物理基礎 / 物理学が拓く世界
頻出解法パターン
パターン1: 「仮説→実験→考察」の3ステップで考える
こんな問題で使う
「〜について調べる実験を計画せよ」「〜という現象の原因を考えよ」といった、探究のプロセスそのものを問う問題。
考え方の手順
- 現象を観察し、「なぜそうなるのか」という疑問を持つ。
- 疑問に対する予想(仮説)を立てる。
- 仮説が正しければどんな結果が得られるはずかを考え、実験を計画する。
- 実験結果と予想を比較し、仮説が正しかったかどうかを考察する。
具体例
「振り子の周期は何で決まるか」という疑問に対して、「おもりの重さでは変わらず、振り子の長さで決まるのではないか」という仮説を立て、長さだけを変えて周期を測定する実験を行う、という流れ。
パターン2: 測定値の扱い(平均・有効数字)を確認する
こんな問題で使う
複数回の測定値から代表値を求める問題、有効数字の桁数を答える問題。
考え方の手順
- 複数の測定値がある場合は、まず平均を計算する。
- 測定値の中でもっとも桁数の少ないものに合わせて、有効数字を扱う。
- 掛け算・割り算をした場合、答えの有効数字は元の数値の中で最も少ない桁数に合わせる。
具体例
長さ $12.3\ \mathrm{cm}$(3桁)と $4.5\ \mathrm{cm}$(2桁)の積を計算する場合、答えは有効数字2桁で表す。
パターン3: 技術と物理法則を結びつけて考える
こんな問題で使う
「〜という技術は、どのような物理法則を利用しているか説明せよ」といった問題。
考え方の手順
- その技術が何を目的としているか(エネルギーを変換する、情報を伝える、など)を整理する。
- これまで学んだ物理法則(エネルギー保存則、電磁気の法則、波の性質など)の中から、関係しそうなものを探す。
- その法則がどのように利用されているかを、自分の言葉で説明する。
具体例
「太陽電池」→ 光を受け取ってエネルギーに変換する技術 → 光電効果(光が粒子として電子をたたき出す現象)が関係している、と結びつける。