素质教育模式。杜威主张“教育即生活”、“学校即社会”、“在做中学”。杜威提出“以儿童为中心”和“在做中学”的主张是“现代教育”区别于传统教育的根本特点，它更看重师生互动的教学过程，看重学生获得知识和技能的过程，至于知识和技能的掌握程度并不是最重要的，重要的是学生能力的培养和建设，教学的出发点和归宿都是学生发展的需求。这是以能力培养和建设为中心的教育模式。近10多年来，世界各国为提高教育教学质量，培养21世纪的新型人才，不断探索教学方法的改革。先后曾实验了多种教学方法。其中，20世纪80年代从美国兴起的“以问题解决为核心的课堂教学”，在世界教育界影响最为广泛。“问题解决”是指启发培养学生多向思维的意识和习惯，并使学生认识到解决问题的途径不是单一的，而是多种的，及开放式的。学生多向思维的意识和习惯的培养是中学物理教学中的一项艰巨而重要的任务，在解决物理问题的教学活动中，教师应该十分重视对学生进行方法思路的训练，让学生学会分析处理问题的方法。已有的基本方法掌握了，思维得到训练，学生多向思维的意识和习惯的培养才不是一句空话。物理学科难学的原因之一是“多变”。为了解决多变的物理问题，必须扎实地掌握好其中基本的、不变的知识和方法，进而探索新的知识和方法。而方法的掌握又比知识显得更为重要。诸如隔离法、整体法、临界状态分析法、图象法、等效法、构建模型法等等，都是物理学科中应该掌握好的基本方法。本文拟以构建模型法为例，通过对高中物理中常见的六种模型的分析，说明基本方法的重要性及其构建模型的基本思路。
处理物理问题时，往往要建立起正确的物理模型。物理模型是一种理想化的物理形态，是物理知识的直观显现。科学家进行理论研究时，通常都要从“模型”入手，对于看似不同的现象，利用理想化、简化、类比、等效、抽象等思维方法，把它们共同的本质特征找出来，构成一个概念或实物的体系，即形成“物理模型”。通常所说的明确物理过程，把过程转化为一幅清晰的物理图景，就是为了构建物理模型，针对模型的特征，利用相应的规律去解决。当我们说：“这是哪一类问题时”，实际上就隐含着这是“属于哪一类物理模型”的意思。
&质点是最常见的力学模型，点电荷是研究静电场的模型、点光源是光学问题的模型；理想气体是热学的物理模型，弹簧振子、单摆是简谐运动的模型，卢瑟福的原子结构是行星模型。具体处理物理问题时，可以根据特征构建相应模型。例如弹簧模型、斜面模型、反冲模型、竖直面圆周运动模型、块板模型、活塞气缸模型、线圈磁场模型等。模型特征越明显，解决时就越容易。因而抓特征是构建模型的关键，而构建模型的过程、类比、等效等方法十分有用，在高中物理总复习阶段，我有意识的引导学生将所面对的问题构建成相应的模型，收到了较好的效果。
模型一 弹簧模型
根据胡克定律，在弹性限度内，当弹簧发生形变时，无论是拉伸形变，还是压缩形变，所产生的弹力总是与形变量成正比，即F=KX 。与弹簧相关的有两类问题：一类是静平衡问题，一类是动态问题。静平衡模型主要是弄清弹簧形变是拉伸还是压缩，从而正确画出弹力的方向，利用平衡条件求解；动态模型除了弄清弹簧形变是拉伸还是压缩，从而正确画出弹力的方向外，还应弄清弹力对物体的做功情形，物体动能的变化；对于水平面上被轻弹簧连接的两个物体所组成的合外力为0的系统，当伸长量最大时、压缩量最大时均为“二者同速”。这就是弹簧问题的基本模型。
例1-1．木块的质量分别为m1和m2，两轻弹簧的劲度系数分别为k1和k2，上面木块压在上面的弹簧上（但不栓接），整个系统处于平衡状态。现缓慢向上提上面的木块，直到它刚离开上面的弹簧，在这过程中下面木块移动的距离是多大？
对初状态，由力的平衡可知，两弹簧均处于被压缩的状态。
对m1有 &&&& m1g=k1X1&&&& ①&
&对（m1+m2）有 &（m1+m2）g=k2X2&&&& ②
当m1刚要离开上面的弹簧时，对m2有& m2g=k2X3&&&& ③
则下面木块m2向上移动的距离为：△X= X2－X3= m1g/ k2
例1-2在光滑水平面上，放着两个被轻弹簧连接在一起的木块A和B，它们的质量均为m。一粒质量为m∕4速度为V0的子弹水平射入木块中未穿出。求（1）击中A瞬间，AB两木块的速度多大？（2）在以后的运动过程中，A木块的最小动能和B木块的最大动能分别为多少？
解：（1）子弹击中A瞬间，AB两木块
间还来不及发生相互作用，VB=0& 故有& V0=（ +m）VA&& &∴VA= &V0
（2）在以后的运动过程中，由于VA& VB，弹簧将被压缩，A将减速B将加速,直到A、B同速，而后又开始恢复形变。在恢复到原长以前，A继续减速B继续加速，若超过原长，则A加速，B减速，所以恢复原长瞬间A的速度最小、动能最小，由机械能守恒可知，B的速度最大、动能最大。由动量守恒定律机械能守恒定律得：
（ +m）VA=（ +m）VA’+ mVB’
（ +m）VA2= （ +m）VA’2+ &mVB’2
解之：VA= &V0&& VB’= &V0& ；&&&&&&&&& EKA= &&& EKB= 。
以此两题为例，让学生再作相应练习，掌握与弹簧模型相关连的问题。（下同）
模型二：斜面模型
无论是力学，力学与电磁学中斜面的综合问题，都与力学中斜面问题有相同的思路——选定研究对象，分析研究对象受力，（注意分析相关场力）弄清运动状态，明确物理过程，然后选择相关规律求解。这就是斜面模型。如果是静电场、磁场中的斜面问题，则应该考虑相应的场力以及所涉及的电磁学知识。解决静电场或磁场中的斜面问题，用一句话来概括：电磁学的知识，力学的方法。
例2-1．如图，与水平面成30 角的平行光滑轨道，宽度为0.5m，ab、cd两金属杆置于轨道平面，整个装置处于匀强磁场中，磁感应强度B垂直于轨道平面，大小B=0.4T& mab=0.1kg& mcd=0.2kg，回路总电阻为0.2 ，ab杆在与导轨平行的外力作用下以1.5m／s匀速向上运动，求：
(1)cd杆向何方运动?&&&
(2)cd杆有最大速度时作用ab杆上
外力的功率为多大？
（1）由于ab沿斜面向上匀速运动，产生感应电动势。&& =BL V ，在回路产生感应电流I= = = =1.5 (A)& 方向abdc，cd受重力、支持力、安培力。其中安培力F =BIL=0.4 0.5 1.5=0.3(N)&m gsin30 =1N
∴cd 沿斜导轨向下运动。
& （2）cd向下作加速度减小的加速运动，也要切割磁感线产生感应电动势 ，当cd以最大速度V 运动时， = BLV ，此时&&&&&& F =m gsin30 =1N&&&&&&&&&&&&&&& F’ =BI &L I = = =5(A)， = I &R=5 0.2=1V& 此时 = + =BL(V +V ) V = —V =3.5(m/s)此时对ab杆F =m gsin30 + BI &L=0.1 10 +0.4 5 0.5=1.5 (N)
P = F V =1.5 1.5=2.25 (w)
