物理學大體包含了力學、電磁、波、熱學、基本粒子、相對論和量子物理等幾個大部分,不同國家的物理課程內容大體上是差不多的。但是,在具體的教育理念、考核方式上,卻各不相同。接下來可惟首先列舉了幾點物理和中國普通高中物理課程的區別。
體制內與國際課程對比
知識覆蓋面
國內高中的物理教育更加側重于力學與電學,其他方面則涉及不多。因為這兩個部分的量化公式結論比較多,更容易出計算題來考核,題目的難度整體較大。
而的物理學涵蓋的范圍比較廣,其中包括general physics(普通物理)、newtonian mechanics(牛頓力學)、matter(物質)、 oscillations and waves(振動和波)、electricity and magnetism(電和磁)、modern physics(現代物理)、applications of physics(應用物理)等幾個大的板塊。涉及的知識面遠大于國內高中課程,甚至還包括了一部分高校的物理知識。
教學思路
我們認為的物理教學重視對理論的發展和反思,風格上偏理論物理,考核上注重對定義和理論的解釋,充分闡述一個理論成立的前提,說明某些特定理論的缺陷,引導學生用開放、反思的思路來學習物理。而對于復雜特定情形的應用問題(我們所謂的難題),則要求不高,更加注重物理理念的灌輸。學生在這種教育下對于物理學的世界觀和方法論會有更深刻的認識,理性的思維方式也會得到培養。
國內課程的物理教育,思路類似于課程中的Mechanics。注重難題的計算,基本不涉及理論搭建的問題,基本不引導學生對理論進行反思。
可惟教研組認為國內課程在對于物理理念的培養這方面是比較缺失的,學生會算很難的題目,但是對物理的理解卻常常膚淺,這種教育下培養的學生常常不知道某些物理量的定義,不懂定律和公式的區別(所有書上的等式都被叫做公式),不知道很多結論的成立前提和自身缺陷。
對實驗的要求
國內物理考試的試卷中也有幾道實驗題,但那是用筆來答的,不是親手做的,即便是實驗題,關注的也是結果而不是探索。
物理有一套實驗理論內容,傳授關于測量、不確定度、數據分析、實驗設計等內容。在考試中,專門有一份卷考實驗,學生親自動手根據題目的要求做實驗并獲得數據,得出結論,這個過程充分模擬了人類在探索未知事物時所經歷的歷程。這種實驗考試試卷通常會圍繞兩個量之間的關系來展開。
比如礦泉水瓶子的側倒與傾斜角度之間的關系,比如彈簧的震動周期與彈簧體積的關系等。在考試中,學生被要求根據自己的測量數據得出自己的結論,兩個學生即便得出了完全相反的結論但都有可能得到分數。這體現了這種考試關注的是學生怎樣做了而不是做出了什么。
不僅如此,考試還要求考生對該實驗作出評判,比如要求考生寫出這個實驗的設計有哪些不足,有哪些地方需要改進等等。
SAT2物理、AP物理1&2、物理C知識點關聯、難度等級及對比
SAT2物理
sat2物理,這門課程的面比較廣,從牛頓定律、經典力學,到電磁場、光、波等,包括最后的現代物理(狹義相對論等),都有涉及。但是考試難度不是很大。
比如,波的共振,一般來說有三個模型,1,拉伸的繩子,2,閉口管,3,開口管。
但是sat2物理只考察前兩個點的基礎和諧波頻率(fundamental harmonic frequency),對于更高階的頻率,則只是偶爾提及,學生在備考時只要能夠能夠了解公式,就可以了。在“波”這塊,同樣難度的,還有ap物理1、2。
而相比之下, 和 考察的更加全面,不僅包含了全部這些內容,還涉及了半波損失、薄膜反射等難度更大的內容。
關于運動學的內容,sat2對于中國學生而言,則幾乎沒有什么難度,公式、定理基本在初中階段都已經接觸過了。
比如,要備考sat2物理,前面的內容可以適當的放一下,但是后面的電磁部分,特別是電磁感應、電場力、磁場力,還是要多多花時間看看。這部分比較抽象,而且試卷會對這些概念有直接考察,比如以下哪條定律能夠解釋運動電子在磁場中的偏轉?
