理科科目を固めるには
leo投稿 2024/4/26 08:03
高3 理系 兵庫県
神戸大学医学部志望
国公立の医学部を目ざしている高3です。
今の4月終わりの段階で主要三科目は固まってきており、受験までの見通しや目処も立っています。一方で理科科目(物化)がかなり弱いと自分でも思っていて何から勉強したらいいのか分かりません。
今まで、物理はエッセンスをテスト前や模試前にやっていたぐらいなので、基礎は身についているけれど演習量が圧倒的に足りないという感じです。化学に関しても同じ感じです。
ただ化学は
セミナー→化学特講→重問or標問という感じで勉強方法が確立出来ているので、出来れば物理の方を重点的にアドバイス頂けたらうれしいです。
回答
Euclid投稿 2024/4/28 01:50
慶應義塾大学理工学部
こんにちは、理工学部で主に物理学を専門に勉強している者です。
もし化学が安定しているようであれば、駿台文庫の「原点からの化学」シリーズはおすすめできます。それなりの化学の知識があれば、その知識をさらに掘り下げつつ、文字通り「原点から」展開されゆく化学体系に感動するでしょう。特に「化学の計算」、「無機化学」に関しては、問題を解くにあたってすぐに勉強効果が発揮されると思います。
それでは物理に関して、おすすめの参考書などを紹介すると同時に、演習するにあたって心がけると良いことを詳しく解説させて頂きます。
今でこそ物理学を専門にする程度には物理に詳しいものの、自分も物理には苦労した身です。かなり説明が長くなってしまいましたが、自分の物理の勉強経験を踏まえ、しっかりと書きましたので最後まで読んでいただけると幸いです。
すでに教科書レベルの物理を勉強されたならご存知の通り、物理学は森羅万象をなるべく簡潔な形式で記述しよう、という学問です。例えばすでに勉強されたであろう力学であれば、ニュートンの運動の三法則がこの簡潔な記述に当たります。しかし、
「加速度の大きさは，力の大きさに比例し，質量に反比例して， m →a = →F が成り立つ。」
とだけ言われて、そうかそうかと理解できる人はいません。物理における演習は、こうしたあまりにも抽象的に記述された法則を、実際の問題に当てはめることによって具体的に理解しようとする営みであることを心掛けて下さい。
そこでまずは簡単めの問題集を使って多くの演習を積みましょう。とは言えあまりに問題数が多くては疲れます。エッセンスを既にある程度勉強されたのであれば、同じ著者の出している「良問の風」はおすすめです。必要にして十分な基礎演習ができるような問題のチョイスがなされています。
演習時に心がけると良いことを、力学分野を例に取ってお話します。
先述の通り、力学では、ニュートンの運動の三法則が基盤にあります。第一法則から第三法則まで順番にそれぞれ、
1．慣性系存在の主張
2．運動方程式
3．作用反作用の法則
です。
特に問題で直接使うのは２と３でしょう。問題文を熟読しましょう。与えられた装置に関して、
・与えられた物理量は何か？その定義は？単位は？
・そしてそれはスカラー量か？ベクトル量か？
・考えるべき物体系はどれか？
・座標はどのように取るか？(物体のx座標、時にはy座標を定めましょう)
・それは慣性系か？(非慣性系なら慣性力の考慮が必要です)
・考える物体に働く力は？(時には第三法則を使う必要がありますね、使う必要がなくとも常に作用に対する反作用が何か、答えられるようにしましょう)
・物体が質点ではなく剛体の場合、物体に働く力のモーメントは？
・そこからわかる運動方程式(第二法則です)or力のつり合いは？
・剛体の場合、力のモーメントのつり合いは？
・定量化にあたって使うことのできる近似は？（物体を質点ととらえる、糸を十分軽いとする、角度は十分小さいとする、これらは全て近似です）
徹底的に考えていきましょう。
物体が質点の場合、必ずしも力が釣り合って静止、または等速運動しているとは限りません(一方剛体の場合は力のモーメントが釣り合うケースしか基本出題されません、釣り合わない際の剛体の具体的な挙動を高校範囲では扱いません)。運動の第二法則により、力を質量で割った分の加速度が生じます。加速が分かればそこから速度と位置が時間の関数としてあらわされます(エッセンスには v = v₀ + at をはじめとする三つの「公式」が載っているはずです)。すべての力学問題に関して、a-tグラフ、v-tグラフ、x-tグラフを書いてみると良いでしょう(これらのグラフをしっかりと書くことができれば、実は「公式」を覚える必要はありません)。
