加拿大安省11-12年级物理解析

加拿大安省高中11和12年级物理，是很多理工科专业方向的学生在高年级一定会选择的课，但很多留学生都难以拿高分。所谓“知己知彼，百战不殆”，多伦多资深教师Elaine给大家带来全面的物理解析，让留学加拿大的学生们做好应对准备。

01、安省有几门物理课？

安省一共有三套物理课程大纲，对应三个物理课程:

- G11物理：

Physics, Grade 11 University Preparation

(course code: SPH3U)

- G12物理：

Physics, Grade 12 University Preparation

(course code:SPH4U)

- C系列G12物理（用来申请college）：

Physics, Grade 12 College Preparation

(course code:SPH4C)

三个物理课程的主要内容Major Topics如下。

我们今天在这里重点讨论前两个University Preparation（也就是用来申请大学）的G11和G12课程大纲学习内容。

02、安省11年级物理课学什么？

1. 运动学Kinematics

学会如何定性、定量地描述匀速直线、匀加速直线运动问题，二维的抛物运动问题。

学生会学到所有描述运动的物理量（距离、位置、位移、速率、速度、加速度）的定义和计算，Vector Diagrams, 运动图像 (x-t, v-t, a-t graphs) 的分析等。这个部分考察的题目并不难，都是比较单一的知识点。

2. 不同种类的力Forces

包括区分生活中不同种类的力如摩擦力、重力、支持力，以及力对运动的影响。

学生需要能够定性地陈述牛顿三定律，设计实验验证牛顿第二定律；运用受力分析Free-body Diagram、牛顿定律解决一维动力学问题，比如自由落体Free Fall相关问题。

这章也会简单的介绍引力场，定性定量地分析质量、引力场强度、引力之间的关系。这部分内容很重要，对高年级的物理学习也有深远影响。

3. 能量转化Energy Transformations

研究能量守恒和能量转换，了解功、功率、机械能Mechanical Energy（包括Kinetic Energy 和Potential Energy尤其是重力势能）的基本定义，描述不同形式的能量比如Thermal Energy，Nuclear Energy核能以及他们的用途。

这个单元分三大部分，机械能、热能、核能各一个章节，知识点比较琐碎，单词和术语也较多，对留学生比较有挑战性。

4. 机械波和声音的特性Mechanical Waves and Sound

区分纵波、横波。

机械波的主要要素，频率（周期）、振幅、波速、波长。

讨论波的叠加、相长干涉、相消干涉等知识点。

用波的特性解释某些自然现象以及学习波的应用，比如回声定位，超声波在医疗上的应用等。

5.以及电学和磁学Electricity and Magnetism

电学侧重学习电路，包括大家熟悉的串联和并联、欧姆定律，以及基尔霍夫定律。

磁学包括磁场的性质 Magnetic Field Line，怎么用Right Hand Rule 判断直线导线周围磁场的方向，以及通过学习电机原理（Electric Motor），学习怎么用右手定则判断通电导线切割磁场线受力方向。

学习法拉第电磁感应和楞次定律。这一章的计算并不难，特别是欧姆定律国内初中就学过了。但是用两个RHR判断磁场、力的方向上还是有一定难度，同学们碰到简单一些的知识点不要掉以轻心。

03、安省12年级物理课学什么？

G12物理课程概念上和11年级有重合，但相同话题的只是较G11年级难度有比较大的深入。

内容上，12年级把11年级的比较难的一些概念单独拎出来，深入的探讨、用同样的概念去研究更复杂的系统，更注重培养学生的Problem-solving Skills）。包含以下学习内容：

1. 动力学

Dynamics

区分惯性和非惯性参照系；继续展开力对运动的影响讨论，重点研究二维运动的问题，包括抛物运动、相对运动（涉及到各种矢量的加减）、圆周运动；研究比11年级所学习的更复杂、多个物体的系统（比如斜坡-滑轮-多物体的系统，有摩擦力的情况）。

