Как подготовиться к AP Physics 2 и AP Physics C: Mechanics

AP Physics 1 обычно идёт первым курсом. Дальше пути расходятся. Одни берут AP Physics 2: он остаётся на уровне алгебры и охватывает ту физику, которую AP Physics 1 оставляет за рамками. Другие берут AP Physics C: Mechanics и проходят механику заново, уже с матанализом. Некоторые берут оба. Это руководство охватывает оба экзамена, потому что выбор между ними нужно сделать первым делом.

В Physics Zen есть курс AP Physics 2 и курс AP Physics C: Mechanics. Оба дают независимую практику в формате экзамена. Это не официальные материалы College Board, и приложение не связано с College Board. Если вы ещё проходите AP Physics 1, начните с руководства по AP Physics 1.

Какой курс вы проходите?

College Board описывает два курса так:

Если вы собираетесь изучать физику или инженерное дело в университете, C: Mechanics соответствует первому семестру, который вас там ждёт. Если вам нужна остальная вводная физика (теплота, электричество, свет, атомы), её охватывает AP Physics 2. Ни один из курсов не является усложнённой версией другого. У них разное содержание.

Общий формат экзамена

С мая 2027 года оба экзамена устроены одинаково:

• Часть I. 42 задания с выбором ответа за 85 минут, половина балла. Одни задания стоят отдельно, другие идут группами с общим текстом или данными.
• Часть II. 4 задания с развёрнутым ответом за 95 минут, вторая половина. По одному каждого типа: математические процедуры; перевод между представлениями; планирование и анализ эксперимента; качественно-количественный перевод.

Калькулятор разрешён, справочные материалы предоставляются. Экзамены гибридные цифровые: ответы с выбором вводятся в приложении Bluebook, а развёрнутые ответы пишутся от руки в бумажном бланке.

В старых пособиях и пробных тестах указаны 40 заданий за 80 минут и 100 минут на развёрнутые ответы. College Board изменил эти цифры для мая 2027 года. Содержание курса не изменилось, но тренироваться на время нужно по новым цифрам. На 42 задания за 85 минут приходится около двух минут на каждое.

AP Physics 2: разделы, вес и что отрабатывать

Вес означает долю в части с выбором ответа по данным официальной страницы курса. Столбец навыков показывает, сколько навыков курс Physics Zen отрабатывает в каждом разделе.

Первые три раздела дают почти половину части с выбором ответа. В электростатике и цепях к тому же самая длинная алгебра, поэтому первые недели стоит провести там. Начните с темы «Электрические цепи». В руководстве по правилам Кирхгофа знаки в контурах разобраны полностью.

Границы, которые экономят время

Описание курса задаёт границы, и знание этих границ избавляет от отработки того, что не спросят:

• Первое начало записывается через работу, совершённую над газом. Правило такое: $\Delta U = Q + W$. Учебник, где написано $\Delta U = Q - W$, считает работу, совершённую самим газом. Выберите знак AP и держитесь его.
• Второе начало качественное. Энтропия изолированной системы растёт; идеальной тепловой машины нет. Считать $\Delta S$ не придётся.
• RC-цепи ограничены крайними состояниями. Вы находите ток в момент замыкания ключа и заряд спустя долгое время. Моделировать заряд как функцию времени не требуется.
• Эффект Доплера качественный. Частота выше или ниже, и почему. Формулы Доплера нет.

Курс Physics Zen соблюдает эти границы. Задачи на первое начало используют правило AP, а экспоненты RC-цепей, численная энтропия и количественный эффект Доплера, которые есть в общей программе приложения, в этот курс не входят.

AP Physics C: Mechanics: разделы, вес и что отрабатывать

Разделы называются так же, как первые семь разделов AP Physics 1. Раздела о жидкостях нет. Разница в математике.

Раздел 2 самый тяжёлый, и именно в нём матанализ впервые меняет физику. Тема 2.9 описания курса посвящена силе сопротивления, зависящей от скорости, например $F_r = -kv$. Второй закон Ньютона тогда превращается в дифференциальное уравнение для скорости, которое решается разделением переменных. Предельная скорость $v_t = \frac{mg}{k}$ получается из него вообще без интегрирования.

Где на самом деле нужен матанализ

Большинство заданий C: Mechanics по-прежнему начинаются с идей, знакомых по AP Physics 1. Матанализ появляется в нескольких повторяющихся приёмах:

• Продифференцировать координату, чтобы получить скорость и ускорение, или проинтегрировать $a(t)$ обратно.
• Найти силу из потенциальной энергии через $F = -\frac{dU}{dx}$ и определить равновесие там, где наклон равен нулю.
• Вычислить работу как $W = \int F\,dx$ и импульс силы как $J = \int F\,dt$, когда сила меняется.
• Записать $m\frac{d^2x}{dt^2} = -kx$ и прочитать из него циклическую частоту $\omega = \sqrt{k/m}$.

Именно эти формы курс C: Mechanics в Physics Zen добавляет к навыкам на уровне алгебры, в основном с уровня 3. В теме «Вращательное движение» собраны задачи на теорему Штейнера и качение. Если силовые диаграммы пока даются медленно, начните с руководства по диаграммам сил.

План на двенадцать недель для любого из курсов

Недели 1-4: тяжёлые разделы. AP Physics 2: термодинамика, электростатика и цепи. C: Mechanics: кинематика с матанализом, затем силы и поступательная динамика. Занимайтесь каждый день на новых задачах, а не одним длинным занятием в неделю.

Недели 5-8: средние разделы. AP Physics 2: магнетизм, оптика и волны. C: Mechanics: энергия, импульс и первый раздел о вращении. Возвращайтесь на той же неделе к любому прежнему навыку, в котором ошиблись.

Недели 9-10: последние разделы. AP Physics 2: современная физика. C: Mechanics: вращающиеся системы и колебания.

Недели 11-12: развёрнутые ответы и время. Каждый день пишите от руки один полный развёрнутый ответ с подписанными пунктами и выводами. Сделайте хотя бы один блок на время: 42 задания с выбором ответа за 85 минут.

Чего нет в приложении

Сгенерированные задачи проверяются как числа, поэтому приложение не может оценить письменное объяснение, рисунок или символьный вывод. Отрабатывайте это на бумаге. Есть и конкретные пробелы, по собственным проверкам покрытия приложения:

• AP Physics 2. Нет качественных вопросов об эффекте Доплера. Нет задач на плоские зеркала и закон отражения. Только собирающие линзы, рассеивающих нет. Нет вопросов о магнитных диполях и линиях поля. Комптоновское рассеяние встречается только на высшем уровне.
• AP Physics C: Mechanics. Пока нет работы момента силы как интеграла, нет импульса момента силы, нет чтения графиков координаты и ускорения от времени и нет графиков гармонических колебаний.
• AP Physics C: Electricity and Magnetism сдаётся отдельным экзаменом 5 мая 2027 года, и курса для него в Physics Zen нет.

Зато курсы дают постоянную практику по навыкам, перечисленным выше, с уже заданным значением AP $g = 9.8\,\mathrm{m/s}^2$ и подробным решением после каждой задачи. Откройте курс AP Physics 2 или курс AP Physics C: Mechanics, начните с самого тяжёлого раздела и оставьте последние две недели на развёрнутые ответы на время.