AP Physics 1 Kræfter og bevægelse: En gratis studievejledning

Hvad spørges der typisk om til en fysikeksamen på begynderniveau

Kurser som AP Physics 1 bygger som regel på et lille udvalg af store idéer, og de samme idéer dukker op i nye forklædninger. Emnerne omfatter typisk:

• Kinematik: beskrivelse af bevægelse med position, hastighed og acceleration, herunder frit fald og projektiler.
• Kræfter og Newtons love: kraftdiagrammer, netto kraft, friktion, trækkraft og normalkraft.
• Energi og impuls: bevarelse, arbejde og sammenstød.
• Rotation og drejningsmoment: vægtstænger, balance og rotationsbevægelse.
• Tyngdekraft og cirkelbevægelse: baner og centripetalkraft.
• Svingninger og væsker, som nyere versioner af kurset også omfatter.

Tjek din egen pensumoversigt for den præcise liste. Eksaminationsudvalg ændrer detaljerne, og dette websted ved ikke, hvilken version du går til eksamen i. Det, der ikke ændrer sig, er stilen: Du skal forklare, forudsige og begrunde – ikke bare sætte tal ind i en formel.

AP er et registreret varemærke tilhørende College Board, som ikke er tilknyttet Novareka.

Kinematik: Se bevægelsen, før du skriver ligningen

Kinematikopgaver løses bedst, når du er tydelig om, hvilken størrelse der er hvilken. Position, hastighed og acceleration er tre forskellige ting, og at blande dem sammen er den mest almindelige årsag til mistede point.

Tre vaner hjælper:

1. Vælg en positiv retning, og hold fast i den gennem hele opgaven.
2. Skriv, hvad du ved, og hvad du vil finde, før du vælger en ligning.
3. Spørg, om svaret giver mening: Hvis opad er positiv retning, har en bold, der kastes opad, den samme negative acceleration hele vejen – også på toppen.

De gratis lektioner Frit fald og Hastighed over tid lader dig se et objekt accelerere og se, hvordan hastigheden ændrer sig sekund for sekund. Kombinér dem med Hvor langt falder den for at undersøge mønstret d = ½gt² i forhold til det, simuleringen faktisk viser.

Projektiler: to uafhængige bevægelser

Et projektilproblem ser skræmmende ud, men er faktisk to nemme problemer, der foregår på samme tid. Vandret, når vi ser bort fra luftmodstand, forbliver hastigheden konstant. Lodret accelererer objektet nedad med g. Det eneste, der forbinder dem, er tiden.

Det er idéen bag to klassiske resultater: En bold, der kastes vandret, lander på samme tidspunkt som en bold, der slippes fra samme højde, og et tungere objekt falder ikke hurtigere end et lettere, når luftmodstanden er ubetydelig. Vandret kast, Projektilrækkevidde og Massen er ligegyldig tester netop disse påstande.

Vektorer gør det nemmere

At opdele en kastehastighed i en vandret og en lodret del er en vektorfærdighed, ikke en fysikfærdighed. Hvis det føles usikkert, så brug først ti minutter på Fra spids til hale.

Kræfter, vægtstænger og drejningsmoment

Newtons anden lov, F = ma, er kun nyttig, når du ved, hvilke kræfter der skal lægges sammen. Tegn først kraftdiagrammet med én pil for hver kraft, så følger algebraen. Typiske fejl er at opfinde en kraft, der ikke har nogen kilde (en "drivkraft", der skubber et objekt fremad), og at glemme, at normalkraften ikke altid er lig med tyngden.

Drejningsmoment er den roterende version af den samme historie: En kraft betyder mere, jo længere fra omdrejningspunktet den virker. En vægtstang i balance har lige store drejningseffekter på begge sider, hvilket du kan skrive som kraft gange afstand på hver side. Lektionen Find balancen lader dig flytte belastninger langs en bjælke, indtil den er vandret. Det er en hurtig måde at mærke, hvorfor afstanden tæller.

Tyngdekraft og cirkelbevægelse

Spørgsmål om cirkelbevægelse bygger på én idé: Et objekt, der bevæger sig i en cirkel, har brug for en nettokraft, der peger mod centrum. Den kraft er ikke en ny slags kraft. Det er en kraft, der allerede findes, for eksempel spænding, friktion eller tyngdekraft, som sørger for at pege indad.

Et kredsløb er det tydeligste eksempel. Tyngdekraften alene leverer den indadrettede kraft, så hastigheden i et cirkulært kredsløb følger af v = √(GM / r). I Hastighed i cirkelkredsløb kan du ændre radius og se, hvordan den nødvendige hastighed ændrer sig.

Husk, at dette websteds simuleringer er forenklede undervisningsmodeller. De udelader med vilje luftmodstand og andre komplikationer fra virkeligheden, så brug dem til at opbygge en mavefornemmelse, og tjek derefter detaljerne i din lærebog.

En studieplan på fire uger

Tilpas tidsplanen til din kalender, men behold rækkefølgen.

1. Uge 1, bevægelse: lektioner om kinematik, og tegn derefter hastighed-tid-grafer ud fra hukommelsen.
2. Uge 2, kræfter: tegn frilægemediagrammer for ti situationer, og tag derefter lektionerne om vægtstænger.
3. Uge 3, projektiler og cirkelbevægelse: lektionerne om affyring, lektionen om kredsløb og vektoropdeling.
4. Uge 4, blandet træning: opgavesæt på tid, hvor hvert forkert svar omskrives til en regel på én linje.

Sådan bruger du øveprøverne

Hvert laboratorium har sin egen øveprøve, f.eks. øveprøven om kræfter og bevægelse. Tag en uden forberedelse, ret den ærligt, og gå derefter tilbage til den tilsvarende lektion for hver fejl. En øveprøve er først og fremmest et redskab til at finde ud af, hvad du mangler, og først derefter en måde at måle din score på.

Sådan udforsker du dette i laboratoriet

Arbejd dig igennem disse i rækkefølge. Hver lektion er først færdig, når du når målet i simuleringen.

1. Frit fald og Hvor langt falder den for acceleration.
2. Vandret affyring og Projektilrækkevidde for bevægelse i to dele.
3. Balancekunst for drejningsmoment.
4. Hastighed i cirkelkredsløb for tyngdekraft og cirkelbevægelse.

Når du kan forudsige resultatet, før du trykker på afspil, er du klar til at gå videre.