日本高中物理公式集

1、 1 第 章 力 学 運 動 学 位置，速度，加速度定義 時間変化率概念 数式定義言，各概念直感的把 握大事 (1) 位置： () ,rx y z= ? ? (2) 速度：()(), xyz drdxdydz vvvv dtdtdtdt = ? ? ? (3) 加速度：()(), yxz xyz dvdvdvdv aaaa dtdtdtdt = ? ? ? 等加速度直線運動公式 丸暗記時間無駄 一定割合加速（等加速度） 導出 (1) 0 vvat=+ (2) 2 00 1 2 xxv tat=+ (3) 22 0 2vvas= 並進運動記述 種基本的力 力加速生原因，運動原動力 (1) 重力：

2、fmg=（質量比例鉛直下向） (2) 垂直抗力：N（接面変形支力） (3) 張力：T，S（糸張支力） (4) 弾性力：fkx=（伸縮比例自然長戻向） (5) 静止摩擦力：fN（接面滑働力） (6) 動摩擦力：fN=（生滑逆向） (7) 浮力：fVg=（上下面圧力差力導出） (8) 慣性力：fma=（加速系加速逆向発生 見見力，数学的補正項） 運動法則 力学原理運動記述 古典力学運動記述，以下法則従，力 図示 各力直交分解 各成分力学条件立式 (1) 慣性法則：物体慣性 (2) 運動法則：maF=（運動方程式 equation of motion） (3) 相互作用（作用反作用）法則：力対等 質

3、点系運動剛体合 重心定義 一体見場合並進回転運動分岐点 重心質量平均位置，系 働重力合力作用点 質点系重心： 112233 G 123 m xm xm x x mmm + = + (1) 剛体無数質点集合考 (2) 剛体重心支静止 (3) 系外力加，系重心運 動状態保持 定義 回転運動引起性能，原因 物体個力持，回転運動対 影響度 定義：Mf=（長力垂直成分） 剛体合 有形物体回転運動可能性考 剛体（大，形有変形物体）静止， 等速直線運動続力学条件， 以下 2 (1) 運動各方向力合成立 （並進運動力学条件） (2) 定点合成立 （回転運動力学条件） 仕事 仕事定義 日常的仕事概念対応考 仕事

4、力空間的総和，累積 (1) 一定力場合：Wfs=（力変位方向成分変位） (2) 一定力場合： C Wfds=（仕事面積） 定義 外界対仕事能力 運動K運動激指標， U保存力（重力 仕事経路依力）将来仕事 予見積 (1) 力学的定義：EKU=+ (2) 運動： 2 1 2 Kmv= (3) 重力：Umgh= (4) 弾性力： 2 1 2 Ukx= 仕事関係 仕事変化 運動方程式数学的導出可能 (1) 現金主義：KW=（W全外力仕事総和） (2) 発生主義：EW=（W非保存力仕事総和） 2 力学的保存則 自然界均衡調和 非保存力（摩擦仕事経路異 力）仕事系，力学的一 定保 Const.EKU=+=

5、 運動量力積 力積定義 衝撃強，運動対影響大 力積力時間的総和，累積 (1) 一定力場合：Ift=（力作用時間） (2) 一定力場合： 2 1 t t Ifdt=（力積面積） 運動量定義 外界対力積及能力 運動量p運動激指標，運動止 体感 運動量定義：pmv= 運動量力積関係 力積及運動量変化 運動方程式数学的導出可能 pI= 運動量保存則 2 人世界実現， I 及合 2 人間，何時変 外力力積及系，運動量一定保 Const.p = 返係数（反発係数）定義 衝突，返割合 () () e= 衝突後互遠速 衝突前互近速 円運動単振動 向心加速度 曲必要加速度 円運動必要条件数学的導出 2 2 v

