AP Physics Simulator: HS Lab
AP Physics Simulator: HS Lab — 結果を予測し、3D物理シミュレーションを実行して、どれだけ近かったかを確認できます
AP Physics Simulator: HS Labは、アプリ内ではPhysics Sandboxと呼ばれる、Androidで高校生およびAP Physicsの学生向けに提供されるphysics simulatorおよびphysics labです。iPhone版も近日公開予定です。まず数値を予測してから、3Dで実際の剛体シミュレーションを実行し、その予測をエンジンが測定した値と並べて確認できます。
- 価格
- 無料、Proへのアップグレード
- 対応プラットフォーム
- 現在はAndroid、iPhone版は近日公開
- 言語
- 10


代数を解けることと、その数値がどうなるかを理解していることは同じではありません。
各レッスンでは、実験が始まる前に結果を予測します。ボールがどこまで飛ぶか、ブロックが斜面の下までどれくらいの速さで到達するか、振り子が1往復するのにどれくらいかかるか、といった問題です。Verifyでは、予測と測定値を並べて比較し、外れた場合は「誤差はXパーセント」と正直に示します。
概要
AP Physics Simulator: HS Lab(アプリ内ではPhysics Sandbox)は、高校生およびAP Physicsの学生向けの物理演習アプリです。運動学、ニュートンの法則と摩擦、エネルギーと運動量、単振動とばねの4単元に、33のレッスンを収録しています。各レッスンでは、3Dの実際の剛体物理エンジンを使って、予測、実行、検証のループに取り組みます。さらに、5種類の調整可能な装置を備えたPlaygroundでスライダーを動かし、自分で実験を実行できます。
アプリの内容
画面イメージ





背景
運動学やニュートンの法則に対する物理的な直感は、どうすれば身につくのでしょうか?
力学の直感は、役に立つ形で間違えることから身につきます。まず、たとえば斜面の下でのボールの速度などの結果を見積もり、その後で実際の結果を確認すると、両者の差からどの考え方を誤解していたのかがわかります。公式だけを使って解くと、代入自体は正しくても、答えがどの程度になるべきかという感覚の弱さが隠れてしまいます。だからこそ、最初に予測してから行うシミュレーションは、初めて物理を学ぶ授業やAP Physics 1における教科書の問題演習を補うのに適しています。
運動学なぜそうなるかを問わずに運動を記述する分野
自由落下、投射運動、水平投射、速度-時間グラフでは、物体がどこにあり、どれほどの速さで動いているかを表します。よく知られた結果として、水平な地面では、投射物は45度で発射したときに最も遠くまで飛びます。これは、R = v squared times sin of 2 theta, divided by g から導かれます。
ニュートンの法則と摩擦力が運動の変化を説明する
慣性、F = m a、作用・反作用は、力と加速度を結びつけます。斜面では重力の成分が加わり、摩擦では滑りや転がりに逆らう力が加わります。角度、質量、摩擦係数を変えて再実行すれば、実際にどれが影響しているのかがわかります。
エネルギーと運動量衝突で保存されるもの
衝突では運動量が保存されますが、運動エネルギーが保存されるのは弾性衝突の場合だけです。反発係数は衝突の弾み具合を表すため、同じ2台の台車でも、最終的には大きく異なる動きをすることがあります。
単振動ばねと振り子
ばねは、伸びた距離に比例した力で元に戻ろうとします。これがフックの法則であり、ばねにつながれた質量は、質量とばねの剛性によって決まる周期で振動します。振り子の周期は質量ではなく長さによって決まります。これは日常的な直感とは異なる結果です。
使い方
予測、実行、検証のループ
すべてのレッスンと毎日のチャレンジは、同じ3つのステップで進みます。
予測
短い説明を読んだら、答えを決めます。数値を選んだり、発射角度を選んだり、周期を見積もったりします。何も動き出す前に、答えは確定されます。
実行
Runを押すと、剛体エンジンで動く3Dシーンの中で、重力、摩擦、衝突がフレームごとに展開されます。あらかじめ用意されたアニメーションではありません。実行中にカメラを回り込ませて見ることもできます。
検証
結果画面では、予測を測定値の横に表示し、どれだけ外れていたかを示します。Whyを選ぶと、今見た現象の背後にある物理について、短いAI解説を確認できます。
内容
ラボの内容
33
4単元のレッスン
運動学は8レッスン、ニュートンの法則と摩擦は9レッスン、エネルギーと運動量は9レッスン、単振動とばねは7レッスンです。
5
調整可能な装置
斜面、投射運動、ばね、振り子、衝突を扱う装置があり、それぞれ角度、質量、摩擦係数などのスライダーを調整できます。レッスンと同じエンジンで実行されます。
毎日
毎日の予測
装置から出題される、採点対象の予測問題が毎日1問あります。単元ごとの正確度の記録や、正解を続けた連続記録も確認できます。オフラインで利用でき、リマインダーは任意で設定できますが、初期状態ではオフになっています。
誤差%
正直なフィードバック
Verifyでは、予測と測定結果を比較し、どれだけ外れていたかを示します。間違いからも学べる仕組みです。
Why?
