¿Qué conocimientos se requieren para las competiciones de física?
¿Qué matemáticas se requieren para la parte de mecánica de la competencia de física?
En primer lugar, para comprender el movimiento lineal uniformemente acelerado y el movimiento lineal acelerado variable al comienzo de la mecánica, el cálculo simple de funciones de una variable es esencial. Por supuesto, se centra principalmente en la derivación. e integración de funciones polinomiales. Muy fácil de operar en la práctica.
Luego, cuando el rango de movimiento se expande a dos dimensiones y la forma de movimiento se convierte en una curva, conceptos matemáticos como álgebra vectorial, geometría analítica, ecuaciones paramétricas, pendiente y radio de curvatura se integran en el Modelo físico para entender proyectiles, movimiento de círculos y curvas generales. En esta época, la aplicación del cálculo también se extendió a funciones más complejas, como las funciones trigonométricas.
Con la introducción de la segunda ley de Newton sobre la relación entre movimiento y fuerza, gradualmente nos dimos cuenta de que comprender el movimiento por sí solo no es suficiente. Lo que queremos estudiar es el papel de las fuerzas institucionales y el papel de las fuerzas detrás del movimiento. La introducción del teorema del momento y del teorema de la energía cinética en realidad refleja el efecto acumulativo de la fuerza en el tiempo y el espacio. La ecuación de Newton en sí es también una ecuación diferencial formal que gusta especialmente a los físicos.
La aplicación más amplia de los vectores y el cálculo se refleja en una forma especial de movimiento: la vibración armónica simple, que acompaña el desarrollo de la física. La fluctuación del efecto de difusión de la vibración en el medio conduce a los conceptos de ecuación de onda y función de onda.
En resumen, las matemáticas requeridas para la parte de mecánica son cálculo de funciones de una variable, álgebra vectorial, geometría analítica, ecuaciones diferenciales ordinarias y aplicaciones de funciones de dos variables.
¿Qué matemáticas se requieren para la parte térmica de la competencia de física?
Aunque el contenido de la escuela secundaria que involucra las leyes de los gases y la primera ley de la termodinámica es relativamente fácil y generalmente no requiere cálculo, si estudias en profundidad el proceso termodinámico, varias funciones de estado (energía interna, entropía) y la segunda ley de la termodinámica, entonces, debido a la gran cantidad de variables en el sistema termodinámico, es necesario un conocimiento básico apropiado de diferenciales parciales.
La termodinámica es una teoría macroscópica, y la teoría de la dinámica molecular es la base detrás de ella. La relación entre ellos se realiza a través de las estadísticas de una gran cantidad de sistemas de partículas. Por tanto, el conocimiento de probabilidad y estadística es muy necesario.
En resumen, las matemáticas necesarias para la parte térmica son diferenciales parciales simples y estadísticas de probabilidad.
¿Qué matemáticas se requieren para la parte de electromagnetismo de la competencia de física?
Según la experiencia de años anteriores, el electromagnetismo es la materia más difícil para que los estudiantes del examen de ingreso a la universidad abandonen la física y los estudiantes de competencia abandonen las competencias de física. La razón es que las matemáticas no están en su lugar. No solo no pueden comprender el concepto de campo, sino que también son propensos a memorizar modelos y fórmulas. ¡El modo de pensamiento inherente de usar ejemplos para resolver problemas puede describirse como "completamente desaprendido" cuando se trata de electromagnetismo!
A partir del campo electrostático, si solo estudias de acuerdo con los requisitos de la escuela secundaria, tu comprensión del campo será vacía, solo un concepto fenomenológico, y no podrás comprender profundamente el campo eléctrico. líneas, potencial eléctrico, equilibrio electrostático, polarización dieléctrica, etc. conceptos, y mucho menos responder preguntas de competencia.
De hecho, dado que el campo electrostático parte de la ley de cargas puntuales de Coulomb y entra directamente en el espacio tridimensional, todas las leyes se expresan en tres dimensiones, por lo que requiere el uso inmediato de funciones de geometría sólida y posición espacial. Luego, el teorema de Gauss se deriva de la ley de Coulomb para examinar sistemas con simetría fuerte, por lo que se debe realizar el intercambio de coordenadas esféricas, coordenadas cilíndricas y coordenadas rectangulares, la integral de vectores en superficies curvas, la integral de bucle en líneas rectas, el teorema de Green, etc.; ser seguido.
Al mismo tiempo, al considerar problemas en espacios locales pequeños, se debe comprender la forma diferencial de la ecuación del campo electrostático, los diferenciales parciales tridimensionales y el operador de Nabra.
El campo electrostático por sí solo requiere tantas herramientas matemáticas, lo que demuestra lo difícil que es aprender el electromagnetismo. De hecho, el estudio del electromagnetismo es un proceso estándar paso a paso. Primero debemos comprender la fenomenología y profundizar en lo que no entendemos. Las herramientas matemáticas pueden comenzar con integrales vectoriales y luego comprender las ecuaciones diferenciales de campos, de modo que podamos obtener el doble de resultado con la mitad de esfuerzo.
