AP 물리학

AP Physics B/C.

1 개요

미국 칼리지 보드에서 주관하는 AP 과목 겸 시험이다. B와 C과목으로 세분화되어 있으며, B는 폭넓은 물리학 주제(뉴턴역학, 유체역학, 열역학, 광학, 전자기학, 핵물리학 등)에 대한 지식을 시험하고 C는 주제가 적은 대신(뉴턴역학과 전자기학 그리고 끝) 계산의 난이도가 미친듯이 상승한다. 미적분은 기본이요 때에 따라 미분방정식을 풀어야 하는 경우도 생긴다.[1] 하지만 계산은 신의 도구 TI-84 혹은 89[2]가 다 해준다. 그냥 문제 개념만 이해하면 쉽다.
하지만 C 과목의 경우 난이도는 B에 비해서 미친듯이 상승하기 때문에 개념을 완전히 마스터 해두지 못하면 AP 시험칠때, 특히 Free Response 섹션에서 문제만 멍하니 바라보다 답을 못 적을 가능성이 농후하다. 미리 문제를 손이 아프도록 많이 풀어보던가 아니면 문제를 보고 대략적인 그림을 그려서 모든 힘의 방향들을 그려서 문제를 간략화하도록 하자. 이게 현지 선생님들이 추천하는 방식이기도 하고, 또 효과가 꽤 있다. 물론 이건 뉴턴역학 부분에만 해당한다.
요약하자면 한국 교육과정 기준으로 B는 물리Ⅰ+물리Ⅱ+α(심화 내용 몇 가지) 수준이고, C는 대학 일반물리를 살짝 약화시킨 정도의 수준이라 보면 되겠다.

그런데 2015년 부터 B과목을 1과 2로 나눈다고 한다! 원래 1년 과정이었던 B를 1을 1년 과정, 또 2를 1년 과정, 이렇게 해서 2년 과정으로 바꾼 것. AP시험을 보게되면 대학의 반년 과정으로 쳐준다고는 하는데, 원래 B였던 시절부터 잘 안쳐줬던지라... 안습 아무래도 랩을 덜했던 B에 비해 2년 과정으로 나뉘면서 랩을 더 많이 하는 모양이다. 지켜보도록 하자. IB 따라하나?

2015년 7월, 첫 Physics 1과 Physics 2 시험의 결과가 공개되었다. 개정 전이였던 Physics B 시험의 5점 비율이 14.3%였던 것을 감안하면 Physics 1과 Physics 2 시험의 만점 비율이 각각 4.1%, 8.4%라는 것은 개정 후, 시험 난이도가 전체적으로 많이 올라갔다는 것을 보여주고 있다. (4.1%는 전체 AP 시험 중 최저 수치이다.) 2015년 점수 분포도

여담이지만 원한다면 1만 듣고 바로 C로 넘어가는 것도 가능하다고 한다.

2 난이도

같은 AP 과목 가운데서도 난이도가 상당히 높은 축에 속한다그리고 시험장에서 교과서 만한 참고서들을 보게 되지. 특히나 C 과목은 미적분을 암산으로 계산하면 수학의 신 취급을 받는 미국의 특성상 진입장벽이 상당히 높다. 그나마 비인기 과목이기 때문에[3] 정예화가 되어 합격비율은 60%정도로 높지만, 5점 만점 비율은 15% 정도밖에 되지 않는다. C 과목은 실로 엄청난 정예화를 자랑하여, 전자기학 부문의 경우 응시자 12000명 중 70%가 합격하는 기현상을 기록했다.
1년동안 배워야 할 양이 상당히 많은 과목이다. 수학처럼 연속 과정은 아니지만(뉴턴역학을 빼먹어도 전자기학이나 파동을 공부하는 데는 별 지장이 없다) 물리학이라는 학문이 너무나 방대하기 때문에 뭘 놓치면 시험에서 애를 먹는다.

여담이지만 보통 AP 시험에 합격하면 미국 대학에서 학과 가산점을 받을 수 있는데, 물리학으로 받는 것은 꽤 어렵다. 이런걸 들으면 MIT라든지 칼텍 등 공학에 강한 학교에 지원할 생각인 경우가 많은데, 3점만 나와도 학과이수 처리하고 크레딧을 주는 타대학 타과목과 달리 여기서는 5점이 나와도 그냥 입학과정때 인정만 해주고 학과를 이수한 걸로는 안 쳐준다. 이유는 AP가 자기들 기준으로는 그리 어렵지 않기 때문이라고.(...) 1년동안 개고생해서 합격하고 보상은 못받는다니 참 안습.아니 MIT 칼텍 합격했으면 만족해야지 뭘 더 바라는거지??
그래도 이 시험에 응시해서 좋은 결과가 나왔다면 입시 때 상당한 도움이 되니 위의 이유만으로 포기하지는 않도록 하자.
근데 시험에서 공식이 적힌 종이를 제공해준다. 즉, 시험볼땐 물리를 이해하는것이 가장 중요하다