しかし、複数の物体が同時に動いたり、物体が複雑な経路を経て移動する場合は、物体の位置や速度、加速度を時々刻々と追うことが困難です。そんなときには、物体の運動開始点における状態量と、運動終了点における状態量とを直接結び付けることができる保存量がありましたね、これを用いた定理がずばり運動量保存則と、エネルギー保存則です(これらは第二法則から導かれる定理です)。これを使いましょう。運動量と力積の関係、仕事と運動量の関係もしっかりと押さえましょう。
こんな風にして、物理の包括的な体系を念頭に置き、問題集に載っているそれぞれの問題をしっかりと吟味し、物理公式や定理の証明の過程に具体的な問題をそのまま適応するイメージで問題を解くことをお勧めします(←シレっと書きましたがここ一番重要です)。決して「なんとなく」公式を当てはめて、それで答えがあっていればそれでいいや、といった了見は持たないことです。それをしてしまうと少し問題が複雑になったときに使うべき公式が分からなくなり、困ります。物理の問題が解けるのには、整然とした物理体系に根差した、解けるなりの「必然性」があります。使える公式も、問題ごとに「必然的に」定まることを意識してください。決してテキトーに公式を用いて「偶然」答えを当てるゲームではないということです。
このように一問一問に吟味を重ね、一つの問題について「全て」を説明できるようになってみてください。そうして精力的に解いていくと疲れるでしょう、時間もかかります。当然問題集にもそんなに詳しい解説は載っていません。しかしこれをやり終えたとき、あなたの物理の学力はそれだけでも相当なものになっています。結果として漫然と公式を当てはめて学習するよりも勉強時間に対する学力向上のコストパフォーマンスは高いでしょう。
一応補足しますが、これは決して試験会場でも問題をしっかり吟味し、時間をかけてジリジリ解け、ということではありません。むしろここまで書いてきたような「じっくり」とした解法ではなく、問題集の解説に乗っているような「あっさり」とした解法が好ましいでしょう。しかしそうしたあっさりとした解法の背後には、そのような簡潔な解法を支える物理の壮大な体系があることを理解していただきたいです。深い物理に対する理解があってこそのシンプルな解法、ということでございます。
ここまでの内容を要約しましょう。物理の深い理解に根差した「冗長な解法」と、試験会場でサッと使える「簡潔な解法」、この両方ができるようなトレーニングを、問題演習を通じて日頃の学習の中で精力的に行ってください。
ここまで書いておいてなのですが、これらはあくまで物理の教科書に書いてあることをしっかりと理解した前提でのお話です。問題を解いていて、あるいは解説を読んでいてわからないこと、忘れていることがあればまめに教科書を読み直し、実際に自分の手で定理や公式の証明ができるようにして下さい。
こうして物理の「本物の基礎力」が身につけばあとは話が早いです。志望校の過去問に挑戦するも良し、少しレベルアップした問題集(「名問の森」や「重要問題集」、「標準問題精講」、「難問題の系統とその解き方」など)から自分に合ったものを見つけ演習するも良し、どうするかはその時また考えると良いかと思います。
最後に物理をさらに深く理解するのに役立つ、いわゆる「微積物理」の紹介をさせてください。「微積物理」と言っても、ただの数Ⅲレベルの高校数学を用いたごく一般的な物理です。使う数学も微積に限らず、ベクトル、二次曲線、指数対数関数、三角関数など様々です。「微積物理」は特に、
・位置、速度、加速度の関係の理解
・円運動
・単振動
・ケプラー問題
・クーロン則及び電場電位の理解
・コンデンサーやコイルがらみの回路問題
・右ねじの法則
・フレミング左手の法則
・導体棒問題
・荷電粒子の運動
・交流理論
・熱力学の状態変化
・その他保存則がらみの問題全般
・エネルギー収支問題全般
などなど、多くの事象・問題の理解に役立つでしょう。興味に合わせて勉強すれば、さらに物理の問題を鮮明に捉えることができます。例えば運動方程式を立てるだけで、エネルギーの収支が、保存が、勝手に見えてしまうようになると言った具合です。
簡単な参考書から難しい参考書まで、私が知っている範囲で一応紹介しますね。括弧で大体のレベルも書いておきます。
簡単
↑
・微積で楽しく高校物理がわかる本 (レベル０)
・微積で解いて得する物理 (レベル１)
・秘伝の微積物理 (レベル１)
・微分積分で読み解く高校物理 (レベル１)
・大学入試完全網羅 物理基礎・物理の全て (レベル２)
・はじめて学ぶ物理学 (レベル２)
・新・物理入門 (レベル３)
・理論物理の道標 (レベル３)
↓
難しい
ちなみに私は新・物理入門を穴が開くほど読みました。
長々と書きましたが、質問者様が以上の内容を参考にし、物理の学習に役立て、物理を得点源にすることを願います。頑張ってください。
