みなさんこんにちは、鎌倉市材木座の学びのオアシス Lotus S.A.です。
この記事は、主に物理が苦手な高校生に向けて書いたものですが、
これから物理基礎、物理を学習する人、すでに学習している人全員に
ぜひ読んでもらいたい内容になっています。
今までは「note」にて公式ブログを更新してきましたが、今日から塾HP内にてブログを書いていこうと思います。
私は今年の3月まで家庭教師をしていたのですが、担当した子供達からの声で多かったのが、「物理が苦手」でした。
現在もオンライン授業“Lotus LIVE”にて高校１年生に物理を教えているのですが、物理を苦手とする高校生は多いのです。というのも、高校時代の私も物理に対して苦手意識を持っていました。
ただ、苦手意識を持っていながらも公式や定理を覚え、使いこなせるようになるまで問題演習を重ねることで点数はそれなりに取れていました。入試本番でも合格水準以上の点数をとることが出来ました。
けれども、物理現象について十分理解していたかというと自信はありませんでした。大学の物理ではとても苦労しました・・・。
さて、少々脱線してしまいましたが、ここから本題に入っていきましょう。
物理が出来るようになるためにして欲しい３つの鉄則を紹介したいと思います。
１. 物体に働く力を図に描き込むべし
物理の問題を解く上で、基本中の基本になるのが「物体に働く力（Force）」です。
なぜかと言うと、物理現象のほとんどが「物体に働く力」を前提にして起きているからです。
「物体に働く力」の代表的なものを挙げると、
- 重力 W[N]
- 垂直抗力 N[N]
- 静止摩擦力、動摩擦力 f[N]
- 弾性力 F[N]
- 張力 T[N]
- 慣性力
- 圧力 P[Pa]
- クーロン力
他にも物体に働く力はあるのですが、
これらの力を図の中にしっかりと描き込む事がとても重要な事なのです。
問題の中で、物体に今どのような力が“どの向き・どの大きさ”で働いているのか正しく把握する事で、物体の運動を正しく理解する事ができます。
とはいえ、物理が苦手な人にとってこの“力を図示する”と言う作業自体がハードルの高いものだったりします。
しかし、力の図示にはルールがあるのです。こういう状況ではこの力が物体に働く、というルール通りに力を描き込むことをマスターすれば大して難しくありません。
しかも、力を図示することを習得すれば、その次の運動方程式を立てたり、物理現象の考察もできるようになってきます。
力の図示のルールに関しては、きちんとした説明を載せた記事を後日投稿するので、そちらを参考にしてください。
物理が苦手な人はまず、物体に働く力を図示する力を身につけましょう！
２. 運動方程式、つりあいの式を立てるべし
物体に働く力を図示する事ができたら、次に行うことは“運動方程式・つりあいの式を立てる”ことです。
高校物理の問題のほとんどは、これを行う事で解く事ができます。
（他にも力学的エネルギー保存則、運動量保存則、キルヒホッフの法則、状態方程式などありますが）
なぜならば、物体の運動にはたったの２種類しかないからです。
- 物体が加速度運動を行なっている
- 物体が静止している、または等速運動を行なっている
１.の場合には図に描き込んだ力をもとにして運動方程式を立てましょう。その際に気をつけることは、物体が運動している方向を正にとることです。
なぜ、物体の運動の方向を正にとる方が良いのか、こちらに関しても別の記事に載せたいと思います。
２.の場合には力のつりあいの式を立てましょう。物体が静止している、あるいは等速運動をしているということは、物体に働く力がつり合っていることで、物体に働く力が実質ゼロになっているということです。
また、剛体の場合はこれらと合わせて力のモーメントのつりあいの式も立てましょう。
（厳密に言えば、a=0とした場合の運動方程式が力のつりあいの式そのものではあるのですが）
では、次が３つ目の鉄則です。
３. 物理現象をイメージするべし
あまりにも漠然とし過ぎていて肩透かしを喰らったように感じるかもしれませんが、やはりこれはとても大事なことです。
物理の勉強を続ける上で、ただ公式に当てはめて数式を計算するだけではいつか限界にぶち当たる時が来ます。
ルール通りに物体に働く力を図に描き込み、問題文の条件に合わせて運動方程式や力のつりあいの式を立て、文字計算や数値計算を行なって、はい、終了。
それだけだと、結局の所パターン通りの問題にしか対応できないのです。
上２つの鉄則をマスターしたら、是非とも教科書をしっかりと読み込み、物体がどういう運動をするのか・どんな物理現象が起きるのか、ということをイメージするように心がけましょう。
さぁ、以上で物理が出来るようになるための３つの鉄則の紹介を終わります。
- 物体に働く力を図に描き込むべし
- 運動方程式、つりあいの式を立てるべし
- 物理現象をイメージするべし
物理が苦手だな〜と思う人は、投げ出す前にこの３つの鉄則を試してください。
Lotus S.A.は高校生の勉強を応援しています！
オンライン授業“Lotus LIVE”の申し込みも受け付けています！