ALEVEL M1 数学知识大串讲

每次在我们进行深入探讨如何通过拆解一个难题来理解数学中的重要知识点时,总会有一些好奇心强的同学提出问题。他们对我们最后设置的M1大题极其感兴趣,想要深刻掌握如何通过这个题目来拆解M1的知识点。

那么这次,老师将详细为大家拆解A LEVEL M1的知识点,解说这一整套教材是如何巧妙地通过"Motion"(运动)和"Force"(力)两个主题把这些知识点全部串联起来的。

#01

首先,我们从章节题目中就能洞察到整套教材的设计思想。

在Cross Topic Review Exercise One之前,基本上就是对教材中最重要的几个"concepts"(概念)进行了引导式的科普,使同学们对这些概念有个初步的理解。

其中,第一章主要讲解的是"Velocity"(速度)与"Acceleration"(加速度),这里引入了一个重要的概念——加速度。它是描述物体运动状态改变的核心参数,理解了加速度,就等于打开了理解运动学的大门。

而在第二章,我们通过"Newton's Second Law"(牛顿第二运动定律)F=ma将加速度与力关联起来,这个定律使得加速度和力的关系得以量化,进一步提升了我们对力和运动的理解。这时,我们也对力的概念与力的理论进行了介绍,但由于只有一维,力的题目相对简单,而且只能与一维的运动进行结合。

因此,在第三章,我们引入了二维的boss,也就是二维的力和运动,这无疑给我们的理解带来了新的挑战和机遇。当然,如果我们综合考虑力和二维的运动,那么情况就会变得非常复杂。因此,在第三章的时候只是要求大家从一个角度去进行思考,主要考察的题目都是一些受力平衡、受力稳定、力的"decomposition"(拆解)等知识点。

#02

完成了第一个Cross Topic Review Exercise之后,我们进入了第二个部分。

这个部分是在抛开能量与动量的视角下,看我们如何能将力和运动进行更深度的结合。因此,在第四、五、六章中,我们引入了"Friction"(摩擦力)与"Connected Particles"(连通粒子)等更为复杂的概念。首先引入了在运动中最为复杂的问题,即摩擦力。摩擦力的存在使得实际的运动问题变得复杂多变,因为在考虑到摩擦力的时候,我们要考虑"Friction Coefficient"(摩擦系数)、"Dynamic Friction"(动摩擦)、"Static Friction"(静摩擦)以及摩擦力的方向问题。

在研究斜面上的运动,我们也可以很好地和前几章中的运动结合起来,使得我们对运动的理解更为全面。而连通粒子就可以和第三章的力分析很好地进行结合,这样我们就可以理解到,即使是复杂的多物体系统,也可以通过力的分析来理解其运动规律。

在第四章、第五章和第六章结合的时候,我们可以通过对整体进行力分析以及对局部进行力分析获得联立的方程组,这无疑提升了我们解决问题的能力。第六章很好地结合了P1中的"Calculus"(微积分)部分,考查的是如何用函数图像来描述一个物体的运动。

#03

在Cross Topic Review Exercise Two之后,我们就正式进入了本书的第三部分。这部分实际上是对运动和力由此得来的一些物理量进行进一步的思考与升华。

其中包括"Momentum"(动量)、"Energy"(能量)和"Work"(功)。这些都是我们在理解力和运动的基础上,进一步掌握的物理量。

动量,也就是质量和速度的乘积,它是描述物体运动状态的一种重要工具;而能量,也就是1/2 mv^2的乘积,它是我们理解物体运动的另一种重要视角。最后,通过第九章将第八章与第七章所讲过的部分内容进行结合,我们得到了"Energy Conservation Law"(能量守恒定律)。

同时,这一章由于在能量守恒中机械能的部分引入了"Potential Energy"(重力势能),因此也可以和之前第三章的力分析、第四章的摩擦力很好地结合起来,使得我们对力和运动的理解达到了新的高度。

希望这样的知识串讲对大家理解教材和题目有帮助~

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