例2-2质量m=0.1g的小物块，带电量为q=5×10-4C,从倾角为30o的光滑绝缘斜面顶端由静止开始下滑。整个装置处在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中，磁场方向如图所示。设斜面足够长，物块经某一位置时离开斜面。（1）物块带何种电荷？（2）物块离开斜面时速度为多大？（3）斜面至少多长？
&运动中小滑块共受三个力：重力、支持力和洛仑兹力，其中洛仑兹力是变力。物体要离开斜面，支持力必须为0，故洛仑兹力必沿垂直于斜面方向斜向上。
（1）由左手定则可知，滑块带负电。
（2）当N=0时滑块离开斜面，此时有：
BVq=mgcos & V=
代入数据得 V=2 （mS-1）
（3）由于洛仑兹力不做功，只有重力做功，故由机械能守恒定律可得；
mgsin = mV2 S=V2/2gsin =1.2（m）
模型三：园周运动模型
园周运动是一种变加速曲线运动，对园周运动问题的处理，实质上是牛顿第二定律的具体应用。同样要按牛顿定律问题处理的一般思路——明确研究对象，分析研究对象受力，写出提供的向心力=需要的向心力的表达式。这是一般的圆周运动模型。
对于竖直面内的圆周运动模型，则要从受力情形出发，分清“地理最高点”和“物理最高点”，弄清有几个场力；竖直面内若作匀速圆周运动，则必须根据作匀速圆周运动的条件，找出隐含条件；同时还要注意线轨类问题的约束条件。
例3-1 宽度ad=L，足够长的矩形区域abcd内充满磁感强度为B、方向垂直于纸面向里的匀强磁场。现从区域ad边的中点0处垂直于磁场射入一与ad边成30 ，速度大小为V 的带电粒子，已知粒子的质量为m，电量是+q，不计重力影响。 求粒子能从ab边射出磁场区域的速度大小范围。
&解：在0处洛仑兹力方向垂直于V。，故所有不同速率入射的粒子运动的轨道园心都在00 上。00 交ab于0 点，与dc相切于M点，所以001=01M=R1 R1是能从ab边射出的最大运动半径，且Rl=L，由 =BV q得V = = ;
能从ab射出的粒子的最小半径为0 Q (Q为切点)
01Q02 ∽ 01a0 = = = =
2R R =L(R1— R2) R (2R —L )=LR1 R2 =
R = ,与R 对应的速度为最小速度V =
例3-2．用绝缘细线系住一个带正电的小球，在方向竖直向上的匀强电场中竖直平面内作圆周运动，以下判断哪些正确？
A..球经圆周最高点时，细线张力一定最小
B.当小球经圆周最低点时，线速度一定最大
C.小球可能作匀速圆周运动
D.小球不可能作匀速圆周运动
解答：小球经最高点a时，细线拉力Ta=Eq-mg+ ,& 经最低点b时，细线拉力Tb=mg-Eq+ .。由于不知道Eq和mg的大小关系，也就无法判断Va和Vb的大小关系，所以没法确定Ta和Tb的大小关系。换言之，a点是圆周运动中的“地理最高点”但却不一定是“物理最高点”，故A、B错误。当Eq=mg时，由于细线拉力不做功，合外力的功为0，小球动能不变，线速度大小不变，小球做匀速圆周运动，C正确，D错误。
模型四：“块板”模型
指由小滑块与木板(或平板小车)组成的相互作用的系统。这系统可能是指由小滑块与木板(或平板小车)组成的合外力为0的系统；也可能是滑块与木板(或平板小车)组成的合外力不为0的系统。对于合外力为0的系统，通常是将“板”置于光滑水平面上，“块”以一定的初速度沿有摩擦的板的上表面滑动，最终相对静止。有时是两高度相同的平板车相撞，而其中一辆车上的小滑块相对于车滑动，而最后或二者同速，或三者同速。也有的是在这一基础上的扩展———加进 园弧轨道，板块均有初速度，或一板两块等。
这种模型的特点是系统不受外力作用而存在改变机械能的内力相互作用，满足动量守恒和能量守恒。
若是滑块与木板(或平板小车)组成的合外力不为0的系统，则其模型特征是系统存在改变机械能的外力和内力相互作用，不满足动量守恒和机械能守恒，可用动量定理、牛顿运动定律和能量守恒定律求解。
例4-1．两辆完全相同的平板小车，长均为L=1m，质量均为m=4kg，甲车右端有一个质量为2kg的滑块。甲车以V =5m／s的速度与滑块一起向左运动，与静止在正前方的乙车相撞，碰撞时间极短，碰后两车粘在一起，小滑块恰好不从乙车左端滑下。不计车与地面的摩擦，求小滑块与车面间动摩擦因数。
分析：两车相撞过程时间极短，滑块不参与而保持原速。
&&& MV =2MV &V= =2.5(m/s)
滑块与两车相互作用过程
rnV +2M =(2M+m)V &V = = V =3(m/s)
f·2L= ·2M( ) + mV — (m+2M) V
2 mgL=25+25-45=5 & = = =0.125
例4-2．光滑水平面上静止着长L=1.6m，质量为M=3Kg的木板，一个质量为m=1Kg的小物体放在木板的最右端，M与m间的动摩擦因数μ=0.1，今对木板施加一个水平向右的拉力F，g取10m∕s2。
（1）施力后要想把木板从物体下抽出，求力的大小应满足的条件；
（2）如果所施的力F=10N，为了把木板从物体下抽出，此力的作用时间不得小于多少？
解答：这是滑块与木板组成的合外力不为0的系统，动量不守恒、机械能也不守恒，可用牛顿运动定律和运动学公式求解。
（1）对小滑块有：μmg=ma1&& 对木板有：F－Mg=Ma2
要把木板从滑块下抽出应有&&& a2& a1 F&μ（m+M）g=4N
（2）当力F作用一段时间后即停止时，木板速度大于滑块速度，只要作用时间不小于某一值t，不再用力木板也可“抽出”。设力F刚停止作用瞬间，滑块速度为V1，木板速度为V2，木板刚抽出瞬间二者同速为V
V1=a1t&& V2=a2t&&&&&&&&& 木板与滑块对地位移之差& S2－S1=L
&S1= && S2= a2t2+ & 式中a2’= &=－ （mS－2）
&从力F刚停止作用瞬间起到刚抽出，系统动量守恒。& m V1+M V2=（m+M）V
解以上各式得 t=0.8s
模型五：反冲模型
反冲运动是适用动量守恒定律的典型问题。这类问题的特点多为系统的初动量为0，相互作用后动量大小相等、方向相反，并且这类问题中位移的求解方法往往是把水平速度用相应位移来表示。当然，也有初动量不为0的问题。
例5-1．长为L质量为M的船停在静水中，一个质量为m的人（可视为质点）站在船的左端 。不计水的阻力，在人从船的左端走到右端的过程中，人、船相对于地面的位移分别是多少？
分析：见下图。按照动量守恒定律的同一性，应相对于同一个惯性参照系——河岸。假设船移动的距离是S，则人移动的距离为l－S，由于人船运动时间相等，故可以用人船移动的水平距离来表示相应的水平速度。即0=mV人－MV船
可表示为0=m（l-S）－MS， S= &&&
&& S’=l－S=
例5-2质量为M底面长为L的三角形劈静止在光滑水平面上。另一质量为m的小滑块由斜面顶端无初速地沿劈滑到底端的过程中，三角形劈移动的距离是多大？
