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作者:姜海涛,那路新

出版社:浙江教育出版社

格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT

AP物理1&2

AP物理1&2试读:

序言

Advanced Placement Physics 1 and Physics 2(AP Physics 1&2)是由College Board(美国大学理事会)为北美中学生在高中阶段开设的一门大学预修课程,旨在帮助高中学生成功地完成到大学的过渡,并顺利通过AP Physics 1&2考试,提前获得大学学分。AP Physics 1&2是中国的国际高中(国际部)就读学生选考最多的一门考试,同时也是美国大学中认可度最高的AP学科之一。

学习AP Physics 1&2,对锻炼高中生的逻辑思维能力有巨大帮助。但是,由于很多国际学校(国际部)实施的是选课制度,一些就读于这些学校的学生很早就放弃了物理相关课程的学习,这对学生个人而言无疑是一个巨大的损失。

此外,我们熟悉的SAT II考试中的物理部分,大部分考点和AP Physics 1&2考试重合,只是AP课程会把每一个知识点讲解得更加详细。因此,对AP Physics 1&2的系统学习也可以帮助学生轻松通过SAT II物理考试。

本教材内容以AP Physics 1&2考试应考为目的,基于“AP考纲范围”及“真题内容”编写,所以超出AP考试要求的知识点并未列出。本书采用的表达均以国际通用的英文表述为准,与国内高考导向的物理考试大纲以及相关高中教材中的表述有一定差异,请考生们知悉。w

例如,AP英文教材重力用F表示,很少用国内高考教材使用的staticG表示;英文教材为了区分静摩擦力和动摩擦力,分别用F和kineticfF表示,而不是统一使用F表示摩檫力。AP英文教材中不会只用N简单的字母F表示力,而是添加下标区分不同性质的力,如F表示法T向力(NORMAL FORCE的缩写),F表示绳子的张力(TENSION的缩写),很多物理量的缩写都是英文中约定俗成的习惯。K

类似的例子还有:中文教材习惯用E表示动能,在英文教材中则用K表示动能。此外,一些常温下物理量取值也存在一些小差异,例如:在国内高考物理教材中,空气中的音速为344m/s,而在英文教材中这一物理量为343m/s,维基百科中标注的空气中音速也为343m/s。

本教材均以AP考试大纲和英文国际通用表述为准,也希望准备去北美留学的同学们可以顺利地将自己在国内学习的物理知识体系与AP国际课程对接。本书的物理量表述方式也和“美国研究生入学考试(GRE)”中的物理科目考试(GRE Subject Physics)大纲表述基本一致,同学们以后也可以进一步无缝对接美国研究生教育的知识体系。

AP Physics 1&2是为北美高中生设计的大学课程,虽然知识面很广,但是课程和考试设置科学合理。在系统的学习准备后,高分通过考试并不是一件很难的事。AP Physics1&2课程设置合理之处主要体现在它的知识构成上,课程涵盖基础物理的全部知识点且难度适中,便于中学生快速掌握。以我们以往的教学经验来看,在新东方接受30~50小时左右的课程再加上适当的习题练习,考生很容易取得5分的理想成绩。

但是我们不建议自学AP课程,不是因为它太难、学不会,而是希望同学们在我们的帮助下,可以用最短的时间修得尽量多的AP科目。本书编写目的是为了让国内学生应对AP Physics1&2考试,同时也希望这本书能够帮助那些无法来北京新东方学校学习的同学们通过考试并取得5分的成绩。那路新

Introduction of AP Physics 1&2 ExamAP物理 1&2考试简介

一、新大纲改革分析

AP是由美国大学理事会(College Board)提供的,可供高中生提前学习的大学一年级课程。升学竞争的日益激烈,使得AP广为人知,在申请美国大学时,如果考生没有3~4门AP成绩难免显得捉襟见肘。目前,共有30多门AP课程供学生自由选择,中国学生比较常见的选择有Calculus AB(微积分AB)、Calculus BC(微积分BC)、Statistics(统计学)、Physics 1&2(物理1&2)、Physics C(物理C)、Macroeconomics(宏观经济学)、Microeconomics(微观经济学)等。

2015年,AP物理进行了改革——AP物理B调整为AP物理1和AP物理2两部分。这次改革,除了知识点的简单拆分之外,还在考试时间安排、题目类型、题量、知识点侧重等方面发生了变化。同时,还额外增加了对转动等新知识点的考查。

AP Physics 1&2考查形式(exam format):

AP物理1&2分为两部分,第一部分Section I为选择题部分,共50题,包含两种类型:Part A单项选择,有且只有一个答案正确,共45题;Part B双项选择,有且只有两个答案正确,共5题。第二部分Section II为自由问答,包括:实验设计1题,计算1题,简答1题,其中简答题要求考生分析论证。

AP Physics 1考试介绍:

AP Physics 2考试介绍:

AP Physics 1&2考查内容(exam content):

AP物理1&2涵盖五大考点:力学、流体力学及热学、电磁学、波和光、原子物理及核物理。现代物理也会考查,但占比非常小。五大部分中,AP物理1只考查力学、电学、波,其中电学只考查最简单的直流电路,波只考查机械波;AP物理2考查流体力学及热学、电磁学、波和光、原子物理及核物理。

AP Physics成绩评定(score):

AP Physics为五分制,根据学生整体考试情况划分等级,四分及以上比较有竞争力,三分及以上可以换取学分,具体请见下表:

AP Physics 1 基本常数/换算表

AP Physics 1 公式表

AP Physics 2 基本常数/换算表

AP Physics 2 公式表(一)

AP Physics 2 公式表(二)AP Physics 1|AP物理1Chapter 1Math Review数学基础

想要在AP物理1&2考试中获得满分,仅仅掌握物理知识是不够的,解题中还会涉及到许多数学运算问题,所以同学们还需要掌握一些基础数学知识。本章介绍了一些考试中出现频率较高的数学基础知识,供大家参考。第一节 科学计数法(Scientific Notation)

表示方法:a×10的n次幂的形式。将一个数字表示成:a×10的n次幂的形式,其中1≤|a|<10,n表示整数,这种记数方法叫科学计数2345n法。10=100,10=1000,10=10000,10=100000,……,10=1……2357-3434

计算方法:10×10=10;10×10=10;2×10×3.5×10=7×74-2610,(8×10)/(2×10)=4×10第二节 基本三角函数知识(Basic Trig Function)一、勾股定理(pyhagorean theorem)222

a+b=c二、三角函数(trig function)

sinA= opposite(对边)/hypotenuse(斜边)=a/c=O/H;

cosA=adjacent(邻边)/hypotenuse(斜边)=b/c=A/H;

tanA=opposite(对边)/adjacent(邻边) =a/b=O/H;

sinA= cosB;

sin30°= cos60°=1/2=0.5;

cos30°= sin60°=√3/2≈0.87;

tan30°=1/√3≈0.58;

tan60°=√3≈1.73

sin45°=cos45°=1/√2≈0.71;

tan45°=1第三节 矢量(Vector)一、矢量定义

矢量:既有大小(magnitude)又有方向(direction)的物理量。例如:力(force)、速度(velocity)、位移(displacement)。

标量(scalar):只有大小,没有方向概念的量。如:距离(distance)、质量(mass)、能量(energy)、温度(temperature)、速率(speed)。二、矢量运算

1. 矢量相加

矢量相加原则又称三角形原则或称头尾原则(tip-to-tail)。

A+B就是将A的头和B的尾相连,矢量和为A的尾部与B的头部相连,B+A就是将B的头和A的尾相连,和为B的尾部与A的头部相连。

矢量运算加法交换定律(commutative law for addition):A-B=B+A(前提两个矢量必须相连且方向和数量不变)

2. 标量和矢量相乘

标量和矢量相乘结果仍为矢量,只是改变矢量的大小而不改变矢量的方向。

3. 矢量相减

A-B=A+(B),矢量相减不符合互换原则。三、矢量的分向量(component of vector)x

任何一个矢量A都可以分为一个水平的向量A和一个垂直的向量yxyA之和,向量A、A为矢量A的分向量。如图1所示,可以形成一个直222xyxy角三角形。分向量A、A和矢量A之间满足勾股定理:A+A=A。

矢量A方向可以分解为水平方向和垂直方向,矢量A可以表示为xyA=Ai+Aj,如图2所示,其中i和j为向量A在x和y方向的单位向量(unit vectors)。图1图2

1. 矢量的分向量在计算中的应用(1)矢量相加:可分解为矢量的分向量相加。(2)矢量相减:可分解为矢量的分向量相减。(3)矢量与标量相乘:只增加或减少矢量。

2. 矢量的计算222xxyy(1)通过勾股定理计算:(A+B)+(A+B)=C。(2)通过三角函数计算:A=Asinθ+Acosθ。

习题xy

If components of A are A=4 and A=-6,and the components xyof B are B=2 and B=3 , compute the components of each of the following vector.

(A) A+B

(B) A-B

(C) 2A

(D) A+3B

解析

(A) Using unit vector notation. A=4i-6j and B=2i+3j. Adding component, we see that A+B=(4+2)i+([-6]+3)j=6i-3j. Therefore the x-component of the sum is 6 and the y-component is -3.

(B) A-B=(4i-6j)-(2i+3j)=(4-2)i+(-6-3)j=2i-9j. The x-component is 2 and the y-component is -9.

(C) 2A=2(4i-6j)=8i-12j. 8 and -12 are the x- and y-components.

