物理学大体包含了力学、电磁、波、热学、基本粒子、相对论和量子物理等几个大部分,不同国家的物理课程内容大体上是差不多的。但是,在具体的教育理念、考核方式上,却各不相同。接下来可惟首先列举了几点物理和中国普通高中物理课程的区别。
体制内与国际课程对比
知识覆盖面
国内高中的物理教育更加侧重于力学与电学,其他方面则涉及不多。因为这两个部分的量化公式结论比较多,更容易出计算题来考核,题目的难度整体较大。
而的物理学涵盖的范围比较广,其中包括general physics(普通物理)、newtonian mechanics(牛顿力学)、matter(物质)、 oscillations and waves(振动和波)、electricity and magnetism(电和磁)、modern physics(现代物理)、applications of physics(应用物理)等几个大的板块。涉及的知识面远大于国内高中课程,甚至还包括了一部分高校的物理知识。
教学思路
我们认为的物理教学重视对理论的发展和反思,风格上偏理论物理,考核上注重对定义和理论的解释,充分阐述一个理论成立的前提,说明某些特定理论的缺陷,引导学生用开放、反思的思路来学习物理。而对于复杂特定情形的应用问题(我们所谓的难题),则要求不高,更加注重物理理念的灌输。学生在这种教育下对于物理学的世界观和方法论会有更深刻的认识,理性的思维方式也会得到培养。
国内课程的物理教育,思路类似于课程中的Mechanics。注重难题的计算,基本不涉及理论搭建的问题,基本不引导学生对理论进行反思。
可惟教研组认为国内课程在对于物理理念的培养这方面是比较缺失的,学生会算很难的题目,但是对物理的理解却常常肤浅,这种教育下培养的学生常常不知道某些物理量的定义,不懂定律和公式的区别(所有书上的等式都被叫做公式),不知道很多结论的成立前提和自身缺陷。
对实验的要求
国内物理考试的试卷中也有几道实验题,但那是用笔来答的,不是亲手做的,即便是实验题,关注的也是结果而不是探索。
物理有一套实验理论内容,传授关于测量、不确定度、数据分析、实验设计等内容。在考试中,专门有一份卷考实验,学生亲自动手根据题目的要求做实验并获得数据,得出结论,这个过程充分模拟了人类在探索未知事物时所经历的历程。这种实验考试试卷通常会围绕两个量之间的关系来展开。
比如矿泉水瓶子的侧倒与倾斜角度之间的关系,比如弹簧的震动周期与弹簧体积的关系等。在考试中,学生被要求根据自己的测量数据得出自己的结论,两个学生即便得出了完全相反的结论但都有可能得到分数。这体现了这种考试关注的是学生怎样做了而不是做出了什么。
不仅如此,考试还要求考生对该实验作出评判,比如要求考生写出这个实验的设计有哪些不足,有哪些地方需要改进等等。
SAT2物理、AP物理1&2、物理C知识点关联、难度等级及对比
SAT2物理
sat2物理,这门课程的面比较广,从牛顿定律、经典力学,到电磁场、光、波等,包括最后的现代物理(狭义相对论等),都有涉及。但是考试难度不是很大。
比如,波的共振,一般来说有三个模型,1,拉伸的绳子,2,闭口管,3,开口管。
但是sat2物理只考察前两个点的基础和谐波频率(fundamental harmonic frequency),对于更高阶的频率,则只是偶尔提及,学生在备考时只要能够能够了解公式,就可以了。在“波”这块,同样难度的,还有ap物理1、2。
而相比之下, 和 考察的更加全面,不仅包含了全部这些内容,还涉及了半波损失、薄膜反射等难度更大的内容。
关于运动学的内容,sat2对于中国学生而言,则几乎没有什么难度,公式、定理基本在初中阶段都已经接触过了。
比如,要备考sat2物理,前面的内容可以适当的放一下,但是后面的电磁部分,特别是电磁感应、电场力、磁场力,还是要多多花时间看看。这部分比较抽象,而且试卷会对这些概念有直接考察,比如以下哪条定律能够解释运动电子在磁场中的偏转?