由水平方向动量守恒得：0=m（L－S）－MS
例5-3质量为M半径为R的金属圆环垂直于地面放置，质量为m的小滑块由与环心等高的点无初速地沿环内侧滑到底端的过程中，求环心o移动的距离。
解：设圆环平动距离为S，则小滑块对地位移为(R-S)，
由水平方向动量守恒得：0=m（R－S）－MS
例5-4光滑水平杆上套有一个质量为M的小环，环上系有一根质量不计的轻绳，绳的另一端固定有一个质量为m的小球。现将绳拉直到与杆平行，由静止释放小球，求当细绳与杆成θ角时，圆环沿杆移动的距离。
解：如图示，由水平方向动量守恒得：
0=m(L-LCos &-S)-MS
模型六：行星模型
人造地球卫星绕地球运动和氢原子核外电子绕氢原子核旋转，这是本质上决然不同的两种现象，一个宏观，一个微观，但其运动规律却非常相似。作为同一个模型，可以帮助我们理解微观粒子的运动。
& 现&&& 象：& 人造地球卫星绕地球运动&&&&&&&& 核外电子绕氢原子核旋转
& 运动性质：&&&&&& 匀速圆周运动&&&&&&& &&&&&&&&&&&匀速圆周运动
& 向 心 力：&&&& 地球对卫星的引力&&&&&&&&&& 氢原子核对电子的静电引力
线速度大小：&&&&&&& V= &∝ &&&&&&&&&&& V= e∝ &
&周&&& 期：&&&&& T2= ∝r &&&&&&&&& &&&&&T2= ∝r &
势能0点选择：&&&& ∞远处为0&&&&&&&&&&&&&&&&& ∞远处为0
总能量：E=Ep+Ek= — + mV &&&&&&&&& E=Ep+Ek= — + mV
&&&&&&& = — + = — &&&&&&&& = — + = —
&&&&&&&&& 离地越高r越大E越大&&&&&&&&&&&&& 离核越远r越大E越大
卫星换轨：& 高能态 &&低能态&&&&&&&&&& 原子跃迁： 高能级& &&低能级(发光)
&&& 能量减少克服引力作功，转化为热能。&&&&&& 能量减少，转化为光能。
因而，处理原子跃迁问题可用人造卫星的类似知识方法处理。
&&& 例6-1、人造地球卫星沿圆周轨道运动，因为大气阻力，其离地高度将逐渐变化，下述判断正确的是：
& A．总能量变小，线速度变小&&&&&&&&& B．总能量变小，半径增大
& C．线速度变大，向心加速度变大&&&&& D．运行周期变大
& 例6-2 ．氢原子核外电子由于发光而使其离核距离发生变化，以下判断正确的是：
&&& A．总能量变小，线速度变小&&&&&& B．总能量变小，半径增大
&&& C．线速度变大，向心加速度变大&& D．运行周期变大
&当然，两个过程用同一个模型，并不说明它们是一模一样，有时可能是一模二样的，因而，抓住共同本质特征的同时应该注意它们的区别。上述问题中一是宏观，一是微观；卫星换轨时，其轨道是连续变化的，而电子跃迁时其轨道是不连续的。&&&&&& &&
在高中物理教与学的过程中，在正确理解物理概念和物理规律的基础上，让学生学会分析物理过程，构建物理模型；启发培养学生多向思维的意识和习惯，并使学生认识到解决问题的途径不是单一的，而是多种的，即开放式的。这对推进素质教育，提高教学质量，是非常重要的。
参考文献：
《走进新课程——与课程实施者对话》&&&&& 朱慕菊主编&&& 北京师范大学出版社
《教师教学究竟靠什麽——谈新课程的教学观》& 周小山主编&&&& 北京大学出版社高中物理、化学、数学那些难题对搞科研的人来说有用吗？
类似于物块在斜坡上划来划去，几个弹簧求瞬时速度，拿绳子吊物体受到几个力的 ，高中物理那些难题科研的时候会遇到吗？
还有高中化学那些超难的解答题 ，真正做实验时有用吗？为什么考试这些难题非得笔试而不是做实验？
我认为，考试考点书中基础概念就够了，然后让那些对某方面有兴趣的人去研究那方面，然后考试时应该靠动手实验 ：给一张白纸，将实验步骤记录下来，自己动手，再判定分数。现在考那些超难的题 ，我们不能做实验，只能推断，这样有用吗？
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683 个回答
看到题主的问题，正好又闲在假期，就把高中化学考试卷翻出来看了看。由于对化学比较了解，所以来填一填化学的坑。个人不是完全赞成“高中的化学难题都是大学基础知识”这一说法，准确的说，如果你知道大学基础知识那么高中难题会好做一些。高中化学难题无非以下几类：1.实验推断：已知A物质是绿色粉末，B物质是无色液体,C物质是黄绿色气体然后如何如何混合，给你实验现象然后推断反应物或者生成物。2.各种计算：给出反应和物质的量，要你进行一些不那么显而易见的计算；3.给出一些教材上没有的知识信息，比如石墨晶体结构，比如某些高中教材不常见的化合物，类似于硫代硫酸钠这样的，要你根据教材反应推断新物质反应。大学化学知识最有用的应该是第三种题型，第一种和第二种基本上都是依靠高中知识的灵活运用和扎实的基本功。说了这么多，回到正题，高中理科考试考什么有意义？题主认为考实验推断题没有意义，因为你们在“猜”，真正搞研究的人在实验。照此逻辑，理科考试完全没有意义，因为你们在“背”反应，“背”公式和题型，真正搞研究的人在“创造”反应，“创造”公式和题型；同样那考试也没有意义，因为你们在“被迫学习”，真正搞研究的人在“主动探索”。这样一比境界就不一样了，顿时觉得一切都失去了意义？不是这么回事儿。那化学举例，我们姑且不讨论化学进入高考的合理性，我们默认它合理；同样我们不讨论考试的合理性，姑且也认为它合理。在这两个已知条件下，我们需要做什么？考试是给出一条标准，划分你学习的效果。学习的效果无非是不及格，及格，良好，优秀等，对应这些分类出现了简单题，一般题，难题，拉分题等。简单题都不会做的人，不及格；只会做简单的题的人，只能及格；会做部分难题的人，良好；连拉分题都信手拈来的人，优秀。这就是考试必须要进行的等级区分，所以这就不可能出现大家都是高分，所有人都不及格的情况，这两者都是出题不合理，不是合格的考试。紧接着，就要看考试科目能给考试题型提供什么了。就像上文所说的，基本上化学难题都是在考察你对所学知识体系的了解和基本功，就连你觉得的大学知识也是利用高中信息进行推断分析，说白了，利用现象总结规律，在利用规律推导现象的过程本身就是理科思维的精髓。所以，这些题目的意义不在于如何如何有用，不在于你今后实验的时候看到黄绿色气体和蓝色晶体的时候还要通过实验推断他们是什么，你直接一看标签就知道了；不在于你在计算碳酸氢钙和盐酸的反应的时候要计算盐酸几摩尔才会有CO2。你不会用高中的方法解决高中的问题，但是这些题的目的不在于此，它们就是出出来考你的，你会了你就有高分，你不会你就不会有，没有其他意义，别想太多。最后啰嗦一句，不要把不会的或经常出错的事情硬要说成没有意义，这样真的像是找借口给自己一个安慰。