(D) A+3B=(4i-6j)+3(2i+3j)=[4+3(2)i]+[-6+3(3)]j=10i-3j. 10 and -3 are the x- and y-components, respectively.Chapter 2Kinematics运动学第一节 质点的运动一、位移(displacement)

位移表示物体(质点)的位置变化,其定义为:由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关,方向由起点指向终点。它是一个有大小和方向的物理量,即矢量。位移用Δs表示。

习题1

A rock is thrown straight upward from the edge of a 40m cliff, rising 20m then falling all the way down to the base of the cliff. Find the rock’s displacement.

解析

位移表示物体的位置变化,而与物体经过的路径无关(如图),所以物体的位移变化为20m,方向向下。

习题2

In a track-and-field event, an athlete runs exactly once around an track, a total distance of 600m. Find the runner’s displacement for the race.

解析

如图,运动员跑完一圈后,位置没有发生变化,所以运动员运动之后的路程为600m,位移为0。二、速度和速率(velocity and speed)

1. 平均速率(average speed)

定义:物体运动所经过的路程与经过这段路程所用时间的比值。

公式:平均速率=路程(distance)/时间(time)

单位:m/s(米每秒)

标量:有大小无方向。

2. 平均速度(average velocity)

定义:物体的位移Δs与经过这段位移所用的时间(t)的比值。

公式:=ΔsΔt

单位:m/s(米每秒)

矢量:有大小和方向,方向与物体位移的方向相同。

3. 平均速度(average velocity)和瞬时速度(instantaneous velocity)(1)平均速度反映一段时间内物体运动的平均快慢程度,平均速度与一段位移和时间相对应,所取时间越短,描述物体的运动情况越精确。如果以某时刻(或位置)为起点选一小段时间(或位移)计算平均速度,当所选的时间(或位移)小到趋于零时,此时的平均速度就等于该时刻(或位置)的瞬时速度(instantaneous velocity)。(2)瞬时速度与某一时刻或位置相对应,平均速度与一段位移(或时间)相对应。不同阶段的平均速度一般不同。(3)瞬时速度的方向沿运动轨迹的切线(tangent line)方向。

习题3

Assume that the runner in sample question 2 completes the race in 120 seconds. Find her average speed and the magnitude of her average velocity.

解析

运动员跑一圈的路程为600m,经历的时间为120s,因此平均速率为600/120=5m/s。 然而,运动员的位移为0,因此她的平均速度为0。

习题4

Is it possible to move with constant speed but not constant velocity? Is it possible to move with constant velocity but not constant speed?

解析

速率恒定而速度改变的运动是可能的,例如一辆汽车沿着弯曲的公路以10m/s的速率向前行驶,它的速率不变,而因为汽车的运动方向发生变化所以速度是变化的。速度恒定而速率变化的运动是不可能的,因为速度不变即速度的大小和方向都不发生变化,如果速率改变速度的大小一定变化,所以速度恒定速率一定恒定。三、加速度(acceleration)

1. 定义:速度的变化量Δν与发生这一变化所用时间Δt的比值。

2. 公式:平均加速度=Δν/Δt2

3. 单位:m/s(米每二次方秒)

4. 加速度是矢量,既有大小又有方向。加速度的大小等于单位时间内速度的改变量;加速度的方向与速度变化量Δν方向相同。在直线运动中,如果加速度的方向与速度相同,速率增加;加速度的方向与速度相反,速率减小。

5. 物理意义:表示质点速度变化的快慢的物理量。

速率恒定,加速度可以发生变化,因为加速度的改变取决于以下三个因素:(1)速率的改变;(2)方向的改变;(3)速率和方向的同时改变。

习题5

A car is traveling in a straight line along a highway at a constant speed of 60 miles per hour for 20 seconds. Find its acceleration.

解析

因为汽车在运动的过程中速度没有发生变化,所以速度的变化量为0,所以加速度为0。

习题6

A car is traveling in a straight line along a highway at a speed of 10m/s. The driver steps on the gas pedal, and 3 seconds later, the car’s speed is 40m/s. Find its average acceleration.

解析

因为汽车沿直线行驶,速度的方向没有发生改变,速度的变化量为40m/s–10m/s=30m/s,时间间隔为3s,因此平均加速度为:=2Δν/Δt=(30m/s)/(3s)=10m/s。

习题7

Spotting a police car ahead, the driver of the car in the previous example slows from 40m/s to 10m/s in 2 sec. find the car’s average acceleration.

解析

速度的改变为10m/s–40m/s=–30m/s, 时间间隔为2s,=Δν/2Δt=(–30m/s)/(2s)=–15m/s。负号表示加速的方向与速度的方向相反:汽车在做减速运动。

小结

当速度的方向与加速度的方向一致时,物体做加速运动,当速度的方向与物体的运动方向相反时,物体做减速运动。a=0表明物体的运动速度没有发生变化。

注意:当加速的方向与物体的运动方向垂直(perpendicular)时,物体以恒定的速率转弯(细节在第三章中讨论)。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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