加拿大安省高中G11和G12物理到底学什么？

安省G11-12大纲物理学什么？

安省有几套物理课程大纲？

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。

G11物理课学什么？

11年级的物理课包括以下单元内容：

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。

我们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。

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、核能各位一个章节，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。

G12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。

可以说内容上，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

我们在十年级学习了几何光学，十一年级学习了机械波，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。

安省物理的教学目标

物理课同安省其他科学课程一样，有共同的三个目标：

1. to relate science to technology, society, and the environment 

将科学与技术、社会和环境联系起来

2. to develop the skills, strategies, and habits of mind required for scientific inquiry

发展进行科学探究所需的技能、策略和心智习惯

3. to understand the basic concepts of science 

理解科学的基本概念

这些目标融合到每个单元内容中形成更具体的单元目标，拿G11 Unit1运动学Kinematics举例：

1. 第一个目标要求学生分析、调研应用运动学相关概念的技术（比如体育比赛中使用的测速装置、火箭加速器、安全系统中的运动检测传感器、汽车速度计），并评估这些技术的社会和环境影响。

2. 第二个目标调查和沟通的技能，包括掌握相关术语Terminology，分析和解释一维运动的位置-时间图（x-t graph）、速度-时间图(v-t graph)、加速度-时间图(a-t graph)，解释图中斜率、面积的物理意义，掌握用v-t 图推导平均速度、位移的公式，完成图形分析和代数方程之间的转换，并解决相关问题。

3. 第三个目标基本概念的理解，包括对平均速度、瞬时速度、平均加速度、瞬时加速度的区分和举例，对描述运动的基本物理量的定义，对矢量和标量的区分和举例，以及对抛物运动水平和竖直方向的特征的描述。

教育局对学生的期待

安省科学课程共同的教学目标不仅概述了学生应该发展的技能和知识，还阐述了学生需要培养的态度，以便他们能负责地运用科学知识和技能。

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。

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。