谈谈数学吧，虽然我还没有达到做科研的程度，但是做科研的人鄙视竞赛几乎是常态，因为在他们看来，竞赛的题目无非是fancy的技巧，很少有真正有思想的东西，研究数学更重要的是有idea。甚至有人觉得搞数学竞赛的人学不好真正的数学但是观察身边的小伙伴，他们中很多也是进了集训队，保送来的。人家学数学照样学的很好，把我碾成粉末之类的。他们以前做了那么多看起来没用的题，真的没有用吗？后来我明白了，不是你做题没有用，是你没有用
我把题主的问题仔细读了几遍，我觉得题主问了一个很实际也很常见的疑惑——纸上谈兵的教学方式真的有用吗？以及它对科研来说有实际意义吗？我的回答是，挺有用的。没有很多实验经验的同学（比如题主）可能会认为做实验是一件比做题更简单的事情，比如拿两个小球撞一撞呀，拿两种溶液倒一倒呀；或者高级点，弄个带电小球往电场里一丢呀，做个合成制造点冰毒呀，听起来比纸上谈兵光做题有意思多了是吧。Too naive！有些人认为动手比动脑容易多了，做实验比做题有趣多了，我现在告诉大家，恰恰相反。动手从来就不容易，需要大量动脑与动手搭配的真实实验更不容易。做实验有比做题有更有意思的地方，但大多数时间却是花费在枯燥、重复的实验步骤上面，甚至是花在事后看来无意义的、错误的实验上面。最重要的是，如果理论训练不足，实验设计和处理意外实验结果的能力不足的话，一个人大量的时间和努力都会变成无用功。所谓的小球滑块，如果实验当中都是这等理想问题，大家就该谢天谢地了。真正的物理实验早就不玩种东西了，因为前人早就玩过了。真正的化学实验也不像书上的方程式那么简单，因为随便一点小的失误都有可能导致完全不同的实验结果。真正的生物实验更不靠谱，说好的一个酶能催化一个反应的，它就是敢置书本理论于不顾，胡搅瞎搞一通，让你摸不出个头绪。说了这么多，我首先说明了这么一个道理，即实验并不比难题更简单，不要太天真了。接下来的问题是，纸上谈兵对这些复杂的实验有多大的用呢？如果我说用途非常大，那我肯定是在骗人，因为理论永远要与实践相结合才能发挥出它的作用，光说不练肯定是不够的。举个例子，我们实验室就有人知识量非常大，理论基础非常扎实，但是实验就是做不出来的。如果我说毫无用处，那我更是在骗人，因为正是从这些简单的物理/化学模型出发，一点点培养对物理世界的理解和直觉，一个人才能够在将来驾驭真正复杂而又未知的难题。若是只学了基本概念就去做实验，你是要把科学历史再重现演绎一遍吗？科学的进步是要站立在巨人的肩膀之上的，而不是一代又一代平地重建。而且高中时候的理论学习的深度还是有一些的，尤其是相比于高中阶段所能够进行的实验，更是要深刻许多。理论基础打好了，后面的实验进行起来就容易多了。如果以我本人的实验为例，我的大部分工作时间不是花在实验室里，而是花在实验设计上面，也就是电脑面前。说白了，就是先纸上谈兵，排兵布阵做好了，再来真枪实干。举个例子，下面的东西是我的一个实验设计图，里面包含了所有DNA序列的信息，它花了我两个月时间准备，加上两个月时间完成，而且这已经是很罕见的速度了。按照我的设计图，去合成相应序列的DNA，然后我又做了两个月实验，得到了如下实验产物，也即被我设计成半球形的DNA纳米结构。如果我的实验设计有问题，那么我这半年的时间就搭里面了。相应地，如果是一个细胞实验的实验设计有问题，那设计者至少一年的时间就搭里面了。如果是一个动物实验的实验设计有问题，那么实验人员几年的青春也就搭里面了。如果是高能物理实验的实验设计有问题，那么不知道多少科研人员，数亿计的科研经费，多少年的心血，就全搭进去了。纸上谈兵肯定是不行，但是连纸上谈兵的能力都没有，真要上战场那肯定是死路一条。理想模型容易理解，所以这是在给学生降低难度而不是增加难度。把理想模型转变为实际更为可行的模型，需要大量的时间和经验。如果不是以此为生，花费大量时间来进行真正实际的科学实验是不太值得的。除了大量的时间成本，高昂的金钱成本是我国中小学还不能大量普及实验教育的另一个重要因素。一本试题多少钱？做一次实验多少钱？这是另外一个非常重要而又现实的因素。我做上面这单个实验，就需要烧掉几千美金。如果真要让中学生做实验，又有多少家长愿意出资赞助自己的孩子做这些事情呢？我上高中的时候能做上几次实验就已经很不错了，而且也都是闹着玩的。（当然我搞物理竞赛的时候去大学里面做实验就另当别论了。）不仅如此，在中国，学校如果让学生跑步跑出问题了，家长都要去学校闹事，新闻记者更是要找机会大肆宣扬——那就更别提出点实验事故了。中国的学校就算是有钱恐怕也不敢玩这么大。现在我们再看看题主原本的问题：类似于物块在斜坡上划来划去，几个弹簧求瞬时速度，拿绳子吊物体受到几个力的 ，高中物理那些难题科研的时候会遇到吗？还有高中化学那些超难的解答题 ，真正做实验时有用吗？为什么考试这些难题非得笔试而不是做实验？ 我认为，考试考点书中基础概念就够了，然后让那些对某方面有兴趣的人去研究那方面，然后考试时应该靠动手实验 ：给一张白纸，将实验步骤记录下来，自己动手，再判定分数。现在考那些超难的题 ，我们不能做实验，只能推断，这样有用吗？我相信大家已经知道它的答案了。如果你身边的同学有类似的疑问的话，你不妨给他看看这个回答。虽然杀鸡用了牛刀，不过如果能用这鸡给大家炖一锅好汤的话，也算是值了。
又到一年高考季。关于化学。作为化竞党，对此有话要说。装B地说一句，高中化学课本里真心整不出什么难题。个人全部高中课程自习了两个月，做了当年很流行的38套卷，几乎就再也没有碰过高中课本，平常考试刷纪录的不是分数，只是时间，最快纪录是19分钟（考试时间120分钟）交卷，监考老师无奈地说开场30分钟内不让交。哪有难题？但是竞赛遇到的难题就多了，物化和结构自然是贡献难题的大户，卡诺热机、动力学跟一堆希腊字母的电化学，往死里刷题的经历也有过。但这绝非最难，因为高二自学了微积分，这些题目已然不够做了，计算器算是倒了血霉，省队自习的时候一顿噼里啪啦，那劲头儿就跟摁的不是计算器而是能吐钱的ATM机一样。眼看没什么难题了，终极大杀器出现了——解谱。刚开始的时候，解谱其实是非常有乐趣的一件事，红外、质谱加核磁，三张图一对比，再加上题中的些许化学性质描述，基本跟玩一样，有时候紫外还会刷个存在感；偶尔有几个难一点的，也就是什么酯键的氧在羰基哪一边的问题。后来难度加大了，质谱慢慢少见了，心想这没什么，反正基本不怎么看质谱，都看核磁；再后来质谱又回来了，核磁没了，开始手心出汗了，有些基团开始靠蒙了；再后来，核磁倒是也会出现，但是换成了碳谱，而且手性不手性的也要自己去悟了；最坑爹的是，到集训队的时候，解谱经常只给一张红外图，然后演草纸一张张地用，就是刷不出最符合的结果。大学做实验的时候，有机会实操去打红外光谱，发现红外软件都是带数据库的，打出的图谱都是可以去搜索出一些最符合的备选物，然后自行确认的，质谱、核磁也都有此功能——当时三观尽碎，和题主的想法一样：当年刷的那些难题究竟喵的有什么用！直到本科毕业工作的第一年，有些想法才慢慢成熟。当时我们手上有个助剂样品，德国某公司的产品，单价非常贵，只在最终产品里占千分之三的重量，但却占到总成本的百分之十。