AP物理1&2
这两门考试是从ap物理b里面分化出来的,通俗来说,就是物理b“拆”成了物理1和2。
ap物理1,更偏重力学,但是也有涉及静电场(点电荷)、直流电路、机械波和声波。
在力学方面,它的考察难度和sat2比较接近,比如线性动量,都是按照,1,弹性碰撞,2,非弹性碰撞,3,完全非弹性碰撞,这三种情况来计算的。
相对来说,ap物理2稍微难一些,主要是因为它所考察的内容在平时比较难以做实验来实现,比如光的折射、衍射,流体力学里面所涉及的伯努力方程。但是ap物理2的总体难度仍然不算太大,公式背诵+合理运用+习题巩固,拿满分并不是太难。
物理C力学&电磁学
AP物理C力学/电磁学部分则要难的多。
首先,这两门课程均是以微积分为基础的,其次,这两门课程均有一定量的公式要背诵。
曾有一名学生问我们说,试卷后面是有公式的啊,为什么还要背诵呢?其实这就是一个熟练度的问题。做理工类题目,特别是AP考试这种专业度较高的试卷,如果前期没有大量的题目的练习与储备,那么想在45分钟之内完成35道有一定难度的选择题,再在45分钟内完成3道大题,这个时间本身就已经很紧张,如果还要去翻formula booklet,再去花时间思考应该用哪个公式,这个时间肯定就是不够用了。
力学部分比较难的。可以说,整个力学部分都是重点/难点/大题的考点,基本都是出在这三章里面。特别是旋转运动+平移运动相结合,求该物体的动能。计算量大,难度高。
电磁部分,是相对简单的,但是剩下的部分都很难。
第一,电磁本身就比较抽象,电场线/磁场线,更是肉眼无法观察到。第二,公式比较多,需要有大量的习题/计算支撑。
第三,概念比较“新”,这些概念基本都是大学的预科课程,需要和微积分相结合。
例如,面电荷的场强计算,在princeton 的教材中,大概写了有三页,涉及了微积分的应用、三角函数等,所以还需要很好的计算功底。
而最后面的“麦克斯韦方程组”,是电磁中最难的部分,以至于在书中只有方程组的介绍,但是没有任何的例题。
但是,我们也可以据此判断,麦克斯韦方程是不会在考试中出现的,实际情况也是没有出现过。因为实在是太难了。
一般来说,知识内容难度:
SAT2难度 < AP物理1/ AP物理2 < 物理C
考试得分难度:
SAT2难度 < 物理C < AP物理1/AP物理2
AS/
下面是部分。是 的第一学年,所以内容相对较简单。
难度AP物理1、2差不多,但是多了一个单位分析(误差分析)在测量精度不够准确的情况下,那么计算的结果也必然是有误差的。这部分内容主要是计算误差的方法,总体难度和初中比较接近。
如其中的感应电动势、电流-电势图等,就是和初中的电学部分差不多对等。但是第二学年的的难度就大很多,例如,基尔霍夫定律、电磁波、量子物理等。
CIE教材最后的医学成像、通信系统这两章,列出来了一些内容,但是一般考试不会涉及。另外,交流电(不同于直流电)在中也有考察,如交流电的功率、相位、图形等。
HL/SL
最后要介绍的是的HL/SL两门考试,考试HL,在考试难度等级中,我也放在了最难的级别。虽然考试计算量不是很大,但是考试面广、涉及的内容多、会直接考察概念定义。
国内的物理考试,很少会有直接对定义进行提问的,但是考级中就会有,比如什么叫波的干涉。陈述并解释如何根据图像来确认驻波的节点(node)。
这是中国学生比较缺乏的。就是基础概念都能理解,但是在文字表述时,并不能有效的转化为文字,并进一步转化为得分点。这个问题,一是与考试模式不一样有关,二是和学生对概念的把握还不是特别准确,以至于有理解,但是写概念就不知道从哪儿下笔。
考试比较难的第二点是考试面广,如在option E部分,天文学中的main sequence(MS,主序列),会根据书本的定义考察中子星的演变过程。中子星在书本上是没有的。但是试卷会给一些关于中子星的特征,学生就需要根据特征在图上描出相应的点,并解释。
最后,考试时分为paper1、2、3。1是单选题,涉及全书,2是简单/计算题,涉及全书,3是option部分,以老师所选所教的部分为考试内容。
我们建议学生在备考paper3时,一定要多做、整理老师在课堂中所布置的试卷、习题,这样也会更有针对性,时间效率也更高。
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相比之下,和考察的更加全面,不仅包含了全部这些内容,还涉及了物理原理的应用和实验问题。
是的学年,所以内容相对较简单。难度跟物理1、2差不多,但是多了一个单位分析(误差分析)
在测量精度不够准确的情况下,那么计算的结果也必然是有误差的。这部分内容主要是计算误差的方法,总体难度和初中比较接近。
