物理の成績向上に必要な要素とは



　物理は、化学や生物などと違って、いわゆる暗記に頼る科目ではないと考えます。

　物理の実力は、どれだけ現象を図式化できるかということと、公式の意味を理解できているかで決まってきます。

　図式化とは、図にあらわして、現象に則した正確な式をたてることです。
　もちろん、力学において図にあらわすことについては、やりやすいかもしれませんが、電磁気や波動など、目に見えないような現象をいかにわかりやすい図にできるか、ということもポイントとなってきます。

そして、正確な式をたてれるようになるためには、公式の意味を理解できていなければいけません。
それぞれの公式のそれぞれの文字には必ず意味があります。その意味をじっくり吟味する必要があります。

　よって、公式の丸暗記では決して本当の実力はつきません。このようなことからも、数学に近い科目です。


　例えば、波動の分野で基本的な以下の式があります。

�@　v=fλ
�A　λ=vT

少し変形すれば、この２式は同じものなのですが、それぞれの式の意味を考えながら立てることができるでしょうか。つまり、それぞれ

�@１秒間に進む距離（速さ）　＝　１秒間に波打つ回数（振動数）　×　１回の振動で進む距離（波長）
�A１回の振動で進む距離（波長）　=　１秒間に進む距離（速さ）　×　１回の振動に要する時間（周期）

となります。

このように、単なる文字の羅列である式に、意味をふきこむことで、本当の意味を理解でき、複雑な問題にも柔軟に対応できるようになります。


　以下にそれぞれの分野での勉強法について書いていきます。

　・力学

　力学については、力のベクトルなどの正確な図が描けるかどうかで決まってきます。
　正解を導くための５０％以上を占めるといっても過言ではないかもしれません。
　それぐらい大事なものなので、実際に解く際は、大変な注意をはらいます。


　例えば、図１のような典型的な斜面台上に小物体が「静止」している問題があったとします。
　このような問題で、全ての力のベクトルを１つの図の中に書き込むと、相当見にくくなります。
　これでは、間違いの元にもなりかねません。

　そこで、面倒でも、図２のように、それぞれの物体に分けて考えます。
　つまり、もともとある図を使うのではなく、自分の手で物体同士を離した図を描いてみることです。そして、それぞれの物体に働く力のベクトルを描きます。
　そうするだけでも、だいぶ見やすくなりますし、必要なベクトルを見落とすことが少なくなります。

　この例では、物体は斜面上で静止しているのですから、それぞれの物体に働く力はどの方向にもつりあっていることになります。
　そういう目でみることによって、たとえ忘れていたとしても、「ああ、そうか、静止摩擦力"f"が働いているな」と一目で考えることができるわけです。

　ちょっとしたことですが、とても重要です。

　そして、後は、ベクトルをみながら力の式をたてていけばいいのです。

ちなみに、右の例でいえば、

・上側の小物体についてのつりあいの式
　　mg cosθ= N1　（斜面鉛直方向）
　　mg sinθ= f　（斜面方向）
・下の斜面台についてのつりあいの式
　　Mg + N1 cosθ= N2　（鉛直方向）
　　f cosθ= N1 sinθ　（水平方向）

となります。


・波動

　波動の分野は、音波、光波、気柱、弦、干渉、ドップラー効果など、それぞれ独立した式があるため、それぞれの場合をそれぞれの式であてはめて対応するように考えがちですが、それでは少しレベルの高い問題やひねった問題が解けなくなります。

　ここで重要なことは、波動の基本式にたちかえって考えることです。

　例えば、ドップラー効果で図３のような問題があったとします。
　典型的な問題で、「このときに観測者に直接届く音の振動数f' を求めよ。」という問題ならば、教科書にも書いてある式を使えば解けます。

　しかし、例えば「直接届く音と、反射板をはね返った後の音の波長をそれぞれ求めよ。」というような問題があると、たちまち解くことができなくなります。
　
　このような場合、波動の基本に戻って考えなければなりません。つまり、図４のように、音源が動くことによってできる波面を描いてみて波動の基本式から波長を考えます。

この問題については、動いている音源を基準に式をたてると、

　　・音源の進行方向：　　V-vs= f λ₁
　　・音源の後方方向：　　V+vs= f λ₂

　これによりそれぞれの波長がでることになります。

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