CIE 物理
CIE Physics P5 Concept Map
22 个知识节点 · P5
1. Planning Variables
Independent / Dependent / Control（自变量、因变量、控制变量）
📖 DefinitionP5 规划题第一步就是清晰定义变量角色与控制方法。
🔑 Keyindependent 只能改一个核心量。
dependent 需可量化读数。
control 变量要给“如何保持恒定”的操作句。
🎯 Exam focusMS 常分开给“identify variable”与“state control method”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 明确要测试的关系。
Step 2 \rightarrow 指定变量角色。
Step 3 \rightarrow 写每个 control 的具体操作。
CIE 9702/51/M/J/25 Q1
Plan an experiment to investigate relation between two physical quantities.
先设 independent 与 dependent \rightarrow 列出关键 control \rightarrow 对每个 control 给保持方式。
[B1] independent 正确。
[B1] dependent 正确。
[B1] control + method 明确。
CIE 9702/52/F/M/24 Q1
State one variable to control and how to control it.
点名变量 \rightarrow 给可执行保持策略（同器材、同环境、同初始条件）。
[B1] 变量正确。
[B1] 方法具体可行。
Range & Interval Design（取值范围与步长设计）
📖 DefinitionP5 规划要有足够数据跨度与合理步长，支撑后续图像判定。
🔑 Key至少 5-6 组数据更稳。
范围要覆盖明显变化。
步长尽量均匀，避免只在局部密集。
🎯 Exam focus常见失分：只给“take several values”而无具体范围。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 定最小与最大值。
Step 2 \rightarrow 选均匀间隔。
Step 3 \rightarrow 检查可操作与安全性。
CIE 9702/52/F/M/25 Q1
Suggest suitable range of the variable and number of readings.
给出 x_{min} 到 x_{max} \rightarrow 说明 6 组左右均匀取点 \rightarrow 解释为何能看趋势。
[B1] 合理范围。
[B1] 足够点数。
[B1] 解释完整。
CIE 9702/51/O/N/24 Q1
Explain why very small range is unsuitable for testing relationship.
范围过窄 \rightarrow 变化信号弱于误差 \rightarrow 难以确认关系。
[B1] 范围影响结论的物理解释。
2. Apparatus Selection
Apparatus & Precision Choice（器材与精度选择）
📖 DefinitionP5 不只列器材名，还要体现“为什么这个量程/精度合适”。
🔑 Key器材应覆盖预期量程。
分辨率要匹配目标不确定度。
必要时替换更高精度仪器。
🎯 Exam focusMS 常给“appropriate instrument”单独分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 估算待测量级。
Step 2 \rightarrow 选量程刚好覆盖的仪器。
Step 3 \rightarrow 说明分辨率优势。
CIE 9702/53/M/J/25 Q1
Select suitable measuring instruments for proposed experiment.
先按量级选量程 \rightarrow 再按精度选分度 \rightarrow 说明避免超量程与读数粗糙。
[B1] 器材选择合理。
[B1] 精度理由正确。
CIE 9702/52/M/J/24 Q1
Justify why a digital stopwatch is preferred over manual timing for short intervals.
短时间测量时反应时占比大 \rightarrow 数字采样可显著降随机误差。
[B1] 误差来源识别。
[B1] 选择理由成立。
Setup Diagram & Practical Logic（装置图与实验逻辑）
📖 DefinitionP5 装置图要反映信号路径、测量点和调节点，不是装饰图。
🔑 Key图中需标关键器件与测量位置。
可调量和固定量应可识别。
连接顺序要满足可操作流程。
🎯 Exam focus漏标测量点/方向会导致后续步骤不可判分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先画主结构。
Step 2 \rightarrow 标注测量点和变量。
Step 3 \rightarrow 检查是否可按步骤执行。
CIE 9702/54/M/J/25 Q1
Draw labelled arrangement for collecting data to test the relationship.
画主装置 \rightarrow 标传感器/刻度位置 \rightarrow 明确变量变化方向。
[B1] 装置要素齐全。
[B1] 标注清晰。
[B1] 逻辑可执行。
CIE 9702/51/M/J/24 Q1
Identify where to measure the dependent quantity on your diagram.