于是公司研究决定自己去破译开发，也搜了德文专利，但一来人家专利过期还早，二来专利里的范围太宽，根本没法模拟。这个时候想想还是应该从样品本身去解决问题，那比较直接的办法就是打谱。因为是混合物，质谱跟核磁的结果很没有意义，尤其是寄予厚望的核磁谱峰，如同万丈昆仑连绵不绝，积分线的斜率找不到一段等于零，唯一能看的就是红外，至少能看得出主基团。怀着一线希望，找到做谱的实验室，请他们从数据库里调相似物质，实验室老师无奈地说，能给的话早就跟图一起给了，就是因为搜索的结果不靠谱。。。后来有个同事说，曾经有个高分子产品的红外谱图，找了位中科院的老太太给破译了其中主要原材料。我表示不信，世上哪有这种神棍？但还是调出原始档案看了看，发现了本故事中最精彩的情节。老太太是用手写的分析报告，整整两页。依据红外谱图的一些细节，确定了几个大的结构。这些当然是基本功，学过光谱的人都能行。但接下来老太太从这些结构中辨识了几种单体，并且估出比例，然后可能的助剂，一条条全部列了出来。很显然，老太太不会操作电脑，她也完全没有依照数据库，一方面靠的是经验，另一方面是计算与推理。“我艹”，这是我当时心里唯一产生的感叹，默念了足有两千五百二十四遍半。我专程去拜访了老太太，她家小区门口正好还在修地铁，挖得跟横店片场似的。电话里头她还催呢：你稍微快点，我拿了材料还要去接孙女回家。然后我开着辆破捷达，颇有《甲方乙方》里头那“巴顿将军”开战车的感觉。谱图给了她以后，她说要等两天。她岁数估计有七十了，个子很矮，面容苍老，说话也不是特别利索。我心里也是有些忐忑：这真的是那个分析报告的作者吗，那上面清秀的字看上去可是很有女神范儿的，就算提前知道是个老太太，心想也应该是赵雅芝那种千岁老太太才对啊。我说这门口挖地铁乌烟瘴气的，带您一程吧。她上了车，到了一个公交站就坚持不要我往前送了，说孙女会在这一站下车，到时候找不到她。我忽然有些想我姥姥了。跟所有武侠小说的结果一样，就是这么一位其貌不扬的老太太最后出了一份靠谱的分析报告。就是在这份报告的指导下，我们山寨了德国人的产品。记得去她那边取报告的时候，从她抖抖索索的手上接过两页信纸时，望着那手写的一堆结构式好奇地问道：怎么就能从一张红外图上看出这么多信息呢？她说：干了四五十年了，就是猜，然后试，试了不行继续猜。我若有所思的点点头。她要表达的重点我明白，就是她解谱的功力有四五十年了。那，这跟刷难题有什么关系？很简单，难题之所以难，就在于凭自己现阶段的功力还看不穿，现实中不会遇到，那只是阅历太浅而已，或许有一天就真的碰到了类似问题；这并非出题者要有意刁难你，和“妈和媳妇掉水里先救谁”的所谓难题是不一样的，后者的答案对不对取决于出题者，而前者答案是不是正确则取决于答题者，答不上来，承认自己弱就行了，没有必要再去对出题者说三道四。至于题主说的考实验，我敢说，化学实验这种东西真的纳入高考范围的话，不知多少人要开骂了，实验真的很靠天赋，先别说合成了，就是最简单的滴定实验就有多少人做不起来，连续滴定八次都过的怎么办？人家很用心，智商也很高，但就是控制不住手。悲催的案例不胜枚举，亲眼见过实验中，最后一步一个误操作毁了所有产品，做到实验室里剩一个人，最后哭着把实验做完，实验老师也陪着一起饿肚子。相比下来，刷点难题算什么。===========评论里提到的几个问题：1、关于山寨；我个人选择了产业方向而非纯科研，现在研究的课题也是要做产业化的，目前的产品确实是创新性的，但在企业的时候连竞争对手的背影都看不到啊，因为国内的化工水平实在太落后了，可以移步我回答的另一个问题：中国人在化工方面的仿制能力算不上很强，还需要很多有识之士大胆地把自己下放到产业中去。ps，我们山寨获利是商业行为，自然也是给了老太太劳务费的；另外我们的山寨没有侵权，德国人专利保护的是工艺不是产品。2、关于如何学化学；这几天收到了几十条私信了，都是问这个问题，好吧，看来化学还是害人不浅，不再装B打击高中生了。如果为了对付高考，那么要学好化学，个人介绍一个诀窍：建立模型，化繁为简。数学这种纯粹建立在逻辑思维的抽象学科，学得好坏还是要看智商，但高中物理和化学其实都是一些自然常识的理论总结，因为又不可能在高中阶段说得很清楚，所以都是各种理想化的结果。物理还好，理想状态下的公式都显得很完美，比较有条理，化学就不同了，阉割之后好像就剩各种反应，似乎都要靠背了。但实际上，再怎么阉割，高中化学里出现的化学反应也不可能是凭空捏造的，所以还是有规律可循的。为什么一上高中学完阿佛加德罗就开始学氧化还原？其实氧化还原就是典型的模型设计，这个模型把化学反应简化成了两类：氧还反应与非氧还反应；氧还反应怎么发生呢，周期律决定的，所以接下来就是学周期律，这样看到氧气、氯气之类的物质，首先就应该想到是要去氧化别人了；说化学要背的，像-2价的氧只有还原性而没有氧化性这种事也需要靠记忆吗？非氧还反应主要集中在酸碱盐反应与有机反应（严格来说很多也是有氧化作用的）中，对于非氧还反应就是价键两两拆开再两两重组，好比两对夫妻某种不伦的行为，如果单纯靠记忆想学化学基本没戏，《基础有机化学》那两大本，不靠规律，怎么去记住其中核心的大概两百多种反应？当然中间还穿插了化学平衡与反应速率，这其实就是把物理知识用到了化学反应中，做点书面运算而已。至于质疑19分钟答完题的，只想说，如果做题的时候已经能把自己想象成出题者的时候，做题时间几乎就只取决于写字的速度。还有想从事竞赛的，发现曾经回答过，可以参考。3、关于实验；实验看不看天赋，不能光说熟能生巧的案例，还要看一些神人。个人曾见识过一个例子，滴定考试的时候因为配的样品都够多做一次滴定，以防失误的时候可以删掉无效数据。有个家伙就看准这一点，每一次一上来啪啪啪给滴到终点变色，因为流速很快，肯定会滴过两三滴，他也不介意，也不记数据；然后继续第二次滴，速度仍然很快，快到终点的时候开始慢滴，然后记数据；也就是说，他第一次故意滴过，然后心算大致的未知浓度，然后后面几次得到有效数据。我们都嘲笑他这是作弊，但实际上这么做还真挑不出毛病，而且速度奇快，我们还在第一次操作，一滴滴地在那儿找终点，他已经基本快把实验做完了。关键是，他这种试错的做法在有些实验中也是一种设计思路。这就是所谓天赋，一是他有足够好的心算能力，一边做一边算结果才能快；二是手上控制力也足够强，确保后面几次不会出问题。这不是光熟能生巧就达到的。
从你的问题来看，我判断你说是高考范围内的难题。因为主动搞竞赛的人，大多数是喜欢啃难题的。我很难直接回答你的问题，只能说等我大学学到数学物理之后感觉，中学那些"难题"连小儿科都不算了。您想说高考里面的数学物理“难题”有什么意义的话，我只能说，这些题目的意义就是告诉你，你不是学数学物理的料。你大概连人类目前积累的学科知识都学不明白，就歇菜了，更遑论做科研了。化学的坑留给别人填。————————————————————回应你下面的评论我之所以判断你不是竞赛选手，很简单，你觉得竞赛的题目没意思可以不做，这个是自愿的。高中学科竞赛有市级?