3 단원 구성뇌 오버로드 주의

3.1 B[4]

3.1.1 뉴턴역학(Newtonian Mechanics)

  • 벡터(Vectors): 벡터의 정의와 합, 차, 분해에 대하여 배운다.[5]
  • 1차원 운동(One-Dimensional Motion): 이동 거리와 변위의 차이, 속도와 속력, 1차원 상대 속도, 가속도, 등가속도 운동 공식과 그래프에 대하여 배운다.[6]
  • 2차원 운동(Two-Dimensional Motion): 2차원 상대 속도, 포물선 운동, 등속 원운동과 구심 가속도에 대하여 배운다.[5]
  • 뉴턴의 운동 법칙(Newton's Laws of Motion): 뉴턴의 운동 법칙 3가지와 그 적용, 여러 가지 힘의 종류에 대하여 배운다.[7]
  • 일과 에너지(Work end Energy): 일의 정의와 일률, 일-에너지 정리, 역학적 에너지 보존, 보존력과 비보존력에 대하여 배운다.[6]
  • 운동량과 충격량(Impacts and Linear Momentum): 운동량과 충격량의 정의 및 관계, 운동량 보존 법칙, 충돌의 종류에 대하여 배운다.[7]
  • 돌림힘(Torque): 돌림힘의 정의와 역학적 평형에 대하여 배운다.[6]
  • 진동 운동(Oscillatory Motion): 단진동의 정의와 등속 원운동과의 비교, 용수철 진자와 단진자의 주기, 단진동과 역학적 에너지 보존에 대하여 배운다.[5]
  • 만유 인력(Gravitation): 만유 인력의 법칙과 만유 인력에 의한 퍼텐셜 에너지[8]와 탈출 속도 및 궤도 운동 속도에 대하여 배운다.[6]

3.1.2 유체역학 및 열역학(Fluid Mechanics and Thermal Physics)

  • 유체(Fluids): 파스칼 법칙, 유체의 압력과 부력, 아르키메데스 법칙, 유체의 연속 방정식과 베르누이 법칙에 대하여 배운다.[6]
  • 열역학(Thermodynamics): 한번 보면 모르겠고 두번 보면 알겠지만 세번 보면 자신이 모른다는 것을 깨닫는 그 열역학 맞다 온도와 압력, 열의 전달, 몰(mol)의 개념, 이상 기체 상태 방정식, 기체 분자 운동론, 열역학 제 1법칙과 열역학 과정, 열역학 제 2법칙과 열기관의 효율에 대하여 배운다.[7]

3.1.3 전자기학(Electricity and Magnetism)

  • 정전기학(Electrostatics): 검전기 사용법, 쿨롱 법칙, 전기장과 전위, 축전기의 전기 용량에 대하여 배운다.[7]
  • 전기 회로(Electric Circuits): 전압, 전류, 저항, 전력과 전기 에너지, 저항과 축전기의 연결에 대하여 배운다.[9]
  • 자기장과 자기력(Magnetic Fields and Forces): 자기장, 자기력, 전류에 의한 자기장, 자기장에서 전류가 받는 힘, 전류가 흐르는 두 도선 사이의 힘, 로런츠 힘에 대하여 배운다.[5]
  • 전자기 유도(Electromagnetic Induction): 전자기 유도의 정의, 렌츠 법칙, 자기력선속과 패러데이 법칙에 대하여 배운다.[6]

3.1.4 파동 및 광학(Waves and Optics)

  • 파동과 소리(Waves and Sound): 종파와 횡파, 파동의 기술, 파동의 여러 가지 성질(반사, 회절, 간섭, 도플러 효과, 맥놀이, 정상파 등)에 대하여 배운다.[7]
  • 빛(Light): 전자기파, 빛의 반사와 굴절, 임계각과 전반사, 빛의 회절과 간섭에 대하여 배운다.[7]
  • 기하 광학(Geometrical Optics): 평면 거울과 구면 거울, 렌즈에서 상의 형성에 대하여 배운다.[5]

3.1.5 원자 및 핵물리학(Atomic and Nuclear Physics)

  • 양자론(Quantum Theory): 광전 효과, 콤프턴 효과와 광자의 운동량, 물질파, 선 스펙트럼에 대하여 배운다.[7]
  • 원자(The Atom): 원자의 구조와 원자 모형의 변천, 수소 원자에서 전자의 전이, 전자 구름 모형에 대하여 배운다.[6]
  • 원자핵(The Nucleus): 원자핵의 구성 입자와 결합 에너지, 핵붕괴, 핵융합과 핵분열 및 질량 결손에 대하여 배운다.[10]

3.2 C[11]

3.2.1 뉴턴역학(Newtonian Mechanics)

