AP Physics 2とAP Physics C: Mechanicsの試験対策

AP Physics 1は、ふつう最初に履修する課程です。その後、生徒の進路は分かれます。AP Physics 2を選ぶ生徒は、代数ベースのまま、AP Physics 1が扱わない物理を学びます。AP Physics C: Mechanicsを選ぶ生徒は、力学を微積分を使ってもう一度学びます。両方を履修する生徒もいます。このガイドでは2つの試験をまとめて扱います。どちらを選ぶかが、最初に決めるべきことだからです。

Physics ZenにはAP Physics 2コースとAP Physics C: Mechanicsコースがあります。どちらも独立した試験形式の演習です。College Boardの公式教材ではなく、アプリもCollege Boardとは提携していません。まだAP Physics 1を履修中なら、AP Physics 1のガイドから始めてください。

どちらの課程を受けるか

College Boardは2つの課程を次のように説明しています。

大学で物理学や工学を学ぶつもりなら、C: Mechanicsは大学の最初の学期に学ぶ内容に当たります。入門物理の残りの分野（熱、電気、光、原子）を学びたいなら、それを扱うのはAP Physics 2です。どちらかがもう一方の難しい版というわけではありません。扱う内容が違うのです。

2つの試験に共通の形式

2027年5月から、2つの試験は同じ形になります。

• 第1セクション。 選択問題42問を85分で、得点の半分。単独の問題もあれば、共通の資料やデータを使う問題のまとまりもあります。
• 第2セクション。 記述問題4問を95分で、残りの半分。数学的手順、表現間の変換、実験の設計と分析、定性的・定量的な変換の各タイプが1問ずつ出ます。

電卓を使え、参考資料が配布されます。試験はハイブリッド・デジタル形式で、選択問題の解答はBluebookアプリに入力し、記述問題の解答は紙の冊子に手で書きます。

古い参考書や模擬試験には、80分で40問、記述問題は100分と書かれています。College Boardは2027年5月の試験からこの数字を変更しました。課程の内容は変わっていませんが、時間を計る練習は新しい数字で行ってください。85分で42問なら、1問あたり約2分です。

AP Physics 2：単元、配点、練習する内容

配点は公式の課程ページにある選択問題の割合です。スキル数の列は、Physics Zenのコースが各単元で練習するスキルの数です。

最初の3単元で選択問題のほぼ半分を占めます。静電気と電気回路は式変形がいちばん長い単元でもあるので、最初の数週間はそこに充てましょう。出発点は電気回路のトピックです。キルヒホッフの法則のガイドでは、閉回路の符号を最後まで丁寧に扱っています。

時間を節約できる範囲の制限

課程説明には範囲の制限があり、それを知っていれば出題されない内容を練習せずに済みます。

• 熱力学第1法則は、気体が外部からされた仕事で書きます。 取り決めは$\Delta U = Q + W$です。$\Delta U = Q - W$と書く教科書は、気体が外部にした仕事を数えています。APの符号を選び、それを使い続けてください。
• 熱力学第2法則は定性的な扱いです。 孤立系のエントロピーは増加し、完全な熱機関は存在しません。$\Delta S$を計算することはありません。
• RC回路は両端の状態まで。 スイッチを閉じた瞬間の電流と、十分に時間がたった後の電荷を求めます。電荷を時間の関数としてモデル化することは求められません。
• ドップラー効果は定性的な扱いです。 振動数が高くなるか低くなるか、そしてその理由。ドップラー効果の式は使いません。

Physics Zenのコースはこれらの制限に従っています。熱力学第1法則の問題はAPの取り決めを使い、アプリの一般カリキュラムにあるRC回路の指数関数、エントロピーの計算、定量的なドップラー効果はこのコースから外しています。

AP Physics C: Mechanics：単元、配点、練習する内容

単元の名前はAP Physics 1の最初の7単元と同じです。流体の単元はありません。違いは数学にあります。

単元2は配点がいちばん大きく、微積分が初めて物理の扱いを変える単元でもあります。課程説明のトピック2.9は、$F_r = -kv$のような速度に依存する抵抗力を扱います。するとニュートンの第2法則は速度についての微分方程式になり、変数分離で解きます。終端速度$v_t = \frac{mg}{k}$は、積分をまったく使わずにこの式から得られます。

微積分が実際に使われる場面

C: Mechanicsの問題の多くは、今でもAP Physics 1で学んだ考え方から始まります。微積分が出てくるのは、繰り返し現れるいくつかの操作です。

• 位置を微分して速度と加速度を求める。または$a(t)$を積分して戻す。
• $F = -\frac{dU}{dx}$で位置エネルギーから力を求め、傾きが0になる点でつり合いを読み取る。
• 力が変化するとき、仕事を$W = \int F\,dx$、力積を$J = \int F\,dt$として計算する。
• $m\frac{d^2x}{dt^2} = -kx$を書き、そこから角振動数$\omega = \sqrt{k/m}$を読み取る。

Physics ZenのC: Mechanicsコースが代数ベースのスキルに加えるのは、まさにこれらの形で、主にレベル3から登場します。剛体の回転のトピックには、平行軸の定理と転がり運動の問題があります。力の図を描くのにまだ時間がかかるなら、先に力の図の描き方のガイドを読んでください。

どちらの課程にも使える12週間の計画

第1〜4週：配点の大きい単元。 AP Physics 2は熱力学、静電気、電気回路。C: Mechanicsは微積分を使う運動学、続いて力と並進運動の法則。週に1回の長い学習より、毎日新しい問題で練習します。

第5〜8週：中盤の単元。 AP Physics 2は磁気、光学、波動。C: Mechanicsはエネルギー、運動量、回転の最初の単元。前に間違えたスキルは、同じ週のうちにもう一度解きます。

第9〜10週：最後の単元。 AP Physics 2は現代物理。C: Mechanicsは回転系と振動。

第11〜12週：記述問題と時間配分。 毎日1問、小問の番号と導出を書いた完全な記述解答を手で書きます。選択問題42問を85分で解く時間計測の練習を少なくとも1回行います。

アプリでまだ扱っていない範囲

生成された問題は数値で採点されるため、アプリは文章による説明、図、文字式による導出を採点できません。これらは紙の上で練習してください。さらに、アプリ自身のカバー率の点検で分かっている具体的な不足があります。

• AP Physics 2。 ドップラー効果の定性的な問題はありません。平面鏡や反射の法則の問題はありません。凸レンズのみで、凹レンズはありません。磁気双極子や磁力線の問題はありません。コンプトン散乱は最上位レベルだけです。
• AP Physics C: Mechanics。 力のモーメントがする仕事の積分、角力積、位置と時間や加速度と時間のグラフの読み取り、単振動のグラフはまだありません。
• AP Physics C: Electricity and Magnetism は2027年5月5日に行われる別の試験で、Physics Zenにはそのコースがありません。

一方で、各コースでは上に挙げたスキルを継続して練習でき、APの値$g = 9.8\,\mathrm{m/s}^2$があらかじめ設定され、毎問の後に詳しい解説が付きます。AP Physics 2コースまたはAP Physics C: Mechanicsコースを開き、配点の大きい単元から始め、最後の2週間は時間を計って記述解答を書く練習に充ててください。