但是第二学年的的难度就大很多,例如,基尔霍夫定律、电磁波等。另外,交流电(不同于直流电)在中也有考察,如交流电的功率、相位、图形等。
国内高中物理知识和AP、SAT2物理之间的对应性及相关性分析
可惟学院教研组认为最明显的差异在以下三个方面:
其一:
是AP物理C力学中的在转动部分是中国高中很少涉及,内容综合复杂,是力学比较难的部分,也是AP物理C力学考试必考的内容。
其二:
电磁学中的高斯定律和CR回路,以及基尔霍夫电流/电压定律。
其三:
AP物理C用到很多微积分,既有公式概念的推导,也有计算。
除这三点外的其他内容和中国高中学习的基本重合。
但不管怎么样,建议备考从头做起,熟悉要参加的考试的思路和考察范围。
短期内备考SAT2、物理1&2、物理C的备考学习建议
根据经验和实践表明:备考SAT2物理,使用普林斯顿教材,知识比较详细,习题也比较多。此外,巴朗上的练习题也可做拓展用。SAT2物理无真题,有一套样题。总的来说,普林斯顿加上巴朗上的习题以及真题是足够的。
如果时间充裕的话,2月份进行AP物理的复习就可以开始,时间不至于紧张。但是还要看个人的差别和其他安排,有同学喜欢集中学习,有学生喜欢一点点慢慢消化。但不能太迟,不然容易造成很多困扰,去年有的学生后期一天睡3/4个小时复习,我们不建议。
SAT2物理的复习,考前一个月到两个月复习,时间不允许一个月内集中复习。只有SAT2物理只有选择题,注意不允许使用计算器,不提供公式。
考完SAT2物理后可以直接去考AP物理 ?这个是不行的,因为SAT2物理内容广但是不够深,没有达到AP物理的深度,特别是AP物理C的深度。如果要参加AP物理考试,一定要针对报考的科目有针对性的复习,保证万无一失。
学习物理C需要储备哪些微积分的基础知识点,以及要学到什么深度?这个前面大概提到过,会进行简单微积分的运算即可,较为简单,属于微积分考试里面最简单的题目那种难度。
但是使用微积分的思想解决问题需要一段时间的转变和转变,例如以前可能就是单纯的速度乘以时间等于路程,但是速度变化的话就要对速度进行积分运算求路程。
所以,接触过微积分就可以,哪怕没学过微积分,物理课程中也会一再学习这些基本运算,这个不是担心的一个点。
AP物理1&2全球5分率低的原因是?备考需要注意什么?改革基本上是把AP物理B一分为二,但是在物理1增加了更多的关于转动的知识点,比如角加速度,角动量,转动动能。这原本是物理C的考点。
主要原因:
1. 改革后物理1&2单独考察,试题的难度加大
2. 试题的题干大大加长,对阅读速度,提取信息能力要求加大
3. 问答题向情景实验题转变
完全需要自己设计实验的题有一道,分值12分。但是其他的大题基本上围绕着实验情景来出题的。难度中等,没有偏怪难。考察的实验题基本上没人做过,但是如果平时也没有做实验的话,那么把物理原理吃透了,适当做些实验方面的练习,考试的时候还是完全可以应对。
要吃透物理原理和规律,是实验的基础。另外针对性的结合所学章节做些实验方面的练习。
对于简答题:
在表达科学原理时,不需要优美的语言。只要不是影响科学思想的传达,个别的单词和语法错误是不会影响得分的。如果遇到有些没把握的,就最好多说些,顾及到多个方面。
这么多物理的科目,4门AP都要考吗?如果未来学工程方向,该如何选择?以前物理B没改革的时候,物理B的考试时间和物理C力学是冲突的,所以不可能同时考物理B和物理C,但是可以考物理C的电磁学和物理C的力学。物理B改成物理1,2之后时间完全是错开的。
作为一门基础学科,偏工程的建议考物理C,和以后的专业课比较容易对接,例如你学通信电子机械建筑航空航天计算机等。
如果是非工程方向的同学,可以根据自己的实际情况,例如之前觉得电磁学学得好,可以考物理2,力学学的还行,就可以考物理1。
从换学分的角度看AP物理C更具有实用性。
SAT2物理、物理1&2、物理C力学、电磁学的容错率分别是?那个更好考?
SAT2物理 是比较容易拿满分的,容错率是大概是8个题目。
AP物理1&2 容错率相对较低,满分率也在10%之下。
AP物理C的力学和电磁学 满分率30%左右,容错率大概为40%,属于较高的。
AP物理1 2、物理C的换学分情况是?
每个学校的规定不一样,绝大多数高校把物理1,2的最低分数限制在4分或者5分,而物理C则是在3分或者4分,而且换学分的数量也是物理C要更高。MIT甚至不接受物理1和物理2的成绩。物理C对于考生来说是更划算的选择。
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