摘要:AP考试作为一门标准化考试,强调的是试题难度的“稳定性”,也就是每年成绩的“可互相参考性”。虽然随着中国考生大量进入AP考试领域,使得AP考试的平均分大幅度上浮,最后一定会导致Collegeboard提高AP考试的难度,但是就AP物理C考试的难度预计不会有太大幅度的变化,应当与往年的难度处于均衡或略微偏高的位置。
AP考试作为一门标准化考试,强调的是试题难度的“稳定性”,也就是每年成绩的“可互相参考性”。虽然随着中国考生大量进入AP考试领域,使得AP考试的平均分大幅度上浮,最后一定会导致Collegeboard提高AP考试的难度,但是就AP物理C考试的难度预计不会有太大幅度的变化,应当与往年的难度处于均衡或略微偏高的位置。
一、继续强调实验分析
物理C的力学和电磁学考试的解答题中,各出现了一道实验题,使得实验分析在解答题分值中占到了大约25%的比例,也即在全部考试中,占有12.5%的比例。能否答对实验题,直接决定了考生是否能够将自己的分数提高一个档次。
在中国高中物理教学之中,教师总是过分强调计算的重要性,而常常忽视对于设计实验、实验过程描述以及实验结果分析的训练,这也使得在中国教育体系甚至中国的国际学生,也常常会在实验问题上会失误。近几次AP考试给我们的启示是,在准备AP物理C的考试中必须加强对学生关于常见实验设计和分析手段的训练。
AP物理C中最为常见的实验分析手段就是描点和进行回归分析。在的考试中这样的题目出现了两次。考生需要具备将题目所给出的数据点在表格上表示出来,并且掌握找到最为符合这些数据点的近似图像的能力。学生需要考察所得出的图像是线性的还是非线性的。一般来说,线性近似图像的斜率、横截距以及纵截距都是考察的重点,考生需要能够用简洁的语言正确的表示出斜率所蕴含的物理意义。
另外,对于图像整体所蕴含的意义,以及图像所表示的物理趋势,也是AP物理C考试的重点,以及学生最为头疼的难点。这样的题目,其难度在于如何运用简洁的语言把握真正的物理意义,而不是单单用语言复述一遍题目的数学表达式。
例如在力学第一题中,题目先要求学生画出速度V与位移x之间的关系,这对于很多学生来说就是一大难点,因为一般对于学生的要求是掌握速度v和时间t之间的图像(简称v-t图像),而对于v-x图像学生却基本上从未见过,更别提如何归纳v-x图像的意义了。
二、非常看重定性讨论
物理C的考试中,常常会出现一类问题,需要考生“Justify your answer”。在的考试中亦不例外。在常规物理课堂中,许多学生往往只强调对于公式的正确运用,以为只要掌握了公式,会灵活的将公式用于各种题目中,就可以战胜所有物理的题目了。殊不知欧美地区的考试,尤其是美国地区的学科考试,对于一个学科的本质之理解的强调,要远甚于如何应用这门学科本身。而数学、物理这样的纯理论学科尤其如此。所以,在AP物理C的考试中,解答题部分至少有20%的分数是需要学生进行定性讨论而非定量判断的。尤其重要的是,在进行完定性讨论后,学生需要对自己所得出的结论进行论证,这要求学生对于物理原理有深刻的了解。
例如物理C考试的电磁学部分第一大题的最后一小问,题目问如果将一块较小的电容变为一块较大的电容,电路中的电流大小应当怎样变化?如果学生看到此题后立刻去附带的公式表中查阅“电容大小和电流大小的关系”这样的公式,他会发现无论如何也查找不到——因为根本就不存在这样的公式!那么解决这道题的关键点是什么呢?关键是学生是否了解了电容的工作原理:在闭合开关的一瞬间,电容处于最大充电电流的状态,这一最大电流,就是当电容视作导线时的电路电流。于是电容本身的容量并不会影响电路中的电流——无论它大小为何,闭合的一瞬间都要被看做是一根导线。
再比如电磁学部分的最后一道大题的最后一小问,考试给出了一个学生从来没有见过的物理模型,并询问其中某一常数的物理意义是什么。在这道问题中,学生不但需要看懂题目给出的物理模型,还需要理解这个物理模型所代表的假说。学生需要敏锐地意识到r
所以,在学生准备AP物理C考试的时候,应当时时刻刻提醒自己这是美国的考试,而美国的考试中最为典型和重要的,就是对于物理本质理解的考察要甚于对实际计算的考察。考生切忌“知其然而不知其所以然”,必须对每一个物理现象的解释做到烂熟于心,才能在考试中得到令人满意的分数。
三、对微积分和计算的考察依旧偏弱