冠军?高中学科竞赛只有省级奖，几个直辖市也是省级的。还冠军，能查查竞赛章程吗。什么高中联赛了，华罗庚杯的加上，我从没听过冠军一说。最多有个最佳女同学成绩奖。如果高中程度的题目都会感到棘手，那后续数学物理的推导证明只能用天书形容了。就像体育运动中，让你跑一千米测个时间，评定你的身体素质一样。除了田径，绝大部分运动都没有说让你傻傻跑圈的事情。但是你跑一千米都够呛能踢好足球吗?————————————————————我看到你的评论又在论证为什么中国产生了这么多学霸但是科研不行就是因为难题束缚了想象力了。我只能告诉你一个残酷的事实，就是你所说的那些占在中国应试教育最顶尖的学霸学神们，大部分都在美国欧洲做科研。
的回答，发现自己好多好多回忆被勾起来了……警告：以下东西毫不友善，有时刻薄。一那些东西，如果都叫“难题”，那么，你就真的不要考虑搞科研的问题了。与他一样，作为竞赛党（而且是各科竞赛都掺和过一脚的那种），我们大都是在高一自学完全部高中内容的。比如，敝人的节奏是，高一上学期干掉高中物理（效率受到了“适应住校生活”这一过程的影响），高一下学期干掉数学、化学和生物（我自己的进度略快于同学，因为我是从初三开始看高中化学书的；我的一个基友，则是为了准备生物竞赛，从初二开始系统地学习高中生物）。与此同时，语文和英语当然也不能落下（我自己倒是没有英语方面的问题，语文则还是得花点儿时间）：学校会让我们在高二下参加一次高考模拟考，我们也不能完全指望靠着竞赛上大学啊，万一考砸了呢，是吧。然后，我们开始拼命看大学教材、刷竞赛习题集（三千道算少的——被复旦新版数学分析前言里“苏步青先生的一万道题”给打了鸡血的；苏步青先生可是正经的“民国大师”哟）。于是，高二上学期那个“赛季”，我们就能参加三科竞赛的省赛了。我自己的运气比较好，高二上学期的那个“赛季”，拿了两个省队（也就是省一前五），省队的结果则是一个国二（化学）和一个国三（物理；犯了一个巨蠢的错误）；高二下，则是一个生物省队（国赛就丢人了，以全国倒数第七的成绩弄了个国三），高考模拟考 652/750。高三那次成绩会更好一些，但就不多说了，因为我说那些的主要目的是为了论证：高中理科课程（甚至竞赛）中的那些题目本身，实在是离“难题”差得太远太远；稍好的学生，可以在两三个月的时间尺度内分别（如果去掉竞赛，则是“全部”）干掉，然后在考试中取得好成绩。而我只是一个来自教育相当落后的省份的还算可以的学生而已，也就是
以前说过的“小县城学霸”（虽然是省城，可我们那儿的省城，在教学方面，还真未必比某些给力的小县城好多少）。到清华之后，立即“泯然众人矣”，不带商量的那种。你觉得这样挺不容易？可我只是千千万万的竞赛党之一。北京的竞赛圈里的孩子们，也许听说过搞了“五个一工程”（数理化生信息五个省一，至少物理进了省队）的李泽昊、物理化学两门国一的安雨吧（好像挺暴露年龄的）？然后，进了大学，还接着被这帮家伙摁得抬不起头来：当然，我们一直觉得，高中的课程和考试习题，为使得所谓“区分度”得到保证，做了很多不必要的牺牲准确性的事情；有时，甚至是在非常奇怪的方向上设置所谓的“难度”。可还有人记得——山东省卷物理中的那道飞不出盒子的带电粒子的错题，把 1e-2 mol/L 和 1e-7 mol/L 相减得到 0.0099999 mol/L 当成“不由水电离出来的 OH- 浓度”，某省模拟题中往小白鼠静脉里头打盐酸——这些题目么？对了，你说实验啊，我就给你讲个实验的事儿。我参加化学的全国决赛时，在同屋进行实验部分测试的一个香港队的姑娘，因为理论基础不足（当时香港队是在一所中学内部选拔的，而他们没有对应的教学），不明白聚对苯二甲酸乙二酯（比如可乐瓶儿；的确良也是它）水解之后会有什么东西（即便赛方给她提供了繁体中文和英文试卷），不知道为什么不做蒸馏还要在烧瓶上插一根回流冷凝管，而一直无法展开实验，只能在那儿消磨时间。除此之外，她因为没有学过相关规程，一进实验室就放了个大招：拧开煤气灯几秒种（还好不是几十秒）之后才去划火柴点燃它，弄出了一场小火灾，差点搞出大新闻。你要是觉得高中那点儿课程和题目难，那么你的实验也根本做不动——还很有可能成为毁灭者。二搞了竞赛过后，我还是有点儿自得（当然，我当时就知道，这个成绩比起李泽昊、赵立毅之类的人，还是差得远）：据说高中竞赛就是大学内容嘛，那么，我们这不就是把大学的内容自学了个差不多嘛，于是剩下的就是走上人生癫疯的节奏了，想想还有些小激动呢。然后，不出意外地，在大学里头，我被分分钟教做人了。我还记得，某年 IPhO 中的一道“太空人在电场磁场交界附近扔带电棒球”的题目。高中时，这题真是做得我一佛出世二佛涅槃。在本科的电磁学课下，我们跟老师闲聊时提起过那道题，老师却说，此等雕虫小技不足道哉，我们下节课学麦克斯韦方程组的协变形式吧——然后一节课讲完。《物理学难题集萃》上有过一道一维单原子链的问题（也是以前 IPhO 的题），把晶格振动的很多事情，全都交代了一遍：色散关系、布里渊区、声子、波恩—卡门边界条件、禁带，如是等等。高中做到这题时，真是激动不已，觉得自己学会了好多好多东西；可上了固体物理课才发现，这玩意儿又是一节课的事儿；考试时，这也算简单题目。高中化学里头，晶体学原本是要讲一个月的，还只讲一丁点儿基本内容。到了本科，对，你仍然只有一节课的时间，讲的东西可比高中多多了，起点也高不少：没看过晶体点群？自己回家琢磨去。为了物理竞赛，我算是把同济大学出的《高等数学》消灭过两遍的。本科第一周，老师大致说了这么一番话：在座的一些同学是学过高等数学的，但是我要告诉大家，那个东西没有用。我们这套东西，是从滤子基极限和实数的公理化构造开始讲的；实数公理化体系只讲两周，因为太简单，但是大家一定要好好学，因为太重要。还有吴文虎的程序设计，还有很多很多。多少次，我看着那惨淡的成绩，脑子里一片空白。空白完了便想，[哔——]，既然知道自己要来这里，我当初为什么不多花点儿时间提前学习这些东西，而不是去折腾高考那些劳什子货色呢？所以，上了大学之后，我一直痛苦地认为，我小学六年初中三年甚至高中三年都是被愚蠢地浪费掉了：九年义务教育，直至大学之前的十二年教育中的理科内容，按信息量计，顶不上大学里的两周。三等我接触了科研，我又发现，大学课程里教的东西，统统都是毛毛雨。曾经，为了算一个广义相对论下的复合流体的微扰，我在两周内耗掉了一百张草稿纸（我自认打草稿时俭省得有些抠门）。常人只看到老爱那句“这个理论是如此优美，如果它竟然是错的，我将对全能的上帝感到遗憾”，不知这形式的优美背后，是一个原则上最多涉及 256 个分量（最起码也是 (16+4) / 2 = 10 个分量）的张量非线性二阶偏微分方程，做起微扰来都够你喝一壶的。为了研究黑洞最内稳定轨道内吸积流的辐射，我不得不在一个月内自学如下内容：克尔黑洞附近的光子追踪（啃 Kip Throne 的论文们——他就是给《Interstellar》算黑洞形貌的那个家伙，而这些论文可以算是该电影中黑洞形象的基础）、克尔黑洞附近的厚吸积盘模型、气体对软 X 射线的吸收和再辐射过程、刚性微分方程组的数值解法、C++ 设计模式（这是有点儿学着玩的意味），等等，然后写出程序，算出结果。