国際物理オリンピック 2016 スイス・リヒテンシュタイン大会

日本代表選手役員団結団式 2016 年 7 月 9 日 東京理科大学にて2016 年 7 月 11 日 開会式後に2016 年 7 月 17 日 閉会式後に文部科学省表敬訪問 2016 年 7 月 19 日 霞ヶ関にて

物理チャレンジ 2016 第 2 チャレンジ（全国大会）

実験試験

理論試験

Physics Live

サイエンスツアー

表彰式

第 2 チャレンジ中に発行された News Letter目

次

カラー写真
はじめに

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

第I部

2016 年度 特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会

I.1

組織体制

I.2

共催・協賛・後援等団体

I.3

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

3

4

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

9

活動経過

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

10

I.4

広報活動

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

11

I.5

プレチャレンジ

I.6

ステップアップ研修

第 II 部・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

13
15

物理チャレンジ 2016

II.1

物理チャレンジ 2016 概要

II.2

第 1 チャレンジ（予選コンテスト）

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

17

II.2.1

実施体制

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

21

II.2.2

実施概要

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

23

II.2.3

理論問題コンテスト ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

24

II.2.4

実験課題レポート26

II.3

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

第 2 チャレンジ（全国大会）

II.3.1

出場者の選考・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

29

II.3.2

東京理科大学野田キャンパスでの実施体制 ・・・・・・・・・・・・・・・・

32

II.3.3理論コンテスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

36

II.3.4

実験コンテスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

40

II.3.5

成績と表彰・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

43

第 III 部

第 47 回国際物理オリンピック（IPhO2016 スイス‐リヒテンシュタイン大会）

III.1

国際物理オリンピックへの参加派遣の概要

III.2

日本代表選手候補者の研修・・・・・・・・・・・・・・・・

46

III.2.1

研修スケジュ－ル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

47

III.2.2

通信添削による研修 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

48

III.2.3

秋合宿における研修・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

50

III.2.4

冬合宿における研修・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

52

1III.2.5
III.3

春合宿における研修 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

58

日本代表選手の最終選考とその後の研修，および，結団式

III.3.1

代表選手の最終選考

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

64

III.3.2

研修スケジュ－ル・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

64

III.3.3

通信添削による理論研修 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

64

III.3.4

実験合宿における研修 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

66

III.3.5

直前合宿における研修 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

68

III.3.6

結団式 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

69

III.4

国際物理オリンピックへの参加・派遣

III.4.1

スイス‐リヒテンシュタイン大会の概要

・・・・・・・・・・・・・・・・

70

III.4.2

理論コンテスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

73

III.4.3

実験コンテスト・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

75

III.4.4

成果と教訓・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

78

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

82

おわりに

第 IV 部

資料編

A

出版

B

掲載新聞・雑誌記事等

C

講演

D

（参考）2015 年度収支決算

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

83

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

83

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

85

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

2

87

はじめに

特定非営利活動法人 物理オリンピック日本委員会
理事長

北原

和夫

第 12 期（2015 年 9 月～2016 年 8 月）の活動報告をお届け致します。関係者の皆様のご支援とご協力により，2005 年の「世界物理年」の企画の一つとして始まった高校生の全国物理コンテスト「物理チャレンジ」を 10 年継続することができ，新たな 10 年が始まりました。毎
年様々な工夫や改善をしてまいりました。また国際的な連携を通して他国の体制・組織についても学んできました。そろそろ究極的なあるべき姿に向かって行く段階に来ていると思います。
物理オリンピック事業の目的は，才能ある若者を見いだし，その才能を伸ばし，広く国内外の若者との競技・交流を通してネットワークを形成することによって，将来の科学技術の基盤を確かなものとすることです。先の 10 年間の事業に競技者として参加した若者たちが高等教育を終え，研究開発の中心的担い手として活躍し始めており，また物理オリンピックをはじめとする次世代の育成の事業に積極的に参画しております。
「第 1 チャレンジ」，「第 2 チャレンジ」という選抜だけでなく，広報，啓発活動を行うこと
によって，選抜にもれた生徒たち，さらに広く生徒・児童，教員，親御さんたちへの啓発活動も行ってきました。また他の理数オリンピックとの連携，さらに工学系の学協会との連携をも進めております。
今期は第 2 チャレンジを東京理科大学野田キャンパスで実施しました。宿泊，試験，交流イ
ベント（一部を東大柏の葉キャンパスで実施）等，すべてをキャンパス内で実施できました。
今後のコンテストの在り方を考える上で参考となります。
今期は 2022 年の国際物理オリンピック日本大会に向けての一歩を踏み出し，組織委員会が発足し，活動を始めました。
科学技術人材の育成は我が国にとって，また世界にとっても，極めて重要であると考えます。
我々の活動が少しでもその方向に寄与できることを願っております。今後とも，皆さんのご協
力とご支援をお願い致します。

3

第I部
I.1

2016 年度 特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会

組織体制

物理オリンピック日本委員会は，事業を実施するにあたって，物理チャレンジ実行委員会，
国際物理オリンピック派遣委員会，普及委員会を設けている。
物理チャレンジ実行委員会には，物理チャレンジを実施するため，第 1 チャレンジ部会，理論問題部会，実験問題部会，それに現地実行部会の 4 つの部会がある。第 1 チャレンジ部会の業務は，実験課題の考案とレポートの評価，理論問題コンテストの問題作成と採点が主である。
理論問題部会の業務は，第 2 チャレンジの理論問題作成と採点が主である。実験問題部会は，第 2 チャレンジの実験問題作成と採点，それに実験装置の設計・考案が主である。現地実行部
会は，試験会場と宿泊施設の候補の立案作成，フィジックス・ライブの実施，物理科学に関する研究所や地域文化施設などの見学場所の確保などが主である。
国際物理オリンピック（IPhO）派遣委員会は，理論研修部会，実験研修部会，合宿研修部会，
参加派遣部会で構成される。理論および実験研修部会の主たる業務は，IPhO に向けた代表選
手・候補者の教育訓練の実施である。その流れは次のとおりである。
①

第 2 チャレンジで金賞・銀賞・銅賞を受賞した高校 2 年生以下の者が代表候補者となる（優良賞を得た者から選出する場合もある）。

②

代表候補者に対して，9 月から翌年 2 月まで通信添削指導を実施する。内容は，力学，弾性・波動・熱，電磁気，光学・現代物理 1（相対論），現代物理 2（量子論），総合問題，および実験 1,2,3 である。

③

2 泊 3 日のガイダンスを目的とする秋合宿（9 月中旬），3 泊 4 日の実験指導を主とした冬合宿（12 月末）と，セミナーを含む選抜試験を実施する春合宿（3 月末）。いずれの合宿でも代表候補者の教育訓練が行われる。

