大約7~8年前，我就設(shè)想用高中物理的知識梳理電機(jī)學(xué)，這樣電機(jī)學(xué)就分為兩部分：定性部分(只需要高中物理)和定量部分(需要用到高等數(shù)學(xué))，從而大幅度降低理解電機(jī)學(xué)的難度。一方面，這個設(shè)想工作量比較大；另一方面，自己很難有充足時間做這件事，只能以后再說了。但是作為第一步，梳理中學(xué)物理并不是繁雜的工作，可以利用假期時間寫出來。正巧我在網(wǎng)上也看到，很多物理教師在網(wǎng)上分享他們的經(jīng)驗(yàn)，多半是對大量習(xí)題進(jìn)行歸類整理，然后總結(jié)套路，甚至細(xì)化到可以套公式。我不是教師，不做過多評價。但我想指出這種教學(xué)方法與我的個人經(jīng)驗(yàn)完全南轅北轍。本文簡略梳理一下中學(xué)物理知識，也算是一家之言。
按照我的梳理，中學(xué)物理分為四個部分，前三部分正好與《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》三部分對應(yīng)，第四部分是近代物理。

1 物體的運(yùn)動（理想簡化場景）

1.1 基本概念

學(xué)習(xí)物理需要基本的空間想象力，學(xué)會坐標(biāo)系的概念和三角函數(shù)。另外兩個重點(diǎn)是：矢量分析和單位制的概念。需要掌握矢量的分解和合成；矢量的點(diǎn)乘和叉乘（超綱，但仍有必要學(xué)會）。

1.2 牛頓運(yùn)動定律

牛頓第一定律，每一個物體都保持自身的靜止或者勻速運(yùn)動狀態(tài)，除非有外力迫使改變運(yùn)動狀態(tài)。
牛頓第二定律，施加于物體的外力等于動量的變化率，方向相同。用公式可表示為：

1.3 基本力概念

無論是中學(xué)物理，還是現(xiàn)代物理。基本力只有兩種：萬有引力和電磁作用力。當(dāng)然，教科書說的是四種基本作用力。但是電磁力、弱力可以在現(xiàn)代物理中歸并為電弱相互作用(強(qiáng)力似乎也可以歸并進(jìn)來)。

1.4 萬有引力

牛頓的萬有引力定律可以表示如下：任意兩個質(zhì)點(diǎn)由通過連心線方向上的力相互吸引。該吸引力的大小與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們距離的平方成反比，與兩物體的化學(xué)本質(zhì)或物理狀態(tài)以及中介物質(zhì)無關(guān)。用公式表示為：

1.5 電場力

最簡單的電磁力是靜止電荷作用力，遵循庫侖定律：真空中兩個靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力，與兩電荷間距離的平方成反比，且與兩電荷電量的乘積成正比，作用力方向在它們的連線上，同號電荷相斥，異號電荷相吸。用公式表示為：

1.6 能量概念

能量概念非常重要，可以說貫穿物理始終（還包括化學(xué)、生物）。其中動能的概念比較容易理解，勢能的概念要難一些。其中引力勢能和電勢的公式具有非常大的相似性。勢能的概念建立在保守力的基礎(chǔ)上，所謂保守力指的是做功與路徑無關(guān)，只是與位置有關(guān)。

1.7 動量概念

動量守恒是牛頓第三定律的推廣，碰撞、火箭飛行等現(xiàn)象都可以用動量守恒來解釋。

1.8 角動量概念

角動量的概念是圓周運(yùn)動和剛體旋轉(zhuǎn)所不可少的。日常生活中的電動機(jī)、發(fā)電機(jī)、陀螺儀、地球自轉(zhuǎn)、行星公轉(zhuǎn)、花樣滑冰等都有角動量的概念，其中只有向心力的系統(tǒng)角動量守恒。

2 物體的運(yùn)動（地球表面場景）

2.1 生活中的保守力

重力；理想彈簧（胡克定律）；壓力和壓強(qiáng)的概念。

2.2 生活中的非保守力

摩擦力（包括靜摩擦和滑動摩擦）。

2.3 流體的研究

流體的阻力；流體速度與壓強(qiáng)的關(guān)系（伯努利方程）；浮力的規(guī)律；表面張力。

2.4 分子運(yùn)動

分子間的作用力可以用電磁力解釋（需要考慮量子力學(xué)）。大量的分子已經(jīng)不可能采用牛頓力學(xué)詳細(xì)分析，只能研究其統(tǒng)計(jì)和宏觀表現(xiàn)。因此，分子運(yùn)動可以解釋溫度的本質(zhì)、內(nèi)能、物質(zhì)不同形態(tài)，等等。

