AP Phy s ic s B Co ur se S y lla bu s
2 0 11 - 2 0 1 2
M r. H eg l un d
B r ia n. He gl u nd @ c hero ke e.k 1 2 . ga. u s
Co ur se Go a ls a nd Ov er vie w
T he AP P h ys i c s B co ur s e u ti li ze s g u id ed i nq uir y i n o rd er to p ro v id e a s y st e ma tic
d ev elo p me n t o f t he ma i n p r i nc ip le s o f p h ys ic s; s tud e nt - ce n ter ed le ar ni n g , wi t h a n e mp ha s is
o n p ro b le m so l vi n g , wi ll he lp st ud e nt s d e velo p a d eep u nd er s ta nd i n g o f p h ys i cs co nc ep t s. I t
is a ss u me d t h at t he s t ud en t s ar e fa mi l iar wi t h a l geb r a a nd tri go no met r y. T he co ur se is
d es i g ned to b e eq ui va le nt to a co lle g e co ur se t h at p ro v id e s a fo u nd at io n i n p h ys ic s fo r
st ud e nt s i n l i fe sc ie nc e s , p r e med , a nd o t her fie l d s no t d ir ect l y re la ted t o sc ie nc e. T he
co ur s e al so i nc l ud e s a la b o r ato r y co mp o ne nt co n st it u t i n g a mi n i mu m o f 2 0 % o f
in s tr uc tio na l ti me . S t ud en t s ar e e nco ur a ged to k eep co p ie s o f t hei r l ab o r ato r y wo r k fo r u se
in d et er mi n i n g co l le ge c r ed it o r p l ace me n t ( htt p : //ap ce nt ral .co l le geb o ard .co m )
Co nte n t O ut li ne : Pe rce nta g e s rep re s en t g o a l s f o r t he AP Ex a m .
I. N e wt o ni a n M ec ha n i cs 35%
II. Fl u id Me c ha n ic s a n d T her ma l P h ys i c s 15%
III. El ec tri ci t y a nd Ma g ne ti s m 25%
IV. Wa ve s a nd Op t ic s 15%
V. Ato mi c a nd N uc lea r P h ys ic s 10%
( h ttp :/ /ap c e ntr a l.co ll e ge b o ar d .co m )
Tim e R eq u i rem en t
At lea s t 2 5 0 mi n u te s p er wee k .
A mi n i mu m o f o ne lab p er we e k o r eq ui va le n t .
St ud e nt s s ho u ld sp e nd a t le a st 5 ho ur s a we e k i n i nd i v id ual s t ud y o u ts id e o f t h e c la ssro o m.
Sc ho o l R eso u rce Req u i rem ents
A co ll e ge - le ve l p h ys i cs te xtb o o k f o r t h e t e ac h er and eac h s t ud e n t
Eac h tea c her a nd t he s t u d en t s ha ve ac ce ss to t he AP Ph y sic s Tea ch e r ’s G u id e a n d th e 2 0 0 4
AP Ph ys ic s B Re lea sed Exa m s.
Acce s s to ma ter ia ls, eq u ip me nt s, a nd ti me ad eq u ate to co nd u ct co l le ge - l ev el p h ys i c s
in v e st i gat io n s o ut li n ed i n t he tea c her s g uid e .
A nc ho r Tex tb o o k :
Wal ker, J a me s S., 2 0 0 4 . Phy s ic s , 2 t h ed it io n. Up p er S ad d le Ri ver, NJ .: P ear so n P re nt ice
Hal l .
Co l le g e B o ard . AP P hy s ic s Tea c he r ’s Gu i d e a nd th e 2 0 0 4 AP P hy s ic s B Re lea sed Ex a m s .
Gra d ing Po l ic y :
Gra de s:
As se s s me nt Perce n t a g e Gra d ing S ca le
Test 40% A= 9 0 -1 0 0
Ho me wo r k 25% B = 8 0 -8 9
Lab 10% C= 7 0 - 7 9
Q uiz 10% F= 0 -6 9
Fi n al 15%
As se s s me nt de scr i pt io n s
Test s
An n o u nced a nd gi v e n a f ter e ac h u n it, i nc l ud i n g a p rac ti ce AP e xa m te n t ati v el y
sc hed u led f o r t h e la st t w o w ee ks o f Ap ri l .
