1 年: 基礎をかためる

多くの大学では、1 年の専門の科目は力学・電磁気学と、微分積分・線形代数が中心です。名古屋大学の物理学科では、1 年に物理学基礎・電磁気学 I・現代物理学序論 I と、微分積分学・線形代数学・複素関数論が並びます。

東京理科大学の物理学科では、1 年の前期に「物理学序論」があります。20〜30 人ずつの組に分かれ、英語の教科書『University Physics with Modern Physics』を読み合う授業です。光電効果やボーアの原子模型など、高校で手薄になりがちな原子の物理を補います。

この授業の初回には、物理学科の研究室の紹介もあります。入学してすぐに、4 年で取り組む研究の世界をのぞけるのです。

数学は、物理の言葉です。微分積分や線形代数で習ったばかりの道具を、力学や電磁気学の授業ですぐに使います。数学と物理を行き来しながら進むのが、1 年の学び方です。

1 年の物理学実験は、測ることの基本から始まります。東京理科大学の物理学科の物理学実験 1 では、前半の 7 回で、測定の不確かさ・有効数字・グラフの書き方を学びます。紙テープを切って長さのばらつきをヒストグラムにしたり、表計算ソフトでデータを処理したりします。

8 回目には、白湯の温度を測る実験があります。そのあとは、重力加速度、液体の表面張力、針金のヤング率、静電場の等電位線などの題目から、6 回の実験を行います。簡易分光器を作って水素の光を分け、ボーアの原子模型のもとになった線スペクトルを見る題目もあります。

成績の 8 割は、実験ノートとレポートで決まります。測った値や気づいたことは、その場で実験ノートに書くのが基本です。あとで見返して、何をしたかが分かるノートが、よいレポートの出発点になります。

名古屋大学のように、1 年の物理学実験を全学の共通科目として、ほかの理系の学科と一緒に受ける大学もあります。

下の図は、物理学科の 1 年生の 1 週間の例です。科目の名前や曜日は大学によって異なりますが、講義と演習に、午後いっぱいの実験が組み合わさる形がよく見られます。東京理科大学の物理学実験 1 は、火曜日の 13 時から 17 時 50 分までの 3 コマ続きです。

実験の日の夜や週末は、レポートを書く時間になります。予習・測定・解析・レポートのくり返しは、3 年の学生実験や 4 年の卒業研究まで続きます。英語や教養の科目も多いので、空きコマの使い方で 1 週間の過ごしやすさが変わります。

1 年でつまずきやすいのは、数学と物理が同時に進むことです。力学でベクトルの微分や微分方程式が出てきたのに、数学の授業ではまだ習っていないこともあります。そのときは、数学の教科書の該当する章を先に読むと、つながりが見えてきます。

高校で原子の分野を十分に学べていなくても、心配はいりません。東京理科大学の物理学序論のように、高校で手薄になりがちな原子の物理を、1 年で補う授業を置く大学もあります。

実験のレポートも、最初は時間がかかります。目的・方法・結果・考察の形に慣れるまでは、先輩や TA(ティーチング・アシスタント)に書き方を聞くのが近道です。分からないところをその週のうちに聞くことが、2 年からの学びを楽にします。