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强基计划专业解读——物理学

报考指南|新高考网2020-11-26

为什么说物理学是当今最精密、最基础的自然科学?艰深的公式定律和现实生活有什么联系?这个专业到底如何?什么样的考生适合报考呢?


什么是物理学?

1、物理学概述

物理学是揭示和阐述物质世界基本属性、基本构成、相互作用和运动规律的自然科学。更广义地说,物理学是探索、研究大自然现象及其规律的学问。它是当今最精密、最基础的自然科学之一,也是众多技术学科的支柱。

物理学最大的魅力在于朴实。朴实有两方面的含义,一是简单的原理蕴含着丰富的推论,二是忠于事实的严谨态度。

在两千年前,物理学与哲学、化学等等经常被混淆在一起称为“自然哲学”,直到十六世纪才单独成为一门现代科学,至今经历了自然哲学时代、经典力学时代和现代相对论、量子力学三个阶段。

科学界流传着一个段子:19世纪末,由于牛顿力学和麦克斯韦电磁理论趋于完善,一些物理学家认为,“物理学的发展实际上已经结束,物理学已经走到尽头,后人能做的只是进行一些越来越精确的测量。”然而,这句话说了不到30年,量子力学和爱因斯坦的相对论就颠覆了物理学领域。

相对论彻底改变了人们对时间、空间、重力以及宏观宇宙的理解;而量子力学则揭示出一个奇异的微观宇宙。时空是扭曲的,物质是由大量微观粒子构成的。这两大发现使我们对这个世界的认识,发生了深刻的变革,由此而发展的各种科学技术改变了整个世界的面貌。直至现在,这种变革仍然没有结束,无数物理学家仍然在努力拓展人类对自然界的认知。

2、物理学的研究对象

物理学的研究大致可以分为两类:第一类是研究物质的状态、变化及应用,形形色色的物理理论与精妙的物理器件,关系着人类能否享受更加便捷、智能的生活;

第二类则是看上去更加形而上的领域,纯粹是满足人类的好奇心,这些研究可能在很长一段时间内都不能直接应用,却能使我们更好地认识这个世界。

很少有哪个学科的研究领域,在时间和空间的尺度上像物理学科这样宽广,小到原子、夸克、中微子,大到星系和宇宙,短至阿秒,长至百万亿年。因此,物理学及相关学科是探究物质结构和运动的基本规律的前沿学科,是科学发现与技术创新的基础和源泉。


大学物理学什么?

说到物理基础学科的地位,从大学的课程设置可见一斑。在高校里除物理类专业外,理、工、农、医、林等各类非物理专业的基础课中普遍设有《大学物理》。与大学其他非物理类专业相比,物理专业所学的知识更加体系化。

物理学本科阶段的课程主要是以数学和物理为主,『数学』主要包括高等数学、线性代数、概率论与数理统计等;『物理』最主要的是五门普通物理学(力学、热学、电磁学、光学和原子物理)和四大力学(理论力学、电动力学、热力学与统计物理、量子力学)。还有一些如固体物理学、数学物理方法和工具课程(如计算机程序设计、语言编程等)。


哪些学生适合物理专业?

一般而言,能学好物理的人都是纯粹的人,踏实严谨、睿智勤奋,有一颗充满好奇的心。

从学习的角度来说,要学好物理离不开数学手段的支持,因为物理学研究强调精确定量和数学建模,这就需要数学方法和物理思维的紧密结合,所以数学基础显得尤为重要。

当然,具有一定的实验技能对学习也大有裨益。因为在物理专业的课程中,涉及到大量动手操作的实验,这就要求学生具备较强的动手能力、研究兴趣,以及一定的创新思维。


毕业出路

物理学专业毕业生具有较扎实的理论基础,很多同学会选择继续读研或出国深造,深造的专业大部分为物理学相关专业。

重点大学的学生申请国外奖学金的比例较高,每年也有一定比例的同学选择非物理学专业进行学习。如到国外读工科、生命科学甚至金融、商科等专业。如南开大学每年有超过40%的物理学基地班学生被推荐免试攻读硕士研究生,近75%的学生到国内外高校或研究所进行研究生学习,其中30%到国外学习。北京大学物理学专业最近几年的本科毕业生50%在国内攻读硕士或博士学位,30%以上获得美国、欧洲的著名大学的奖学金出国深造,本科毕业时直接参加工作的学生约有10%。

总体而言,物理学就业与大多基础性专业相同,主要在高校、国防部门、科研机构等从事教学研究及相关科研管理工作。中国有很多与物理相关的研究所,如中国科学院高能物理研究所、理论物理研究所、近代物理研究所、等离子体物理研究所、国家空间科学中心等,这都是物理学毕业生深造和就业的好去处。


报考指南

物理专业是传统的基础专业之一,很多院校都开设了这个专业,如北京大学、清华大学、复旦大学、南京大学、中国科学技术大学、北京师范大学等院校的物理学专业都是国家级重点学科。

按照教育部《普通高等学校本科专业目录》(2020年)的划分,理学门类下设有物理学类,其中包含了5个专业:物理学、应用物理学、核物理、声学、系统科学与工程。各高校又根据自身情况和发展需要设置了不同的专业和方向,如理论物理、凝聚态物理、生物物理、光学、粒子物理与原子核物理、信息技术与仪器物理等。

从招生方式上来说,物理学专业的招生方式主要有两种:一是按物理学专业招生,二是按物理大类招生。

近年来,越来越多的院校开始以物理大类招生,入学后经过一到两年的培养,再根据学生的兴趣和学习情况,分流到具体的专业,如北京大学、南京大学、北京航空航天大学等。

北京大学的物理学科拥有全国最多的国家级精品课程,分支齐全,名师荟萃。学生按物理学大类入学后第一、二年级不分专业,从三年级起以物理学类入校的同学在物理学科、大气与海洋学科中再分别选课、研修。

南京大学物理学类含3个(物理学、应用物理学、声学),专业分8个培养方向:“理论物理与计算物理”、“基本粒子、核物理与宇宙学”、“超导、量子调控与量子计算”、“晶体、光学与光电子学”、“磁学与磁电子学”、“声学、声信息技术与工程”、“生物物理与软物质科学”、“新能源物理与纳米科学”。招生时不分专业,本科二年级下学期到三年级上学期进行专业分流。

北京航空航天大学的物理学类包括物理学、应用物理、核物理三个本科专业。从2013年开始增设“爱因斯坦”实验班,培养物理学及其相关领域的优秀学者和具有领军、领导潜质的佼佼者。其中凝聚态物理为北京市和原国防科工委重点学科,理论物理和光学为工信部重点支撑基础学科,核能科学与工程为国防紧缺学科。

另外,还有一种大类招生是以实验班的形式,但其中所包含的专业不全是物理学的专业方向。

如北京师范大学的理科试验班可自主选择数学、物理、化学、生物学;复旦大学的“自然科学实验班”包括物理学、理论与应用力学、化学、高分子材料与工程等15个专业。考生在报考时,一定要根据自己的兴趣爱好、分数情况,结合院校的专业方向综合考虑。

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