Ho me wo r k
As s i g ned a nd gr ad ed p er u n it, a ver a ged a t t he e n d o f t he s e me st er
Q uiz ze s
An n o u nced a nd u na n no u nc ed , a v era ged at t he e n d o f t he s e me st er
Lab
Co nd uc ted ap p r o xi ma te l y o n ce a we e k a nd fo llo w ap p ro p r ia tel y wi t h t he mate ria l.
St ud e nt s wi ll co l lab o r at e a nd s ub mi t lab s o nl i ne u si n g Go o g le Do c s. E a ch lab s ho u ld
in cl ud e: Tit le, Ob j ect i ve s, Mat eri al Li st, P ro ced ure , D ata , Cal c ul at io ns and
Co nc l u sio n s .
No teb o o k
I t i s e s se n ti al t ha t ea c h st ud e nt k eep a n o rga n iz ed no teb o o k .
Fi n al
T he fi n al e xa m wi ll b e a n no u nc ed a nd ad mi n i ste red o n t h e d e si g n ated d a y
Co u rs e D es ig n a n d O bj ect iv es
To pi c Sug g es te d
Ti me
Ki ne ma t ic s: ( i nc l ud i n g ve cto r s, v ecto r a l geb ra, co mp o n e nt s o f vec to r s, co o rd i na te2 wee k s
s ys te ms, d i sp l ace me n t, ve lo c it y, a nd ac cel era t io n) ; mo t io n i n o ne d i me n sio n ;
mo tio n i n t wo d i me n sio n s i n cl ud i n g p ro j ec ti le mo tio n
Ne wt o n ’s La ws o f Mo t io n: s ta ti c eq u il ib ri u m ( fir st la w); d yn a mi c s o f a s i n gl e 3 wee k s
p arti cl e ( seco nd la w) ; s ys t e ms o f t wo o r mo re o b j ects (t h ird l a w)
Wo rk , E ne rg y, P o wer : wo r k a nd wo r k - e ne rg y t h e o re m; fo r ce s a nd p o te n ti al 2 wee k s
en erg y; co n ser v at io n o f en erg y; p o we r
S ys te ms o f p ar tic le s, li n ear mo me n t u m: c e nter o f ma s s ; i mp ul se a nd mo me n t u m; 1 .5 we e ks
co n se r vat io n o f li n ear m o me n t u m, co l li s io ns
Cir c ul ar Mo tio n a nd Ro t atio n : u ni f o r m c irc u lar mo tio n, to rq ue a nd ro tat io n al 1 .5 wee k s
st at ic s; ro ta tio n al k i ne m ati cs a nd d yn a mic s ; a n g ul ar mo me n t u m a nd it s
co n se r vat io n
Os ci lla tio n s a nd Gr a vi ta tio n: s i mp le har mo nic m o tio n (d yn a mi cs a nd e n e rg y 2 wee k s
rela tio n s hip s) ; ma s s o n a sp r i n g; p e nd ul u m a nd o th er o sc il lat io n s; Ne wt o n ’s la w
o f gr a vi t y; o r b it s o f p la ne t s a nd sa te ll ite s ( cir c u lar a nd ge ner al)
Fl u id M ec ha n ic s: h yd r o s tat ic p r es s ur e, b uo ya n c y, fl uid flo w co n ti n u it y, 2 wee k s
B erno u ll i ’s eq uat io n
Te mp er at ur e a nd h eat : m ec ha ni ca l eq u i val e nt o f he at, h ea t tr a ns fer a nd t her mal 0 .5 we e ks
exp a ns io n
Ki ne ti c t h eo r y a nd t her mo d yn a mic s : Id e al g as e s ( k i net ic mo d el a nd id e al ga s la w), 2 .5 we e ks