在图上直接标 measurement point \rightarrow 与 dependent 定义一致。
[B1] 测量点准确可判分。
3. Data Collection
Repeat Readings & Averaging（重复测量与均值）
📖 DefinitionP5 评价 reliability 时，重复测量是核心证据。
🔑 Key每组至少 2-3 次重复更稳。
报告 mean 并说明离散。
异常值需有处理理由。
🎯 Exam focus只写“repeat readings”但不写 how many/why 会丢解释分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 设定每点重复次数。
Step 2 \rightarrow 记录并求平均。
Step 3 \rightarrow 判断是否需重测异常组。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
State how repeated measurements improve reliability.
重复读数 \rightarrow 随机误差平均化 \rightarrow mean 更接近真值。
[B1] 机制解释正确。
[B1] 可靠性结论正确。
CIE 9702/51/O/N/24 Q2
Given repeated data set, calculate mean and comment on spread.
先算 mean \rightarrow 看 range 或标准离散 \rightarrow 评价数据稳定性。
[A1] mean 正确。
[B1] spread 评论合理。
Raw Table Structure（原始数据表结构）
📖 DefinitionP5 表格分强调 quantity/unit、一致位数和可读性。
🔑 Key表头格式：quantity / unit。
同列小数位保持一致。
raw 与 derived 列分开。
🎯 Exam focusMS 常直接判“headings and units”与“consistency of values”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先定表头。
Step 2 \rightarrow 再录 raw。
Step 3 \rightarrow 单独计算 derived 列。
CIE 9702/52/F/M/24 Q2
Construct a suitable results table for the proposed experiment.
先列 x, y 与单位 \rightarrow 预留 derived 列 \rightarrow 保持位数一致。
[B1] 表头与单位。
[B1] 结构合理。
[B1] 位数一致。
CIE 9702/51/M/J/25 Q2
Explain why units should not be repeated in each cell.
单位应在表头统一声明 \rightarrow 防止冗余与格式混乱。
[B1] 表格规范解释正确。
4. Data Processing
Derived Quantities（派生量计算）
📖 DefinitionP5 Q2 常要求从原始量构造派生量用于线性化。
🔑 Key常见派生：1/x, x^2, \ln x。
逐行对应原始数据。
s.f. 规则保持一致。
🎯 Exam focus只算部分行或舍入混乱会丢 method+accuracy。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写变换关系。
Step 2 \rightarrow 逐行计算。
Step 3 \rightarrow 检查趋势与单位逻辑。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Calculate a transformed variable for all data points before plotting.
先给转换式 \rightarrow 全行计算 \rightarrow 检查是否与理论线性关系匹配。
[C1] 转换式正确。
[A1] 计算正确。
[B1] 全行完成。
CIE 9702/53/M/J/24 Q2
Use transformed values to obtain a constant from graph.
先算派生列 \rightarrow 作图求梯度 \rightarrow 代回常数公式。
[M1] 派生量方法。
[A1] 常数值正确。
Uncertainty Propagation（不确定度传播）
📖 DefinitionP5 分析题会把单次读数不确定度传播到派生量/常数。
🔑 Key乘除关系：百分不确定度相加。
加减关系：绝对不确定度相加。
最终给合理位数与单位。
🎯 Exam focus常见错：忘记在最终结论中体现不确定度。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 列各量不确定度。
Step 2 \rightarrow 按运算规则合成。
Step 3 \rightarrow 回写到常数结果。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Determine percentage uncertainty in the calculated constant.
先写常数与测量量关系 \rightarrow 汇总各项 \%u \rightarrow 得总不确定度。
[M1] 合成方法。
[A1] 百分值正确。
CIE 9702/51/O/N/24 Q2
Explain how reducing one instrument uncertainty affects final constant uncertainty.
识别主导误差项 \rightarrow 降低该项可显著降低总 \%u。
[B1] 主导项判断。
[B1] 影响解释正确。
5. Graph & Linearisation
Axes, Scale, Plot Quality（坐标轴、比例尺与描点质量）
📖 DefinitionP5 图像分由 axis label、scale usage、point accuracy 三块构成。
🔑 Key轴需 quantity + unit。
点云应覆盖网格主要区域。
点大小/位置满足精度要求。
🎯 Exam focus图像美观不是重点，判分关键是可读和可测梯度。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先标轴后定尺。
Step 2 \rightarrow 精准描点。
Step 3 \rightarrow 回查遗漏点。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Plot transformed data on graph paper with suitable scales.
