物理：光・音・波
光の反射と屈折、凸レンズによる像の作図、音の伝わり方は、作図と計算の両方で出題される。像の種類と位置を図で説明できることが得点につながる。
光の進み方
光は同じ物質中では直進し、鏡では入射角と反射角が等しくなる。空気と水の境界では屈折し、水中から空気へ出るときは境界面から遠ざかる向きに曲がる。入射角がある角度より大きくなると全反射する。光の速さは約3.0×10⁸m/sで、音よりはるかに速い。
凸レンズ
凸レンズの焦点距離をfとすると、物体が2fより遠いと小さな倒立の実像、2fちょうどだと同じ大きさの倒立の実像、fと2fの間だと拡大された倒立の実像ができる。物体が焦点の内側にあると、レンズの同じ側に拡大された正立の虚像ができる。作図では、光軸に平行な光は焦点を通り、レンズの中心を通る光はそのまま直進する。
音と波
音は物体の振動が空気を伝わる波で、空気中では約340m/s。振動数が多いほど高い音、振幅が大きいほど大きい音になる。弦の振動では、弦を短くする、強く張る、細くすると音が高くなる。波の速さ=振動数×波長の関係もおさえる。
例題
焦点距離10cmの凸レンズの前方20cmに物体を置く。2fの位置なので、スクリーン上にはレンズの後方20cmに、物体と同じ大きさの倒立した実像ができる。音では、花火の光が見えてから2秒後に音が聞こえたとき、距離は340m/s×2s=680mと求められる。
失点しやすいところ
実像と虚像の向き・位置の混同、レンズの中心を通る光を屈折させてしまう作図ミス、音が空気中より水中や固体中を速く伝えることの誤解、振動数と音の大きさを取り違えるミスに注意する。