CIE 物理
CIE Physics P3 Concept Map
23 个知识节点 · P3
1. Apparatus & Setup
Using Apparatus & Instructions（器材使用与指令执行）
📖 DefinitionP3 首先考查能否按指令搭建并读数，偏差来自 setup 顺序错误。
🔑 Key先搭建再置零再读数。
每步记录要有单位。
读数位数受仪器分辨率约束。
🎯 Exam focusMS 会直接给 raw value 窗口（range），出窗即失分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 按图连接。
Step 2 \rightarrow 做零点检查。
Step 3 \rightarrow 读第一组并确认范围。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(a)
Record raw L and T_0 with required precision.
先完成搭建 \rightarrow 读 L 到 mm \rightarrow 读 T_0 到指定分辨率。
[B1] L 在允许范围且精度正确。
[B1] T_0 精度正确。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(a)
Obtain initial count/value n_0 with evidence of repeats.
先测 n_0 \rightarrow 至少重复一次并记录一致性。
[B1] n_0 在允许范围。
[B1] 有重复证据。
Raw Reading Quality Control（原始读数质量控制）
📖 Definition原始数据分看三点：分辨率、合理范围、趋势方向。
🔑 Keyraw value 要贴合设备最小刻度。
量值需物理合理。
多组数据需保持单调趋势。
🎯 Exam focus只抄到一位小数但仪器分辨率是 mm 会被判不合格。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 确认读数分辨率。
Step 2 \rightarrow 每读一组先 sanity check。
Step 3 \rightarrow 看趋势是否一致。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(b)
Record raw s,d,H_2,T with constraints H_2T_0.
逐项读到规定精度 \rightarrow 检查不等式约束 \rightarrow 再入表。
[B1] s,d 精度正确。
[B1] H_2 合理且有单位。
[B1] T>T_0 满足。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)
Collect five sets showing correct trend M\uparrow,n\downarrow.
改变 M \rightarrow 每次重测 n \rightarrow 检查趋势后再记录。
[M1] 至少五组有效数据。
[B1] 趋势正确。
2. Measurement Core
Repeat Readings & Mean Value（重复测量与均值）
📖 DefinitionP3 鼓励重复以降低随机误差，尤其是难稳定读数。
🔑 Key均值前先剔除明显异常点。
重复次数越多，可信度越高。
最终值通常与重复证据挂钩得分。
🎯 Exam focusMS 常有“evidence of repeats”单独分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 做至少 2-3 次。
Step 2 \rightarrow 记录每次结果。
Step 3 \rightarrow 给平均并保持合理位数。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(a)
Initial n_0 requires evidence of repeats.
重复测 n_0 \rightarrow 平均或展示两次接近结果。
[B1] 重复证据分。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(c)
Take second set of L,H_1,H_2,T then compare.
第二次完整测量 \rightarrow 与第一次比较差异。
[B1] 第二组 L 有效。
[B1] 第二组 H_1,H_2,T 有效。
Resolution & Significant Figures（分辨率与有效数字）
📖 DefinitionP3 的数字格式错误会直接丢过程分，即使趋势正确。
🔑 Keyraw 值按最小分度。
derived 值的 s.f. 与 raw 保持一致或 +1。
不写成不规范分数格式。
🎯 Exam focusMS 明确写“all values of 1/I given to same s.f. as I (or one more)”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先确定 raw s.f.。
Step 2 \rightarrow 统一 derived 列位数。
Step 3 \rightarrow 全表一致检查。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)
Enter 1/I with correct significant figures based on raw I.
按 raw I 的 s.f. 规则写 1/I \rightarrow 全列保持一致。
[B1] s.f. 规则满足。
[B1] 1/I 计算正确。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(e)
State k values not as fractions and not to only 1 s.f.
k 结果统一科学记数或小数格式 \rightarrow 至少 2 s.f.。
[B1] 数值表达格式正确。
3. Uncertainty
Absolute Uncertainty（绝对不确定度）
📖 Definition绝对不确定度通常由仪器分辨率或重复测量半程差给出。
🔑 Key单次读数：常取半最小分度。
重复读数：可用 half-range（若清晰展示）。
差值量不确定度需合成。
🎯 Exam focus把 repeated equal values 写成零不确定度通常不被接受。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 明确来源（仪器或重复）。
Step 2 \rightarrow 求目标量不确定度。
Step 3 \rightarrow 写单位。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(b)(iii)
Find absolute uncertainty in H_1-H_2.