El contenido del circuito es muy similar al de la escuela secundaria, pero una vez que involucra el modelo de conducción dentro del conductor, la forma diferencial de la ley de Ohm, la conservación de la carga, etc., necesitas el ayuda del calculo. Los circuitos de CA requieren la comprensión de métodos complejos para describir vibraciones.
Al mismo tiempo, algunos problemas de redes de resistencias también requieren conocimientos matemáticos, como la recursividad de secuencias. ¡Este conocimiento debe absorberse como una esponja para completar lo que falta durante el proceso de aprendizaje!
Después de introducir el campo magnético y la inducción electromagnética, la ecuación del campo magnético, las ecuaciones de Maxwell descritas conjuntamente por el campo electromagnético, etc. , son todas aplicaciones conjuntas del cálculo de campos vectoriales. También involucra la ecuación de onda de ondas electromagnéticas y la descripción de funciones de onda mediante métodos de números complejos.
En resumen, las matemáticas requeridas en electromagnetismo son el conocimiento de cálculo, números complejos y ecuaciones diferenciales de campo vectorial.
¿Qué matemáticas se necesitan para las competiciones de física en óptica y física moderna?
Obviamente, el conocimiento de la geometría plana requerido por la óptica geométrica se aprendió en la escuela secundaria, razón por la cual la óptica geométrica se puede transferir al punto de prueba clave de la Copa Datong. Sin embargo, en enseñanzas anteriores, descubrimos que la comprensión de los estudiantes de los sistemas de imágenes reales es extremadamente insuficiente. En otras palabras, son buenos para resolver problemas, pero no comprenden los principios reales de los instrumentos ópticos. Así pues, la dificultad de la óptica geométrica no está en las matemáticas, sino en las aplicaciones prácticas.
La óptica ondulatoria (interferencia, difracción, polarización, óptica de interfaz) no es más que la aplicación de las propiedades ondulatorias de las ondas electromagnéticas, y las matemáticas requeridas son consistentes con las matemáticas de los campos electromagnéticos.
El contenido fenomenológico de la física moderna es en realidad una gran fusión de la física clásica, y las matemáticas no pueden superar todas las herramientas matemáticas presentadas anteriormente. La mecánica cuántica preliminar requiere una visión probabilística del mundo y una comprensión de la función de onda. Si desea calcular con precisión, debe dominar el contenido de las ecuaciones de física matemática. Creemos que no hay necesidad de estudiar a esta edad. La relatividad especial requiere la transformación de Lorentz y operaciones en cuatro vectores, sin agregar nuevas matemáticas.
En resumen, las matemáticas requeridas en óptica y física moderna no exceden el alcance mencionado anteriormente. Sin embargo, para comprender esta parte, es necesario tener un buen conocimiento de las cuatro secciones principales de la luz termoeléctrica.
¿El contenido de la clase de matemáticas está enfocado específicamente a la competencia de cosas?
Primavera a verano: límites, derivadas, diferenciales; integrales; geometría analítica y coordenadas polares; derivadas parciales;
Otoño: campos escalares, campos vectoriales, divergencia, Curl. , gradiente, operador de Nabra, operador de Laplace; integral de campo, teorema de Green; coordenadas esféricas y conversión de coordenadas tridimensionales;
De vacaciones de invierno a primavera: estadísticas de probabilidad; Series de números complejos; Otros contenidos del examen de ingreso a la escuela secundaria.
¿Qué son las competiciones de física de secundaria?
¿Cuáles son los cursos de física de secundaria?
La física de la escuela secundaria se divide básicamente en Física de Honores, Física AP I, Física AP II, Física AP C Mecánica y E&M. Cada curso dura aproximadamente un año, por lo que no hay tiempo ni necesidad de cubrirlo. todos ellos, después de tomar cinco cursos, generalmente comienza en séptimo u octavo grado. Después de estudiar ciencias físicas, los estudiantes pueden estudiar directamente Física AP I según su base matemática. No existe un estándar nacional unificado para Física con Honores y la dificultad y el contenido de la enseñanza varían de una escuela a otra. Si no estudias ciencias físicas o física con honores, puedes estudiar Física AP I directamente, pero será un poco difícil al principio. La mayoría de las escuelas requieren que los estudiantes completen Física AP I antes de que se les permita tomar Física C AP. Física de Honores enfatiza más conceptos y menos matemáticas, lo cual es relativamente más fácil que Física AP. AP Physcis I AP Physcis II se basa en álgebra y AP Physcis C se basa en cálculo. A partir del año pasado, el College Board dividió Física AP B en Física AP I y Física AP II. Física AP I incluye mecánica, teoría de ondas y circuitos simples. AP Physics II incluye termodinámica, óptica, electrónica y física moderna. AP Física C Mecánica solo cubre mecánica, AP Física C EMN solo cubre electromagnetismo.
