これから２年間にかけて、身の回りの現象の90％以上のことを物理学的に説明できるようになっていきます。そのはじめの１年で学ぶ物理基礎では、すべての基本となる力学、大多数の粒子系に用いられる熱力学、量子力学などの現代物理学の基礎となる波動という３つの分野について学びます。

～１学期～【運動方程式を用いた解析方法に親しむ】

第１編　力と運動
◎運動を特徴づける物理量として、最も重要な速度や加速度を定義する。
　第１章　運動の表し方
　　１．速度
　　２．加速度
　　※数学的な操作

◎加速度が一定という簡単な一次元の運動を用いて、運動を解析する基礎的な方法に慣れる。
　　３．落体の運動（自由落下）

◎質量や力といった概念を定義して、運動を解析するための“枠組み”をつくっていく。
　第２章　運動の法則
　　１．力とそのはたらき
　　２．力とそのつりあい
　　３．運動の法則
　※第５章２節　慣性力

◎基本的な枠組みのもとで、具体的な例を通じて運動を解析する
　　※第１章３節　落体の運動（鉛直投射、水平投射、斜方投射）
　　４．摩擦を受ける運動


【ポイント】
運動の三法則（慣性の法則、運動の法則、作用反作用の法則）が互いにどのような関係にあるかが重要です。また、慣性力は“見かけの力”ですが、見かけとは一体どういう意味か？など、ひとつひとつの概念を説明できるようにしましょう。どれが定義で、どれが定義から導かれるべき公式であるかを常に意識しましょう。公式の導出過程には、なぜその方針を取るのか？という必然性が必ずあります。


１学期中間試験
　基本的な運動の解析方法の枠組みや実用方法に関して、習熟度を測ります。単に公式の形や代入計算の結果ではなく、どの程度まで概念を理解して、どの程度詳しく丁寧に自身で議論できるようになっているかを重要視します。
　また、授業内で解説した内容はもちろん、それに対応する問題集内の問題についても出題範囲とします。これは以下の各試験でも同様です（以下、記載を省略）。

◎これまでは、質点の運動を運動方程式という観点から学んできた。ここでは、運動方程式を積分していく一般的な手法とともに「運動に付随する保存量」という観点から運動を解析していく。
　
※運動方程式の積分：運動量と力積、仕事とエネルギー

中学で学んだエネルギーという概念をより深く学ぶ。
　第３章　仕事と力学的エネルギー
　　１．仕事
　　２．運動エネルギー
　　３．位置エネルギー
　　４．力学的エネルギーの保存

【ポイント】
エネルギーは非常に抽象的な概念です。「エネルギーとは何か」については現代物理学の中でも未だに正体がわかっていません。ただ、孤立した系における保存量だということだけがわかっています。このような抽象的な概念を用いるときには、議論の流れと必然性を自身で再現できるように訓練することが習得への近道です。
ただ単に結果を使えるようにするのではなく、自身がしている立式が持つ意味を理解した上で使えるようにしましょう。

◎質点に働く力として非常に応用範囲が広い中心力と弾性力について、運動の様子を理解する。
　第５章　円運動と万有引力
　　３．単振動
質点間の相互作用に着目し、その取扱いについて学ぶ。
　　１．等速円運動
　
【ポイント】
　数学的な難しさが次第に現れ始めるが、惑わされずに物理的な直観を常に働かせよう。単位が違うものを足し引きしていないか、質量が非常に大きいなどの極限的な状況で物理的な直観と一致するか、などによって結果の正当性はある程度保証される。

１学期期末試験
１学期中間試験の内容を含め、１学期の授業を通じて学んだすべての内容とそれに関連する事項を出題範囲とします。
ある一つの現象が運動方程式だけではなくエネルギーという抽象的な概念を用いても理解できること、新しく定義された物理量の意味やそこから導かれる結論を把握しましょう。

～２学期～【一粒子系から多粒子系へ】

◎１学期の続き
　第５章　円運動と万有引力
　　４．万有引力
　　※回転運動における有効な手法として、角運動量の取扱いについても触れる。


◎運動量に関連する運動（衝突や分裂）について解析する。
　第４章　運動量の保存
　　１．運動量と力積
　　２．運動量保存則
　　３．反発係数
運動量が保存する条件とエネルギーが保存する条件は一致していないことに注意すること。

【ポイント】
そもそも衝突とはなにか？を捉え、反発係数の定義や運動量保存が成り立つ根拠などを説明できるようにしましょう。

◎これまでの質点（多くても２粒子）についての力学を、多粒子系に拡張する。
　第２章　６．剛体に働く力のつりあい
質点の個数が増えれば増えるほど、系全体の振る舞いを決定することは困難になる。ところが、剛体と呼ばれる特殊な理想化のもとでは、無限個の粒子からなる系であっても解析が可能になる場合がある。

　※回転という運動を記述する方法として、角運動量と力のモーメントの関係を導入する。

　第２章５．液体や気体から受ける力
剛体よりも「緩い」条件である液体や気体から受ける力（たとえば圧力など）による運動を述べる。ここでは、液体や気体それ自体の運動については議論しない。

【ポイント】
実際に方程式を立てて解くことは容易である（実際、この単元は教科書の第２章の内容）。しかし、より重要なことは、剛体近似のもとで、方程式の形がどのように制限されて簡略化されるか、あるいは系の方程式を解くことができる理由はなにか、そもそもなぜそのような方程式を作りたくなるのか、といった本質的に重要な点を理解することである。