先算两高度差 \rightarrow 合成其绝对不确定度（通常 2-4 mm 区间）。
[B1] 绝对不确定度范围正确。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(b)(iv)
Calculate \Delta L with correct unit from uncertainty analysis.
由前一步不确定度结果 \rightarrow 计算 \Delta L 并写单位。
[B1] \Delta L 计算正确并带单位。
Percentage Uncertainty（百分不确定度）
📖 DefinitionP3 高频：将绝对不确定度转换为百分值，作为是否一致判据。
🔑 Key\%u=\frac{\Delta x}{x}\times100\%。
比较两次常数时，常与阈值（如 30%）比较。
🎯 Exam focus常见错误：分子分母弄反，或忘记乘 100。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写标准式。
Step 2 \rightarrow 代入数值。
Step 3 \rightarrow 与阈值比较并下结论。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(b)(iii)
Use absolute uncertainty to compute percentage uncertainty.
用 \%u=\frac{\Delta}{value}\times100 \rightarrow 得到百分结果。
[M1] 方法式正确。
[A1] 百分值正确。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(e)
Calculate percentage difference between two k values and compare with 30%.
算 \%diff \rightarrow 与 30% 比较 \rightarrow 写 consistent/inconsistent。
[M1] 百分差计算。
[A1] 比较结论正确。
Combining Uncertainties（不确定度合成）
📖 Definition教材 P1 practical 明确要求“Combining uncertainties”，P3 常在派生量中直接考。
🔑 Key乘除关系：百分不确定度相加。
差值关系：绝对不确定度相加。
重复测量可用 half-range，但不能默认 0。
🎯 Exam focusMS 中常给方法分在“写出合成思路”，不是只给最终数字。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先判断运算类型（差值 or 乘除）。
Step 2 \rightarrow 合成不确定度。
Step 3 \rightarrow 转换成所需形式（absolute / %）。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(b)(iii)
Absolute uncertainty in H_1-H_2 then percentage uncertainty method.
先做差值不确定度合成 \rightarrow 再写 \frac{\Delta}{value}\times100\%。
[B1] 差值不确定度处理正确。
[M1] 百分不确定度方法正确。
CIE 9702/22/F/M/25 MS style transfer
If repeated readings are taken, uncertainty may be half-range (with shown working).
先求 range \rightarrow 取 half-range \rightarrow 代入后续百分不确定度。
[B1] half-range 使用条件正确。
[A1] 后续合成合理。
4. Table Construction
Headings & Units Convention（表头与单位规范）
📖 Definition表格格式在 P3 有独立分，quantity 与 unit 必须同现且规范。
🔑 Key表头写法如 x/\text{m}, 1/I\,/\,\text{A}^{-1}。
单位必须与列数据一致。
不得混用非标准表头。
🎯 Exam focusMS 对不规范单位位置或缺单位直接不给表头分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先定所有列量与单位。
Step 2 \rightarrow 按科学格式写表头。
Step 3 \rightarrow 回查每列一致性。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)
Record six sets of x,I and include 1/I with proper column headings.
表头先写 quantity/unit \rightarrow 再录入 raw 与 derived 列。
[B1] 表头 quantity+unit 合规。
[B1] 1/I 列正确建立。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)
Table with M,g and N^3 requires unit conventions.
M/g, N^3 等列名统一格式 \rightarrow 单位与量名匹配。
[B1] 表头单位规范分。
Derived Columns（派生列计算）
📖 DefinitionP3 常通过派生列线性化关系，如 1/I, N^3 等。
🔑 Key先算 raw 再算 derived。
每个 derived 值都要来自同一行 raw 值。
线性化后更易做 best-fit。
🎯 Exam focus只算部分行或计算器舍入不一致都会丢分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写变换关系。
Step 2 \rightarrow 逐行计算。
Step 3 \rightarrow 校验趋势与单位。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)
Calculate 1/I for all recorded current values.
逐行做倒数 \rightarrow 与 raw I 保持对应。
[B1] 1/I 计算正确。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)
Compute N^3 and maintain 3 s.f.
