【高１】公式はできるだけ覚えない！落下運動と物理基礎

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ケン博士

サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。

「公式は覚えてはいけない！」って知っていましたか？

みなさんは物理の公式をいくつおぼえていますか？高校生になって物理基礎を勉強しはじめると、たくさんの数式がでてきます。

自由落下の式、鉛直投げ下ろしの式、鉛直投げ上げの式、水平投射の式、斜方投射の式…などなど。頭が痛くなってきそうです。多くの物理を苦手とする生徒を見ていると、これらを全て覚えてテストにのぞんで、テストをやり過ごそうとしている様子が例年伺えます。全部わすれてください。

　実は物理を得意とする生徒は、これらの数式をほとんど覚えていません。

　物理は暗記をしてどうこうする科目ではありません。もう少し突っ込んで言うと、教科書を見ながら解いてもいい、そんな科目です。だから、公式はおぼえる必要は、ほとんどなく、ある事象にたいして使えるのか？というところが大切になります。しかし、物理基礎の一番はじめにこんなにたくさんの式が出てくるので、どうしても覚えようとしてしまい、また覚えにくいので、物理が苦手になってきてしまうという悪循環！物理が出来る生徒は、基本的な定義や、基本的な公式を少しおぼえていて、それ以外のもの、できるだけその場で考えて

作っている！

ことがほとんどです。

ある意味では、公式をおぼえないことにコツがあると言えます。そんな公式の作り方について、もう一度復習をしたいと思います。例えば定期テストの範囲で覚えておくと便利なのは、等加速度直線運動の位置と速度の式の２つだけです（※）。こちらの動画を御覧ください。

※ なお、これらも、三角形や長方形の面積を想像して、式を１から作ることができますが、覚えておくと時間のショートカットにはなります。覚えるくらいよく使うので、自然と覚えてしまうという側面もあります。

　このように、位置の式と速度の式に、定数となる加速度や初速度を代入して、その場・その場で作ってきます。動画の中でありますが、例えば自由落下の式を作ってみましょう。その場合も、まずは等加速度運動の公式をかいてみます。

ここでのポイントは、式の中にx（変異）とt（時間）です。a（加速度）・v0（初速度）・x０（初期位置）などは初期条件なので、問題文に多くは記載されています。探してみましょうね。

次に問題文をよみながら、その現象を想像をしたいので、絵を書いていきましょうね。

絵がかけたら、a・v0・x０などを探していきます。ベクトル量なので、向きに注意しましょうね。

みつけたら、等加速度運動の式に、これらの値を代入していきましょう。

　以上です。必ず絵を書いて、座標軸の方向を自分で決めて、重力加速度の向きをよく見て正か負かを判断して、公式に入れ込んで、作っていくことが大切です。自由落下の式などを覚えている人もいるかもしれませんが、式を覚えるよりもこの方法は逆に時間がかかるかもしれません。また絵をかくことに時間がかかるかもしれません。しかし、まずは騙されたと思って、慣れるまではこのやり方で色々問題をといてみてください。応用力がついてくるので、複雑な問題（２個のボール、平面上の運動、モンキーハンティングなど）が解けるようになったり、実際に目の前にあるボールを投げたときの計算などもできるようになってくるはずです。

例えば、今眼の前に問題がない生徒は、ぜひ次の問題に挑戦してみてくださいね！

Q 小球をある高い木の上から初速度０で落下させました（これを自由落下という）。ちょうど2.0秒後に地面に落下した音がしました。この木の高さを求めてください。重力加速度は9.8m/s²とします。

答えは・・・・こちらにかきました！答えをすぐに見ないで、少し手を動かしてからかんがえてみてくださいね！