④

春合宿後に開催される IPhO 派遣委員会で代表選手 5 名を選抜し，選抜者の IPhO 参加の意思を確認して最終決定する。

⑤

IPhO 代表選手は，さらに 4 月から 7 月まで行なわれる通信添削，6 月に大阪大学で行われる実験合宿，出発直前の理論，実験の合宿を経て，7 月に開催される IPhO に参加する。

合宿研修部会の業務は，合宿を円滑に行うことである。参加派遣部会は，代表者を IPhO に引率し，問題の討議・翻訳・採点などの IPhO に関わる業務を行う。
さらに，普及委員会のもと，プレチャレジ部会，普及部会，広報出版部会があり，物理チャ
レンジ，および，物理オリンピックの普及に努めている。
2015 年 9 月 1 日から 2016 年 8 月 31 日までの特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会の組織図，各部会のメンバー，理事会の役員をそれぞれ表 I.1，表 I.2，表 I.3 に示す。

4

表 I.1

第 12 期特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会

5

組織図表 I. 2

第 12 期（2015 年 9 月～2016 年 8 月）物理オリンピック日本委員会委員

物理チャレンジ 2016 実行委員会
委員長: 近藤泰洋（元東北大学）

第１チャレンジ部会部会長: 近藤一史（埼玉大学）委員:

裕子（お茶の水女子大学），荒木青柳
嵐

靖則（東京理科大学），榎本学），呉屋成己（東京理科大学），岡野博（長崎大学），佐藤大学附属高等学校），鈴木美菜子（埼玉県立川越女子高等学校），五十誠（津山工業高等専門学校），鈴木勝（電気通信大学），田中公世（元早稲田大学本庄高等学院），中屋敷
木

雅俊（高千穂大学），丹羽化），山本

邦彦（慶應義塾大亨（筑波

忠芳（金沢工業大学），中野勉（岡山県立岡山一宮高等学校），並隆裕（八戸工業高等専門学校），増子寛（島津理敏雄（元・電気通信大学），上杉智子（舞鶴工明利（北里大学）

理論問題部会部会長: 東辻浩夫（元岡山大学）

委員:

次郎（元東京大学），伊東

荒船

業高等専門学校），植田村毅（東京慈恵会医科大学），桂井清（元慶應義塾大学），佐貫塾），鈴木平二（等離子体物理研究所），杉山亨（筑波大学附属高等学校），鈴木合塾），波田野彰（元東京大学），福田（元電気通信大学），三間誠（元東京大学），川直（関西大学），竹中

忠男（河合
達二（河

恵美子（元女子栄養大学），松澤

通生

圀興（光産業創成大学院大学）

実験問題部会部会長: 松本益明（東京学芸大学）委員:

真理代（東京都立日比谷高等学校），一宮

石川（東京大学），右近彪彦（元名古屋大学），井修治（東京都市大学），江尻

有郷（元琉球大学），大嶋孝

康文（東京理科大学），岸澤眞吉（元岡山大学），大塚洋一（筑波大学），川村一（拓殖大学），毛塚博史（東京工科大学），小牧一充（日本工業大学駒場高等学校），下田
附属駒場中学・高等学校），末元
合研究所），瀬川校），遠山研一郎（元東京大学），櫻井正（大阪大学），真梶克彦（筑波大学

徹（豊田理化学研究所），鈴木功（産業技術総勇三郎（理化学研究所），武士

濶志（元東京大学），長谷川

中学校・高等学校），深津通暁

敬一（茨城県立水戸第一高等学

修司（東京大学），林晋（東京大学大学院），松本信（岡山大学）現地実行部会

6

壮一（立教新座

悠（東京大学），味野

道

部会長: 近藤泰洋（元東北大学）

委員:

順成（東京理科大学），梅村

千葉

科学万博記念財団），大山
加納

光晴（千葉県教育委員会），岡崎

博文（千葉大学），菊池（東京大学），半澤和夫（東京理科大学），太田祥子（JPhO），北原克郎（東京理科大学），深谷有紀子（つくば竜二（東京理科大学），

和夫（JPhO），常次

宏一

公男（東京理科大学）、三浦

和彦（東京理科大学）

国際物理オリンピック派遣委員会
委員長: 田中忠芳（金沢工業大学）

理論研修部会部会長: 吉田弘幸（SEG）

委員:

次郎（元東京大学），大原

荒船（東京大学），川村大学），波田野仁（河合塾），興治清（元慶応大学），杉山彰（元東京大学），松澤文子（新潟大学），加藤忠男（河合塾），東辻

岳生

浩夫（元岡山通生（元電気通信大学）

実験研修部会部会長: 中屋敷委員:

江尻勉（岡山県立岡山一宮高等学校）
有郷（元琉球大学），毛塚専門学校），真梶総合研究所），並木京大学），松本博史（東京工科大学），佐藤誠（津山工業高等克彦（筑波大学附属駒場中学・高等学校），鈴木雅俊（高千穂大学），長谷川益明（東京学芸大学），光岡功（産業技術修司（東京大学），深津晋（東薫（大阪大学）

合宿研修部会部会長: 毛塚委員:

博史（東京工科大学）

中屋敷

勉（岡山県立岡山一宮高等学校），吉田弘幸（SEG）

参加派遣部会部会長: 光岡薫（大阪大学）委員:

大原仁（河合塾），杉山田中

良樹（ドイツ重イオン研究所 GSI），川畑

OP 委員: 親川

忠男（河合塾），中屋敷

晃一（京都大学 1 年生），杉浦

学 2 年生），丸山幸平（東京大学４年生）

康仁（東京大学 1 年生），林義輝（東京大学 1 年生），上田一（東京大学 2 年生），江馬生），澤岡勉（岡山県立岡山一宮高等学校），

研二（東京大学 2 年生），榎英信（東京大学 2 年生），大森

洋光（トロント大学 2 年生），笠浦

幸平（東京大学 3 年生），中塚優

亮（東京大学 2 年

一海（東京大学 3 年生），川畑洋佑（大阪大学 3 年生），佐藤7

優依（千葉大遼太郎（東京大

学 4 年生），山村

篤志（東京大学 4 年生）

普及委員会
委員長: 原田勲（岡山大学）

プレチャレンジ部会部会長: 原田勲（岡山大学）委員:

江尻

有郷（元琉球大学），興治

文子（新潟大学），小牧研一郎（元東京大学），

近藤一史（埼玉大学），近藤泰洋（元東北大学），鈴木勝（電気通信大学），

長谷川

修司（東京大学），増子学），味野寛（元麻布中学・高等学校），光岡薫（大阪大

道信（岡山大学）

普及研修部会部会長: 杉山忠男（河合塾）委員:

晃一（京都大学 1 年生），杉浦

親川

2 年生），丸山康仁（東京大学 1 年生），林優依（千葉大学

義輝（東京大学 1 年生）

広報出版部会部会長: 並木雅俊（高千穂大学）委員:

文子（新潟大学），笠原興治

良一（笠岡市役所），田中

永谷 幸則（自然科学研究機構 生理学研究所），長谷川

表 I.3

修司（東京大学大学院）

第 3 期（2014 年 9 月～2016 年 8 月）物理オリンピック日本委員会理事会役員

理事長： 北原和夫（東京理科大学大学院）

副理事長：二宮正夫（岡山光量子科学研究所），長谷川

常務理事：杉山忠男（河合塾）理事:

忠芳（金沢工業大学），（日本物理教育学会）村田（日本物理学会）須藤修司（東京大学）

隆紀（元京都教育大学）

彰三（東北大学），

平成 28 年 7 月 11 日から高須昌子（東京薬科大学）（応用物理学会）保立 和夫（東京大学），
平成 28 年 7 月 11 日から財満毛塚博史（東京工科大学），近藤学），並木泰洋（元東北大学），田中雅俊（高千穂大学），原田

監事： 天野徹（島津製作所），光岡

顧問： 有山正孝（前 JPhO 理事長）

鎭明（名古屋大学）

勲（岡山大学）薫（大阪大学）8

忠芳（金沢工業大

I.2

共催・協賛・後援等団体
本年度の事業は下記の団体の協力と支援を得て実施した。

共催
日本物理学会

応用物理学会

日本物理教育学会

日本機械学会

東京理科大学

東京工科大学

つくば科学万博記念財団

茨城県教育委員会

日本生物物理学会

大阪大学

電気学会

東京大学柏キャンパス

加藤山崎教育基金

千葉大学

科学技術振興機構

協賛
Ｚ会

協力
千葉県高等学校教育研究会理科部会

シュプリンガー・ジャパン

講談社サイエンティフィク

ミツトヨ

日本発明振興協会

サンテックパワージャパン

はるやま商事後援
文部科学省

千葉県教育委員会

日本理化学協会

9

丸善出版

岩波書店

旭化成エレクトロニクス

I.3

活動経過
今期（2015 年 9 月～2016 年 8 月）の活動経過を表 I.4 に示す。
表 I.4

第 12 期 物理チャレンジ・オリンピック日本委員会 活動経過

2016

2015
9

10

11

12

1

2

3

4

5

6

7

8

IPｈO2016スイス・リヒテンシュタイン大会（7/11-17）

IPhO

渡航及び
結団式準備

IPhOエントリー

帰国報告
大臣表敬

代表決定

IPｈO2016代表候補者決定

合宿準備

冬合宿(12/22-25)

合宿準備

結団式

春合宿(3/23-26)

実験研修(6/25-26) 直前研修(7/8-9)

強化研修（添削・実験）

通信添削（理論・実験）

参加受付票発送

物理チャレンジ
第1チャレンジ会場依頼・折衝

IPｈO代表候補者決定

会場・監督員確認調整

第1 理論（7/10）

採点・データ集計
ﾚﾎﾟｰﾄ締切(6/17)

募集要項等制作

IPｈO代表候補者決定

第2 チャレンジ（8/19-22）
ﾚﾎﾟｰﾄ採点(7/2-3)

参加申込受付（4/1-5/31）

ﾎﾟｽﾀｰ制作

第1結果通知・参加確認

・後援・共催名義使用依頼
・ポスターデザイン依頼

ﾎﾟｽﾀｰ・募集要項配布
参加者データ入力

2016計画立案
第1チャレンジ実験課題公開

総務ほか

推進会議(7/16)
報告書作成【JST】支援中間検査

2016事業計画立案【JST】当年度報告書の提出【JST】概算払請求【JST】前年度「額の確定」

結団式・交流会準備【JST】精算払い求書提出
後援・共催団体、教育委員会等への2015報告【JST】次年度計画書の提出

10

結団式・交流会

I.4
(1)

広報活動
募集要項・ポスターの配布

全国すべての高等学校および高等専門学校，参加経験のある中学校，都道府県および政令指定都市の教育委員会，各地の科学館，それに共催・協賛団体等に物理チャレンジ 2016 募集要項およびポスターを 1 月下旬に配布した。件数，部数等を表 1.5 に示した。また募集開始直前の 3 月下旬，過去 3 年間において，応募者の多い重点校および第 1 チャレンジ会場校に再度配
布した。
表 I.5

物理チャレンジ 2016 のポスター・募集要項の配布状況

送
付
時
期

ポスター
相手先

件数

募集要項

部数

計

5,350

2

10,700

教育委員会等 （第１チャレンジ会場推薦依頼）

47

0

0

JST

1

10

10

第１チャレンジ会場依頼

70

1

70

部数

計

3

6,300

3

3,360

中等教育学校・中高一貫校
1
月
下
旬
送
付
2

高等学校、高等専門学校
中学校
教育委員会等0

月
2,100

高等学校、高等専門学校
中等教育学校・中高一貫校

1,120

中学校

3

0

3

690

教育委員会等

230

教育委員会 (都道府県)