每行 N^3 计算 \rightarrow 统一 3 s.f. 输出。
[B1] N^3 计算正确。
[B1] s.f. 规则满足。
5. Variable Range
Range Planning（变量范围设计）
📖 DefinitionP3 要求有效 range：不能只在狭窄区间取点。
🔑 Keyrange mark 常要求 x_{min} 与 x_{max} 双边覆盖。
极值点需可测且安全。
range 足够大才利于梯度判定。
🎯 Exam focus点数够但范围太窄依然丢 range 分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先选极小与极大值。
Step 2 \rightarrow 中间均匀取点。
Step 3 \rightarrow 检查是否满足 MS 下限。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)
Data range condition: x_{min}\le 0.200\,m, x_{max}\ge 0.800\,m.
预设起止点满足条件 \rightarrow 中间插点形成 6 组。
[B1] range 条件满足。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)
Range of mass M: include M_{min}=10g, M_{max}\ge60g.
按最小到最大载荷设计实验序列 \rightarrow 保证跨度。
[B1] 范围分达标。
Trend Validity Check（趋势有效性检查）
📖 Definition数据不仅要有数值，还要符合物理趋势。
🔑 Key根据理论先预测趋势。
异常点需标注且可剔除。
趋势错误会连带影响图像与结论分。
🎯 Exam focusMS 常明写 trend：如 I\uparrow with x\uparrow 或 n\downarrow with M\uparrow。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写预期趋势。
Step 2 \rightarrow 采点后快速检查。
Step 3 \rightarrow 异常点处理后再作图。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)
Correct trend required: I increases as x increases.
每次增加 x 后检查 I 是否同步增加。
[B1] 趋势判断正确。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)
Correct trend required: M increases while n decreases.
逐组检查单调关系 \rightarrow 若反常则重测。
[B1] 趋势分达成。
6. Graph Plotting
Axes & Scale Selection（坐标轴与比例尺选择）
📖 Definition图像分先看轴标签和比例尺是否科学。
🔑 Key轴必须标 quantity。
点云应占至少半张网格（x,y 两方向）。
刻度间隔不应怪异。
🎯 Exam focus比例尺选太小导致点挤一块，直接失去 quality 分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先标轴量与单位。
Step 2 \rightarrow 选覆盖半图以上比例尺。
Step 3 \rightarrow 再开始绘点。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(c)(i)
Plot graph of 1/I against x: axes and scales must meet criteria.
轴标签后设比例尺 \rightarrow 保证点阵在 x,y 均占半图以上。
[B1] 轴标签正确。
[B1] 比例尺合理并覆盖充分。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)(i)
Plot N^3 vs M with suitable scale.
避免 awkward scales \rightarrow 以简单步长覆盖全部点。
[B1] scale 规则满足。
Point Plotting Accuracy（描点精度）
📖 Definition描点精度是独立给分点，圆点太大或偏移会丢分。
🔑 Key点直径 \le 半小格。
坐标误差通常不超过半小格。
所有表中点都要上图。
🎯 Exam focus漏点即使直线好看也拿不到完整 plot 分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 逐点核对坐标。
Step 2 \rightarrow 细点描绘。
Step 3 \rightarrow 回查点数一致。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(c)(i)
Plot all observations with required plotting precision.
按表逐行上图 \rightarrow 点大小控制 \rightarrow 坐标偏差控制。
[B1] 描点精度正确。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)(i)
All data points must be plotted for quality mark eligibility.
检查“至少 4/5 点均上图” \rightarrow 才能拿 quality。
[B1] 全点绘制要求满足。
7. Best-fit & Gradient
Best-fit Line Criteria（最佳拟合线准则）
📖 Definitionbest-fit 不是穿每一点，而是全局平衡。
🔑 Key线要细直，不可折线。
两侧点分布尽量均衡。
可标异常点并说明。
🎯 Exam focus“连点折线”是 P3 经典失分点。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 观察总体趋势。
Step 2 \rightarrow 画单一直线平衡两侧点。
Step 3 \rightarrow 必要时标 anomaly。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(c)(ii)
Draw line of best fit with balanced distribution of points.
在点群中心走线 \rightarrow 保证两侧数量与偏离近似平衡。
[B1] best-fit line 质量达标。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)
Linear trend graph requires acceptable best-fit judgement.
