要想备考AP,最权威的资料无非是College Board针对每一个科目制定的Course and Exam Description (CED,课程和考试描述),也就是我们俗称的“大纲”。虽然CED很全面,高屋建瓴地描述了每个学科的大框架大思想、核心知识、实践和技能等,但同学们看大纲往往会觉得比较笼统、抽象,不够具体,尤其是知识点细节度不够,更无法对应到题目。

其实在老师看来CED里对同学备考最有用的,是Learning Objectives学习目标,因为这些LO会直接转化成题目。大家可以留意在大纲结尾Sample Exam Questions的Scoring Guidelines里,每个小题都会标注本题包含的LO,也就是说题目会直接考察学生是否达到了这些学习目标。

因此,TD的老师们想带大家逐一击破大纲中的每一个学习目标,对每一个LO加以解读,并配合一道例题加深理解。本系列文章的题目用意不在于深度、难度或多样性,而是保证所有学习目标都覆盖,起到帮助同学在复习中查缺补漏的作用。

AP物理C力学一共包含156个学习目标,其中Unit 1 Kinematics包含14个。我们将通过《上》《下》两篇文章带领同学们一同探究这些学习目标,今天我们就先来看看前7个LO吧~
👉1. Determine the appropriate expressions for velocity and position as a function of time for an object accelerating uniformly in one dimension with given initial conditions.

解读:同学们要非常熟悉一维匀变速运动的“Big Five 五大公式”,其中有两个就是本LO所说的x(t)和v(t)函数,即:

由此可求得任意时刻的位置和速度。要注意带上正负号表示方向。
例1: 已知物体在x=10 m处从静止出发,朝-x方向以3 m/s²的加速度运动,求位置-时间函数。这是个什么函数?图像如何?

这是个二次函数,图像为开口向下的抛物线。
👉2. Calculate unknown variables of motion such as acceleration, velocity, or positions for an object undergoing uniformly accelerated motion in one dimension.

解读:五大公式每个都包含4个变量,已知3个就可以求剩下的1个,即所谓“知3求1”,要熟悉原始公式和变形公式。

例2: 一个物体沿直线做匀加速运动,初速度为2 m/s,前进4 m后速度达到8 m/s,求加速度大小。
👉3. Calculate values such as average velocity or minimum or maximum velocity for an object in uniform acceleration.

解读:这里的平均速度可以用总位移除以总时间得到,相对简单;如果只考虑一段匀变速运动,则求最大最小速度也等价于求初速度或末速度。较难的题目是把最大最小速度放在多段匀变速运动中,要联立多个方程求解。

例3: 一个物体从静止开始沿直线运动,先以匀加速,再以-3a 匀减速,最终走过距离时恰好停下,求最大速率。
👉4. Determine functions of position, velocity, and acceleration that are consistent with each other, for the motion of an object with a nonuniform acceleration.

解读:要确定非匀变速运动
的位置/速度/加速度函数,需要用到求导和积分,例如

例4: 一个物体做直线运动的加速度
,若t=0时的速度为1 m/s,求t=3s时的速度。
解:对加速度积分可得速度的变化量,注意还要加上初速度才得到末速度
👉5. Describe the motion of an object in terms of the consistency that exists between position and time, velocity and time, and acceleration and time.

解读:位置/速度/加速度函数之间的对应关系还可以利用图像的信息,例如斜率、截距、渐近线、面积等。

例5: 题目见图


解:x-t图像的切线斜率是速度,所以可看出在t=0时速度为正,排除BCD,且一段时间基本不变,排除E,只能选A。x到达最大值对应速度为0,接下来速度变负,与A对应。

这是官方大纲里Sample Exam Questions的第1题,不过有同学可能会奇怪x的顶点对应t坐标3格,但A选项里v=0却不是3,所以要么是图画得不严谨,要么就得解释成两个t轴的刻度并不一样。
👉6. Calculate the components of a velocity, position, or acceleration vector in two dimensions.

解读:速度、位置、加速度矢量都可以分解到两个方向上,一般是水平和竖直方向。要注意三角函数的使用。

例6: 物体以初速率20 m/s、和水平方向夹60度角抛出,求水平方向的初速率。

👉7. Calculate a net displacement of an object moving in two dimensions.

解读:上一个LO考矢量分解,这个LO则考矢量合成。如果已知水平和竖直位移,可以用勾股定理求得总位移大小,用反三角函数求得总位移方向。

例7: 从一个10m高的建筑顶端水平抛出一个物体,刚好距离建筑15m、高1m的竖杆顶端。求总位移大小


解:水平位移15m,竖直向下的位移9m,总位移大小为
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