AI解説
実行後にWhyを選ぶと、その結果の背後にある物理について短い解説を確認できます。
10
言語とテーマ
アプリは10言語に対応し、ライトテーマとダークテーマを利用できます。また、レッスンの完了数、予測の正確度、連続記録を単元ごとに記録します。
適しています
向いている方・向いていない方
次のような方におすすめです
- AP Physics 1、または高校の物理入門コースを学んでいる
- 代数の計算はできるものの、答えがどのような形になるのか確信が持てない
- 斜面の角度やばねの剛性を変えると何が起きるのか見てみたい
- 毎日取り組める短いチャレンジと、継続的な正答率の記録を楽しみたい
- 大人になってから力学を学び直している
次のような方には適していません
- 教科書全体や試験委員会のシラバスが必要。アプリが扱うのは4つの力学ユニットです
- 今すぐiPhone版を使いたい。まだリリースされていません
- 33レッスンすべてが無料だと思っている。無料なのは12レッスンで、Proでは残りの21レッスンが追加されます
- 公式AP対策試験を探している。これはシミュレーター兼練習ツールです
ご質問
よくある質問
AP Physics Simulator: HS Labとは何ですか?
アプリ内ではPhysics Sandboxという名前のAP Physics Simulator: HS Labは、高校生やAP Physicsの学習者向けの3D物理シミュレーター兼実験環境です。4つの力学ユニットに33レッスン、5種類の実験装置を備えたプレイグラウンド、毎日の予測、AIによる解説があります。現在Androidで利用でき、iPhone版も近日登場予定です。
物理の動画やワークシートとはどう違いますか?
実験が始まる前に自分で予測し、その後、実際の剛体エンジンが結果を再現します。アプリでは自分の予測と測定値を並べて表示するため、フィードバックの内容が具体的です。この一連の流れを中心にした練習ツールであり、動画講義や決められたアニメーションではありません。
アプリではどの分野を扱っていますか?
4つのユニットを扱います。自由落下、投射運動、水平投射、速度-時間グラフを含む運動学、Newtonの法則と摩擦、弾性衝突・非弾性衝突と反発係数を含むエネルギーと運動量、そしてHookeの法則と振り子の周期を含む単振動とばねです。
AP Physics 1に役立ちますか?
力、エネルギー、振動がどのように振る舞うかを体感しながら学ぶことで、最初の物理コースの大部分を占める力学の学習をサポートできます。ただし、教科書や公式の対策試験に代わるものではなく、特定の試験シラバスへの準拠も謳っていません。
プレイグラウンドでは何ができますか?
斜面、投射運動、ばね、振り子、衝突の5種類から実験装置を1つ選び、スライダーを動かして実験を実行できます。プレイグラウンドはレッスンと同じエンジンを使用しているため、スライダーを変えることは本物の実験になります。5種類すべての実験装置を含め、プレイグラウンド全体を無料で利用できます。
毎日の予測とは何ですか?
実験装置から出題される結果を予測する、毎日更新のチャレンジです。判定には同じシミュレーターが使われます。アプリでは、ユニット別の正答率記録と、予測を連続して正解した日数を確認できます。無料で利用でき、オフラインでも動作します。また、設定でオンにできる任意のリマインダーもあります。
無料で使える機能と、Proで追加される機能を教えてください
無料版:運動学の8レッスンすべて、Newtonと摩擦の最初の2レッスン、エネルギーと運動量およびSHMとばねから各1つのサンプルレッスン、プレイグラウンド全体、毎日の予測、1日3回のAIによる「なぜ?」の解説。Proでは、残りの21レッスン、回数無制限の「なぜ?」の解説、広告なしが追加されます。
サインインせずに使えますか?
はい。ホーム画面にはゲストとして閲覧していることと、データが端末に保存されていることが表示されます。後からサインインしてバックアップすることもできます。
iPhone版はいつ登場しますか?
公開日は発表されていません。Android版は現在Google Playで利用できます。iPhoneアプリがリリースされるまで、このページのApp Storeリンクには「近日公開予定」と表示されます。
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