２学期中間試験
　２学期の初めから中間試験前最後の授業の間に取り扱った内容とそれに関連する事項を出題範囲とします。本試験では、1学期の内容の延長である万有引力の取り扱いに加え、エネルギーや運動量、あるいは角運動量といった視点から運動を理解できているかどうかを確認します。特に、それぞれの保存則はどのような条件で成立するものなのか、立式に際してその条件を確認しているかどうかを重要視します。また、質点系の力学の総まとめとして、剛体の運動がなぜ簡単に解析できるのか、実際にどのような現象が例として挙げられていたか、などについて体系的な理解を問います。また、１学期で学んだことが基礎となっているので、1学期で学んだ内容とも少なからず重複する部分もあります。

◎これまで着目してきた「質点」という“ミクロな”対象から、非常に多数の粒子からなる“マクロな”系の状態遷移を記述する熱力学に議論を移す。

まず、気体の分子運動のマクロな帰結として得られる圧力について、力学の観点からその性質を学ぶ。
続いて、「熱」という量を力学的な仕事を通じて定義する。


第２編　熱と気体
　第１章　熱と物質
　　１．熱と熱量
　　２．熱と物質の状態
　　３．熱と仕事
この章では。熱という概念の定義を正確に把握するのがとても重要です。力学的な仕事を通じて、エネルギーの移動の仕方の違いにより熱を定義しています。

　第２章　気体のエネルギーと状態変化
　　１．気体の法則
　　２．気体の分子運動論
気体の分子運動に着目することで、気体の温度や圧力といったマクロな物理量がミクロな視点だとどのような意味を持つのかを明らかにします。ただし、熱力学はあくまでマクロ系の理論であり、ミクロな物理に基づいて構成されているわけではないことに注意しましょう。マクロな物理量を、ミクロな物理量と対応付けたに過ぎません。

　　３．気体の状態変化
　　４．不可逆変化と熱機関

【ポイント】
熱力学の総仕上げとして、熱力学第一法則を中心に置きつつ、熱平衡状態の移り変わりを議論していきます。ここでは代表的な４つの過程を学びますが、それぞれの過程の定義はなにか、その定義のもとで熱力学第一法則がどのように書き下されるか、などに留意しましょう。熱力学は、全体像を構築できるかどうかが理解のためのコツです。


２学期期末試験
２学期中間試験の内容を含む、２学期の授業を通じて学んだすべての内容とそれに関連する事項を出題範囲とします。中間試験範囲については、対応部分の記述を参照してください。
　熱力学については、ポイントとして挙げた内容がとても重要です。マクロな系というある意味ではブラックボックス的なものを扱うためには、理論（考え方の枠組み）を把握することが再優先事項であり、この点についての習熟度を問います。その上で、具体的な熱機関の取扱いについても親しみを覚えられるようにしておきましょう。

～３学期～【現代物理の発展の基礎となる概念を構築】
現代物理学において最も重要な分野でもある振動について理解していく。まずはじめに波の定義を述べ、媒質中のある一点の運動が周囲へ伝わっていくイメージを持つ。

第３編　波
　第１章　波の性質
　　１．波と媒質の運動
　　２．波の伝わり方
　第２章
　　３．ドップラー効果
　波の一般式は、おそらくみなさんが初めてまともに扱う２変数関数です。一般式は扱うことが重要なのではなく、導出過程を理解して自身で導き出せるようになることこそが重要です。慣れるまではイメージしにくい内容ですが、数式が持つ意味を常に考えていきましょう。物理とはそういうものです。
　音のドップラー効果は、幾何学的な導出過程を自身で再現できるようにすることが求められます。特に、どのような座標系のもとで議論をしているのか、選んだ慣性系に依らない物理量は何かなどに着目しましょう。

次に、波の応用例として、音（空気の疎密波）の振る舞いを学びます。
　第２章　音
　　１．音の性質
　　２．発音体の振動と共振・共鳴
　　弦や気柱が音を発する理由とその仕組みについては、前章の応用という側面が強く、第３章の内容とともに波動の総まとめとして身近な自然現象に説明を与えます。
３学期　学年末試験
学年末試験では、１、２、３学期で学んだすべての内容が出題範囲となります。１、２学期からの出題については、対応部分の記述を参考にしてください。
　波動分野では、波の基本式の導出を丁寧に言語化できているかどうかや、波の一般式の導出が最初に重要となるポイントです。その上で、現実的な例として、さまざまな状況におけるドップラー効果などの諸公式を必然性に基づいて導出できるようになりましょう。このあたりの習熟度が試されます。

学年末試験では、１年間で学んだ内容がどれだけ体系化されているかも重要視します。個々のトピックスだけを個別に理解するのではなく、それぞれがどのような関係にあるのかまで意識を向けておくことを勧めます。

種別

定期試験

定期試験60%、平常点40％で評価します。

レポート

小テストなど

授業での取り組み状況

教科書・教材

総合物理1・2

数研出版

物基/306

教科書

体系物理

数学社

日常学習用：公式導出問題が豊富。

参考書

物理をはじめからていねいにシリーズ

橋元　淳一郎

教科書以外のやさしい参考書がほしい人向け。

理論物理学への道標

杉山　忠男

河合出版

諸現象の背景をよく知れる、参考書兼問題集。英数国に余裕がある生徒におすすめ。

新・物理入門

山本　義隆

数学が好きな人におすすめ。体系的に物理を学べる。授業の深度はこれと同程度を想定。