47

2

94

5

275

重点校（高校）

140

4

560

20

2,800

会場校（高校）

50

4

200

20

1,000

会場校（大学）

9

4

36

10

90

344

2

688

5

1,720

1

1

3

科学館

月
下
旬
送
付

文部科学省

1

10

10

JST

1

10

10

1

1

3月春合宿

1

20

20

20

20

物理学会シンポジウム用

1

0

0 200

200

千葉県

1

50

50

10

10

1

50

50

10

10

他、共催団体

20

2

40

2

40

Z会

1

1

1

1

1

出版社 他

7

2

14

2

14

プレチャレンジ

50

1

50

1

50

科学の甲子園

400

1

10

1

200

JPhO 事務局

1

1

200 100

100

共催

協力

合

12,813

計11

16,882(2)JPhO News Letter の発行

・JPhO New Letter No.14（2016 年 3 月発行）
物理オリンピック・物理チャレンジと物理教育（須藤彰三）／物理チャレンジ 2016 始まる（近藤泰洋）／第 1 チャレンジに参加して，目指せ物理オリンピック（近藤一史）／第2 チャレンジ理論問題のねらい（東辻浩夫）／第 2 チャレンジ実験問題のねらい（松本益明）／物理チャレンジ OP の博士論文：新しい細胞系譜解析手法（野添嵩）／OP たちは今（川畑幸平，難波博之）
・JPhO New Letter No.15（2016 年 7 月発行）
国際物理オリンピック日本代表選手決定，いよいよチューリッヒへ（田中忠芳）／国際物
理オリンピック 2022 日本大会出題委員長ただいま修業中（早野龍五）
・JPhO New Letter No.16（2016 年 11 月発行）
国際物理オリンピック 2016 スイス‐リヒテンシュタイン大会：日本代表選手たちの声（高羽悠樹，福澤昂汰，吉田智治，吉見光祐，渡邉明大）／国際物理オリンピック 2016 スイ
ス‐リヒテンシュタイン大会：理論問題（杉山忠男）／国際物理オリンピック 2016 スイ
ス‐リヒテンシュタイン大会：実験問題（中屋敷勉）／物理チャレンジ 2016 第 1 チャレ
ンジ報告：理論コンテスト講評（近藤一史）／実験課題レポート講評（鈴木勝）／物理チャレンジ 2016 第 2 チャレンジ報告（近藤泰洋）／実験問題講評（松本益明）／理論問題
講評（東辻浩夫）／物理チャレンジ 2016 参加者アンケートから（近藤泰洋）／OP たちは今（谷内稜）(3)

その他の広報活動

・「科学の甲子園」（2016 年 3 月 18 日～21 日，つくば国際会議場およびつくばカピオ）会
場ブースにおいて，物理オリンピックに関する説明を行った。
・2016 年 9 月に丸善出版より，トーマス・ボベイ著，物理オリンピック日本委員会訳：「難問・奇問で語る 世界の物理」を刊行した。

12

I.5

プレチャレンジ

JPhO 普及委員会の下部組織であるプレチャレンジ部会が，この１年間に「プレチャレンジ」（物理の普及）に組織的に取り組んできた活動の報告をする。
(1)

プレチャレンジ部会の活動意義
以下プレチャレンジ活動の意義について述べる。まず，JPhO の主たる仕事は定款にある“青少年に対して，物理に対する興味・関心を高め，またその能力の増進に寄与する事業を行い，以ってわが国の科学・技術教育の振興に寄与する”に基づき，“国際物理オリンピック（IPhO）に 5 名の選手を送り込み，彼らが IPhO において素晴らしい活躍をするよう助力する。そのために，国内予選を 2 回実施し，その後候補選手には通信添削や合宿による研修を行う”ことである。普及委員会では，IPhO への関心を掘り起こし，生徒達に物理の楽しさを伝え，その有益さを感じてもらうことにより，広く科学，物理の普及となる活動を行っている。そのうちの一つがプレチャレンジ活動である。
ホームページ(HP)に書いたように，プレチャレンジ活動では，県教育委員会や高校の先生達との触れ合いの中で “五感をはたらかせる科学実験活動”がいかに重要かを，高校生たちを指導する中で，直接高校教員などに強調している。
標語的に言えば，
1)

手で触れ，目で見て，じっくり楽しむ

学基礎に基づく科学学習へ
間作り

4)

3)

2)

楽しむ科学から数学力，国語力などの科

多様な学習環境の提供：多様な講師陣，長時間の学習，仲一つ上のレベルに挑戦：第 1 チャレンジから第 2 チャレンジへ，第 2 チャレ

ンジからオリンピックへ等を掲げた活動である。詳しくは，HP（http://www.jpho.jp/prechallenge.html）をご覧頂きたい。
科学，物理などの普及は先の見えない今の時代にこそ大切なことであろう。答えが分からない課題をいかに攻略するかを考えることは，物理分野の研究では常であり，如何に論理的にその解決策を見出すかを試行錯誤しながら色々経験する。
自然現象に興味をいだいた生徒が，学校外でも彼らの興味に従って学べる場が求められ，個々人に見合った環境と指導が重要である。物理チャレンジやプレチャレンジで多くの生徒と物理研究者が出会い，生徒達がそれをきっかけに自然に興味を抱くことこそが科学者への第一歩である。このように，プレチャレンジなどの活動は，多くの生徒にとって自然についての興味・関心を持つ良いきっかけとなっている。また， HP に「今月の問題」欄を設け，過去の第１チャレンジに出題された問題などから興味深い問題を選択し，その解答・解説を丁寧に行い，日常の生活に現れる自然現象に物理の本質を感じ取るきっかけを提供している。
(2)

プレチャレンジ活動の概要

・ プレチャレンジ：参加者の層に応じて，1) 中・高校生向け講座

2) 高校物理教員向け講座を開催しており，プレチャレンジのプログラムでは，1) 物理への誘い

132) 物理チャレンジ

や国際物理オリンピックの紹介

3) 物理第 1 チャレンジや第 2 チャレンジで出題された問

題の実習・解説などを各地の高校や教育委員会と連携して開催している（HP 参照）。
・ ジュニアチャレンジ：一昨年，物理チャレンジ開催から 10 年を迎え，さらに 2022 年に IPhO
日本開催を頭に入れて，今後は小学生とその保護者たちに向けた啓発活動も重視することにした。その一環として一昨年度から「ジュニアチャレンジ」を開始し，多くの小学生やその保護者達に刺激を与えている。
・JST による国際科学技術コンテスト強化講座：本年度，JPhO の提唱で JST 主催「国際科学技術コンテスト強化講座」（プレオリンピック）が開催された。第１回として，2016 年に国際地学オリンピックが開催される三重・津で実施され，物理，化学，生物，地学の各オリンピック日本委員会が参加・協力して行われたものである。今回は「宇宙と生命」をテーマに，合同開催に相応しい内容となり，新たな試みとして注目される。
・ホームページの今月の問題：主として過去の第 1 チャレンジに出題された問題から興味深い問題を選び，翌月に解答と解説を与えている。これは，物理第 1 チャレンジの難易度判定や物理を学び始めた生徒の啓発に役立っているものと認識しており，今後も継続を予定している。
(3)2015 年 10 月～2016 年 8 月までのプレチャレンジ活動（含ジュニアチャレンジ，プレオリンピック）記録
詳細は JPhO の HP を参照して頂きたい。以下，開催日の新しい順に列挙する：2016 年
1）ジュニアチャレンジ in 岡山 8 月 28 日（日）岡山大学
2）プレチャレンジ in 埼玉（女子高生夏の学校）8 月 7 日（日）女性教育会館
3）プレチャレンジ in 静岡

