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AP物理C:力学单元4粒子系统和线性系统势头(附英文原版资源)

美联社

发布日期:2022-03-09 10:04:22


AP物理C:力学单元4粒子系统和线性系统势头 

记得去AP课堂为学生分配在线个人进度检查这个单位。

无论是作为家庭作业还是在课堂上完成,个人进度检查都会为每个学生提供与本单元主题和技能相关的即时反馈。

个人进度检查 4

多项选择:~15 个问题

自由回答:1 个问题

粒子系统和线性动量系统

发展理解

你有没有想过网球运动员如何计时回击? 除了技巧,球员还必须考虑许多因素来估计他们的挥杆应该有多远、多快或多高。 第 4 单元通过质心、冲量和动量以及线性动量守恒的概念向学生介绍这些因素。 学生将通过应用或计算学习冲量和动量之间的关系。 还讨论了线性动量的守恒及其如何应用于碰撞。 第 4 单元提供了系统运动的完整画面,主要通过冲量和动量变化来探索。 学生将在第 7 单元中进一步理解动量和角动量,因为他们开始表达轨道和旋转运动。

建设科学实践

1.E 2.C 7.D

定量信息的分析、解释和应用是 AP 物理学生的重要技能。 科学探究机会的设计和实施应增加学生的参与度,以帮助提高探究性学习、批判性思维和解决问题的能力。 实验室专注于第 4 单元鼓励学生确定适当的实验程序来回答科学问题。 学生必须清楚简洁地确定适当的实验程序,包括实验室设置的草图。

第 4 单元继续挑战学生使用表示来帮助描述当场景条件发生变化时会发生什么。 重要的是,学生通过修改假设或条件并对结果进行预测来进行练习。 同样重要的是,学生可以使用物理学的基本原理作为证据来捍卫和证明他们的主张。

准备 AP 考试

要在自由回答问题上获得满分,学生必须证明学习目标的能力。 这可以通过有足够的实践和应用科学实践的机会来实现。 例如,学生应该能够清楚地表达物理情况的假设和限制,包括假设物体和系统的对称性以及描述某些碰撞中动能守恒的限制。 他们还应该能够从已知量中推导出符号表达式。 例如,学生应该能够推导出碰撞后两个盒子的最终速度的符号表达式。

学生还应该有多种机会来发展一个连贯和合乎逻辑的论点(或一个方面),并使用物理原理和/或经验数据来证明一个主张或预测的合理性。 这种做法的一个例子包括验证爆炸期间的动量守恒定律。

单元一览

话题

CHA-3

4.1 质心

建议技能

6.B 应用适当的定律、定义或数学关系来解决问题。

1.C 证明同一物理情况的不同类型表示之间的一致性。

2.C 确定适当的实验程序来测试声明或预测(可能包括实验室设置的草图)。

5.D 使用数学关系确定或估计数量的变化。

话题

INT-5

4.2 冲量和动量

建议技能

1.C 证明同一物理情况的不同类型表示之间的一致性。

2.C 确定适当的实验程序来测试声明或预测(可能包括实验室设置的草图)。

5.D 使用数学关系确定或估计数量的变化。

话题

CON-4

4.3 线性守恒动量,碰撞

建议技能

1.E描述修改物理表征的条件或特征的效果情况。

5.E通过选择并遵循逻辑代数路径,从已知数量推导出符号表达式。

7.D使用物理原理或定律提供推理来证明索赔的合理性。

7.E解释实验结果与更大的物理原理、定律、 或理论。

7.F解释实验误差的潜在来源如何影响结果和/或结论。

教学活动示例

此页面上的示例活动是可选的,旨在提供可能的方法来 将教学方法融入课堂。 教师不需要使用这些 活动或教学方法,并且可以自由更改或编辑它们。 下面的例子 是与 AP 社区的教师合作开发的,以分享他们学习的方式 方法教授本单元中的一些主题。 请参考教学方法 从第页开始的部分。 有关活动和策略的更多示例,请参阅 115。

活动主题示例活动

1 4.2 四方问题求解 向学生展示物体运动发生变化的一些问题(例如在入口匝道上的汽车进入高速公路)。让学生使用牛顿运动定律、功能量定理和冲量动量定理确定施加在物体上的力。第四个方块是自由体图。

2 4.3 桌面实验 给学生两辆不同质量的弹簧推车 首先,让学生确定推车 1 被弹簧启动时获得的动能量。然后,让学生让 Cart 1 与 Cart 2 发生弹性碰撞,并预测 Cart 2 滚出轨道时的着陆位置。

3 4.1 桌面实验 使用两个浴室秤和一块长木板,让学生确定他们的质心位置。让学生确定当他们将手臂从侧面移动到头顶上方时,他们的重心移动了多远。

4 4.3 桌面实验 为学生提供一种发射弹丸的装置,其发射速度比使用距离和时间数据直接测量的速度快得多。学生将射弹发射到静止的、可自由移动的物体上;进行必要的测量;并使用动量守恒来确定弹丸的发射速度。

