高 2: 運動と波を深める

物理は標準 4 単位の科目で、原則として物理基礎の後に学びます。内容は「様々な運動」「波」「電気と磁気」「原子」の 4 つです。高 2 で運動と波、高 3 で電気と磁気と原子を学ぶのが一つの例で、学ぶ順や学年は学校によって異なります。

高 2 から文系・理系のコースに分かれる学校では、高 1 のうちに次の年の科目を決めることになります。理科のどの科目を選ぶかは、学校のコースの決まりと、志望する学部の入試科目で考えます。

迷ったら、まず興味のある学部を 2〜3 つ書き出し、募集要項で理科の指定科目を確かめてください。機械・電気電子・建築などの学科では、多くの大学で 1 年から力学や電磁気学の授業があります。物理基礎の運動の単元の手応えも、判断の材料になります。

大学入学共通テストの令和 8 年度の受験者数を見てみます。物理は 14 万 5,203 人、化学は 18 万 1,584 人、生物は 5 万 6,314 人、地学は 2,701 人でした。物理は、化学に次いで多くの人が選んでいる科目です。

物理の「運動量」では、質量と速度をかけた量を学びます。運動量は、向きをもつ量です。解説は、バットやラケットでボールを打ち返す様子を、写真や動画で示す例を挙げています。打ち返したボールは向きが逆になるので、運動量の変化は大きくなります。

2 つの物がぶつかったり分かれたりしても、外から力が働かなければ、運動量の合計は変わりません。これが運動量保存の法則です。授業では、2 台の台車をぶつける実験で、ぶつかる前と後の速さをセンサーなどで測って確かめます。

一方、運動エネルギーの合計は、ぶつかり方によって減ることがあります。下の図の例では、くっついた後の運動エネルギーが、ぶつかる前の 3 分の 1 です。残りは、音や熱、台車の変形などに変わったと考えます。運動量は保存されても、エネルギーは形を変えるのがポイントです。

解説は、物が分かれる「分裂」の実験も挙げています。止まっている 1.0 kg と 2.0 kg の台車の間でばねを放すと、2 台は逆向きに走り出します。運動量の合計は 0 のままなので、軽い台車のほうが 2 倍の速さで動きます。

物理オリンピック日本委員会の「物理チャレンジ」は、中学生・高校生を中心とした全国規模の物理のコンテストです。開催年の 4 月 1 日に 20 歳未満で、大学などに在学していない人が参加できます。申し込みは例年 4〜5 月ごろです。

第 1 チャレンジでは、自宅で受けるオンラインの理論問題と、自宅や学校で取り組む実験課題のレポートに挑みます。2025 年からは、理論問題だけの「理論コース」も選べます。成績上位のおよそ 100 人が、夏休みの第 2 チャレンジに進みます。

第 2 チャレンジは 3 泊 4 日の合宿形式で、理論と実験の問題に 5 時間ずつ取り組みます。特に優秀な成績を収めた高 2 以下の上位 12 位以内から、日本代表の候補が選ばれます。実験課題のレポートは、授業の実験と同じ書き方で取り組めます。