8 月 7 日（日）静岡県総合教育センター

4）ジュニアチャレンジ in 仙台

7 月 17 日（日）仙台（図 I.1）

5）プレチャレンジ in 香川

6 月 18 日(土)高松高等学校6）プレチャレンジ in 茨城

6 月 4 日(土)水戸第一高等学校

7）プレチャレンジ in 千葉 5 月 8 日，15 日，6 月 5 日，12 日

千葉市科学館他（図 I.2）

8）プレチャレンジ in 栃木 3 月 19 日（土）大田原高校
9）プレチャレンジ in 栃木 3 月 12 日（土）宇都宮高校
10）プレチャレンジ in 金沢 2 月 9 日（火）金沢桜丘高校
11）プレチャレンジ in 大阪 1 月 23 日（土）大阪星光学院
2015 年
12）プレチャレンジ in 静岡 12 月 25 日（金）静岡県総合教育センター
13）プレオリンピック in 三重 12 月 20 日（日）三重県総合教育センター
14）ジュニアチャレンジ in 東京

12 月 19 日（土）東京理科大学

15）プレチャレンジ in 静岡 12 月 13 日（日）静岡県総合教育センター
16）プレオリンピック in 三重

12 月 6 日（日）三重県総合教育センター

14図 I.1

ジュニアチャレンジ
in 仙台

図 I.2

(4)

プレチャレンジ in 千葉

結び日本において，いや世界において，科学的思考や物理の発展はますます重要となり，それらを得るための教育，即ち普及活動は避けて通れない。私たちが日常生活で出会う課題を科学的に考えることは，文系，理系を問わず要求される。このような立場からこれまでの活動を振り返れば，改善すべき事柄も多く残されている。
私達の行う“プレチャレンジ”には，多くの高校から指導教員の助言や励ましを受けて生徒がやってくる。これらのきっかけはとても大切で，生徒にとって何気ない活動の一つであるこの行動が，未来のその人の行方を決める場合さえある。これらの講座に参加した生徒を科学，物理に惹きつけられるか否かは私達指導員の力量にかかっている。興味を保つため，
アクティブラーニングなどの参加型授業も必要であろう。これらのことを念頭に置くと，プ
レチャレンジ活動は教育委員会や高校との連携が必須であり，そこに指導者として登場する
私達自身のパフォーマンス（教育技術）のレベルアップこそが今求められていることではな
いか。
これからも，物理の普及活動を盛り上げ，科学を通じて生徒達と接触し，科学の楽しみか
たを伝授するとともに，もってわが国の科学・技術教育の振興に寄与してゆく所存である。

I.6

ステップアップ研修

物理チャレンジ 2015（第２チャレンジ）に参加して国際物理オリンピック 2016 スイス‐
チューリッヒ大会の候補者にならなかった人を対象に，通信添削によるステップアップ研修への参加をよびかけた。47 名から申し込みがあり，実際には，35 名の高校生が参加して研修を行った。答案提出者 35 名中に，高校 3 年生は 15 名であり，全問の答案を提出した人は 16 名

15であった。
2015 年 9 月末に全 8 問の問題を申込者に送り，答案は，第 1 問，第 2 問を 10 月末，第 3
問，第 4 問を 11 月末，第 5 問，第 6 問を 12 月末，第 7 問を 1 月末，第 8 問を 2 月末締め切りで提出してもらった。各問題提出者数と平均点は，次の通りであった。

答案提出者数

1問

2問

3問

4問

5問

6問

7問

8問

35

35

28

28

24

23

21

18

平均点 （50 点満点） 41.6 38.8 36.4 25.9 25.4 30.7 30.5 35.4
出題問題は，過去の IPhO 代表候補者への添削問題の中から，力学から電磁気まで分野ごとに標準的と思われる問題を選んで出題した。
第1問は，「地球のまわりを回る宇宙船アトランティス」で，万有引力を受けた物体の運動と，つり合いの安定性に関する演習問題であった。割とよくできていた。
第 2 問は，「基準振動」で，位相や角振動数の異なる 2 つの振動の重ね合わせ，さらに，CO2分子の振動運動を考えさせる問題であり，やや難易度は高かったが，皆，良く出来ていた。
第 3 問は，「スーパーボールの運動」で，剛体の回転運動に関する問題であった。内容的にはやや高度であったが，誘導が丁寧であり，ある程度の得点を得ることができたようである。
第 4 問は，「波動の合成」で，波の式の合成と、弦の振動における運動エネルギーと位置エ
ネルギーを求めさせる問題であった。問題はそれほど難しくはなかったが、誘導が少なくなった分、成績は上がらなかった。
第 5 問は，「円電流のつくる磁場」で，ビオ‐サバールの法則を用いた上で，いろいろな磁
場中で円電流のもつエネルギーを計算させる問題であった。面白い問題であるが，難易度は高く，答案提出率と得点率はともに低くなった。
第 6 問は，「エントロピー」で，高校課程の範囲外の内容であり，点数が下がることが予想されたが，心配する程ではなかった。答案提出者が，内容に興味をもってくれたようなので安心した。
第 7 問は，「一様な磁場中での荷電粒子の運動」，「コンプトン散乱」，「中間子の崩壊」で，相対論的力学の問題であった。高校生はこの種の問題にあまり慣れていないため難しかったと思われるが，皆，よく健闘しており感心した。
第 8 問は，「プランクの放射公式」で，現代物理の内容であり，やや難しく，答案提出者数は減ったが，平均点は下がらなかったのには感心した。
以上のように，後半の問題の難易度は高かったのであるが，かなりの得点を獲得していた。
IPhO の代表候補者に比べると，動機付けが弱く，難問に粘って何とか答案を完成させようとする意欲が足りないのではないか，との心配は，杞憂になりつつあるようである。今後に期待を抱かせる結果であった。
昨年と同様に，力学から電磁気，相対論までの要項をはじめに配布したのは良かったと思う。
なお，実際の採点には，林優衣，丸山義輝，親川晃一，徐子健の各 OP に担当して頂いた。
丁寧な採点・添削に感謝したい。