单位规划说明

使用下面的空间来规划你的单位方法

话题 4.1 质量中心

必修课程内容

持久的理解

CHA-3

系统的线性运动可以通过其质心的位移、速度和加速度来描述。

学习目标

CHA-3.A

A计算点质量系统或规则对称物体系统的质心。

B.使用积分计算密度不均匀的细棒的质心。

基本知识

CHA-3.A.1

质量均匀的对称规则固体 密度在其几何中心有一个质心。

A.对于可被视为规则质量集合或质量系统的非均匀实体:

学习目标

CHA-3.B

描述系统质心在各种情况下的运动

基本知识

CHA-3.B.1

如果没有合力作用在物体上 或系统,质心不加速; 因此,质心的速度保持不变。

A.一个由多个对象组成的系统可以表示为一个单一的质量,其位置由质心表示。

B.系统的线性运动可以通过其质心的位移、速度和加速度来描述。

学习目标

CHA-3.C

解释术语“重心”和“质心”之间的区别,并确定这些术语具有相同位置和不同位置时的物理情况。

基本知识

CHA-3.C.1

重心与质心并不是完全相同的科学量。 如果与大行星发生引力相互作用的物体尺寸很大(与行星相当),那么由大行星引起的重力加速度在物体长度上将是一个不均匀的值。 这将导致重心位置与质心位置不同。

话题 4.2 冲动和势头

必修课程内容

持久的理解

INT-5

施加在物体上的冲量会改变物体的线性动量。

学习目标

INT-5.A

A.计算一个物体或一个物体系统的总动量。

B.计算运动物体的质量、速度和线性动量之间的关系。

基本知识

INT-5.A.1

对于以一定速度运动的单个物体,动量定义为: p = mv 一种。 系统的总动量是各个物体动量的矢量和。 动量变化率是 等于净外力。 dp dt

学习目标

INT-5.B

根据两个物体碰撞的冲量与线性动量变化的关系表达式,计算力、碰撞时间、质量和速度变化。

基本知识

INT-5.B.1

冲量定义为在一段时间内作用的平均力:冲量也相当于受到冲量的物体的动量变化。

学习目标

INT-5.C

描述物体系统的单个动量与物体系统的质心速度之间的关系。

基本知识

INT-5.C.1

具有单个动量的对象集合可以描述为一个具有一个质心速度的系统。

学习目标

INT-5.D

使用碰撞的力与时间图计算碰撞中的动量变化。

基本知识

INT-5.D.1

脉冲相当于力与时间图下的面积。

学习目标

INT-5.E

在给定非线性函数 F(t) 的情况下,针对作用在对象上的合力计算对象的动量变化。

基本知识

INT-5.E.1

可以使用冲量的微积分关系计算动量变化:

话题 4.3

线性动量守恒,碰撞

必修课程内容

持久的理解

CON-4

在没有外力的情况下,系统内的总动量可以从一个物体转移到另一个物体,而不会改变系统内的总动量。

持久的理解

CON-4

在没有外力的情况下,系统内的总动量可以从一个物体转移到另一个物体,而不会改变系统内的总动量。

学习目标

CON-4.A

a.计算..的速度 系统的一部分系统的爆炸或碰撞。

b.计算发生碰撞或爆炸的系统中的能量变化。

基本知识

CON-4.A.1

系统中的总动量是守恒的,并且在没有外力的情况下,动量在每个方向上都是守恒的。

学习目标

CON-4.B

计算两个物体碰撞时动量和动能的变化。

基本知识

CON-4.B.1

在没有外力的情况下,动量总是守恒的。

A.动能仅在弹性碰撞中守恒。

B.在非弹性碰撞中,一些动能转化为内能 系统。

学习目标

CON-4.C

描述在碰撞中守恒的量。

基本知识

CON-4.C.1

动量是一个向量。

A.在没有施加在物体或系统上的净外力的情况下,每个维度的动量都是守恒的。

B.只有当碰撞是完全弹性的时,动能才守恒。

学习目标

CON-4.D

计算系统质心的速度。

基本知识

CON-4.D.1

系统内部的力不会改变质心的动量。

学习目标

CON-4.E

A.给定物体的初始条件,计算在一维中所有类型的碰撞(弹性或非弹性)中物体的速度变化、速度变化、动能变化或动量变化。

B.导出一维特定碰撞动量守恒的表达式。

基本知识

CON-4.E.1

动量守恒指出,当系统没有外力作用时,系统的动量保持不变。

A.动量是一个向量。

B.弹性碰撞被定义为在碰撞中总动能守恒的系统。

学习目标

CON-4.F

A.给定物体的初始条件,计算参与二维碰撞(包括弹性碰撞)的物体的速度变化、速度变化、动能变化或动量变化。

B.导出两个物体特定二维碰撞的动量守恒表达式。

基本知识

CON-4.F.1

在相互作用期间没有净外力的情况下,线性动量是守恒的。

A.动量是一个向量。 每个维度(水平和垂直)的动量也是守恒的。

B.在这种方法中,使用动量分量可能很有用。

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