非折线、非过粗 \rightarrow 满足直线质量与趋势要求。
[B1] 直线质量分。
Gradient / Intercept Method（斜率与截距法）
📖 DefinitionP3 常通过图像斜率截距反推物理常数。
🔑 Key选取相距较远两点算梯度，减小相对误差。
截距要从 best-fit 线读取，不是数据点。
代入模型方程求常数。
🎯 Exam focus用太近的点算斜率会被判精度不足。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 在线上选远点。
Step 2 \rightarrow 算 gradient/intercept。
Step 3 \rightarrow 代模型求目标常数。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)(ii)(iii)
Use graph to determine gradient-related quantity and final constant.
从 best-fit 线读两点 \rightarrow 算梯度 \rightarrow 代题给关系式。
[C1] 梯度方法正确。
[A1] 梯度数值合理。
[A1] 常数结果正确。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(c)
Linearized 1/I-x graph used for parameter extraction.
先画线性图 \rightarrow 用 slope/intercept 读参数。
[B1] 可线性拟合。
[M1] 参数提取流程正确。
Anomalous Point Handling（异常点处理）
📖 DefinitionP3 的 best-fit 允许标注异常点，但必须可解释且剩余点数充足。
🔑 Key异常点可圈出/标注。
判 best-fit 时可忽略该点，但剩余点数需满足 MS 要求。
不能借异常点掩盖整体趋势问题。
🎯 Exam focusMS 常写明“if anomalous point is identified, at least 5 points must remain”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 识别明显偏离点。
Step 2 \rightarrow 明确标注 anomaly。
Step 3 \rightarrow 用剩余点画 best-fit。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(c)(ii) MS note
Best-fit judgement allows one identified anomalous point.
标出异常点 \rightarrow 不用于拟合 \rightarrow 确保其余点仍满足数量与分布要求。
[B1] 异常点标注合理。
[B1] best-fit 仍满足质量标准。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)
Graph quality depends on trend with valid point set.
若某点显著离群，先检查实验记录再决定是否标异常。
[M1] 处理流程正确。
[A1] 最终图线有效。
8. Constants from Data
Calculating Constant \(k\)（常数量 \(k\) 计算）
📖 DefinitionP3 后段常给两组数据求 k，再做一致性判断。
🔑 Key每组独立算 k。
中间值保留足够位数。
两次 k 要可比较。
🎯 Exam focus只给一个 k 或用 1 s.f. 通常失分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 代第一组算 k_1。
Step 2 \rightarrow 代第二组算 k_2。
Step 3 \rightarrow 统一格式输出。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(d)
Calculate two values of k correctly from two datasets.
两组数据分别代公式 \rightarrow 得 k_1,k_2。
[B1] 两个 k 计算正确。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(c)
Second set must satisfy quality trend before k calculation.
先验证第二组 L 与 (H_1-H_2) 条件 \rightarrow 再算 k。
[B1] 质量条件满足分。
Percentage Difference Test（百分差一致性检验）
📖 DefinitionP3 常用百分差阈值判定实验一致性。
🔑 Key\%diff=\frac{|k_1-k_2|}{mean}\times100\%。
与题目阈值（如 30%）比较。
结论要写 consistent / not consistent。
🎯 Exam focus算完数字不写比较结论会丢最后分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 算百分差。
Step 2 \rightarrow 比阈值。
Step 3 \rightarrow 写判定句。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(e)
Calculate percentage difference between two k values and compare with 30%.
先求 \%diff \rightarrow 与 30% 比较 \rightarrow 输出一致性。
[M1] 计算过程正确。
[A1] 结论与比较一致。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(d)(e)
Link quality of two calculated constants to reliability judgement.
两 k 越接近 \rightarrow 百分差越小 \rightarrow 结果更可靠。
[B1] 可靠性判断逻辑正确。
9. Evaluation
Identify Limitations（识别实验局限）
📖 DefinitionP3 评价题先指出具体 limitation，而不是泛泛“有误差”。
🔑 Key局限要具体到步骤/器材。
可测性、对齐、反应时间、零点漂移是高频。
应能对应到数据偏差方向。
🎯 Exam focus无针对性的 generic statement 很难拿分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 锁定最敏感步骤。
Step 2 \rightarrow 写 limitation。
Step 3 \rightarrow 指出影响。
CIE 9702/31/M/J/25 Q2(e)
State practical limitation from setup/data collection method.
指定如刻度视差、对齐误差、接触不稳定 \rightarrow 影响读数一致性。
[B1] limitation 具体且有效。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(f)
Final evaluation on reliability and procedural weaknesses.
