AP物理C相比物理1、2难度还是高了不少的。不过别慌,我们为你整理了AP物理C考点与必备公式。明年能不能冲5,就看能不能啃下这篇文章了。
AP物理C-力学的考试分为选择题和解答题两部分。
Section I 选择题 — 35 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%;
Section II 解答题 — 3 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%
AP物理C-电磁学也分为选择题和解答题两部分。
Section I 选择题 — 35 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%; Section II 解答题 — 3 道题目 | 45分钟| 占考试成绩的50%
一、Kinematics (运动学)
主要考察学生对于运动学方面的基础知识,一维运动主要以匀变速直线运动分析为主,二维运动以抛体运动分析为主。此外,物理C还要求考生具备一定的微积分基础,能够求解瞬时位移、速度、加速度等物理量。
二、Newton’s Law(牛顿运动定律)
1. 牛顿定律 & 牛顿第二定律
伽利略首先发现任何物体如果没有力作用在它上面,都将保持静止的或作匀速直线运动的状态。
物体的加速度跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同。
2. 曲线运动的条件
物体进行曲线运动的原因是收到了与速度方向不在同一直线上的加速度(即合外力)。如果加速度方向和速度方向成一个夹角,我们可以把这个加速度分解成垂直于速度的部分和平行于速度的部分。平行的部分称tangential acceleration(切向加速度),负责改变物体运动速度的大小;垂直部分成normal acceleration (法向加速度),负责改变物体运动速度的方向。
3. 牛顿第三定律
第三定律即作用力(active force)与反作用力(reactive force)定律。在任何情况下,A物体将任何力施加在B物体上,B物体都会同时给A物体一个等大、反向的力,是为反作用力。作用力的施力物体为反作用力的受力物体,反作用力的受力物体为作用力的施力物体。
三、Work and Energy (功和能量)
1. 变力做功
如果物体在某力的作用下移动了一段距离,且该力是物体位置坐标x的函数,则:
其中为起点A的坐标,为终点B的坐标,该定律可总结为“功是力的爹”。
2. Conservative and Non-conservative force (保守力与非保守力)
保守力是做功多少只看起点终点,而不看物体移动路径的力,如重力、弹力、电场力。只要确定了起点A和终点B,无论采取哪条路径从A到B,做功大小都相等。
非保守力做功多少则取决于路径,如摩擦力。把橡皮从桌面上一点移动到另一点,走直线和兜一个大圈子,摩擦力所做的功后者大于前者。
3. Potential Energy(势能)
只有保守力才有对应的势能,例如重力对应重力势能、引力对应引力势能、弹簧弹力对应弹性势能、电场力对应电势能。
势能是一个相对量,一般我们使用的都是“两点的势能差”这样的概念。如果非要求某一点的势能,那么必须先确定势能零点,否则对势能的讨论是没有意义的。
从A点到B点如果某保守力做功为W,那么这个保守力所对应的势能就相应变化-W(即下降W)。用公式来描述即是:
如果规定了势能零点的坐标为,那么力空间中任意一点x的势能为
如果我们能够知道物体在空间中任意一点的势能值(即知道U(x)函数的确切表达式),我们就可以知道空间中任意一点该势能对应的保守力大小和方向,即:
这句话的一个重要物理含义是:力永远指向势能下降最快的方向。
因为保守力是势能对空间求导的相反数,势能是保守力在空间上积分的相反数,我们可以总结:
力是势能的女儿,势能是力的妈 :)
Stable Equilibrium(稳定平衡)
如果某物体在某一时刻受到的合外力为0,我们说该物体处于平衡状态。根据 3.4,我们知道平衡状态暗示了:
即若某点势能对空间的导数为零,则该点是平衡位置。
处于稳定平衡的意思是,对这个物体轻轻吹口气儿,该物体晃晃悠悠基本上还是停在原地,不会一溜烟跑没影了。稳定平衡点的条件是在该点:
典型例子是简谐振动的平衡位置。
Unstable Equilibrium(不稳定平衡)
4. Conservation of Mechanical Energy (机械能守恒定律)
机械能的定义是所有动能和所有势能之和。
四、Impulse and Momentum (冲量和动量)
1. 冲量
冲量是力在时间上的累积(功则是力在空间上的累积),是一个矢量,定义如下:
如同合外力的功会改变物体的动能一样,合外力的冲量会改变物体的动量。
2. Conservation of Momentum (动量守恒定律)
动量守恒定律一般针对一堆质点而言(所谓“系统”),A时刻所有物体的动量的矢量和,加上A时刻到B时刻合外力做功的总冲量,就等于B时刻所有物体的动量的矢量和。
3. Collision(碰撞)
碰撞是最常见的动量守恒定律应用,分为以下几种情况:
Total Elastic Collision(完全弹性碰撞):碰撞前后动量守恒,碰撞前后机械能守恒。
Inelastic Collision(非弹性碰撞):碰撞前后动量守恒,碰撞中机械能损失。
Total Inelastic Collision(完全非弹性碰撞):碰撞前后动量守恒,碰撞中机械能损失,碰撞的两个物体粘在了一起共速前进。
4. 力与动量
动量守恒定律的本质是牛顿第三定律,并且力与动量之间存在微分关系:
5. Center of Mass(质心)
物体质心的坐标算法:
注意系统动量守恒意味着在不受外力的情况下,系统质心的速度恒定不变。
五、Simple Harmonic Oscillation(简谐振动)
回复力(restoring force)可以导致物体进行往复振动(oscillatory motion)。当物体受到线性回复力(linear restoring force)的时候(即该力的方向永远指向平衡位置,且力的大小同物体和平衡位置的距离成正比),该物体会进行一项特殊的振动:简谐振动(simple harmonic motion)。
01微积分一定要学好
如果学过了微积分BC的知识对考试会很有帮助。同时不要只重视计算的练习。 平时,同学们也要有意训练自己的微积分思维能力。
02学会做笔记
如果不知道怎么记笔记,很简单,你就把相同的题理在一起,这样就能很好地观察答题规律和方法。自己容易在哪儿错也很容易发现。
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