力学是ALEVEL数学的4大学习模块之一,也是相对比较好拿分的一个单元,所以大家可以尽量在力学这一部分拿更多的分,来抬高整体成绩。本文就以题型为单位来给大家分析ALEVEL数学力学考试内容与答题技巧。
ALEVEL数学力学板块介绍
ALEVEL数学的内容有四大模块:纯数学(pure mathematics)、统计数学(statistics)、 机械数学 (mechanics)、 决策数学 (decision mathematics)。(不同考试局的具体叫法和分类可能有区别)
ALEVEL数学力学考试内容主要涉及到运动学,动力学,静态学,力矩等知识。这些知识,都是建立在物理模型的基础上,分析物体情况再列式计算的。
ALEVEL数学力学考试内容分析
题型1:从物体的受力角度来分析解题
分为两类。1是物体在所有力的作用下处于平衡状态,即Fnet=0,或者说任何方向合力为0,其实就是指相互垂直的两个方向各自合力为0。
这里一般会设计到力的正交分解。在选择相互垂直的方向时,如果物体本身放置在水平面上,那我们会选择水平和竖直两个方向来分析;如果物体本身放置在斜面上,我们会选择平行于斜面和垂直于斜面的两个方向来分析。2是物体在所有力的作用下有加速度,那么我们可以来回变通,就是说题目如果已知了加速度的大小及方向,就相当于知道了物体合力的大小及方向。
当然如果你根据受力分析首先求得了物体的合力,那么利用牛顿第二定律便可得到物体的加速度大小加方向(合力与加速度永远同方向)。本着这个思路解决物体的受力问题是大的前提,细节上就是要注意不要漏掉物体所受的任何一个作用力,并且严格把握每个作用力的作用方向,比如weight永远竖直向下,支持力永远垂直于接触面往上,摩擦力总是跟支持力垂直,且与物体的运动趋势或运动方向相反。
题型2:从物体运动角度来分析解题
从物体运动角度分析问题的ALEVEL数学力学考试内容大致分三类,匀速直线运动(物体受力平衡),匀加速直线运动(Fnet=ma,合力与加速度永远同方向),加速度变化的运动(微积分方程解决问题,比如已知了速度关于时间的函数,那么该函数对时间求微分便可得到加速度关于时间的函数,该函数对时间求积分便可得到在某个时间段内物体所发生的位移,当加速度关于时间的函数等于0时,此刻物体的速度存在极值;当位移关于时间的函数等于0时,说明物体回到了出发的位置)。
解决这块的题目首先要对物体的运动类型对号入座,然后再结合每种类型的关键特点去解题。
关于牛顿定律这块,其实在前两个考点里我们已经涉及到了,在此主要讲一下连接体系的解题关键,就是既要对体系内的每个物体进行受力分析,也要对体系整体进行分析。因为是整体在运动,所以不管体系内每个物体的运动方向怎么样,它们都具有相同大小的加速度和速度。
题型3:从做功和能量角度来分析解题
最后的考点,我们先分析做功和能量的事情,做功主要是driving force做功和frictional force做功,前者做正功(可以增加体系动能或势能,也可克服阻力做功),后者做负功(需要别的能量转化过来或者需要有driving force做功来克服)。
能量也是两类,动能和势能,如果物体运动的快慢有变化,那过程中动能就有变化;如果物体的位置在竖直方向上有变化,即物体的势能就有变化,所以动能和势能都是可增可减,取决于速度和物体在竖直方向上的位置到底怎么变化。当分析出了整个过程中的每一种做功和能量变化之后,按照能量守恒列等式即可。接下来分析power,原始定义是the rate of work done,也可表达为Power = Fv,F是driving force,v是瞬时speed。当物体在运动过程中power始终保持恒定时,即意味着Fv成反比例关系变化,直到物体合力为0,运动速度v达到极值,在此之前v和F一直在变化,所以一般题目都会说when v=…,a=…。
了解了ALEVEL数学力学考试内容,我们再来分享几点复习建议——
1) 搞清楚每个模块的重点知识点和公式究竟是什么,哪些是必考的;
2) 语言关早点攻克,不让误解题意成为丢分的原因;
3) 绝不出现计算和粗心错误,能够用不同方法去验算和判断误差;
4) 总结真题规律,做到考前心中有数。
ALEVEL数学力学考试内容就分享到这里。数学对于ALEVEL学员的大学申请来说是非常重要的一门选课,对于目标排名靠前学校理科专业的同学来说,基本一个数学A*是逃不掉的。如果你还有什么关于AL数学的困难无法一个人解决,可以随时点击预约试听【ALEVEL备课冲刺班】——
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