联系前面 \%diff 与数据散布 \rightarrow 指出主要局限。
[B1] 局限识别与证据匹配。
Suggest Improvements（提出改进方案）
📖 Definition改进建议必须与前述 limitation 一一对应。
🔑 Key改进要可操作、可执行。
“repeat more times / use set square / use data logger”需与问题对应。
最好指出如何降低该误差。
🎯 Exam focus写“be careful”不算有效改进。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 对应 limitation。
Step 2 \rightarrow 给可执行动作。
Step 3 \rightarrow 说明预期效果。
CIE 9702/31/M/J/25 Q2(f)
Give improvement(s) to reduce identified uncertainty sources.
如加 set square 减视差、增加重复并取均值、延长量程减相对误差。
[B1] 改进具体且针对性强。
CIE 9702/33/F/M/25 Q2(e)(f)
After consistency test, propose method to improve reliability of k.
扩大测量范围 + 提高读数分辨率 + 重复更多组。
[B1] 改进与可靠性目标对应。
10. P3 Exam Workflow
Time Management（P3 时间管理）
📖 DefinitionP3 质量来自流程管理：先拿稳表格/图像基础分，再冲分析分。
🔑 Key先完成 raw+table 再作图。
图像完成后立即做 gradient/intercept。
最后做 evaluation，避免时间压缩。
🎯 Exam focus很多考生因为前面卡太久导致后段高性价比分空白。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 5-10 分钟搭建与初测。
Step 2 \rightarrow 20 分钟内完成采点+表。
Step 3 \rightarrow 20 分钟图像+常数+评价。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1-Q2
Two-question practical paper requiring balanced time between data collection and analysis.
Q1 先快速拿 table/graph 分 \rightarrow Q2 保证常数与一致性结论完整。
[B1] 流程完整可覆盖核心得分点。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(d)-Q2(f)
Late-stage graph/analysis marks often lost due to time overrun.
提前预留图像与评价时间 \rightarrow 避免末题空白。
[B1] 关键步骤完成度提升。
Mark-scheme Alignment（与 MS 对齐作答）
📖 DefinitionP3 高分核心是按 MS 语言作答：范围、趋势、格式、比较结论都要显式出现。
🔑 Key关注关键词：range, trend, correct calculation, with unit, conclusion。
每问都要对应一个可判分证据。
避免只给结果无方法。
🎯 Exam focusP3 不是只看物理想法，格式与证据同样给分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 做题时同步自查 MS 关键词。
Step 2 \rightarrow 每小问留下可判分痕迹。
Step 3 \rightarrow 结论句必须完整。
CIE 9702/33/F/M/25 MS Q1(c)-Q2(e)
MS explicitly awards marks for axes labels, trend, calculation method and consistency conclusion.
作答按“方法\rightarrow计算\rightarrow结论”模板，确保每个关键词出现。
[B1] 对齐格式分。
[M1] 方法分。
[A1] 结果分。
CIE 9702/31/M/J/25 MS Q1-Q2
Marks awarded for repeats, column conventions, graph quality and derived-value checks.
按 MS 清单逐项完成 \rightarrow 减少隐性失分。
[B1] 规范项达标。
[A1] 核心结果达标。
Testing Relationship Design（关系检验实验设计）
📖 Definition教材 Practical skills 明确要求“Testing a relationship”，P3 常用线性化验证模型。
🔑 Key先假设关系（如 y\propto x, y\propto x^n）。
通过变量变换构造线性图（如 1/I, N^3）。
用直线性与截距判断模型合理性。
🎯 Exam focus只采数据不说明“测试哪个关系”会丢 planning/analysis 思维分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写出待检验关系。
Step 2 \rightarrow 设计对应派生列与作图变量。
Step 3 \rightarrow 用图线性质给结论。
CIE 9702/33/F/M/25 Q1(b)(c)
Create 1/I column and plot against x to test expected model.
通过变量变换把非线性关系转线性 \rightarrow 用 best-fit 检验关系。
[B1] 派生列设计正确。
[M1] 线性化检验思路正确。
[A1] 关系判断合理。
CIE 9702/31/M/J/25 Q1(c)(d)
Use N^3-M graph to test dependence.
构造 N^3 列 \rightarrow 作图看是否近似直线 \rightarrow 判断关系是否成立。
[B1] 变量选择正确。
[A1] 图像判读结论正确。