2. 能量和动量

Energy and Momentum

运用功能关系、动量和能量守恒去解决一维、二维的问题，运动场景包括有摩擦力的斜坡上的物块、过山车上的小车、弹簧振子、单摆、弹性、非弹性碰撞、爆炸等。

3. 场

Gravitational, Electric and Magnetic Field

“场”可以说是物理学里最简洁又最抽象的概念，很多同学十一年级学习了引力场、磁场，但还是对什么是场没有一个清晰的概念。所以十二年级，我们通过对比引力场、电场、磁场的相似性，去更深刻的理解场。

去研究物体在不同场中的受力情况和运动状态，使用场线图Field Diagrams解释场源和方向的差异，包括但不限于近地和远距离场、平行板和点电荷、直线导体和螺线管之间的差异。

4. 光波

The Wave Nature of Light

在十年级会学习几何光学，十一年级会学习机械波，十二年级通过类比学习光波和机械波的相似性质，描述解释水波、光波的衍射Diffraction和干涉Inteference现象，学习光波的折射、偏振、全反射等，讨论波粒二象性。

5.近现代物理

Revolutions in Modern Physics

量子力学、狭义相对论。包括钟慢尺缩、质能等价性（即著名的方程式E=mC^2）、光电效应、康普顿效应和德布罗意物质波。通过参考量子力学和相对论，分析新的概念模型和理论如何影响、改变科学思想，并导致新技术的发展。

总的来说，十二年级物理难度较高，可以说是AP物理1&2的Equivalent Course，也就是大学物理的预备课难度。

04、G12物理会比G11的难很多吗

G12的物理难度和G11相比是有很大的上升。

但同时，G12的内容和G11很多知识又是高度重合的。比如牛顿定律、能量守恒、引力场等知识点G11就已经学过了，但是到了G12涉及的应用场景里系统的复杂程度，题目的难度都比G11有所提升。

这也是物理这个学科的神奇之处，就是同样的定律可以有不同难度的应用。比如牛顿定律，可以应用在非常简单的直线运动的场景里面，也可以应用在更复杂的二维曲线运动里面；研究的系统可以是单一物体，也可以是多个物体组成的复杂系统。

不同于生物和化学，每年都需要学很多新的、琐碎的知识点，物理追求基本原理的深入理解和应用。在不同教学体系里面，牛顿定律、能量守恒都是要学很多遍的。比如国内公立学校也是初中就要学牛一和牛三，到了高中第二次学牛顿三定律，到了大学理工科的学生需要再用微积分把牛顿三定律再学一遍。

每次学习都会加深学生对基础定律的理解，建立学生对自然规律的认知。

05、物理老师的教学目标

安省G11&12的物理课程旨在培养学生对物理学基本概念的理解。通过测试物理定理，增强学生的科学探究技能。此外，学生将分析物理学与技术之间的相互关系，并考虑物理学技术应用对社会和环境的影响。

G11&12课程大纲里包含的话题内容非常全面，可以给理工科专业方向的学生打下良好的物理基础，为学生未来从事科学、工程相关领域专业研究作准备。

06、高中阶段学习物理的意义

当然，并不是每个学习物理的学生都会成为一名物理学家，但通过G11&12系统性的物理学习，学生在保持对周围世界的好奇心的同时，可以充分提高自己的科学素养。

科学素养（Scientific Literacy）最基本的体现就是能够阅读并理解常见的科学和技术媒体报道，对所呈现的信息进行批判性评估，在涉及科学和技术的问题的讨论上能自信地参与讨论和决策。

即使学生毕业后没有从事理工科相关专业的工作， 一些知识点、内容随着时间的推移淡忘了，但在物理学习过程中掌握的分析技能、思维方式以及较高的科学素养，会一直潜移默化地影响学生未来的工作和生活。

安省的G11-12物理课程的核心教学目标就是培养学生的科学素养和科学思维能力，使他们能够成为具有创新意识和实践能力的现代化人才。

07、学生如何避免分数断层

由于G12物理比G11物理难度上升不少，很多同学会出现分数断层。原先G11分数还不错的同学，在G12物理突然分数下降，是很常见的事情。那么，怎么才能避免分数断层的现象？