很多学生对于物理C需要使用微积分感到恐惧,但是事实证明近十年的物理C考试中,对于微积分的使用一直处于点到为止的状态,也不例外。考试中完全不会出现换元积分或分步积分这样要求数学水平比较高的技巧,比较常出现的是幂函数、三角函数和指数函数的简单积分,考生只要知道基本原理就可以了。
在的考试中,使用微积分的题目有如下三点:变力做功、运动方程以及高斯定理。其中变力做功和高斯定理几乎是每年考试的“必备曲目”,学生必须具备处理相关问题的能力。的高斯定理部分考出的题目相对比较灵活,而积分部分也比传统的幂函数积分稍难一些,微积分基础较弱的学生很有可能会因为运算问题而丢掉分数。
在接下来的考试中,有可能会要求学生进行关于转动惯量和质心的积分,因为已经连续两年没有出现相关问题了,所以在接下来的考试中出现的概率非常之高。由于AP考试几乎没有考察过太难的微积分内容,所以在准备转动惯量和质心的时候,学生可以适当的将重点放在一维物体上(例如不均匀木棒)。虽然二维物体甚至三维物体的转动惯量和质心考察的概率会比较低,学生也应该对基本二维、三维形状的转动惯量和质心的求法做一些基本了解以策安全。
四、对于微分的理解和微分方程的考察
中国学生对于代公式的题目并不陌生,大多数都能够在这类题目上拿到全分。然而每次物理C的考试中均有1~2道需要学生列出微分方程的题目。根据以往的经验,很多学生在这类题目上选择了放弃,非常可惜。
物理C针对于物理1&2而言,一大难点就在于使用微积分的思维方式思考问题。中国高中生由于对微积分的接触有限,且大多数对微积分的了解都属于纯粹的以应试为目的,所以大多数的考生的数学思维依旧停留在“代数”时代,认为一切都是构建在“平均”和“常数”之上,缺乏分析不断变化的情况的能力,因此一旦需要学生针对某一个“瞬间”的变化列微分方程而不是常规方程时,大多数学生都会失去方向。
事实上这类题目如果学生理解了微分的概念,则基本是送分的题目。这要求学生对微积分的掌握不能仅仅停留在会使用导数公式计算一点的导数或某个函数的原函数,而是真正理解微分的用法。只要在课堂上教师稍微注意一下这方面思维的培训,或者学生在课下稍微追根溯源一些,那么这10%的分数应该不难拿到。
五、备考书目与备考方案推荐
目前市面上有数种比较常见的中英文物理C备考教材,其中中文教材普遍存在讲解过于草率,例题不够贴近考试等特点,在此不做特别推荐。
对于英文教材,常见的有Princeton Review、Barron、McGraw Hill等三种。Princeton Review的讲解比较详细,比较容易理解,可以看出来是一部面向普通水平的高中生编写的教材,但同时课后习题偏简单;Barron的讲解非常注重推导的过程,有大学教材的风格,却往往超出了AP物理C考试的范围,在过于复杂的计算上纠缠太多,课后习题的难度也大于考试,并且很多时候课后习题有可能与讲解部分毫无关系。McGraw Hill 的难度低于Princeton和Barron,但胜在讲解细致。
对于大部分同学,选择Princeton作为学习阶段的教材,但由于题目难度略低于考试,需要在练习阶段多补充一些真题。
对于高中数学物理基础优秀,并且对于微积分的应用熟练,想充分体会大学物理学习过程和方法的同学可以选用Barron,但请注意几点,第一不要花过多时间在公式的推导上;第二要适当的做一些难度适中的题目,以免出现在简单题上失分的情况;第三不需要将书上的所有内容都掌握,很多较难的内容均属于超纲内容,对考试没有帮助。
对于基础比较薄弱,或者尚未系统学习过高中物理的同学,可以选用McGraw Hill,此书讲解浅显,解题方法细致,待将本书掌握后,可以进一步学习上述两本教材,从而更为完善自己的知识体系,加深对知识点的掌握深度,增强难题的解题方法和技巧。
在使用上述教材的同时,也请一定注意:不能仅仅满足于会做题一个目标。因为就如上文所说,AP物理C的考试也十分看重关于实验、微积分思想、定性讨论等考察,而这些都要求同学们对物理的本质有着透彻的理解。
北美的学科考试,大多强调学生对知识的本质理解,如果学生仅仅掌握了公式的用法而忽视了对学科本质的探讨,那么很有可能学生在国内的所谓模拟考试中能够取得较好的分数,却在AP考试中拿不到满分,这对于我们优秀的学生而言是十分可惜的。希望在AP物理C的备考中,同学们能够着重注意上文中提到的四个关键点,更加侧重于对学科本身的理解,而非拘泥于考试技巧的提高。
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