Examen Nacional de Física de Estados Unidos
Hay cuatro exámenes de física AP en los Estados Unidos, a saber, AP Physics CIS I, AP Physics II, AP Physics C Mechanist y AP Physics EMN. Después de completar los cursos de física correspondientes, podrás tomar estos exámenes AP. Los exámenes se realizan en la primera o segunda semana de mayo de cada año. Después del examen, los estudiantes también pueden realizar el examen de Física SAT II. El rango de preguntas del SAT II es ligeramente más amplio y las preguntas del examen son relativamente sencillas. Por ejemplo, AP Física I y AP Física II no requieren la teoría de la relatividad, pero SAT II sí requiere algunos conceptos básicos. No puedes tomar el SAT hasta que hayas completado AP Física I y II. Además, hay algunos en Estados Unidos, como el Physics Bowl y la Olimpiada de Física. El bowl físico representa a la escuela y no se requiere ninguna preparación especial.
Competición Olímpica de Física
La Competición Olímpica de Física se divide en dos etapas. La primera etapa se llama Concurso F=ma, en la que solo se prueba la parte mecánica. A* * * tiene veinticinco preguntas de opción múltiple y no requiere cálculo, por lo que solo requiere Física I AP, más Física II AP. Los exámenes de la Olimpiada se llevan a cabo cada año a finales de enero. Cada año, aproximadamente entre 350 y 400 estudiantes aprueban el examen de competencia F=ma y avanzan a la segunda ronda. La segunda ronda de la competencia también se llama competencia USAPHO (Olimpíada de Física de Estados Unidos), que incluye toda la física general y se basa en el cálculo. Esto es bastante difícil. Los estudiantes deben estudiar mecánica y electromagnetismo en Física C AP, y otras Físicas I y II AP también deben actualizarse a un nivel basado en cálculo. USAPHO ganó oro, plata, bronce, honores y nominaciones, y luego los 20 mejores ingresaron a cada equipo de entrenamiento de la Olimpiada de Física.
¿Por qué deberías tomar Física AP y participar en competencias de física?
Algunos cursos básicos, como cálculo y física general, en las universidades estadounidenses son cursos obligatorios para muchas especialidades. En otras palabras, debes demostrar que puedes tomar algunos cursos básicos requeridos antes de poder estudiar esas especialidades. Si obtiene una puntuación de cinco en muchos exámenes AP, puede quedar exento de los cursos obligatorios correspondientes en la universidad. Esto ahorra dinero y tiempo al estudiar otras lecciones más importantes. Desde la perspectiva de las admisiones, puedes imaginar que cuantas más pruebas realices, más demostrarás que eres capaz de estudiar la especialización correspondiente y, naturalmente, tendrás una ventaja en las solicitudes universitarias. Además, participar en competencias de física y lograr buenos resultados no solo mejorará la confianza en sí mismos de los niños, sino que también será de gran beneficio para sus solicitudes universitarias. Puede ser la guinda del pastel y ayudarlos a ingresar a las mejores universidades. Por supuesto, obtener buenos resultados en la escuela es el requisito previo más importante. Muchos padres pueden pensar que sólo algunas personas destacadas participarán en competiciones de física y lograrán buenos resultados. De hecho, la mayoría de los niños son igualmente inteligentes, principalmente gracias a sus propios esfuerzos. Muchos de mis hijos que ganaron medallas de oro y plata, incluso aquellos entre los 20 primeros, encontraron grandes dificultades cuando empezaron a aprender física. Muchos de ellos tuvieron dificultades en casa, pero persistieron y finalmente lograron grandes resultados.
¿Cuándo es el mejor momento para tomar Física AP?
Para casi todos los estudiantes de secundaria, si estudian Física AP I paso a paso, luego estudian Física AP II o estudian Física AP C, a menudo no pueden tomar el examen varias veces antes de postularse a la universidad en el final del grado 11 AP Física. De hecho, siempre que estudies ciencias físicas, Álgebra I y un poco de geometría, puedes estudiar ApPhysics I. Después de estudiar AP Physics I, en principio puedes participar en la competencia F=Ma. Si comienzas en octavo grado, podrás participar tres veces en noveno, décimo y undécimo grado. De esta manera, la tasa de éxito será mayor, porque la tasa de éxito al ingresar a las semifinales por primera vez será menor y, lo que es más importante, podrá prepararse para estudiar más a fondo la mecánica y el electromagnetismo en Física AP C, de modo que si Si puedes conseguir la medalla de oro en la segunda ronda, las posibilidades de conseguir una medalla de plata serán mucho mayores.
Cómo estudiar Física AP y prepararse para una competición de física