先定简洁比例尺 \rightarrow 描全点 \rightarrow 确保分布覆盖半图以上。
[B1] 轴与单位。
[B1] 比例尺合适。
[B1] 点图质量达标。
CIE 9702/51/M/J/24 Q2
State one reason why awkward scales should be avoided.
awkward scale 增加读数误差 \rightarrow 梯度/截距不稳定。
[B1] 原因正确。
Linearisation Strategy（线性化策略）
📖 DefinitionP5 核心能力是把非线性关系变成直线来验证模型。
🔑 Key若 y\propto x^n，可用 \ln y-\ln x 线性化。
或构造 y 对 1/x, x^2 图。
线性后便于求常数与指数。
🎯 Exam focus常失分在“知道画图但不知道为何这样变换”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 写理论关系。
Step 2 \rightarrow 做代数重排到直线型。
Step 3 \rightarrow 选对坐标轴变量。
CIE 9702/53/M/J/25 Q2
Choose appropriate graph to test proposed relationship.
将关系改写为 Y=mX+c \rightarrow 指定 X,Y \rightarrow 说明如何判断成立。
[M1] 重排方法。
[B1] 轴变量选择正确。
CIE 9702/54/M/J/25 Q2
Explain why plotting \ln y against \ln x can identify exponent n.
线性式 \ln y=\ln k+n\ln x \rightarrow 梯度即 n。
[B1] 线性化原理。
[B1] 梯度含义正确。
Error Bars & Data Quality（误差棒与数据质量）
📖 DefinitionP5 图像高阶评价常要求使用误差棒判断是否与模型一致。
🔑 Keyerror bar 需来自测量不确定度。
若直线穿过多数误差棒，模型更可信。
离群点需结合误差棒判断是否异常。
🎯 Exam focus只看点位不看误差棒，容易过度下结论。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先算每点不确定度。
Step 2 \rightarrow 在图上画误差棒。
Step 3 \rightarrow 用误差棒支持/否定模型。
CIE 9702/52/O/N/25 Q2
Use uncertainty bars to comment on agreement with a straight-line model.
画出每点误差棒 \rightarrow 看 best-fit 是否穿过多数区间 \rightarrow 再写一致性结论。
[M1] 误差棒使用方法。
[B1] 判断逻辑正确。
CIE 9702/51/M/J/24 Q2
State why one point should not be rejected solely by visual distance from line.
若该点误差棒仍与模型线重叠 \rightarrow 不应直接判异常。
[B1] 误差棒判据正确。
6. Gradient & Constants
Gradient/Intercept Extraction（梯度与截距提取）
📖 DefinitionP5 常数题几乎都依赖 best-fit 线的梯度和截距。
🔑 Key选线上的远点取梯度。
截距从 best-fit 线读，不是原始点。
保留足够有效数字。
🎯 Exam focus若取点过近，梯度相对误差显著放大。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 在线上选间距大两点。
Step 2 \rightarrow 算梯度与截距。
Step 3 \rightarrow 传播到目标常数。
CIE 9702/52/F/M/24 Q2
Use your graph to determine gradient and a physical constant.
先读两点求 m \rightarrow 若需读 c 再取截距 \rightarrow 代题给式求常数。
[C1] 梯度方法正确。
[A1] 梯度值合理。
[A1] 常数正确。
CIE 9702/51/O/N/25 Q2
Explain why gradient should be taken from best-fit line, not from raw points.
best-fit 平滑随机误差 \rightarrow 梯度更代表整体趋势。
[B1] 统计意义解释正确。
Constant Calculation & Check（常数计算与一致性检验）
📖 DefinitionP5 后段常要求算出常数并评价其与理论值的一致性。
🔑 Key先求实验值 k_{exp}。
再比较理论值 k_{th} 与不确定度区间。
可用百分差 \%diff 量化。
🎯 Exam focus只给“close”而无量化比较通常不给满分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 由梯度/截距求 k_{exp}。
Step 2 \rightarrow 算 \%diff 或区间重叠。
Step 3 \rightarrow 写 consistent / not consistent。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Compare calculated constant with accepted value and comment.
先算 \%diff \rightarrow 与总不确定度比较 \rightarrow 给一致性结论。
[M1] 比较方法正确。
[A1] 结论合理且有依据。
CIE 9702/53/M/J/24 Q2
State whether result supports the model within experimental uncertainty.
若理论值落在实验区间内 \rightarrow 支持模型；否则需讨论系统误差。
[B1] 判据正确。
[B1] 结论表述完整。
Gradient Uncertainty Band（梯度不确定度带）
📖 DefinitionP5 常要求由最陡/最缓合理线估计梯度不确定度。
🔑 Key\Delta m\approx\frac{m_{max}-m_{min}}{2}。
需基于“仍符合误差范围”的直线。
结果写成 m\pm\Delta m。
🎯 Exam focus常见失分是随意画最陡/最缓线，未考虑误差约束。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 画 best-fit。
Step 2 \rightarrow 画最陡与最缓可接受线。
Step 3 \rightarrow 算 \Delta m 并传播到常数。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Estimate uncertainty in gradient from allowable lines.