我就不说现在手头这个从原子光谱和辐射转移到类星体性质再到大规模并行计算都要用上的研究项目了，琐碎而重要的细节，实在太多了。聪明的你，告诉我，高中哪些“难题”有这样的麻烦，有这样的复杂度，甚至是系统性的复杂度？你以为科研是什么呢，是高中课程课后实验里的那些小破烂儿，还是在家造个小小的衰变堆或者熔盐堆，然后被跑得比谁都快的记者搞个大新闻赞扬一番？何况，就算给你材料和方案，你都未必能照方抓药抓出来，因为从你对科研和技术的想象来看，你根本没有组织（哪怕是小规模的）系统工程的能力——这才是那个美国小伙儿最牛的地方。那些东西太简单，太简单。对，哪怕是英语。你对中国的教育系统那么不满，觉得国内的种种束缚了你的想象力，那么，漂洋过海来美帝试试吧。别急，你先得把托福 GRE 考了，然后开始写文书，套磁，海外实习，推荐信，如是等等。真的不要以为高中那一丁点儿英语——哪怕你能考满分——是够用的。连高中词汇都搞不定，你确认你说的英文人家能听懂、你写的文书人家会看、带你实习的海外教授不会抓狂？至于“国内的外语教学都是胡搞”，嗯，连高中那点儿东西都受不了，跑这儿来抱怨外语教学胡搞？Princeton 的德语课，每天一大节，每天课上都得拼了老命一般地弄上近百个单词——没有办法，死记硬背虽然蠢，但大概也是短时间内获取对某一门外语的“原始积累”的最有效手段之一吧。你说实验动手能力？我在本科期间，做过两个不算太小的实验项目，都得到了不错的赞许；有一个教授还希望我去他组里干活儿。可是，我在实验中，做的都是什么呢？连续八个小时坐在实验台前做焊接、零件修补和组装，饿到胃疼得快晕，还得硬撑。仪器组装调试完毕，开始测数据——一百个点，每个点花掉五分钟，工作到凌晨一点半离开实验室，只见得理学院大楼仍然灯火通明。高中生不妨来玩玩这个？就不说曾在另一个实验项目中被一台 800 毫瓦的小破激光器灼伤过手（还好不是眼睛）的事儿了；若是不小心击穿了液氮瓶，你便可以交代在里头了。对了，为了论证其中一个实验的方法和解释相应现象，我又跑了个简单的数值模拟。没错，高中“难题”，甚至是竞赛“难题”、实验“难题”，对科研确实没什么用——它们实在是太简单了。四我知道，也许会有人说，这是中国特色的填鸭教育，“此国之所以不昌也”。呵呵呵。我倒是要问问那些人：你们见过几个西方发达国家的学生？西方哪个国家来的学生我没见过？我有个美国的师弟姓华莱士的（真的），比你们不知道高到哪里去了，我跟他对弈，杀得血流成河……啊不，是谈笑风生！呵，不冒充长者了，说正经的。RMS（理查德·斯托曼）。Math 55 高分飞过一事，成为一代传奇的发端——涉足过开源软件的，都知道这是一尊怎样的神。我在 Caltech 跟 Chris Hirata（当年的 IPhO 美国队成员、金牌，门萨之中智商仅次于陶哲轩的“世界第二”，Caltech 历史上最年轻的正教授）扯淡时，专门问过他，美国的竞赛大牛们去向如何。他答道，他们那届，大都在学界，做着最好的研究——比如，他的一个基友就在 Princeton 当教授来着。名人的例子就不再举了，说身边事儿。我在做助教时，也深切感到，“高分低能”的说法，实在是廉价麻醉剂：在美国，最好的学校里，做科研做得最好的学生，与课上成绩最好的学生，交集非常大。举个具体的例子。（又是）AST 303，那门课的作业偏多，也有难题，有些题目麻烦到我自己上手做都要花掉一个小时的地步。在班上，做得最好——从不拖欠、卷面清晰得如同印刷或者干脆就用 LaTeX 写、解答思路清晰，有时会问我有否更多类似习题——的五六个人，大都正在或即将发表他们人生中的第一篇科研论文。至于连作业都做得不好的人，就真要差得远了——你指望一个张量（矩阵）运算的推导都推不利索、只写十行 python 代码就能蹦出俩语法错误的人去写 MCMC 拟合的程序，或者指望一个没做过留数定理习题的人去算欧拉流体力学方程的传播子？他们虽然敢于挑战这些，但反正我看，他们没有一个算出什么东西来的，能在教授的文章里挂个名便已经不错了。当然，我倒是见过一个做题很牛但是科研不行的人——他与我同年入学研究生，是我的好朋友，是东京大学整个理学部的 GPA 第一名，得到过东京大学校长的推荐。可是，他最近被退学了，原因有二：一则，教授们认为，他的表现说明他不能在科研中独挡一面；二则，他挂掉了他的 General Exam（大致相当于国内直博生的资格考试）。说好的“发达国家的不做题考试而重视综合素质的教育”呢？下了“民粹主义”瘾药的鸡汤，骗骗一般人也就罢了。身在其中的学生，要真的干了这碗热翔，吃亏的，是自己。五至于管那些高中题目叫“难题”，以为自己解决不了那些东西却可以做科研的人，我只能送上这么一句话：咱就不说那些关于老爱的谣言了。只说鲜有鸡汤提起的曾经实实在在地到过挂科和退学边缘的诺贝尔奖得主施温格。他当年，是靠着“尖锐的语言结束了这场（关于量子电动力学的）争论”，而得到 Rabi（他后来的老板，1944 年诺贝尔奖）的青睐，才被 Rabi 从 CCNY 弄到哥伦比亚来的。骚年，你也来尖锐一发呗？
邀。看到同一幅实验结果图的区别：学霸：学渣：题主：==================update====================================update==================我要表达的意思和诸位一样：在科研领域顶端的，都是数理基础好的人。他们更懂理论，所以遇到问题，有的放矢，可以更好地解决，开脑洞也能开对方向。基础不好的人，如题主以及答主本人，遇到新问题不知道从哪个角度想，只能花费大量时间和金钱从更多方向试来试去，往往试不出来。思而不学，脑洞乱开，宛如民科，愧对老师。我本来想，把我这样的科研民工全掐死，对学科发展，不会有任何影响。后来又想，还是不要掐死，只要肯回头是岸，耐下心来，打牢基础，还有挽救的价值。而这些基础的掌握，全从一道道题目中来。与题主共勉。加油！
看看题主你都在说些什么啊？！类似于物块在斜坡上划来划去，几个弹簧求瞬时速度，拿绳子吊物体又几个力的 ，高中物理那些难题科研的时候会遇到吗？题主是觉得做的题脱离现实？那只是因为你图样图森破啦。你对现实了解多少啊？把好多小球串在弹簧上弹啊弹，够无聊吧？这可是最简单的晶格振动模型啊。我认为，考试应该考点书中基础概念就够了。哪部分才算是基础概念？高中里我感觉化学最简单，就说化学吧。整个三年试卷上几乎没出现过基础概念以外的内容，推断题涉及的那些反应、那些性质，难道不基础？不应该掌握吗？凭什么做不出来？非要考『请写出钠与水的反应方程式』或者『第3周期碱金属是啥』才叫基础？那我出题『请写出第3周期碱金属与水的反应』是不是算超纲了？还有高中化学那些超难的解答题 ，真正做实验时屁用也没有，为什么考试这些难题非得笔试而不是作实验？ 考试时应该考动手实验 ：给一张白纸，将实验步骤记录下来，自己动手，再判定分数。你现在考那些超难的题 ，我们不能做实验，只能推断，根本没用。且不说实验考查难度大，还费钱。就说那些其实一点都不难的解答题真正做实验的时候真的有用啊。你以为实验就是『吹一罐子二氧化碳划根火柴往里一丢——原来燃烧需要氧气呀！』这种吗？你连推断都搞不定，那『澄清石灰水里通入无色无味气体产生浑浊』怎么办？不考推断了，你设计实验吧：『收集沉淀......做个质谱、XRD、TEM、SEM、STM、AFM......』好现在知道沉淀是碳酸钙了，那气体是啥？不推断要不要拿去做个红外光谱啊？——————————————————————————————————————————【说高中化学解答题是超难的......你要是应届生我也不好一直打击你，灌点鸡汤吧——真的不难，真的就全部是基·础·知·识。】