16

第 II 部

II.1

物理チャレンジ 2016

物理チャレンジ 2016 概要

第 12 期の全国物理コンテスト物理チャレンジ 2016 の準備は，2015 年 8 月 31 日の幹事会において，「2016 年の物理チャレンジは，これまでの岡山県，茨城県の 2 県での交互開催と異なり，千葉県野田市の東京理科大学キャンパスにおいて 8 月 19 日から 22 日まで開催する」
ことを決定したことからスタートした。
第 1 チャレンジ部会，第 2 チャレンジの実験問題部会と理論問題部会のそれぞれの第 1 回会
合は 9 月から 10 月にかけて開かれた。以後各部会はほぼ 1 ヶ月 1 回の割合で会合を開催し，問題の検討，作成を行った。第 1 チャレンジ部会は 12 月末には実験レポート課題を決定し，1
月中旬にはホームページ上に掲載，公開した。会場となる東京理科大学野田キャンパスに協力を頂き，現地実行部会の構成を 11 月に決定，次いで 2 月に東京理科大，東京大学柏キャンパ
ス，千葉大のメンバーを含めた物理オリンピック日本委員会を主体とした現地実行委員会を開
き，会場の準備を開始した。物理チャレンジ 2016 の主な日程は以下の通りである。
第 1 チャレンジ日程
申し込み受付期間：4 月 1 日～5 月 23 日（郵送申込），5 月 31 日（オンライン申込）
実験レポート締め切り：6 月 17 日（消印有効）理論問題コンテスト：7 月 10 日，全国 81 会場にて
第 2 チャレンジ日程
実験および理論問題コンテスト：8 月 19 日，20 日

東京理科大学野田キャンパスにてフィジックスライブ：8 月 20 日午後，理論問題試験終了後東京理科大学野田キャンパス内にてサイエンスツアー：8 月 21 日，東京大学柏キャンパス内 5 研究所見学
問題解説会：8 月 21 日，サイエンスツアー終了後東京理科大学野田キャンパスにて表彰式，および閉会式：8 月 22 日午前，東京理科大学野田キャンパスにて
第 1 チャレンジ概要
第 2 チャレンジ参加者決定：7 月 16 日，申し込み者総数 1851 名のうち，実験レポート提出者総数は 1530 名，理論コンテスト参加者総数は 1527 名，第 2 チャレンジ選出対象となる，
実験レポート提出と理論コンテスト参加の両条件を満たす申し込み者総数は 1503 名であった。
理論試験を免除した 2016 年国際物理オリンピック日本代表選手を合わせた中から，7 月 16日に 106 名を第 2 チャレンジ参加者として選出した。参加者の総数，内訳を過去 3 年間の結果と併せて表 II.1 に示す。また，物理チャレンジ 2016 の都道府県別参加一覧を表 II.2 に，都
道府県別物理チャレンジ応募者数と物理チャレンジ応募者数の推移のグラフを図 II.1，II.2 に

17

示す。
表 II.1：第 1 チャレンジ参加者内訳
申し込み総数

小学生以下

中学生

高校 1 年

高校 2 年

高校 3 年

既卒者

2016 年

1851

1

85

353

891

513

8

2015 年

1945

0

81

444

794

620

6

2014 年

1762

1

90

364

712

588

7

2013 年

1460

2

32

315

663

446

2

表 II.2

物理チャレンジ 2016 都道府県別参加一覧

第 1 チャレンジ

都道府県名

第 2 チャレンジ

IPhO 日本

参加申込者

理論問題参加者

実験レポート提出者

選抜者

参加者

代表候補者

1

北海道

24

20

20

4

4

0

2

青森県

3

3

3

1

1

0

3

岩手県

8

8

8

1

1

0

4

宮城県

27

22

20

1

1

0

5

秋田県

40

39

37

3

3

0

6

山形県

6

6

6

0

0

0

7

福島県

22

17

15

0

0

0

8

茨城県

65

51

53

2

2

0

9

栃木県

69

62

62

4

4

0

10

群馬県

39

36

36

1

1

0

11

埼玉県

110

103

107

5

5

1

12

千葉県

45

31

26

3

2

1

13

東京都

191

134

142

13

13

3

14

神奈川県

51

33

35

3

3

1

15

新潟県

18

18

17

1

1

1

16

富山県

15

15

15

3

3

0

17

石川県

99

93

95

7

7

0

18

福井県

44

25

23

0

0

0

19

山梨県

15

14

13

1

1

0

20

長野県

10

6

4

0

0

0

21

岐阜県

8

8

8

3

3

0

22

静岡県

30

26

22

1

1

0

23

愛知県

96

76

81

6

6

0

24

三重県

14

13

12

3

3

0

25

滋賀県

4

3

3

0

0

0

18

26

京都府

23

21

21

4

4

0

27

大阪府

123

92

106

10

9

4

28

兵庫県

39

33

34

5

5

1

29

奈良県

34

24

27

2

2

1

30

和歌山県

5

4

4

2

2

0

31

鳥取県

4

3

3

0

0

0

32

島根県

33

28

26

0

0

0

33

岡山県

140

121

128

8

7

2

34

広島県

45

41

39

2

2

0

35

山口県

11

11

9

0

0

0

36

徳島県

21

18

17

1

1

0

37

香川県

29

27

28

0

0

0

38

愛媛県

31

28

28

0

0

0

39

高知県

5

4

4

1

1

0

40

福岡県

75

63

52

3

3

0

41

佐賀県

85

71

83

0

0

0

42

長崎県

8

8

8

0

0

0

43

熊本県

26

21

12

0

0

0

44

大分県

33

27

16

0

0

0

45

宮崎県

11

10

10

1

1

0

46

鹿児島県

8

4

7

1

1

0

47

沖縄県

9

6

5

0

0

0

1851

1527

1530

106

103

15

合

計

図 II.1 都道府県別
物理チャレンジ応募者数

図 II.2 物理チャレンジ応募者数の推移

19

第 2 チャレンジ概要
第 2 チャレンジ参加者の内訳を過去 3 年間の結果と併せて表 II.3 に示す。第 1 チャレンジの結果から当初 106 名を選出したが 3 名の辞退者があり，総数 103 名となった。また，これまで女子の選出者は少なくとも各年 6 名程度であったが，今年はわずか 1 名であった。
表 II.3：第 2 チャレンジ参加者内訳
中学 2，3 年

