物理学を上手に学ぶ方法

物理学を上手に学ぶ方法

幸運な人の中には、楽々と物理学を学べる人もいますが、物理学で良い成績を取るには多大な努力が必要な人もいます。幸いなことに、重要な基本スキルを学び、定期的に練習することで、ほとんど誰でも物理学の教科書の内容を習得できます。しかし、物理学を理解することは良い成績を取ることよりもさらに重要です。なぜなら、物理学をより深く理解することで、世界の仕組みを制御する一見神秘的な力を理解するのに役立つからです。

パート1 パート1/3:

基本的な物理学の概念を理解する

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/d0\/Do-Well-in-Physics-Step-1-Version-2.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-1-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/d\/d0\/Do-Well-in-Physics-Step-1-Version-2.jpg\/v4-828px-Do-Well-in-Physics-Step-1-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1基本的な定数を覚えておいてください。物理学では、地球の重力の加速力など、特定の力に数値定数が割り当てられます。つまり、これらの力は、どこでどのように使用されるかに関係なく、一般的に同じ数値で表現されます。最も一般的に使用される定数とその単位は、通常、試験問題には記載されていないため、暗記しておくのが賢明です。物理学で最もよく使われる定数をいくつか挙げます。
    • 重力(地球): 9.81 m/ s2
    • 光速:3×10 8 m/s
    • モル気体定数: 8.32 J/(mol·K)
    • アボガドロ定数: 6.02 × 10 23 /モル
    • プランク定数: 6.63 × 10 -34 J·s
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    • 速度 = 変位/時間 (dx/dt)
    • 加速度 = 速度の変化 / 時間
    • 現在の速度 = 初速度 + (加速度 × 時間)
    • 力 = 質量 × 加速度
    • 運動エネルギー = (1/2)質量 ×速度2
    • 仕事 = 移動距離 × 力
    • パワー = 仕事量 / 時間
    • 運動量 = 質量 × 速度
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    • たとえば、非常に単純な方程式を見てみましょう。加速度 = 速度の変化 / 時間、または a = Delta(v) / Delta(t)。加速とは、物体の速度を変化させる力です。時刻t0における物体の初期速度がv0で、時刻 t における最終速度が v であると仮定します。物体の速度が v0 から v変化するので、物体は加速したと言えます。加速は瞬時に起こるものではありません。加速がどれほど速く起こったとしても、物体が最初の速度で動き始めてから最終速度に達するまでの間には必ず時間差が生じます。したがって、a = (v - v 0 /t - t 0 ) = Delta(v)/Delta(t) となります。
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/7\/78\/Do-Well-in-Physics-Step-4-Version-2.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-4-Version-2.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/7\/78\/Do-Well-in-Physics-Step-4-Version-2.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-4-Version-2.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4物理学の問題を解くために必要な数学のスキルを学びます。数学はしばしば「物理学の言語」と呼ばれます。しっかりとした数学の基礎は、物理学の問題を克服する能力を効果的に向上させます。複雑な物理方程式を解くには、微分や積分などの専門的な数学的スキルも必要です。以下に、物理学の問題を解くのに役立つ数学のトピックをいくつか示します。簡単なものから難しいものの順に並べています。
    • 初等代数と代数(基本的な方程式と「未知数を見つける」問題)
    • 三角法(機械図、回転問題、角度問題用)
    • 幾何学(面積や体積などの問題を扱うため)
    • 微分積分学と微分積分学(物理方程式の微分と積分、高度なトピックでよく使用される)
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パート2 パート2/3:

スコアリング戦略を使用する

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/e\/e3\/Do-Well-in-Physics-Step-5.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-5.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/e\/e3\/Do-Well-in-Physics-Step-5.jpg\/v4-828px-Do-Well-in-Physics-Step-5.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1各質問の重要な情報に焦点を当てます。物理学の問題には、ノイズ情報、つまり問題を解くのに必要のない情報が含まれていることがよくあります。物理学の問題を見るときは、質問に与えられた情報を探し、どの問題を解こうとしているのかを判断します。問題を解くために使用する方程式を書き、問題内の情報を適切な変数に代入します。不要な情報は問題解決を遅らせ、正しい解決経路を不明瞭にするため、無視してください。
    • たとえば、車の速度が 2 秒間で変化し、その加速度を求める必要があるとします。車の重量が 1,000 kg、初速度が 9 m/s、最終速度が 22 m/s の場合、v 0 = 9 m/s、v = 22 m/s、m = 1,000 kg、t = 2 s と言えます。前述のように、標準的な加速度方程式は a = (v - v 0 /t - t 0 ) です。物体の質量は計算に含まれないので、車の重量が 1,000 kg であるという事実は無視できることに注意してください。
    • したがって、解は次のようになります。a = (v - v 0 /t - t 0 ) = ((22 - 9)/(2 - 0)) = (13/2) = 6.5 m/s 2
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/6\/69\/Do-Well-in-Physics-Step-6.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-6.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/6\/69\/Do-Well-in-Physics-Step-6.jpg\/v4-828px-Do-Well-in-Physics-Step-6.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2正しい単位を使用します。単位を書き忘れたり、間違った単位を使用したりすると、簡単に得点できるのに確実に失点してしまいます。解決した質問でポイントを失わないようにするには、質問の情報の種類に応じて、回答に正しい単位を使用するようにしてください。以下は物理学でよく使われる測定単位の一覧です。一般に、物理学の問題では、いくつかの例外を除いて、常にメートル法または SI 単位が使用されることに注意してください。
    • 質量: グラムまたはキログラム
    • 強さ: 牛
    • 速度: メートル/秒 (場合によってはキロメートル/時)
    • 加速度: m/ s2
    • エネルギーまたは仕事: ジュールまたはキロジュール
    • 電力: ワット
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/2\/2d\/Do-Well-in-Physics-Step-7.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-7.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/2\/2d\/Do-Well-in-Physics-Step-7.jpg\/v4-828px-Do-Well-in-Physics-Step-7.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3摩擦や張力などの細かい部分も忘れないでください。物理学の問題は、多くの場合、現実世界の状況の「モデル」であり、状況を理解しやすくするために、物事が実際にどのように機能するかを単純化します。場合によっては、これは、問題の結果を変える可能性のある摩擦などの特定の力を意図的に無視することを意味します。しかし、必ずしもそうとは限りません。質問にこれらの細かい詳細は無視するように明記されておらず、回答でこれらの要素を考慮に入れるのに十分な情報がある場合は、できるだけ正確な回答を得るために、それらを含めるようにしてください。
    • たとえば、次のような質問があるとします。5 キログラムの木のブロックを滑らかな床の上で 50 ニュートンの力で押すと、木のブロックの加速度はいくらになるでしょうか。 F = m × a なので、50 = 5 × a という非常に単純な方程式を解くだけで質問に答えられるようです。しかし現実の世界では、前進する物体には摩擦が作用し、物体を押す力が実質的に減少します。問題を解くときにこの点を無視すると、計算結果はブロックの実際の加速度よりもわずかに大きくなります。
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/0\/0d\/Do-Well-in-Physics-Step-8.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-8.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/0\/0d\/Do-Well-in-Physics-Step-8.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-8.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4答えを確認します。中程度の難易度の物理学の問題には、12 を超える数学的演算が含まれることがよくあります。計算を間違えると間違った答えになってしまうので、問題を解くときは計算に細心の注意を払い、時間があれば最後に答えをチェックして計算ミスがないことを確認してください。
    • 数学的な計算が正しいかどうかを確認するには、計算し直すだけでなく、常識を使って問題を現実の生活に関連付け、答えが理にかなっているかどうかを確認することもできます。たとえば、前方に移動する物体の運動量 (質量 × 速度) を計算する場合、質量は負になることはなく、速度は反対方向、つまり参照フレームの「前方」から離れる方向に移動する場合にのみ負になるため、負の答えは得られません。したがって、否定的な答えが返ってきた場合は、計算を間違えた可能性が高くなります。
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パート 3パート3/3:

物理学に全力を尽くす

  1. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/0\/0e\/Do-Well-in-Physics-Step-9.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-9.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/0\/0e\/Do-Well-in-Physics-Step-9.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-9.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 1授業前に予習します。理想的には、授業が始まる前に、学習する物理学の概念をある程度理解しておく必要があります。したがって、翌日の授業の内容を確認して準備するようにしてください。このセクションの正確な数学に焦点を当てないでください。この段階では、一般的な概念を把握し、議論されている内容を習得することに重点が置かれます。これにより、授業で学んだ数学のスキルを応用できる強固な知識の基礎が得られます。
  2. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/e\/ef\/Do-Well-in-Physics-Step-10.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-10.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/e\/ef\/Do-Well-in-Physics-Step-10.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-10.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 2授業中は注意を払います。授業では、先生がプレビュー中に出会った概念を説明し、教科書で理解できなかった部分を明確にします。メモを取り、質問する必要があります。教師は教科内容の中で数学的な計算を説明するかもしれません。この時点で、方程式の正確な導出を覚えていなくても、計算が何を表しているかについて大まかな見当はついているはずです。
    • 授業後に質問があれば、先生に質問することができます。質問はより具体的であればあるほど、先生はあなたが注意を払っていることを知ることができるので、より良いです。忙しくない場合は、講師が個別指導セッションを設けて、教材を説明し、内容を理解できるようにサポートします。
    • 教授や先生に、講義を録音して後でもう一度聞けるようにしてもらえるかどうか尋ねることもできます。もう一度講義を聞いて、まだ理解できない部分について質問することができます。
  3. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/9\/96\/Do-Well-in-Physics-Step-11.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-11.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/9\/96\/Do-Well-in-Physics-Step-11.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-11.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 3自宅でノートを復習します。学習課題を完了し、物理学の知識を向上させるには、自宅で機会があるたびに時間を取ってノートを見直す必要があります。これを行うと、今日の授業で学んだことを覚えておくのに役立ちます。メモを取ってからそれを見直すまでの時間が長くなればなるほど、それを覚えるのが難しくなり、概念がより「異質」に感じられるようになります。したがって、知識を定着させるために、自宅にいる間に積極的にノートを復習する必要があります。
  4. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/0\/06\/Do-Well-in-Physics-Step-12.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-12.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/0\/06\/Do-Well-in-Physics-Step-12.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-12.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 4実践的な問題を解決します。数学、文章作成、プログラミングと同様に、物理学の問題解決は精神的なスキルです。使えば使うほど簡単になります。物理学の学習に苦労している場合は、必ず問題解決の練習をたくさん行ってください。これを行うと、試験の準備に役立つだけでなく、質問を読む際に多くの概念の理解を深めるのにも役立ちます。
    • 物理の成績に満足していない場合は、先生から出された宿題を完了するだけで十分だと考えないでください。特別な努力を払って、通常は遭遇しないような質問に回答する必要があります。これらの質問は、教師が指定しなかった教科書の練習問題、インターネット上の無料の練習問題、または物理学のワークブック(通常は書店の教材コーナーで入手可能)の練習問題である場合もあります。
  5. {"smallUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images_en\/thumb\/c\/c8\/Do-Well-in-Physics-Step-13.jpg\/v4-460px-Do-Well-in-Physics-Step-13.jpg","bigUrl":"https:\/\/www.wikihow.com\/images\/thumb\/c\/c8\/Do-Well-in-Physics-Step-13.jpg\/v4-728px-Do-Well-in-Physics-Step-13.jpg","smallWidth":460,"smallHeight":345,"bigWidth":728,"bigHeight":546,"licensing":"<div class=\"mw-parser-output\"><\/div>"} 5入手できるパワーアップを使用します。難しい物理学の授業に直面したとき、一人で頑張る必要はありません。教育環境に応じて、さまざまな方法で助けを得ることができます。物理学の内容をもっとよく理解するために必要なリソースを探して使用してください。一部は有料ですが、ほとんどの学生は少なくともいくつかの無料のリソースにアクセスできます。物理学を学ぶのに助けが必要な場合は、頼れる場所がたくさんあります。以下にいくつか例を挙げます。
    • 教師(放課後補習)
    • 友達(勉強会や一緒に宿題をする)
    • 家庭教師(個人で雇うか学校から任命される)
    • サードパーティのリソース(例:物理学のワークブック、カーン アカデミーなどの教育 Web サイトなど)
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ヒント

  • コンセプトに焦点を当てます。何が起こっているかを心の中で「イメージ」することは、問題を解決するのに役立ちます。
  • 数学のスキルを養います。高度な物理学では、数学、特に微積分がよく使用されます。積分を設定する方法と、置換法と部分法を使用して積分を解く方法を必ず理解してください。
  • 問題を解決するときは細部に注意を払ってください。計算を行う際には摩擦を忘れず、右シャフトの慣性モーメントを考慮することも忘れないでください。
  • 導出プロセスを学びます。
  • ノートやトピックについてクラスメートや友人と話し合います。あなた方両方にとってこれは利益となるでしょう。
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