どの解放から使えばいいのかがわかる!力学解法マップの紹介

今年も高校3年生をもっているのですが、力学の質問を多く受けます。その中で多いのが、何から手を付けていいのかわからないということです。力学にはいろいろな解き方があり、どれも正しいのですが、試験時間という限られた時間の中では、解法を的確に選ぶ必要があります。

ぼくがおすすめしているのは、次の「力学解法マップ」のような考え方です。

力学解法マップ

まず問題をみたら、力学的エネルギーと仕事の関係や運動量保存が使えないかどうかを調べていきます。それらがうまく使えなそうなときは、力を全部書いて運動方程式に入っていきます。

なぜこの順番で考えていくのか?というと、エネルギーや運動量は運動方程式や作用反作用の法則を拡張して作られているものなので、よけいな途中計算をしなくても簡単に解くことができるものだからです。

例えるならレゴブロックのようなもので、大きなタワーをたてるときにぱちぱちっとはめ込んでいけば、簡単に立てることができます。積み木のような何も加工されていないブロックではこうはいきません。

運動方程式にいったあとは、物体の運動状態によっては、力のモーメントも考えたり、また加速度を求めたら等加速度直線運動へといく場合がパターンとしてあります。

この解法マップには、エネルギーや運動量が使えそうな問題の見分け方は書かれていませんが、それぞれに見分けるためのコツがあります。

先日もこのようなことを教えるための補習を行ったのですが、多くの生徒がどうすればいいのかがわからずに悩んでいましたようです。ちょっとしたコツですが、お困りの方は問題を目の前にしたときに参考にしてみてください。

旧課程のものになりますがセンター試験の範囲の力学をまとめたものをこちらに書きました。

私のはじめての本となっているもので、物理の本とは思えないようなイラストを多数付けてもらい、授業の内容をまとめたものです。特徴はぼくが考案した「3ステップ解法」という解き方で、ワンパターンなものをすべて3ステップにまとめているというものです。

3ステップなので覚えやすいし、問題を目の前にして固まってしまったときのとっかかりになります。毎日のぼくの授業では、この3ステップ解法で教えています。

高校3年生にはやさしすぎるとは思いますが、初期でつまづいている全国の生徒がいたら参考になるかと思います。

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。