只谈物理，我觉得，高考里的物理本来就没有难题，考的一直都是基础知识和基础思维。就是因为其考察的知识和思维都比较基础，那些难题对于筛选物理科研人才的帮助极小。我同意，的确没什么用。物理的本科教育才有可能筛选出合适的科研人员，学过的人都懂。觉得难得可能是因为你原有的思维结构不适合学物理或者还没有找到合适的学习方法。高中物理就只有最基础的物理知识而已，要是连举一反三的基本能力都不考察，那就完全是在考记忆力，而不是考物理知识和思维了。
同学的邀请！其实别的答主很多都说得很有道理了！高中物理和化学，真的真的真的真的是没有难题的；数学可能会有难题，那也是因为高中生所掌握的数学工具不是很强大的缘故。至于高中物理和化学的难题有没有用，如果从锻炼科研人才的角度来说，我觉得确实没什么大用，不是说那些难题太难，而是那些难题太简单了——而且高中物理和化学课程设置的目的也就不是为了锻炼什么科研人才的——本科教育才是筛选出科研人才，从研究生开始才是真正的锻炼科研人才的了。其实题主认为高中的理科题目难并不是什么不可饶恕的问题，任何人都有权力觉得这些题目难。但是看题主明显是想将来搞科研的，那如果再觉得这些东西“难”，或者没有意义，就有点说不过去了。我还是尽量用不太尖锐的语气回答吧。1.对于力学问题类似于物块在斜坡上划来划去，几个弹簧求瞬时速度，拿绳子吊物体又几个力的 ，高中物理那些难题科研的时候会遇到吗？我只能说高中力学的题目已经把实际力学问题简化得不能再简化了，连摩擦力，空气阻力都给你简化了，几乎所有东西都是刚体了，还要怎么样？实际力学问题只会比高中的所谓的“难题”复杂千万倍都不止。学会受力分析，学会一些基本的系统思考方法，这是做力学科研最最最最基础的条件了。有关这个的问题，建议你去看
前辈的回答：这是对这个问题的最好最形象的解释了，看完了你就不会有这个疑问了，当然前提是你能够有耐心看完的话。如果你连
前辈的回答都不能接受的话，那就说明你并不适合做物理科研——这条路确实以后可以不用想了。2.对于化学的理论的问题化学是我本行了，这边能够多说一下。其实高中化学题目也基本简化到头了，甚至简化得不能称之为化学了。这个也是没办法的事情，因为高中自然科学教育就是常识教育——对了，题主觉得根本没有用的难题，其实也仅仅仅仅是常识教育而已：最大的作用是让你能够更有效的使用微信、微博这样的高科技网络产品，自觉过滤那些经不起推敲的废物式的心灵鸡汤或者养生学或者伪科学等等。高中化学推断题对科研有用吗？当然有用，任何实验都是要理论去指导的。不需要理论指导、不在实验之前预计实验结果，直接把一堆试剂兑一块爱咋咋地，那根本就不叫化学，甚至连炼金术都算不上——炼金术也需要理论指导。高中化学推断题，恰恰是预测实验结果的入门。你觉得理论一点也不重要，试试就可以了？万一配出来的东西是炸药？万一配出来的东西有剧毒而且“腾”一下就冒出来了？如果你连推断都觉得困难，什么物质和什么物质混在一起应该生成什么、可能生成什么都不知道，那你怎么敢去做实验？有谁敢放你进实验室？3.化学实验到底是怎么做的？这才是重点。知乎还好，别的地方有一点很可怕的情况就是太多人把化学实验浪漫化了。尤其是中学生，尤其是成绩比较好的中学生最容易产生这样的情绪——他们会认为化学实验室是一个非常浪漫有趣的地方，每个反应都非常好玩，每天都有新的乐趣。真正的化学实验是浪漫的吗？对于一个熟练掌握化学理论的人来说是的，但这是一种理性的浪漫。但是对于绝大部分化学理论知识匮乏的中学生来说一点也不浪漫——因为化学实验根本不像一般的中学生设想的那样，很多反应没有颜色变化，也不发光发热，甚至连明显的现象都没有；化学实验室每天占用时间最多的工作甚至不是反应本身，而是反应产物的分离。你要是见过过柱子，你就会明白，化学实验并不是那种想当然的浪漫。所以很多时候在网上网下看到很多高中生愤慨的指责学校不开实验课，其实心里是比较复杂的——当然这些孩子都是化学的未来，我的复杂的心态并没有指责的意思，只是说看到很多可能并不喜欢化学但是被对有趣的化学实验的憧憬蒙蔽了高中生一批批的跳进化学科研的大坑里很难受。但是，如果有人说高考应该考实验技能，那我就要反对了。为什么要反对？因为一个人化学科研水平的高低，无法仅仅通过实验技能来快速的、定量的衡量。比如你做一个实验，别人也做一个同样的，都做完了，你凭什么比别人分高？或者，别人又凭什么比你分高？你觉得应该看什么？产率？我能告诉你同一个实验同一个人上午做下午做产率都能千差万别吗？或者和跳水比赛、艺术体操一样，来五个老师，打难度系数分？动作分？然后去掉一个最高分一个最低分？那一次高考得要多少个化学老师？而且我能告诉你我找一个农民伯伯培训两个星期他过柱子比你肯定过得好，而且还不带抱怨的吗？但是我能说这个农民伯伯化学水平比你高，比你更适合搞科研吗？所以提实验问题都是抬杠——我朝高中化学实验教学推不开的原因并不是因为理念不对，而是因为成本问题，很多地方中学没钱，而化学实验偏偏需要很多很多钱（哪怕是高中生做的实验），所以就只能在理论和实验技能中选一个对高中生来说更加重要的了：那就是理论啊。那么，实验技能不重要，什么重要？设计实验的技能，与在实验中发现问题、分析问题、解决问题的技能重要。这恰恰是高中化学的后面的大题和推断里经常出现的东西啊！小明拿什么东西和什么东西混合，blablabla....然后并没有得到预想的结果，请你说说为什么？小红拿着两种未知物A和B混合，发现又生成了沉淀又生成了气体，请你说说A和B可能是什么？不就是这个吗？这种题目类型恰恰是在弥补高中化学实验教学推不开而造成的影响，恰恰是在模拟科研中经常出现的问题啊。4.应试教育没有问题吗？有的，但是问题不在题主所指责的点上。本朝的基础教育的最大问题在于根本没有让大部分中学生有一个对待考试、对待理论的正确的态度——所以才会有这样的问题，才会使得我朝的高中生出现了两个异化的类型：1）只会考试，不知道考试和理论对科研有什么帮助；2）只会攻击考试，不知道考试和理论对科研有什么帮助。所以实际上这两种人是一类人。而知道考试和理论对科研有什么帮助的，大部分后来都真的在做科研了。
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