La ws o f t her mo d yn a mi c s ( 1 s t a nd 2 n d )
Elec tro st at ic s: c harg e a n d Co u lo mb ’s la w; e le ctr i c fie ld a nd el ec tric p o te nt ia l 2 wee k s
(i ncl ud i n g p o i nt c harg e s ) ; G a us s ’ la w; fie ld s a nd p o te nt ia l s o f o t h er c h arge
d is trib u tio n s
Co nd uc to r s, c ap ac ito r s, d iel ect r ic s : e lec tro sta ti c s wi t h co nd uc to r s; cap a c ito r s 1 .5 we e ks
(cap ac it a nce , p ar a ll el p l ate, a nd sp her ica l a nd c yl i nd r ica l); d ie lec tri c s
Elec tri c c irc u it s: C u r r e n t, r e si s ta nc e, p o wer; s te ad y - s tat e d i rec t c urr e nt circ u it s 2 wee k s
wi t h b at ter ie s a nd r e si s t o r s o n l y; cap ac ito rs i n c irc ui t s ( ste ad y st ate a nd tra n sie n t s
in R C ci rc ui t s)
Ma g ne tic F ie ld s : fo r c e s o n mo v i n g c h arg es i n m ag n et ic fie ld s ; fo rc e s o n cu rre nt - 1 .5 we e ks
carr yi n g wi r e s i n ma g ne tic f ie ld s; f ie ld s o f lo n g cu rre nt - carr yi n g wire s ; B io t -
Sa var t la w a nd A mp e r e ’s l a w
Elec tro ma g n et i s m: ele ct r o ma g net ic i nd uc tio n ( i nc l ud i n g Fa rad a y ’s la w and Le nz ’ s 1 .5 we e ks
la w) ; i nd uct a nce ( i nc l ud in g LR a nd LC c irc u it s); Ma x we l l ’s eq uat io n s
Wa ve mo tio n ( i nc l ud i n g so u nd ) : tr a v el i n g wa v e s, wa ve p ro p a ga tio n, s ta n d in g 2 wee k s
wa v e s, s up er p o s it io n
P h ys ic al o p ti cs : i n ter f er en ce, d i ff r ac tio n, d i sp er sio n o f l i g ht a nd t h e 1 .5 we e ks
elec tro ma g n et ic sp e ctr u m
Geo me tri c o p t ic s: r e f lec tio n a nd r e fr act io n, mi rr o rs, le n se s 1 .5
Ato mi c p h ys i c s a nd q u a nt u m e ff ec t s: p ho to n s, t he p ho to e lec tr ic e ffe ct, Co mp to n 2 .5 we e ks
Sca tt eri n g, x -r a ys , a to m ic e n erg y le v el s, wa ve -p arti cl e d ua lit y
N ucl ear p h ys i c s: n u cle a r r eac tio n s ( i nc l ud i n g co n ser v atio n o f ma s s n u m b er a nd 1 wee k
ch arg e), ma s s -e n erg y eq ui v al e nce
Co ur se Pla n ne r:
1 s t Se me st e r O bj e ct iv es :
U ni t 1 : Ve cto r s
(ch . 3 ) :
◊ Vecto r al g eb ra, Tri go no me tr y r e vie w, me as u re m en t s co mp o n e nt v ect o r s
and vec to r ad d it io n
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Det er mi n i n g P i Head to Ta il Ve cto r Ad d itio n
W her e a m I l ab
U ni t 2 : Grap h i n g
(ch . 2 )
◊ Gr ap hi n g mo t io n; d i sta n ce v s. t i me , p o s it io n v s. ti me , ve lo ci t y v s.