高校 1 年

高校 2 年

高校 3 年

既卒者

2016 年

1

10

42

49

1

2015 年

3

12

24

59

1

2014 年

5

8

32

51

1

2013 年

1

12

37

50

0

8 月 18 日に会場の準備を行い，19 日正午過ぎに受付を開始，オリエンテーションの後，午後 1 時 40 分から 16 時 40 分まで 5 時間の実験問題コンテストを行った。翌 20 日朝 8 時 40
分から 13 時 40 分まで 5 時間の理論問題コンテストを行った後，記念撮影，続いて 15 時から
18 時までフィジックスライブを行った。21 日朝，サイエンスツアーとして野田キャンパスを出発，東京大学柏キャンパスの大気海洋研究所，新領域創成科学研究所，物性研究所，宇宙線研究所，カブリ数物連携宇宙研究所の５研究所を見学後，若手研究者との交流会を開いた。また，ノーベル物理学賞受賞者の梶田教授の講演もあり，アンケートを見ると参加者の物理への関心をさらに高めるのに大変有効であったと思われる。終了後野田キャンパスに戻り，実験，理論問題の解説会を行った。前年と異なり，問題採点がほぼ終了していたため，参加者が難し
いと感じられた問題箇所を重点的に解説し，理解してもらえたことがアンケートから読み取れた。
最終日の 8 月 22 日，東京理科大学野田キャンパスにて IPhO 報告，問題講評，表彰式，および講演の後閉会の予定であったが，当日台風が関東地方に接近したため，鉄道運休などの交通障害を考慮して表彰式と閉会宣言のみで終了とした。表彰式では，金賞 6 名，銀賞 12 名，
銅賞 13 名，優良賞 18 名の各賞の授与と最優秀賞，つくば科学万博記念財団賞の各賞（各 1名）を授与した。また，チャレンジ終了後であるが，高校 2 年生以下で銅賞以上の優秀な成績を修めた 15 名を 2017 年の国際物理オリンピック日本代表候補として選抜した。
本年の物理チャレンジにおいては，コンテスト会場と宿泊所が同じキャンパス内にあるため，
またサイエンスツアーの東大柏キャンパスが近いため，昨年と異なり余裕を持って会場間を移動することができた。実験問題には必要と思われたパーティションを，昨年，一昨年と続いて今年もコンテスト会場に導入したが，アンケート結果から見るとパーティションを特に障害と感じた参加者はなく，理論問題を考える際にも有効であったと結論できる。パーティションにダンボール板を利用したので，予算面から見ると昨年，一昨年よりもかなり軽微であった。
今年，特に例年と異なったのは，女子の第 2 チャレンジ選抜者が 1 名であったことが挙げられる。今後，女子枠を設けるか、プレチャレンジなどを利用して女子の第 1 チャレンジ参加者の増加を図るべきであろう。

20

II.2

第 1 チャレンジ（予選コンテスト）

II.2.1

実施体制

(1)

広報
私たちは，JST が取りまとめる 7 つの国際科学オリンピック共同の広報パンフレットの作成に協力した。1 月下旬，JST がこのパンフレットを全国のおよそ 5,000 余の高校・中等教育学校・高専・中学校等に配布する際に，物理チャレンジのポスターを同封して貰った。3
月下旬，物理チャレンジの募集要項は，数学，化学，生物の募集要項といっしょに JST から
3,000 校余の高校等に送付された。同じ時期に，物理チャレンジの募集要項を，過去の応募実績に照らして選定した重点校 140 校と会場校，各都道府県・政令指定都市の教育委員会ならびに各地の科学館などに，別途送付した。詳しくは表 I-5 に示した。
(2)

第 1 チャレンジ理論問題コンテスト会場の設営
理論問題コンテスト会場は，例年通り日本委員会が各都道府県教育委員会を通じて公立高校等に依頼し，また，直接高校・高専・大学に依頼して設営された。これら 59 会場に加えて高校などから申請のあった特例会場を理論問題コンテスト会場とした（表 II.4）。

会場№

1

表 II.4

第 1 チャレンジ理論問題コンテスト会場

会

名

場

北海道立道民活動センター
かでる 2.7

会場№

会

場

名

2

青森県立八戸北高等学校

3

岩手県立盛岡第三高等学校

4

宮城県仙台第一高等学校

5

秋田県立秋田高等学校

6

山形県立山形南高等学校

7

福島県立福島高等学校

8

茨城県立水戸第一高等学校

9

栃木県立宇都宮女子高等学校

10

群馬県立高崎高等学校

11

群馬県立桐生高等学校

12

埼玉県立川越高等学校

13

千葉県立長生高等学校

14

千葉大学

15

東京都立小石川中等教育学校

16

電気通信大学17

神奈川県立柏陽高等学校

18

19

新潟県立新発田高等学校

20

富山県立高岡高等学校

21

石川県立金沢泉丘高等学校

22

石川県立七尾高等学校

23

福井県立高志高等学校

24

山梨県立都留高等学校

25

山梨大学

26

長野県屋代高等学校

27

信州大学

28

岐阜県立岐阜高等学校

理学部

21

横浜市立横浜サイエンスフロン
ティア高等学校

29

静岡県立磐田南高等学校

30

愛知県立時習館高等学校

31

名古屋大学

32

三重県立四日市高等学校

33

滋賀県立彦根東高等学校

34

京都工芸繊維大学

35

大阪府立天王寺高等学校

36

大阪大学

37

兵庫県立神戸高等学校

38

奈良県立奈良高等学校

39

和歌山県立日高高等学校

40

鳥取県立米子東高等学校

41

島根県立益田高等学校

42

岡山県立倉敷天城高等学校

43

津山工業高等専門学校

44

45

広島県立広島国泰寺高等学校

46

山口県立宇部高等学校

47

徳島県立城南高等学校

48

香川県立高松高等学校

49

愛媛県立松山南高等学校

50

高知県立高知小津高等学校

51

福岡県立八幡高等学校

52

福岡大学

53

佐賀県立致遠館高等学校

54

長崎県立長崎西高等学校

55

熊本県立済々黌高等学校

56

大分大学

57

宮崎県立宮崎西高等学校

58

鹿児島大学

59

沖縄県立球陽高等学校
特

(3)

例

会

岡山大学

豊中キャンパス

理学部（津島キャン

パス）

理学部

場

60

秋田県立大館鳳鳴高等学校

61

茨城県立竹園高等学校

62

茨城県立日立第一高等学校

63

栃木県立大田原高等学校

64

栃木県立茂木高等学校

65

埼玉県立浦和高等学校

66

埼玉県立越谷北高等学校

67

埼玉県立熊谷高等学校

68

埼玉県立春日部高等学校

69

東京都立戸山高等学校

70

東京都立日比谷高等学校

71

富山県立富山中部高等学校

72

愛知県立一宮高等学校

73

愛知県立岡崎高等学校

74

愛知県立刈谷高等学校

75

奈良県立青翔高等学校

76

島根県立松江北高等学校

77

岡山県立玉島高等学校

78

愛媛県立西条高等学校

79

福岡県立香住丘高等学校

80

熊本県立宇土高等学校

81

大分県立日田高等学校

実験課題レポートの課題公開と採点
第 1 チャレンジ実験課題は，前年同様に，募集要項に掲載するほか，早期に周知を図るた

め，1 月に配布する物理チャレンジのポスターの裏面にも印刷し，同時に 1 月初めにはホームページ上にも公開した。
提出されたレポートは合計で 1530 通に上り，採点は，物理オリンピック日本委員会委員の他，高校教員（茨城県 7 名，東京都 9 名，千葉県 3 名），東京理科大学と千葉大学の教員

