ALEVEL物理-天体物理与宇宙学之得分解析

  考点整合，模块划分
  首先爱德思物理Paper 5主要涉及四块核心内容：热力学、原子核衰变、振荡以及天体物理学与宇宙学。前两块内容多以计算形式出现，间或涉及“半衰期”、“结合能”等定义考核。
  而振荡概念，尤其简谐运动题型中小题必考“简谐运动”定义，因此定义背诵至关重要，接着会结合现象考察学员对“共振”或“阻尼”性质的掌握。
  物理教研园区与机械工业实践
  天体物理学与宇宙学是重中之重，考察内容也较杂，全卷以此为核心一般会有2～3道大题，基础部分会涉及万有引力公式和圆周运动公式的综合运用，另外考察宇宙天体到地球的三种测距方法或是多普勒效应、赫罗图和天体的演变过程。
  规范表述，题型归纳
  相对容易掌握的应是热力学，仅计算占比较重，而文字表述相对“死板”。其中计算题根据新考纲发布以来，历年真题中90%会涉及图片和图片的联合应用或考察图片和图片两个公式。
  对于公式与原理引起重视，难度并不高，需要注意的是文字表述题型，切记仔细审题，以下题为例：
  解析：(c）小问要求从分子动量角度阐述球内压强随温度升高而增大，部分学员会想当然用图片公式去说明，实则与题意不符。
  针对此类题型，凡出现“motion”、“momentum”等字眼要求从分子运动或动量角度解释压强变化，UIA物理教研室沈老师归纳整合以下模版：
  步骤标化，细节把控
  原子核衰变计算一般会把图片与图片做综合考核，求特定时间后放射性元素的活性或未衰变的原子核数目时，通常不会直接给到图片(衰变常数)，而是给出具体半衰期，因此需用半衰期求出衰变常数，接着搭配第二个公式求得剩余活性或未衰变原子核数目。
  以上是衰变考点的高频题型，大多以衰变方程式类型出题，首先需补充完整衰变方程式，确保方程式两边与上下数值之和均一致即可。主要涉及图片公式运用。
  按照图片的步骤进行求解，求解图片时需以反应物质量之和减去产物质量之和，从而求得缺少的质量，根据质量—能量守恒原理，缺失的质量则是以能量形式被释放而出。
  下面结合真题剖析具体解题步骤：
  以上为衰变方程式的经典题型，结合上述解题步骤，仅需注意求图片时需将单位u转化成kg。
  躲雷避坑，定理辨析
  振荡这块内容对于简谐运动的定义和作图是必考的，计算题多以求解速度或加速度的题型出现，运用公式图片和图片即可。但此类题型通常设有“陷阱”，以下题为例：
  简谐运动的定义这块不再赘述，小题必考足以见其重要性；计算加速度时，需注意此处3mm是两个极限位置的距离，即振幅的2倍，故解题代入A值时应代1.5mm。属于高频易错点，本身难度不大，多为粗心失分，需引起重视。
  文字表述题中常考“共振”以及“阻尼”的定义，需着重落实默背。其中“阻尼”运动相对容易识别，物体振幅越来越小，能量相应损耗。而对于“共振”的理解，学员们容易与受迫振动混淆。
  举例说明：当把正播放铃声的手机放在桌上时为什么声音会变大？大多数学员反应的“共振”其实不对，这种现象属于受迫振动。当手机放在桌面上振动时，手机带动桌面振动进而引起桌面附近更多的空气粒子振动，直观表现出来的就是声音变大。
  那么何为“共振”？同样以手机振动为例，当达到某一个特定频率播放时，其在桌面上声音达到，此时才是共振。
  简而言之，共振就是能量转化率的体现，是由于声音的频率刚好和桌子的固有频率一致或接近时才会发生的。解题时一定注意以下特定字眼：“certain frequency”、“loudest”等词汇，基本与共振相关。
  顺序差异，原理解析
  作为压轴的天体物理学和宇宙学，首先，相对基础的应用万有引力和向心加速度题型，通常考察学员对圆周运动的理解程度。主要在解题细节方面需重视：以求周期为例，先求角速度，再根据图片则可求得周期。
  另外属于高频题型的“天体距离测算”常以文字表述题出现，UIA物理教研室将其以表格形式直观归纳，辅助清晰思路。
  天体距离测算一般以前两种方法考核，第三种方法则对应难度会有所提升。UIA物理教研室沈老师为大家归纳方法选择技巧：当题中出现“nearby star”，对应种；出现“distant star”,则为第二种；而出现“very distant star”，选择第三种。
  掌握解题方法后，表述环节则至关重要。UIA物理教研室内部研发专题讲义，标化各题型对应规范表述
  首先需要清晰明确的是，赫罗图温度轴的数值标注与普通坐标系是不同的，数值由右往左升高，而且以2倍关系递增。另外，纵轴代表的不是天体的亮度，而是天体与太阳亮度的比值，亦是学员们容易混淆不清的，需引起重视。
  而天体生成初始相对稳定，作为主序星存在（图中已注明），随着天体内部核聚变的发生导致氢燃料消耗殆尽，进而成为红巨星。红巨星仍旧会发生核聚变，只是此时燃料变成了氦。
  而氦被消耗完后则成为白矮星，此时天体已处于生命末期，不再发生核聚变。所谓的白矮星其实是红巨星剩下的残骸。那么，这三种星各有什么特点呢?
  对于以上整合内容，部分学员会陷入误区，例如：主序星一定比红巨星亮度暗。其实不然，上述特性是同一个天体在不同生命阶段的体现，不可将不同天体作为比较对象，其实无法得到所谓“绝对性”的结论。
  此外，对于“高质量天体作为主序星生命周期短”的原因表述也是高频考点之一。其实是因为质量大的天体对应更大的万有引力，内部更容易发生核聚变，氢燃料消耗相对也较快，因而作为主序星的生命周期反而更短