取 m_{max},m_{min} \rightarrow 代 \Delta m=(m_{max}-m_{min})/2 \rightarrow 给 m\pm\Delta m。
[M1] 极值梯度方法。
[A1] 不确定度计算正确。
CIE 9702/53/O/N/24 Q2
Explain how gradient uncertainty affects calculated constant.
常数由 m 导出 \rightarrow \Delta m 传播到 \Delta k \rightarrow 一致性结论应随之调整。
[B1] 传播逻辑正确。
[B1] 评价结论正确。
7. Relationship Testing
Testing \(y\propto x^n\)（幂律关系检验）
📖 DefinitionP5 规划题与分析题都常出现指数 n 的判定。
🔑 Key\ln y=\ln k+n\ln x。
梯度 =n。
截距 =\ln k。
🎯 Exam focus高频是“给数据表，要求你判断 n 是否接近整数”。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先取 \ln 线性化。
Step 2 \rightarrow 图上求梯度。
Step 3 \rightarrow 比较理论指数。
CIE 9702/54/M/J/25 Q2
Determine exponent n from a log-log plot.
用两远点求梯度 \rightarrow 梯度即 n \rightarrow 与理论值比对。
[C1] 梯度法。
[A1] n 正确。
[B1] 比较结论正确。
CIE 9702/53/O/N/24 Q2
Explain how uncertainty in gradient affects uncertainty in n.
梯度不确定度直接传递到 n \rightarrow 应给 n\pm\Delta n。
[B1] 传播逻辑正确。
Model Validation & Residual Thinking（模型验证与残差思维）
📖 DefinitionP5 高分评价不仅看“近似直线”，还看偏离模式。
🔑 Key随机散布支持模型。
系统弯曲提示模型缺项。
异常点需说明来源。
🎯 Exam focus只写“graph is straight”不够，要加偏差分析。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 看整体形状。
Step 2 \rightarrow 分析偏离是否随机。
Step 3 \rightarrow 给模型有效性结论。
CIE 9702/52/O/N/25 Q2
Comment on whether plotted data supports proposed linear model.
若点围绕直线随机分布 \rightarrow 支持模型；若同向弯曲 \rightarrow 可能模型不完整。
[B1] 分布判读正确。
[B1] 结论有依据。
CIE 9702/51/M/J/24 Q2
State one reason for an anomalous point and how to address it.
可能来自读数失误/瞬时扰动 \rightarrow 复测该点并记录处理依据。
[B1] 原因合理。
[B1] 处理方案有效。
8. Evaluation Skills
Identify Limitations（识别实验局限）
📖 DefinitionP5 评价题看你能否指出“具体且关键”的限制。
🔑 Key限制应定位到步骤/器材。
需说明如何影响结果（随机或系统偏差）。
避免泛泛“human error”。
🎯 Exam focusMS 偏好“具体机制+影响方向”的表达。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 找最敏感步骤。
Step 2 \rightarrow 写限制机制。
Step 3 \rightarrow 说明对数据/常数的影响。
CIE 9702/51/M/J/25 Q1
State one significant limitation in your method.
指出如视差、摩擦、热漂移 \rightarrow 说明会导致系统偏高/偏低。
[B1] 局限具体。
[B1] 影响说明正确。
CIE 9702/52/F/M/24 Q1
Explain why reaction time is a limitation in manual timing.
人工启动/停止延迟非随机小量 \rightarrow 会系统性拉长短时间测量。
[B1] 机制解释清楚。
Targeted Improvements（针对性改进）
📖 Definition高质量改进必须与对应 limitation 一一匹配。
🔑 Key改进要可操作（换仪器、改流程、加重复）。
需说明降低哪类误差。
避免空泛建议。
🎯 Exam focus“be careful”通常不算有效改进。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 对应具体局限。
Step 2 \rightarrow 给可执行动作。
Step 3 \rightarrow 说明预期改进量。
CIE 9702/53/M/J/25 Q1
Suggest one improvement to reduce uncertainty in the measured variable.
如用数据记录器替代人工计时 \rightarrow 减反应时误差 \rightarrow 降低随机散布。
[B1] 改进具体。
[B1] 目标误差匹配。
CIE 9702/51/O/N/24 Q1
Explain why increasing measured range can improve reliability of gradient.
