高校物理の概要・前半

守恒校・

こんにちは!

 

小倉南区守恒駅から徒歩2分!

大学受験の予備校・塾・個別指導塾の

武田塾守恒校です!

 

今回は理系講師が

高校物理の概要について

書かせていただきます!!

 

 

 

受験での物理の立ち位置

物理や化学は数学よりも勉強の優先度は低く

勉強を始めるのも数学ⅠA・ⅡBの基礎が一段落

ついてからという受験生も多いと思います。

 

従って現段階ではこれらに苦手意識をもっている

受験生も多いことかと思いますが

 

勉強をせずしてわからないのは当然なことであり

やるべきときがきたときにしっかり勉強すれば

ちゃんと解けるようになるので安心してください!

 

特に数学が得意な方であれば物理は楽勝です!!

物理自体が易しいと言うわけではありませんが。

 

今回は物理の概要を書くことで

物理に対する敷居をさげられたらなと思います!

 

数学と物理

まず始めに数学と物理の関係性についてです。

 

高校数学ではかなり高度な内容を学習しますが

一体何のために学習しているのか。

 

日常生活において必要な数学力は

もはや算数でことたりる

と多くの方が思ったことがあるかと思います。

 

しかしながらこの高校数学の知識

高校の物理や化学、とりわけ大学などで扱う

より専門性のあることがらなどを扱うときに

必要になってきます。

 

特に物理では微分積分や三角関数

ベクトルをよく扱います。

 

そして高校物理では微分積分はあまり使いませんが

ベクトル的思考や三角関数はよく使います!!

 

高校物理全体の概要

次に高校物理全体を通しての概要についてです。

 

高校の物理は大きく分けて5つの分野に分かれます。

 

「力学」「電磁気」「熱」「波動」「原子」

です。

 

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そしてこの中でも大学受験において重要なのが

「力学」「電磁気」です!

 

この2つは私立入試や国立2次試験で必ず出題されますし

学習内容としても他の3つに比べかなり多いです。

 

そして物理全体を通して言えること

問題で設定されている状況をしっかり理解し

イメージすることが大事だということです。

 

物理の問題を解く上では必要不可欠であり

問題文と一緒に図が示されていることがほとんどです。

 

図をイメージすることが超大事!!

この図を、おかれている状況に合わせて整理し

公式などを用いて解いていくということが

物理全体を通しての定石です。

 

物理では多くの公式や定理などを扱いますが

これらの暗記量は化学よりも圧倒的に少ないです。

 

大事なことはどの公式を使い

どう置かれている状況を公式に反映させるかです。

 

そのためにがとても大事になってきます。

 

物理に苦手意識を持つ原因は....

・公式をうまく使うことができない

・そもそも意味がわからない。

といったことだと思います。

 

意味がわからないのにイメージしろ

というのも無理な話かもしれませんが

実際に問題をどんどん解いていくと

どんどんイメージがしやすくなっていきます。

 

数学と似ていて実際に問題を解かないことには

理解を深めることが難しいのが

物理というものではないかなと思います。

そこを乗り越えれば楽しくなると思います!!

 

力学分野の概要

「力学」では物体の運動に焦点をあてています。

力学は物理の基本となり出題比率もトップです!!

 

実際にどういった内容かというと....

 

物体に力を加えたり、加速させたり

物体が静止したり、等速で動いたり

 

こういった条件で物体のもつエネルギーや

速度や変位、振る舞い方などを考えます。

 

この分野は基本の理解ができていれば

かなり解きやすいところではないかと思います。

 

しかしながらただ公式を覚えただけでは

ちゃんとした式を立てられないといったことも

よくあります。

 

力学分野物理の基本となる理由

ここで登場する

運動方程式 ma=F 

力学的エネルギー保存の法則など

他の分野でも扱われる大事な公式や考えなどが

含まれているからです!

 

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公式を覚えただけでは解けない理由は!?

その原因の1つが符号±です!

どちらの向きを正にとるかなどを意識してください!

 

また符号の話に関して

速度速さ違いも知っていなければなりません。

 

みなさんはこの違いが説明できますか?

 

速度とは向きを考慮しその値自体に符号が含まれたもの

速さは向きを考慮していない大きさだけ

表します。

 

なので方程式を立てる際

速度として計算するのであれば

そのまま+vとして計算して良いです。

この計算結果により速度が正か負か決まります。

 

逆に速さとして計算するのであれば

自分で正負の向きを決め

符号を設定しなければなりません。

 

何を言っているのかわからないと思う方も

いるかと思いますが

実際に勉強するようになれば

理解していただけるかなと思います!

 

こういった用語の理解なども大切になってきます。

 

また話は少しそれますが先ほどの微分積分の話について

高校物理でこれらを扱うとしたら

「変位」「速度」「加速度」の関係かなと思います。

 

数学的には...

まだしっかり勉強に入れていない方でも

聞き覚えのあるであろう

v=v₀+at

という速度vを時間tの関数とした公式があります。

 

このvを時間tについて積分すると

∫vdt=v₀t+1/2at²+x₀ (x₀は積分定数)

となることがわかります。

 

これはすなわち

覚えている方も多いであろう

x=v₀t+1/2at²+x₀

の公式とまったく同じです。

 

したがって

速度vを積分すると変位xとなります!

 

x₀というのは不定積分の積分定数ですが

これは初期位置x₀とみなせます。

 

今度は逆に速度vを時間tで微分してみましょう。

 

すると

dv/dt=a

となります。

これより

速度vを微分したものが加速度であることが

一目瞭然です!

 

位置と速度と加速度にはこのような関係があります。

 

v-tグラフにおけるグラフの面積

進んだ距離xとなることも

v-tグラフグラフの傾き加速度aとなることも

微分積分の関係からみてとれます!

 

これらの公式は演習をこなせばおのずと

記憶にたたき込まれると思いますが

速度vの公式を覚えていれば変位xの公式は

一応出せます。

 

なんなら加速度aから速度vもだせます。

 

これは単なる定数aの積分です。

初速度v₀を忘れないように!

 

こういったような公式間のつながりは

物理には多く存在します。

 

それらを理解できれば暗記量が減ったり

より覚えやすくなったりします!

 

ここまでを前半として後半に続きます。

 

最後に

各科目や各分野、各単元間のつながりに気づけると

少し感動しませんでしょうか。

 

こういったことに気づくということは

それだけ理解が深まったということであり

素晴らしいことです。

 

実に素晴らしい!!

 

ここまで理系講師が語ってくれました!

次回のブログもお楽しみに!

 

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