為什麼大學物理第一章不教卻要求會解微分方程?

時間 2021-05-06 05:26:01

1樓:南中國海的一條魚

物理和數學的研究物件不同。

數學研究的是乙個量如何表示,乙個運算如何進行。

物理研究的是這個量到底是什麼樣的量,幾個量之間該進行什麼樣的運算。

比如:數學——

物理—— (國內教材多用 表示力矩)

數學——

物理——

數學——求解

物理——簡諧運動中力和物體相對於平衡位置的位置有什麼關係當然,實際教學中也有相互穿插的情形,比如物理書上也會講向量的平行四邊形法則(但這個其實是數學的內容),數學書上也會講如何用定積分計算物理問題。

按目前同濟第七版教材的安排,大一上學期期末前學生們會學習微分方程,而大一下學期才開始上大學物理課。

2樓:葉小胖

物理書不負責教數學,都預設讀者有相關知識準備。物質結構量子力學光譜學之類的課更誇張,預設讀者會空間解析幾何、二階偏微分方程、線性代數、概率論、群論……廣義相對論甚至把主要精力都放在微分幾何上。

3樓:Bazinga

大學物理書一般會超前高數,因為物理學家關心的是物理不是數學,數學對於他們而言只是工具。所以他們沒有義務教你數學。一般物理書會預設你有它需要的數學基礎。

最誇張的是朗道寫的理論物理教材,泛函復變抓起來就用。如果沒有數學基礎的話,只能自己上課補了,不僅對於你,對於物理系的學生也是一樣的。

學物理的眼中的數學和高數書上面教的是不太一樣的。在學數學的人眼中看來, 是乙個運算元,對函式 進行求導這個操作。在物理系看來, 的意思是 。

他們關注的是在乙個趨向於無窮小的時間裡上公升的高度和這段時間的比值。既然是個比值,那就和 沒區別了,當然可以拆開搞。但是需要注意的是,由於這裡操作的是無窮小量,所以最後化零為整的時候一定要用 而不能用 .

這裡的操作實際上是把兩個式子得到的 等起來了。第乙個式子得到 , 第二個式子得到 ,所以 ,這個式子說明的是對於任意的乙個無窮小的高度變換 ,都可以用乙個關於 的函式 乘上乙個無窮小的速度都變化 表示。看到等式的左邊已經是我們感興趣的變數 的微分形式 了。

也就是說我們要連續的把 加起來,那麼自然就應該是 .

如果題主想深刻了解裡面的數學基礎,建議你看一下無窮小量和微分的定義,之後你就知道雖然這個式子看上去很牽強,在離散的情況下也不是正確的,但是在極限的情況下是嚴格成立的,也就是 .

學物理的,數學嚴謹性是排在後面的,最主要的還是效率。只要這種方法能用,他就不會在意嚴格的證明,這是數學家幹的活。所以題主習慣就好。

4樓:

大部分學校都是大一下開設的大物,此時高數應該已經學了微分方程了

反倒是數學專業,才容易導致所需數學的進度趕不上物理的要求

但數學專業中稍微不那麼平庸的學生,提前自學一下簡單的一階常微分方程,以及高階線性微分方程的解法,都易如反掌吧

5樓:「已登出」

簡單的就自學,難的就問老師這個考不考,不考就放過。

我第乙個學期的時候數學從最簡單的邏輯開始講,然後基本初等函式,數列和級數,一直到極限。數學習題課上一哥們還在舉手問老師Cosθ是怎麼來的。

隔壁物理課在上什麼?阻尼振盪受迫振盪耦合振盪,各種波,光學,黑體。教授節節課跟炫技一樣在上面給我們推方程,我到現在都記得是阻尼振盪還是受迫振動,列微分方程求解,之後要用尤拉公式推到復平面去算,再推回來。

學期最後聽到Max Planck的時候我差點沒扶住……喔,對,還有我到現在都沒懂的傅利葉變換,最後考試其實就只要求讀個圖…

這學期數學終於開始吭哧吭哧地講矩陣了,然而力學已經開始用張量了…我:……

6樓:答案搬運工

大多數學校是把大學物理安排在大一下學期。簡單的微分方程應該在大一上學期的學過了。

大物第一章的微分方程也很簡單,分離變數積分,一看就會。

你圖中方框中的東西,應用了鏈式求導法則。多做點習題,就習慣了。很常見的簡單數學技巧。

7樓:雲行軍

因為分工。物理主要關注概念,數學的部分,如果是深奧的知識,如微積分,一般要你額外修微積分課來學,課上真要說起來,原來的重點都要給模糊了。

這種情況,如果物理課有這樣的數學要求,一般都會把在課程需求列明。

你這個微積分,其實還算基礎,拿一門基礎微積分的課前期就能會。物理課要求我們能結合的數學,普遍都低乙個等級,大一物理要求高中微積分、大二物理要求大一微積分,以此類推。

話說回來,我在美國上某門電磁學的時候,教授自己也認為裡頭的數學確實比較難,讓我們盡量多解釋自己的步驟流程,數學本身錯了不重要,概念捉緊了就行,因為現實裡,物理學家常常都是用電腦演算哈哈哈。然後那門課的期末考,數學的部分嚇壞我了,每一題我幾乎在前幾行的數學就卡住了(曠課太多),整份卷子都在畫(流程)和寫,假設各種可能的演算結果,接著再該怎麼做,整份卷子沒幾條數學,全是巨集觀指揮。最後教授竟然還是給了我A。

哈哈,這真的是遇貴人了。

8樓:asdlittle

題主還知道有個分離變數的說法已經不錯了,其實寫書的估計對你的要求是把dh、dv、dt當成可以隨便乘除約分的符號就行了……

9樓:荷葉稀飯

這些時候的微分非常一般通過分離變數都可以處理,很簡單所以不講吧。恐怕要得到振動波動才會有更棘手的方程出現吧,這時候微積分也應該學到了吧。

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