6、ar r =（向心方向加速度大） 単振動方程式 単振動必要加速度 単振動必要条件数学的導出 2 0 ()axx= （x方向加速度大） 単振動一般解 時刻関数表 (1) 位置： 00 ()sinxxAt=+ (2) 速度： 0 ()cos dx vAt dt =+ (3) 加速度： 2 0 ()sin dv aAt dt = + 円運動単振動周辺知識 考暗記 (1) 円運動周期，単振動周期： 2 T = (2) 円運動回転数，単振動振動数： 1 f T = 天体運動 万有引力法則 質量互引合 (1) 万有引力： 2 GMm f r =（引向） (2) 万有引力 ： GMm U r = （無限遠基

7、準） 法則 史上最高観測屋成果 運動方程式数学的導出可能 (1) 惑星恒星焦点一楕円軌道描 (2) 惑星恒星結線分単位時間掃過領 域面積（面積速度）常等（面積速度一定 法則） 1 sinConst. 2 rv = (3) 惑星軌道半長軸長a周期T 3 2 Const. a T = 3 第 章 波 動 正弦進行波 波動基本公式 説明波動概念徹底 (1) Vf= (2) 1 f T = 横波縦波 縦波横波表示把握 (1) 横波：波動進行方向対媒質振動横（垂直） (2) 縦波：波動進行方向対媒質振動縦（平行） 反射 媒質常，波動程度反射 (1) 入射角反射角等 (2) 自由端反射：線対称反射，位相変

8、化 (3) 固定端反射：点対称反射，位相 定常波 腹節繰返進行波 波形等進行方向互異波干 渉生進行波 回折 向拡波動特有現象 波障害物向回現象回折， 一般波長長回 干渉 重合考波動特有現象 以上波点重合，同位相強 ，逆位相弱現象 (1) 強合条件：経路差波長整数倍 (2) 弱合条件：経路差波長半整数倍 原理 波最小構成要素何 時刻波面上生素元波重 ，次時刻波面作 屈折 伝播速度変折曲 媒質波動伝播速度違導出 (1) 伝播速度比： 1 122 n cn c= (2) 屈折振動数変 (3) 波長比： 1122 nn= (4) 法則： 1122 sinsinnn= 散乱 夕日赤，空青理由 粒子波動乱

9、反射，拡現象 音 波 音波性質 音何 (1) 媒質主空気 (2) 縦波（疎密波），壁固定端反射 (3) 音高温速 (4) 媒質気体分子軽速 (5) 水中極端速 (6) 振動数音高相当 (7) 振幅音大相当 (8) 振動数可聴域越超音波 弦共振 弦楽器原理 (1) 弦全長定常波腹整数個入 基本振動波長： 1 2 =，2倍振動波長： 2 = (2) 弦伝波伝播速度： S V = 気柱共鳴 管楽器原理 (1) 閉管管長定常波腹半整数個入 基本音波長： 1 4 =，3倍音波長： 3 4 3 = (2) 開管管長定常波腹整数個入 基本音波長： 1 2 =，2倍音波長： 2 = (3) 管口付近定常波腹生

10、，管口腹位置 開口端補正 (4) 管底定常波節生 効果 媒質対波源，観測者相対運動生 伝播速度媒質対一定導出 (1) 波源運動場合： V ff Vu = (2) 観測者運動場合： Vv ff V = (3) 両者運動場合： Vv ff Vu = (4) 風場合： Vvw ff Vuw + = + 光 波 光波性質 光何 (1) 媒質存在，空間 (2) 横波偏光 (3) 同媒質光速度観測者一定 (4) ，媒質密，遅 (5) 屈折率高媒質低媒質入射 自由端反射，低媒質高媒質入射 固定端反射 (6) 波長色相当，可視光最短波長紫，最長 4 波長赤 (7) 光電磁波種 (8) 屈折率n媒質中厚d領域，