ti me , a nd acc eler at io n v s. ti me
Lab o rato r y Act i vi t i e s: Di st a nce ti me grap h Velo c it y t i me gr ap h
P o sit io n ti me grap h Acce ler at io n t i me g rap h
U ni t 3 : Ki n e ma tic s
(ch . 2 ,4 )
◊ O ne a nd t wo d i me n s io na l ki ne mat ic s ( i nc l ud i n g p ro j ecti le mo tio n)
Lab o rato r y Act i vi ti e s: P r o j ectil e Mo tio n
Acce ler at io n o f gr a vi t y
U ni t 4 : Fo rc e
(ch .5 ,6 )
◊ Ne wt o n ’s t hre e la ws , Fri ctio n, Fr ee -B o d y Di a gra ms
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Ne wt o n 's la ws
Fo r ce Tab l e
U ni t 5 : Wo r k - E nerg y
(ch .7 ,8 )
◊ Wo r k , Wo r k -E ne rg y T he o re m, K i ne ti c e ne rg y, P o te nt ia l e ne rg y,
Co n ser va tio n o f E ne rg y, an d p o we r
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Co n ser va tio n o f E ne rg y: En erg y Tr a ns ferred
U ni t 6 : Mo me n t u m
(ch .9 )
◊ I mp u l se, Co n ser v at io n o f Li ne ar Mo me n t u m a nd co ll i sio n s
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Ela st ic Co ll is io n s: Virt u al Lab
U ni t 7 : C irc u lar Mo t io n
(ch . 6 ,1 2 )
◊ An g u lar mo t io n, Ce n trip eta l fo rc e, G ra vi ta tio n al fo r ce, Kep ler ’s La ws
o f p la ne tar y mo t io n
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Ce n tr ip eta l Fo rc e Lab
U ni t 8 : F l uid Mec h a nic s
(ch . 1 5 )
◊ P r es s ur e, B uo ya n c y, Arc hi med e s P ri n cip le, B er n o ul li ’s P ri nc ip l e
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Mario tt e C yl i nd er Lab
B uo ya n c y Lab
U ni t 9 : T her mo d yn a mi c s
(ch . 1 6 -1 8 )
◊ Te mp er at ur e, t h er ma l e x p an s io n, ki n et ic t heo r y, he at tra n s fer
Lab o rato r y Act i vi ti e s: T her ma l e xp a n s io n Lab
2 n d Se me st e r O bj ect iv e s:
U ni t 1 : Ele ctr o s tat ic s
(ch . 9 ,2 0 )
◊ C ha rge, Co u l o mb ’s La w, ele ctr ic fie ld s , el ec tri c p o te nt ia l (p o i n t
ch arg es) , co nd uc to r s a n d cap ac ito rs
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Va n d er Gra ff Ge ner ato r Lab – Cl a ss De mo
Stat ic El ectr ic it y: Vir t ua l Lab
U ni t 2 : C urr e nt
Elec tri ci t y
(ch . 2 1 )
◊ C ur r e n t, r es i sta n ce, cap aci ta nc e, p o we r, D C cir c ui t a n al ys i s
Lab o rato r y Act i vi ti e s: C ur r e n t E lec tr ici t y Cir c ui t Lab
U ni t 3 : Ma g ne ti s m
(ch . 2 2 ,2 3 )
◊ Ma g ne tic fo rce o n a mo vi n g c ha rge, ma g ne ti c fo rce o n a c urre n t
car r yi n g wi re, ma g n e tic field o f c urr e nt carr yi n g wir e, i nd u ct io n,
Le nz ’s La w a nd Farad a y ’s La w
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Ma g ne tic F ie ld Lab
U ni t 4 : Wa v e Mo tio n
(ch . 1 3 ,1 4 )
◊ Tr ave li n g wa ve s, wa v e p ro p ag at io n, st a nd i n g wa ve s, s up erp o s it io n,
Do p p ler e ffec t, i nte n s it y, ele ctro ma g ne tic wa v e s
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Sp eed o f So u nd Lab
U ni t 5 : Li g h t a nd Op t ic s
(ch . 2 6 ,2 8 )
◊ I n ter fer e nce , d i ffra ct io n , re fl ect io n, r e fra ct io n, mi rro r s, le n se s, wa ve
o p tic s
Lab o rato r y Act i vi ti e s: Ra y Di a gr a m Lab : M irro rs
Ra y Di a gr a m Lab : Le n s
Fo ca l P o i n t o f a Co n ve x Le n s
I nd e x o f Re fr act io n
U ni t 6 : Mo d er n P h ys i cs
(ch . 2 9 ,3 0 ,3 1 ,3 2 )
◊ P ho to n s, p ho to e lec tri c e ffec t, Co mp to n sca tt eri n g, x - ra ys , a to mi c
en erg y le v el s, wa ve -p art icl e d ua li t y, n ucl ear p h y si cs a nd e n erg y - ma s s
eq u i va le nc e
La b o ra to r y In ve st ig a t io ns :
All Lab ac ti v iti e s ar e ha nd s -o n u n le s s o t her wi s e no t ed