中学生学人工智能系列：如何用AI学物理

经常有读者朋友给公众号《人工智能怎么学》留言咨询如何使用人工智能学习语文、数学、英语、化学等科目。这些都是中学教师、中学生朋友及其家长们普遍关注的问题。仅仅使用留言回复的方式，不可能对这些问题做出具体和透彻的解答，因此本公众号近期将推出中学生学人工智能系列专栏文章，对上述具有普遍性的问题做出一些回复和解答。由于作者并非是中学基础教育的专任教师，仅仅是从人工智能如何促进中学生提高学习能力的角度给出一些建设性的建议，不足之处还请各位读者包涵，希望这一系列文章会对中学教师、中学生朋友及其家长们有所助益。

由于本系列专栏文章需要用到人工智能中的大模型技术，这里先简要介绍国内外主要的大模型及其官方网站。读者如需要使用这些大模型可以前往官方网站先注册账号，然后进行登录，即可使用这些大模型完成相应的任务。本文作者为陆新颖，审校为朱旺和李扬。

国内大模型（部分）

文心一言 (百度)https://yiyan.baidu.com/

星火 (科大讯飞)https://xinghuo.xfyun.cn/

通义千问 (阿里)https://tongyi.aliyun.com/

MathGPT (好未来)https://www.mathgpt.com/

DeepSeek(深度求索)https://chat.deepseek.com/

智谱清言智能体(清华大学计算机系知识工程研究室团队)https://chatglm.cn/main/toolsCenter

国外大模型（部分）

ChatGPT (OpenAI)https://chat.openai.com/auth/login

Claude Anthropic(Claude Anthropic公司)https://www.anthropic.com/

Gemini (谷歌)https://gemini.google.com

Llama2 (Meta)https://llama2.ai

HuggingChat (Hugging Face)https://huggingface.co/chat/

本文以智谱清言智能体为例，详细介绍了利用大模型技术辅助中学物理课程学习的方法，包括基础知识理解、物理公式推导、物理实验模拟和物理题目解答。以下是具体的使用步骤，供读者参考。

具体使用步骤为：

(1)打开智谱清言智能体网页版，进入交互界面：https://chatglm.cn/main/toolsCenter；

(2)登录智谱清言智能体的账号，如果没有账号可以免费在该网页注册；

(3)输入提示词：如“请以表格形式给出高中常见物理常数”，结果如图1所示；

(4)点击发送按钮或者按回车键，则会生成答案。

图1 “请以表格形式给出高中常见物理常数”的结果示例

1. 基础知识理解

智谱清言智能体可以非常方便地帮助您辅助理解物理课程中涉及的所有基础知识。例如，如果您对牛顿第三定律的理解不够清晰，我们可以告诉它：“帮我理解牛顿第三定律的概念，并举例说明”。智谱清言智能体能够用通俗的语言和具体的例子，让您更容易地理解物理概念。如图2所示：

图2 “基础知识理解”的具体应用示例

根据图2可以看到，智谱清言智能体为了帮助用户理解牛顿第三定律，首先给出了定律的详细信息，然后以通俗的例子帮助更好地理解定律。

2. 物理公式推导

智谱清言智能体可以帮助您推导复杂的物理公式。例如，如果您不清楚如何推导动能公式，我们可以告诉它：“帮我推导动能公式，并解释每一步的过程，贴合高中生学习过程”。智谱清言智能体会详细说明每一步的推导过程，充分结合高中生学习流程，帮助您更好地理解公式的来龙去脉。如图3所示。

图3 “推导动能公式”的具体应用示例

智谱清言智能体的回答内容详实，逻辑清晰，从基本物理定律出发，逐步推导出动能的概念，并且用通俗易懂的语言解释了每个步骤。这种详细的推导过程帮助学生理解了复杂的物理原理。这种解释方式非常有助于学生的理解。此外它还能为用户推荐其它感兴趣的问题。例如本例中，它推荐的其中一个问题是“动能公式中质量的单位是什么？能量的单位呢？”。答案如图4所示。

图4 动能公式补充细节

3. 物理实验模拟

智谱清言智能体可以辅助模拟物理实验。例如，如果您不了解自由落体运动的实验过程，我们可以告诉它：“请帮我模拟自由落体运动实验，并说明实验步骤”。智谱清言智能体能够详细地模拟实验过程，包括实验目的、实验材料、实验步骤和实验结果，帮助您全面了解物理实验的整个过程。如图5所示。

图5 “自由落体运动实验”的具体应用示例

智谱清言智能体给出的关于自由落体运动实验的答案非常详尽，涵盖了实验目的、所需材料、步骤和注意事项。它提供了清晰的指导，从准备阶段到数据记录和分析，每一步都解释得很详细。这种详尽的解释有助于学生理解实验过程和原理。此外，模拟实验结果可能与实际情况有差异，需要学生自己动手验证。总体来说，智能体的回答是一个非常有用的理论指导，但需要结合实际操作进行验证和理解。