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A-level物理介绍以及和国内物理的区别

A-level物理介绍以及国内物理的区别

同学们在选课时会因为对国外课程体系的具体知识内容及难度的了解程度不够而难以抉择,一方面担心不适合自己,另一方面也担心难度过大,不容易拿到高分,今天小亿给大家介绍一下A-level物理的情况,以便于同学们选课前参考。

首先来说下A-level物理都会学些内容:

A-level物理学习涉及的知识点与国内的物理学习相比范围更广,而且紧跟物理学的前沿发展成果,其中包括了力学、材料学、波、电学、光学、电磁场、粒子物理、核物理、天体物理等内容。不过虽然A-level物理的学习内容比国内高中更为广泛,但是A-level物理考试是分单元进行的,所以我们可以更好地去针对各单元来复习,而且分单元考试也使考试的综合类试题变得很少。

简单地说,物理规律是一些很固定的公式,正如会使用单词,需要反复练习,熟能生巧,或记忆语法,掌握其规律;学习物理公式也需要反复练习,理解课堂笔记的含义。

A-level物理单元内容

Unit 1

包括两个topics,分别为Mechanic (力学1)以及Materials(材料学)。

力学部分的内容主要包括运动学、力学以及能量功率三部分内容。运动学在这里就是匀速直线运动、匀加速运动以及简单的抛体运动。力学主要涉及了牛顿三定律的学习以及在生活中的应用。能量部分则主要讨论了能量守恒以及能量转换问题。

材料学这部分内容主要包括流体以及固体:流体的学习主要涉及流体力学中的简单知识,比如层流、涡流的定义、性质以及粘滞阻力的相关内容;固体部分主要在胡克定律的基础上讨论固体的形变、不同固体所具有的特点,重点内容是杨氏模量。Topic 2是国内高中物理中涉及很少的内容,即使有也是选修内容,而且此部分的专业单词较多,是中国学生在物理学习中将会遇到的第一个困难。

Unit 2

包括三个topics,分别是Waves(波)、DC circuit (直流电路)、以及Nature of light (光的本质)。

波的学习内容涉及波的不同分类、波的叠加,波的多种表现形式包括反射、折射、干涉、衍射、驻波、多普勒效应以及偏振。此部分在考试中多以解释题出现,对语言要求较高,所以学生对每一种波的行为都要确切地掌握其原理,才能应对考试中大量的解释题。

电学部分是Unit 2中相对简单的内容,其中关于直流电的内容,绝大部分学生在国内已经接触过。学习重点主要包括欧姆定律、串并联电路中各个物理量的特点、分压器、电阻随温度变化的原因、内阻、电动势以及用电器功率的计算。

光学内容包括两部分:光电效应以及光谱。其中光电效应作为说明光具有波粒二象性的一个典型实例是本章节的学习重点。对于光谱部分,学生需要掌握连续光谱、吸收光谱、辐射光谱之间的关系,并能理解线状辐射光谱与原子能级的关系。

Unit 4

包括三个topics,分别是Further Mechanic(力学2)、Electric and magnetic fields (电磁场) 以及Particle physics (粒子物理)。

Further Mechanic(力学2)部分是AS topic 1的延伸学习,包括动量以及圆周运动两部分学习。动量的学习是在牛顿第二、三定律的基础上进行的,包括了动量的定义、守恒、弹性非弹性碰撞。圆周运动部分学生需要了解向心力、向心加速度、角速度这些基本的物理量。  

电磁场部分包括电场、电容器、磁场三部分内容。电场部分,匀强电场、辐射状电场以及相关的库仑定律、电场的加速偏转作用都是重点,并且与后面的学习密不可分。电容器作为一个储存电荷的特殊器件,其充放电过程的特点都是考试重点。磁场整体来说分为两部分,第一部分讨论通电导线,运动电荷在磁场中感受到的力,第二部分为电磁感应式,是unit 4 中解释题目的重点。

粒子物理是国内学生在高中学习中几乎没有接触过的内容,对于绝大部分学生来说是unit4考试的难点。主要包括:α粒子散射实验揭示原子核内部结构;线性、回旋以及同步加速器的工作原理;物质的构成,如夸克、轻子、重子、强子、介子等粒子以及它们的特性。