11、光進 ，外界n倍時間，外界 換算nd厚相当（光学的距離） 見深 風呂腕折見理由 法則，幾何条件，近似条件導 見深： d D n =（真上見場合） 分散 虹原理 媒質屈折率光波長異（紫近 屈折率高），媒質入射光波 長（色）別，拡現象 (1) ：分散輝線 (2) 連続：分散連続的起場合 輝線 (3) 線：分散離散的起場合輝 線 原理 光屋 光最短時間到達経路選 公式 望遠鏡，光学式，眼球原理等頻出 原理結像条件得，幾何 条件公式導 公式： 111 abf +=，倍率： b n a = (1) 凸倒立実像：af0b (2) 凸正立虚像：af0b (3) 凹正立虚像：0f 0b 光学干渉 干渉条件色

12、光経路反射，透明物質場合 位相変化，光学的距離注意，干渉条件求 (1) 実験：回折干渉 (2) 回折格子実験：多重分光 (3) 薄膜干渉：見角度干渉条件異 ，色干渉縞生 (4) 形干渉：板挟厚， 干渉縞間隔間接測定 (5) ：板上置 色干渉環見 5 第 章 電 磁 気 学 電 場 電場 相互作用仲介空間流 法則電場湧出（電気力線本数） 4 Q kQ =導出 (1) 点電荷起源： 2 Q Ek r = (2) 面電荷起源： 2 Q E S = (3) 線電荷起源： 2 Q E r = 力 （作用）（影響受）（場強） (1) 力（静電気力） ： C fqE= 電位 電場流作電気空間隆起 電場電位勾

13、配（ dV E dr = ）導出 (1) 点電荷起源： Q Vk r =（無限遠基準） (2) 一様電場起源：VEd= (3) 線電荷起源： 0 log 2 Qr V r = 電位応位置 (1) ：UqV= 平行平板原理 対向極板間電場生 生電場極板間電圧，極板間引力，静電 導出 (1) 極板間電場： Q E S = (2) 極板間電圧：QCV=， S C d = (3) 極板間引力： 1 2 FQE= (4) ： 2 2 11 222 Q UQVCV C = 合成 複数一見 蓄電気量端子間電圧変， 見静電容量定 (1) 直列接続： 12 12 C C C CC = + (2) 並列接続： 1

14、2 CCC=+ 電 流 理 論 電流定義 単位時間断面通過電気量 単位時間通過自由電子群掃過領域体積導出 (1) 電流定義：IenSv= 法則 抵抗電流電圧降下比例関係 自由電子受速度抵抗平均自由行程 導出 (1) 電圧降下：VRI=，R S = (2) 消費電力：() 2 PRIIV= 抵抗合成 複数抵抗一抵抗見 端子間電流電圧降下変，見抵 抗値定 (1) 直列接続： 12 RRR=+ (2) 並列接続： 12 12 R R R RR = + 起電力 自由電子流引起電位差 自由電子受外力非電場評価 ，応電位導出 (1) 起電力： W V e = (2) 供給電力：PIV=（電源仕事） 磁 場

15、 電流磁場 相互作用仲介空間流 法則積分導出 (1) 直線電流起源： 2 I B a = (2) 円形電流起源： 2 I B a = (3) 起源：BnI= 力 運動荷電粒子磁場受力 (1) 荷電粒子：sin L fqvB= (2) 直線電流：sin L FIB= 6 電 磁 誘 導 電磁誘導 磁場変化電場生，磁場空間調和現 (1) 磁束定義：BSB S = (2) 誘導起電力： d V dt = 自己誘導 調和能力 流電流作磁場変化， 自電流変化妨向誘導起電力 受導出 (1) 自己誘導起電力： dI VL dt = (2) 磁場： 2 1 2 ULI= 相互誘導変圧器 磁場他回路電力供給 複