AP物理1&2
這兩門考試是從ap物理b里面分化出來的,通俗來說,就是物理b“拆”成了物理1和2。
ap物理1,更偏重力學,但是也有涉及靜電場(點電荷)、直流電路、機械波和聲波。
在力學方面,它的考察難度和sat2比較接近,比如線性動量,都是按照,1,彈性碰撞,2,非彈性碰撞,3,完全非彈性碰撞,這三種情況來計算的。
相對來說,ap物理2稍微難一些,主要是因為它所考察的內容在平時比較難以做實驗來實現,比如光的折射、衍射,流體力學里面所涉及的伯努力方程。但是ap物理2的總體難度仍然不算太大,公式背誦+合理運用+習題鞏固,拿滿分并不是太難。
物理C力學&電磁學
AP物理C力學/電磁學部分則要難的多。
首先,這兩門課程均是以微積分為基礎的,其次,這兩門課程均有一定量的公式要背誦。
曾有一名學生問我們說,試卷后面是有公式的啊,為什么還要背誦呢?其實這就是一個熟練度的問題。做理工類題目,特別是AP考試這種專業度較高的試卷,如果前期沒有大量的題目的練習與儲備,那么想在45分鐘之內完成35道有一定難度的選擇題,再在45分鐘內完成3道大題,這個時間本身就已經很緊張,如果還要去翻formula booklet,再去花時間思考應該用哪個公式,這個時間肯定就是不夠用了。
力學部分比較難的。可以說,整個力學部分都是重點/難點/大題的考點,基本都是出在這三章里面。特別是旋轉運動+平移運動相結合,求該物體的動能。計算量大,難度高。
電磁部分,是相對簡單的,但是剩下的部分都很難。
第一,電磁本身就比較抽象,電場線/磁場線,更是肉眼無法觀察到。第二,公式比較多,需要有大量的習題/計算支撐。
第三,概念比較“新”,這些概念基本都是大學的預科課程,需要和微積分相結合。
例如,面電荷的場強計算,在princeton 的教材中,大概寫了有三頁,涉及了微積分的應用、三角函數等,所以還需要很好的計算功底。
而最后面的“麥克斯韋方程組”,是電磁中最難的部分,以至于在書中只有方程組的介紹,但是沒有任何的例題。
但是,我們也可以據此判斷,麥克斯韋方程是不會在考試中出現的,實際情況也是沒有出現過。因為實在是太難了。
一般來說,知識內容難度:
SAT2難度 < ?AP物理1/ AP物理2 ?< 物理C
考試得分難度:
SAT2難度 < ?物理C ?< ?AP物理1/AP物理2
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下面是部分。是 的第一學年,所以內容相對較簡單。
難度AP物理1、2差不多,但是多了一個單位分析(誤差分析)在測量精度不夠準確的情況下,那么計算的結果也必然是有誤差的。這部分內容主要是計算誤差的方法,總體難度和初中比較接近。
如其中的感應電動勢、電流-電勢圖等,就是和初中的電學部分差不多對等。但是第二學年的的難度就大很多,例如,基爾霍夫定律、電磁波、量子物理等。
CIE教材最后的醫學成像、通信系統這兩章,列出來了一些內容,但是一般考試不會涉及。另外,交流電(不同于直流電)在中也有考察,如交流電的功率、相位、圖形等。
HL/SL
最后要介紹的是的HL/SL兩門考試,考試HL,在考試難度等級中,我也放在了最難的級別。雖然考試計算量不是很大,但是考試面廣、涉及的內容多、會直接考察概念定義。
國內的物理考試,很少會有直接對定義進行提問的,但是考級中就會有,比如什么叫波的干涉。陳述并解釋如何根據圖像來確認駐波的節點(node)。
這是中國學生比較缺乏的。就是基礎概念都能理解,但是在文字表述時,并不能有效的轉化為文字,并進一步轉化為得分點。這個問題,一是與考試模式不一樣有關,二是和學生對概念的把握還不是特別準確,以至于有理解,但是寫概念就不知道從哪兒下筆。
考試比較難的第二點是考試面廣,如在option E部分,天文學中的main sequence(MS,主序列),會根據書本的定義考察中子星的演變過程。中子星在書本上是沒有的。但是試卷會給一些關于中子星的特征,學生就需要根據特征在圖上描出相應的點,并解釋。
最后,考試時分為paper1、2、3。1是單選題,涉及全書,2是簡單/計算題,涉及全書,3是option部分,以老師所選所教的部分為考試內容。
我們建議學生在備考paper3時,一定要多做、整理老師在課堂中所布置的試卷、習題,這樣也會更有針對性,時間效率也更高。
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相比之下,和考察的更加全面,不僅包含了全部這些內容,還涉及了物理原理的應用和實驗問題。
是的學年,所以內容相對較簡單。難度跟物理1、2差不多,但是多了一個單位分析(誤差分析)