  • 벡터(Vectors): 벡터의 실수배, 단위벡터를 이용한 벡터의 성분 표시, 벡터의 내적과 외적이 추가되었다.
  • 운동학(Kinematics): 미적분을 이용한 위치, 속도, 가속도의 표현이 추가되었다.
  • 뉴턴의 운동 법칙(Newton's Laws of Motion): 추가된 내용 없음
  • 일과 에너지(Work and Energy): 미적분을 이용한 일과 일률의 표현, 퍼텐셜 에너지 곡선 해석이 추가되었다.
  • 선운동량(Linear Momentum): 미적분을 이용한 힘과 충격량의 표현, 질량 중심에 대한 내용이 추가되었다.
  • 회전 운동(Rotational Motion): AP 물리학 C 역학의 꽃. 돌림힘과 역학적 평형을 제외한 모든 개념이 새로운 내용이라고 봐도 무방하다. 각변위, 각속도, 각가속도의 개념과 관계, 등각가속도 운동 공식, 회전 관성(관성 모멘트), 회전 운동에서 일과 에너지, 각운동량 보존 법칙이 추가되었다.
  • 만유인력(Gravitation): 케플러 법칙, 물체 내부와 외부에서의 중력 변화, 미적분을 이용한 만유인력 구하기, 만유인력 퍼텐셜 에너지 공식의 유도, 공통 질량 중심이 추가되었다.
  • 진동 운동(Oscillatory Motion): 삼각함수를 이용한 단진동의 기술, 단진동을 나타내는 미분방정식이 추가되었다.

3.2.2 전자기학(Electricity and Magnetism)

  • 정전기학(Electrostatics): 미적분을 이용한 전기장과 전기력 및 전위 구하기, 대전체 내부와 외부에서의 전기장과 전위 변화, 전기력선속과 가우스 법칙이 추가되었다.
  • 축전기와 전기 용량(Capacitor and its Capacitance): 평행판이 아닌 축전기의 전기 용량 구하기, 유전체와 유전 상수, 축전기에 저장된 전기 에너지가 추가되었다.
  • 직류 회로(Direct Current Circuits): 키르히호프의 법칙, 휘트스톤 브리지, RC 회로의 충전 전하량과 전류 함수가 추가되었다.
  • 자기장과 자기력(Magnetic Forces and Fields): 미적분을 이용한 자기력 구하기, 비오-사바르 법칙과 앙페르 법칙이 추가되었다.
  • 전자기 유도(Electromagnetic Induction): 미적분을 이용한 자기력선속과 유도 기전력 구하기, 미적분을 이용한 패러데이 법칙의 표현, 코일과 자체 유도, RL 회로의 전류 상수, 코일에 저장된 자기 에너지, LC 회로의 전기 진동, 맥스웰 방정식이 추가되었다.

사족이지만 물리Ⅱ 전자기의 최종보스로 꼽히는 교류 회로는 C 과목에서도 등장하지 않는다(...). 일반물리에서는 나오지만.

  1. ↑ 그래서 C 과목을 공부할 때는 AP 미적분학을 같이 공부하면 좋다.
  2. ↑ 모르는 사람을 위해서 설명해주자면, 계산기다. 계산은 기본이요 함수 그래프도 그려주고 미적분(단, 계산과정으로 보여줘야되는 문제에서 별 도움 안된다)도 해주는 신의 도구다. 미국에서는 시험 중에 계산기를 사용 할 수가 있다. 이 사실에 얼마나 많은 한국 고3들이 울분할까...다만 계산 더러운건 책임 못진다 다만 시험마다 계산기 기준이 달라서, 칼리지보드 주관 시험(AP, SAT, SAT II)은 TI-89에 TI-NSpire까지 사용할 수 있으나 ACT는 지나친 고성능 계산기는 금지한다.
  3. ↑ B의 경우 일반학문인 주제에 2009년 응시자 수가 6만명 남짓으로, 미국사처럼 30만명을 훌쩍 넘기는 과목에 비하면 정말 작다.
  4. ↑ 실제로 한국 교육과정의 각 과목과 일치하는 것은 아니고 몇몇 심화 내용이 포함되어 있다.
  5. ↑ 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 한국 교육과정 상 물리Ⅱ에 해당.
  6. ↑ 6.0 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 한국 교육과정 상 물리Ⅰ에 해당.
  7. ↑ 7.0 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 한국 교육과정 상 물리Ⅰ과 물리Ⅱ에 모두 해당.
  8. ↑ 유도 과정에 미적분이 포함되어 있기 때문에 유도는 C 과정에서 하고 여기서는 결과만 소개한다.
  9. ↑ 한국 교육과정 상 이전 물리Ⅰ에 해당.
  10. ↑ 한국 교육과정 상 이전 물리Ⅱ에 해당.
  11. ↑ 기본적으로 B 과목의 역학/전자기 내용을 포함하므로 여기서는 C에서 추가된 내용만 서술한다. 또한 대체적으로 대학교 일반물리에 해당하는 내용이므로 한국 교육과정에서 포함하는 과목은 적지 않는다.