学生如果想12年级保持分数，一方面需要注意，看到重复的知识内容千万不要轻视它，要仔细体会和11年级学的区别在哪、有哪些技能是以前没用过的；另一方面，看到复杂的问题也不要害怕， 要注重分析、拆解，从每一次解题过程中培养自己把复杂的问题简单化的能力，提升自己解决问题的思维。

简而言之，就是要在踏实学习的同时勤于思考，让自己感受到知识梯度的上升，从而衔接好11和12年级的物理学习。

08、跟国内相比，安省物理难吗

安省11年级的物理涉及的知识点相较国内会更广泛，涉及到的概念和术语较多，但从应用场景的维度上并不算难。

而安省12年级的物理难度跨越式上升，教育局对学生的要求会比国内的要更深入、更细致。大部分学生认为很多内容都比较“反直觉”和“抽象”。

09、留学生学好物理的挑战

1. 最首要的是语言障碍。物理是一门概念性较强的学科，需要理解和运用一些专业术语和抽象概念，因此，如果英语不够好，可能出现无法理解题目描述的场景的问题，更不要说如何清晰准确地解答问题了。比如，我教过的有些学生，读到一个场景，描述一个inclined plane， 他以为这意思是倾斜的飞机，怎么也搞不懂题目在问什么，其实物理里面，Inclined Plane就是Ramp（斜坡斜面）的意思。

2. 需要适应不同的教学方法和学习环境。加拿大很多学校都是老师给一定的简单介绍或者worksheet（类似于一种打印出来的学习资料）让学生自行探索对学生自主学习能力有比较高的要求。不会像很多国内的老师教学那样耳提面命。

3. 要知道加拿大老师的评分标准。加拿大的学校对所以科目成绩的评估方式十分多样化。除了大大小小的考试会占据期末分数的一小部分，大部分的评分都来自于平时的表现。比如老师会从作业的不同形式（assignments、projects、presentation等）去评估学生对知识内容和技能的掌握程度以及学生的批判性思维能力、沟通交流能力、解决问题、应用能力等，而不单一注重某几个考试的具体分数。这一点，跟其他理科课程都是一样的，是加拿大整体的教学特色。

10、留学生如何才能拿到物理高分

1. 在加拿大留学的高中生，首先应该要非常注重对基本概念的定义和基本原理的理解。上课学过的知识点，可以对照课本阅读相关的定义，结合例题去理解，把基础知识打牢。

2.多提问、多和老师同学讨论问题。特别是遇到困难、没有思路的时候，积极和老师同学讨论可以打开思路。有的问题有不止一种解决方法，和同学老师讨论不同的方法也可以有效提升自己的对概念之间关联性的理解。

3.多做习题、练习做题技巧。时刻记住，物理的重点是理解并解决问题。学生要学会阅读和理解问题，分析问题，并确定解决问题的方法。要学会根据场景建立坐标系，画受力分析，标记符号，并清晰地呈现推导和计算过程，写答案的时候不要遗漏单位。

4.认真完成学校老师布置的每个作业、实验、项目，并仔细阅读每个作业的要求和评分标准，做完作业之后检查一遍确认是不是把Rubric（评分标准）上要求的每个点都达到了。心态上，学生需要把任何形式的作业都当成一次学习的机会，充分享受学习的过程。

11、老师推荐的物理学习资源

1. 最好的资源就是学校老师用的物理课本或资料，课本上的定义都较为准确严谨，例题也都是经过挑选的、经典的。我个人比较推荐Nelson Physics 11 & Nelson Physics 12 。当然如果学校有正在使用的不同课本，也是可以好好利用的。

2. Khan的高中物理学习视频

https://www.khanacademy.org/science/high-school-physics

3. 结合以下这两个网站的simulation，去做一些virtual lab，探索物理量之间的关系：

https://www.physicsclassroom.com/

https://phet.colorado.edu/en/simulations