Unit 5

包括四个topics,分别为Thermal energy (热能)、Nuclear decay (核衰变)、oscillation (振动)以及Astrophysics and cosmology (天体物理及宇宙学)。

热力学讨论了热量、温度以及理想气体。开尔文温度在这里第一次提出,并在此基础上提出了温度与分子动能的关系。理想气体的三个基本定律以及相关实验也是这部分的一个重点。

核物理介绍了核裂变以及核聚变反应,主要内容包括三种射线的基本性质、背底辐射,以及相关的一些运算,比如活性、半衰期等。

在振动这一章节,学生需要了解简谐运动的基本性质,包括位移、速度、加速度与时间的关系,能量的转换,还需要了解受迫振动、阻尼振动以及共振的基本性质。

天体物理是物理学习中最难的一部分,主要包括万有引力场的介绍、恒星分类、恒星生命周期、测量到恒星的距离、哈勃定律的应用等多个方面。这部分每个知识点都有可能成为考试重点,而且此部分对课外知识的要求也相应较多,是真正体现学生学习能力的一个章节。

Unit 3 和 Unit 6

这两个单元分别为AS一、二单元以及A2四、五单元所对应的实验单元。对于参加考试的中国学生来说,学生需要自己设计完成一个实验,并说明实验过程中每一步所涉及的知识点,如明确仪器名称、使用方法、测量对象,明确实验中误差产生的原因,了解如何能降低实验误差以及如何处理数据。

A-level物理和国内普高物理的区别

物理学大体包含了力学、电磁、波、热学、基本粒子、相对论和量子物理等几个大部分,不同国家的物理课程内容大体上是相同的。但是,在具体的教育理念、考核方式上,却各不相同。接下来小亿列举几点A-level物理和中国普通高中物理课程的区别。

第一点知识覆盖面

国内高中的物理教育更加侧重于力学与电学,其他方面则涉及不多。因为这两个部分的量化公式结论比较多,更容易出计算题来考核,题目的难度整体较大。而A-level的物理学涵盖的范围比较广,其中包括General physics(普通物理)、Matter(物质)、Newtonian mechanics(牛顿力学)、 Oscillations and waves(振动和波)、Electricity and magnetism(电和磁)、Modern physics(现代物理)、Applications of physics(应用物理)等几个大的板块。涉及的知识面远大于国内高中课程,甚至还包括了一部分高校的物理知识。

第二点教学思路

A-level的物理教学重视对理论的发展和反思,风格上偏理论物理,考核上注重对定义和理论的解释,充分阐述一个理论成立的前提,说明某些特定理论的缺陷,引导学生用开放、反思的思路来学习物理。而对于复杂特定情形的应用问题(我们所谓的难题),则要求不高,更加注重物理理念的灌输。学生在这种教育下对于物理学的世界观和方法论会有更深刻的认识,理性的思维方式也会得到培养。

国内课程的物理教育,思路类似于A-level课程中的Mechanics。注重难题的计算,基本不涉及理论搭建的问题,基本不引导学生对理论进行反思。国内课程在物理理念的培养这方面是比较缺失的,学生会算很难的题目,但是对物理的理解却非常肤浅,这种教育下培养的学生常常不知道某些物理量的定义,不懂定律和公式的区别(所有书上的等式都被叫做公式),不知道很多结论的成立前提和自身缺陷。

第三点对实验的要求

国内物理考试的试卷中也有几道实验题,但那是用笔来答的,不是亲手做的,即便是实验题,关注的也是结果而不是探索。

A-level物理有一套实验理论内容,传授关于测量、不确定度、数据分析、实验设计等内容。在考试中,专门有一份卷考实验,学生亲自动手根据题目的要求做实验并获得数据,得出结论,这个过程充分模拟了人类在探索未知事物时所经历的历程。

这种实验考试通常会围绕两个量之间的关系来展开,比如矿泉水瓶子的侧倒与倾斜角度之间的关系,比如弹簧的震动周期与弹簧体积的关系等。在考试中,学生被要求根据自己的测量数据得出自己的结论,两个学生即便得出了完全相反的结论也都有可能得到分数。这体现了这种类型的考试更关注学生怎样做而不是做的结果是什么。

经过以上的介绍,相信同学们对A-level物理的内容有了一定的了解,希望这些内容对同学们的选课有一定的帮助。


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