2.5 熱現(xiàn)象

固態(tài)、液體、氣態(tài)的相互轉(zhuǎn)換及其伴隨的熱現(xiàn)象；理想氣體的宏觀規(guī)律。

2.6 熱力學(xué)規(guī)律

熱力學(xué)第一定律和熱機(jī)的工作；熱力學(xué)第二定律和熵的概念，熵具有極廣泛的物理意義。

2.7 電路

電流的概念、電壓的概念、電阻概念、歐姆定律、串并聯(lián)電路分析。

2.8 機(jī)械振動

機(jī)械振動可能是比較難的部分，涉及簡諧振動周期的計(jì)算、單擺的計(jì)算；簡諧振動的合并和拍的概念；阻尼振動的概念和計(jì)算；機(jī)械波的運(yùn)動（縱波和橫波，其中后面的電磁波是橫波）；波的衍射和干涉；多普勒效應(yīng)。

3 宇宙體系

3.1 開普勒行星運(yùn)動定律

行星軌道為橢圓(小天體可能為其它圓錐曲線)；與太陽的連接線單位時間掃過相同面積；軌道半長軸的立方與運(yùn)動周期平方成正比。

3.2 萬有引力及其應(yīng)用

假定為嚴(yán)格的圓周運(yùn)動，教科書從開普勒行星運(yùn)動定律推導(dǎo)出了萬有引力定律；通過卡文迪許實(shí)驗(yàn)稱量地球質(zhì)量；同步軌道的概念；估算天體質(zhì)量；解釋潮汐的原理；宇宙速度的概念。

3.3 科普內(nèi)容

包括宇宙的歷史、黑洞、天體物理、廣義相對論等。

4 近代物理

4.1 狹義相對論

運(yùn)動的相對性、時空觀；洛倫茲變換、速度疊加；相對論下的質(zhì)量和能量關(guān)系。

4.2 磁場的概念

磁場的本質(zhì)（電場或加速電荷的相對論效應(yīng)）；磁場與磁感應(yīng)強(qiáng)度；帶電粒子在靜電場和靜磁場的力分析（電場力和洛倫茲力）；電流在磁場中受到的力分析（安培力、電動機(jī)原理，安培力可以用洛倫茲力推導(dǎo)出來）。

4.3 電與磁的相互轉(zhuǎn)換

電產(chǎn)生磁（電磁鐵原理）；電磁感應(yīng)現(xiàn)象、楞次定律、電磁感應(yīng)定律（發(fā)電機(jī)原理）；自感和互感的概念；三相交流電。

4.4 電磁波與光學(xué)

麥克斯韋對于電磁規(guī)律的總結(jié)如下：
1）高斯定律 (電場)  

2）高斯定律 (磁場)  

3）法拉第電磁感應(yīng)定律  

4）安培定律（加上麥克斯韋的修正）  

前兩個積分是面積分，后兩個積分是線積分。有種說法：沒學(xué)過麥克斯韋方程組就等于沒學(xué)過電磁學(xué)。當(dāng)然，對于高中生來說沒學(xué)過微積分符號，但方程的大致意思應(yīng)該知道。另外，本文展示的是麥克斯韋方程組的積分形式，如果考慮相對論，方程還可更簡單。在計(jì)算上，微分形式更好用一些，但需要場論的知識。具體求解還需要偏微分方程的知識。電磁波的產(chǎn)生（形象描述，關(guān)鍵是為什么是橫波）；光的本質(zhì)；光的反射、折射；光的波動特性（干涉、偏振）。

4.5 量子物理初步

中學(xué)的量子物理初步是科普性質(zhì)的，主要包括不確定性原理、波爾氫原子光譜模型、原子核和電子。

5 總結(jié)

在深入理解物理規(guī)律的基礎(chǔ)上，所有的結(jié)論都可以由非?；镜脑瓌t（世界觀和基本分析方法）自行推導(dǎo)出來（推導(dǎo)應(yīng)該不需要課本或者參考資料）。這就導(dǎo)致：真正把物理學(xué)明白后，其整體是非常簡單易懂的，而且沒有很多需要記憶的內(nèi)容。對于物理習(xí)題的求解，關(guān)鍵是對物理過程、物理圖像的清晰梳理，數(shù)學(xué)或者列寫方程式只是后續(xù)具體求解析解或者數(shù)值解的工具。物理習(xí)題也沒必要采用題海戰(zhàn)術(shù)，只要了解基本的各類題型就可以了。