16、数貫共通磁束変化， 各誘導起電力受導出 (1) 相互誘導起電力： dI VM dt = (2) 変圧比： 1212 :VVNN= (3) 供給消費電力関係： 1122 I VI V= 交 流 回 路 端子間電圧 電流電圧対回路素子特性 (1) 交流電源起電力： 00 () sinVVt=+ (2) 抵抗電圧降下：VRI= (3) 極板間電圧： Q V C = (4) 連続方程式： dQ I dt = (5) 自己誘導起電力： dI VL dt = 回路特性 各素子端子間電圧回路方程式(第 2 法則)導出 (1) 実効値： 0 2 e V V =， 0 2 e I I =（直流換算値） (2)

17、： 1 Z C = (3) ：ZL= (4) RLC直列回路 2 2 1 ZRL C =+ (5) LC共振回路共振角周波数： 1 LC = 7 第 章 熱 力 学 固体液体温度変化相転移 熱容量定義 単位温度上昇必要熱 (1) 熱容量定義： J/K Q C T = 比熱定義 単位質量単位温度上昇必要熱 (1) 比熱定義： J/g K Q c m T = 潜熱定義 物質状態変化（相転移）必要熱 (1) 融解熱：単位体積融解必要熱 J/g (2) 蒸発熱：単位体積蒸発必要熱 J/g 気体状態変化 理想気体定義 結構世中理想気体 分子直径比，分子間隔十分大気体 (1) 高温低圧下実現 (2) 理想

18、気体状態方程式成立 状態方程式： J PVnRT=（equation of state） (3) 分子間力 （分子間相互作用） 無視 （ 熱平衡分子衝突無視） 気体分子運動論 温度分子平均運動 無数気体分子壁面衝突圧力生 (1) 等分配則 222 B J 1111 2222 xyz m vm vm vk T= (2) 内部定義： J 3 2 f UnRT + = 比熱定義 単位物質量単位温度上昇必要熱 (1) 比熱定義： J/molK Q C n T = 気体状態変化過程比熱異 比熱気体分子構成定，値 分子運動論導出 (2) 定積比熱： V C（定積過程比熱） (a) 単原子分子： V J/m

19、olK 3 2 CR= (b) 原子分子： V J/molK 5 2 CR= (3) 定圧比熱： P C（定圧過程比熱） (a) 単原子分子： P J/molK 5 2 CR= (b) 原子分子： P J/molK 7 2 CR= 気体仕事 膨張外部仕事 (1) 定圧過程： () J WP VnR T= (2) 一般過程： 2 1 J V V WP dV=（仕事PV図面積） 気体内部 内部温度比例 (1) 単原子分子： J 3 2 UnRT= (2) 一般分子： V JUnC T= 熱力学第法則 熱力学保存則 (1) J QUW=+（W気体外部仕事） (2) J UQW=+（W気体外部仕事）

20、比熱関関係 導出過程必須 定積定圧過程，比熱定義熱 力学第法則利用導出 (1) 関係式： PV J/molKCCR=+ 断熱変化関公式 断熱曲線支配 微小断熱過程収支積分導出 (1) 1 Const.,Const.PVTV =（比熱比： P V C C =） 熱熱効率 熱効率熱機関効率 (1) 熱効率定義 cycleout inin () () 1 e WQ QQ = = 外界対正味仕事 回外界利用熱 8 第 章 原 子 物 理 量 子 光波動性粒子性併持 逆電子粒子性波動性併持 光量子仮説 光光子（）呼粒子性 光電効果散乱現象説明 (1) 光子： J hc h = (2) 光子運動量： Js/m hh p c = 物質波 質量小粒子波動性 電子線（陰極線）回折現象説明 光子運動量対応物質波波長得 (1) 電子： 2 J 1 2 Kmv= (2) 電子運動量： kg m/s h pmv = 原子核纏電子存在確率雲 量子条件運動方程式定数導 (1) 量子条件：()21,2,3rnn= (2) 定数： 22 111 R mn = 核 反 応 核崩壊 崩壊生代表