范围增大 \rightarrow 相对读数误差占比下降 \rightarrow 梯度更稳定。
[B1] 原理正确。
9. Planning Question (Q1)
Planning Mark-scheme Alignment（规划题与MS对齐）
📖 DefinitionP5 Q1 高分关键是按 MS 关键词组织答案，而非散点描述。
🔑 Key关键词常含：variables, method, repeats, control, safety, graph/test relationship。
每条要有可执行动作。
结构化分点作答更稳。
🎯 Exam focus漏掉某一维度（如 safety 或 control）会直接失去对应分。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 按 MS 维度列提纲。
Step 2 \rightarrow 每点写“做什么+为什么”。
Step 3 \rightarrow 末尾补关系检验方式。
CIE 9702/51/M/J/25 Q1
Write a complete plan to test a specified relationship.
按变量-装置-步骤-数据-图像-评价顺序写 \rightarrow 每段对应一个判分点。
[M1] 结构完整。
[B1] 变量控制。
[B1] 数据与图像计划。
CIE 9702/54/O/N/25 Q1
State how your method would allow the relationship to be tested.
明确要画的图与判据（线性/梯度/截距） \rightarrow 直接对接关系检验。
[B1] 检验方法可判分。
Risk Control & Fair Test（风险控制与公平实验）
📖 DefinitionP5 规划题常要求安全措施与 fair test 逻辑同时出现。
🔑 Keyrisk 要“危害-措施”配对。
fair test 要确保仅 independent 改变。
环境变量与起始条件要统一。
🎯 Exam focus只写“wear goggles”而不对应风险，得分不稳。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 识别主要风险源。
Step 2 \rightarrow 给针对性防护。
Step 3 \rightarrow 补公平性控制策略。
CIE 9702/53/M/J/25 Q1
State one safety precaution and one fair-test precaution.
安全：对应具体风险给措施 \rightarrow 公平：保持 control 不变仅改 independent。
[B1] safety 对应正确。
[B1] fair test 对应正确。
CIE 9702/51/O/N/24 Q1
Explain why controlling ambient temperature is necessary.
温度影响材料/传感器响应 \rightarrow 若不控会混入额外变量。
[B1] 控温必要性解释。
10. Data Analysis Question (Q2)
Analysis Workflow（分析题标准流程）
📖 DefinitionP5 Q2 稳定拿分要走固定流程：table \rightarrow graph \rightarrow gradient \rightarrow constant \rightarrow evaluation。
🔑 Key先确保表格与派生列正确。
图像后立即取梯度/截距。
最后做不确定度与一致性判断。
🎯 Exam focus常见失分是流程打乱，导致后段空白或前后不一致。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow 先拿表格/作图基础分。
Step 2 \rightarrow 快速提取梯度常数。
Step 3 \rightarrow 结尾做评价句闭环。
CIE 9702/52/F/M/25 Q2
Analyse given data, graph it and evaluate a constant.
按“列-图-梯度-常数-比较”顺序推进 \rightarrow 每步留下可判分痕迹。
[M1] 分析流程正确。
[A1] 关键结果完整。
CIE 9702/51/M/J/24 Q2
State why skipping graph quality checks can reduce later marks.
图像质量差 \rightarrow 梯度与常数不稳 \rightarrow 连带丢 method+accuracy。
[B1] 连锁失分逻辑正确。
Time Management（P5 时间管理）
📖 DefinitionP5 90 分钟左右卷面下，时间分配直接决定后段得分完整性。
🔑 KeyQ1 先列框架再展开。
Q2 先确保图像与梯度。
末段预留评价时间。
🎯 Exam focus很多失分来自最后 10 分钟来不及写 evaluation。
🛠️ TechniqueStep 1 \rightarrow Q1 先 25-30 分钟定稿。
Step 2 \rightarrow Q2 前 35 分钟完成表图。
Step 3 \rightarrow 最后 20 分钟做常数与评价。
CIE 9702/52/F/M/25 Q1-Q2
Paper requires both planning quality and full analysis chain.
先保证每问核心分 \rightarrow 再补描述细节 \rightarrow 避免末题空白。
[B1] 时间策略合理。
CIE 9702/51/O/N/24 Q2
Candidates often lose marks by spending too long on neat redrawing.
先保证可判分信息完整 \rightarrow 美观在不影响时间前提下优化。
[B1] 策略建议有效。