在測量精度不夠準確的情況下,那么計算的結果也必然是有誤差的。這部分內容主要是計算誤差的方法,總體難度和初中比較接近。
但是第二學年的的難度就大很多,例如,基爾霍夫定律、電磁波等。另外,交流電(不同于直流電)在中也有考察,如交流電的功率、相位、圖形等。
國內高中物理知識和AP、SAT2物理之間的對應性及相關性分析
可惟學院教研組認為最明顯的差異在以下三個方面:
其一:
是AP物理C力學中的在轉動部分是中國高中很少涉及,內容綜合復雜,是力學比較難的部分,也是AP物理C力學考試必考的內容。
其二:
電磁學中的高斯定律和CR回路,以及基爾霍夫電流/電壓定律。
其三:
AP物理C用到很多微積分,既有公式概念的推導,也有計算。
除這三點外的其他內容和中國高中學習的基本重合。
但不管怎么樣,建議備考從頭做起,熟悉要參加的考試的思路和考察范圍。
短期內備考SAT2、物理1&2、物理C的備考學習建議
根據經驗和實踐表明:備考SAT2物理,使用普林斯頓教材,知識比較詳細,習題也比較多。此外,巴朗上的練習題也可做拓展用。SAT2物理無真題,有一套樣題。總的來說,普林斯頓加上巴朗上的習題以及真題是足夠的。
如果時間充裕的話,2月份進行AP物理的復習就可以開始,時間不至于緊張。但是還要看個人的差別和其他安排,有同學喜歡集中學習,有學生喜歡一點點慢慢消化。但不能太遲,不然容易造成很多困擾,去年有的學生后期一天睡3/4個小時復習,我們不建議。
SAT2物理的復習,考前一個月到兩個月復習,時間不允許一個月內集中復習。只有SAT2物理只有選擇題,注意不允許使用計算器,不提供公式。
考完SAT2物理后可以直接去考AP物理 ?這個是不行的,因為SAT2物理內容廣但是不夠深,沒有達到AP物理的深度,特別是AP物理C的深度。如果要參加AP物理考試,一定要針對報考的科目有針對性的復習,保證萬無一失。
學習物理C需要儲備哪些微積分的基礎知識點,以及要學到什么深度?這個前面大概提到過,會進行簡單微積分的運算即可,較為簡單,屬于微積分考試里面最簡單的題目那種難度。
但是使用微積分的思想解決問題需要一段時間的轉變和轉變,例如以前可能就是單純的速度乘以時間等于路程,但是速度變化的話就要對速度進行積分運算求路程。
所以,接觸過微積分就可以,哪怕沒學過微積分,物理課程中也會一再學習這些基本運算,這個不是擔心的一個點。
AP物理1&2全球5分率低的原因是?備考需要注意什么?改革基本上是把AP物理B一分為二,但是在物理1增加了更多的關于轉動的知識點,比如角加速度,角動量,轉動動能。這原本是物理C的考點。
主要原因:
1. 改革后物理1&2單獨考察,試題的難度加大
2. 試題的題干大大加長,對閱讀速度,提取信息能力要求加大
3. 問答題向情景實驗題轉變
完全需要自己設計實驗的題有一道,分值12分。但是其他的大題基本上圍繞著實驗情景來出題的。難度中等,沒有偏怪難。考察的實驗題基本上沒人做過,但是如果平時也沒有做實驗的話,那么把物理原理吃透了,適當做些實驗方面的練習,考試的時候還是完全可以應對。
要吃透物理原理和規律,是實驗的基礎。另外針對性的結合所學章節做些實驗方面的練習。
對于簡答題:
在表達科學原理時,不需要優美的語言。只要不是影響科學思想的傳達,個別的單詞和語法錯誤是不會影響得分的。如果遇到有些沒把握的,就最好多說些,顧及到多個方面。
這么多物理的科目,4門AP都要考嗎?如果未來學工程方向,該如何選擇?以前物理B沒改革的時候,物理B的考試時間和物理C力學是沖突的,所以不可能同時考物理B和物理C,但是可以考物理C的電磁學和物理C的力學。物理B改成物理1,2之后時間完全是錯開的。
作為一門基礎學科,偏工程的建議考物理C,和以后的專業課比較容易對接,例如你學通信電子機械建筑航空航天計算機等。
如果是非工程方向的同學,可以根據自己的實際情況,例如之前覺得電磁學學得好,可以考物理2,力學學的還行,就可以考物理1。
從換學分的角度看AP物理C更具有實用性。
SAT2物理、物理1&2、物理C力學、電磁學的容錯率分別是?那個更好考?
SAT2物理?是比較容易拿滿分的,容錯率是大概是8個題目。
AP物理1&2?容錯率相對較低,滿分率也在10%之下。
AP物理C的力學和電磁學?滿分率30%左右,容錯率大概為40%,屬于較高的。
AP物理1 ?2、物理C的換學分情況是?
每個學校的規定不一樣,絕大多數高校把物理1,2的最低分數限制在4分或者5分,而物理C則是在3分或者4分,而且換學分的數量也是物理C要更高。MIT甚至不接受物理1和物理2的成績。物理C對于考生來說是更劃算的選擇。

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