22

各 3 名の応援を得て行われた。
(4)理論問題コンテストの問題作成と採点
理論問題コンテストは，試験時間 90 分，マークシート方式の試験である。問題数は計 30

設問で，参考図書持ちこみ可で実施された。採点は，コンピュータによって一括して行われた。

II.2.2(1)

実施概要

物理チャレンジ申込者

物理チャレンジへの申込者は，1,851 名と日本で物理チャレンジが開催された 2005 年以
来，初めての減少（昨年度に比べ 94 名減少）となった。この原因については，推測するしかないが，いろいろな人の意見には以下の 2 点があった。
・実験課題レポートの課題が難しかった（取組にくかった）
・物理チャレンジとは別の国際オリンピックの予選と日程が重なった（化学，生物）(2) 実験課題レポート
実験課題レポートで今期行った特記する内容は，・電気分野の課題を出題した
・実験レポートの書き方を全面的に見直した・実験課題レポートの内容に「要旨」を加えた
・実験レポートの採点基準を口頭でなく紙面で配布した
実験レポートの提出は，1,530 通で 154 通減となった。
(3) 理論問題コンテスト
最近の出題方針を踏まえ，従来の小問集，力学，熱学，波動・光，電磁気，現代物理，総合問題の分野から，合計 30 問を出題した。小問集は，物理を学習していない者にも取り組
むことができる比較的容易な問題を集めた。総合問題は，第 2 チャレンジ進出者選抜のため，最近の話題などを考慮した少し難易度の高い問題を出題した。
理論問題コンテストの受験者は 1,527 名で，これも 135 名の減となった。平均点は, 31.65
点で過去 3 年間では一番低い値となった。特筆することは，成績優秀者がいなかったことである。例年 90 点以上（中には 100 点満点）を得点する者が数名いたが，今回は 90 点以上の者が全くいなかった。試験問題の難易度は，昨年と比べると易しいくらいであったにも関
わらず，このような結果を得たことは意外であった。
物理の裾野を広げるという点で，前回から行っている「評価」を「レポートの書き方に関するアドバイス」という名称に変更し，見やすいようにレーダーチャートを用いて，結果を受験者に返却することにした。

23

(4)

第 2 チャレンジ進出者
第 2 チャレンジへの進出者の選抜は，実験課題レポートと理論問題コンテストの成績を総合的に判断して行った。図 II.3 にそれらの成績の相関を示す。選抜方法は昨年度と同様であった。
第 1 チャレンジ，実験課題レポート，理論問題コンテストの両方に参加した 1,503 名から第 2 チャレンジ進出者 103 名を選出した。また，国際オリンピック参加者から 3 名の進出を認め，最終的に合計 106 名の第 2 チャレンジ進出者を決定した。

図 II.3 実験試験レポートと理論問題コンテストの成績の相関

II.2.3(1)

理論問題コンテスト

問題作成
理論問題コンテストは，「第 2 チャレンジの進出者選抜」と，「物理の裾野を広げる」という第 1 チャレンジの目的のために行った。そのため，物理オリンピックにふさわしいある程度の難問と，物理をまだ学習していない生徒にもチャレンジできるような作題を心がけた。
10 名以上の委員が問題を持ち寄って，検討を重ねて問題を選び，さらに物理チャレンジにふ
さわしい問題にするため，何度も修正を行って作成した。小問集，力学，熱学，波動・光，電磁気，現代物理，総合問題の分野に分け，合計で 30 問を出題した。総合問題としては，

24

例年物理として話題になった内容を考慮しているが，今年は 113 番目の元素に日本が命名権を与えられたことに関する出題を行った。
(2)

コンテストの実施
物理チャレンジ 2016 第１チャレンジ理論問題コンテストは 7 月 10 日に行われた。参加者は 1,527 名で，昨年より 135 名の減少であった。物理チャレンジへの申し込み，実験課
題レポートの提出もそれぞれ 94 名，154 名の減少となっている。原因は明確にはわからな
いが，他のオリンピック（化学，生物）と開催時期が重なった。実験課題が取り組みにくかった。などが考えられた。
(3)

コンテストの結果
平均点は 31.85 点であった。昨年は 36.07 点，一昨年は 34.60 点であったので，最近 3

年の平均点は 30 点台で，特別低い点数ではないが，ここ 3 年間で最低の点数となった。今期の理論問題コンテストの問題は，例年に比べても難しいとは言えず，むしろ易しい。それなのに，平均点が下がったのは意外であった。
理論問題コンテストは，物理チャレンジの委員でもなかなか満点がとれない。例年，この問題に満点を含む高得点を出す参加者が数名いる。しかし，今年の理論問題コンテストでは，平均点が低いことに加え，90 点以上の得点者がいないことも特徴であった。
理論問題コンテストの分野別の得点率をみると，電磁気学，現代物理学の分野の平均が20%台だったが，他分野では 30%台でほぼ一定となり，バランスのとれた結果といえる。また，広く参加を促すために設定した小問集は 35.4%の得点率になり目的を達成していると思
われる。
(4)

理論問題コンテストの分析
物理チャレンジ 2016 の理論問題コンテストでは，難問もなく，比較的難易度が低い出題であったにも関わらず，満点や 90 点以上の高得点者がいなかった原因について分析してみた。今回，正答以外に多くの選択のあった問題（誤選択と呼んでいる）が例年よりも多かった。理論問題コンテストでは「引っかけ問題」を作成する意図はないが，よく考えず，安易に解答すると間違うような問題については，「物理をじっくりと考えてもらう」ために出題している。このような問題が，結果的に「引っかけ問題」になった可能性がある。今回，このような出題が多かったため，難問がなく，難易度が低い出題にもかかわらず，平均点が低くなり，満点や高得点者がいなかった原因と考えられる。意地悪という意味ではなく，このような問題は，「物理をじっくりと考えてもらう」ためにも出題するつもりである。
正答率の少なかった問題について，いくつかを以下に挙げる。（図，選択肢など省略）
問2

図のように，球形の物体が水平面上を転がっている。この物体が，摩擦のある斜面をす

べらずに転がり上り，最高点に達した後，またすべらずに転がり下りてきた。斜面を上るときと，下るときに物体にはたらく摩擦力の向きを説明したものとして，最も適当なものを，次の①～④の中から 1 つ選びなさい。

25

問 2 質量 m の小物体を次の A，B，C の方法で，同じ初速 v0 で打ち出した。それぞれの最高点の高さを比較して，最も高くなるのはどの方法か。最も適当なものを，下の①～⑦の中から 1 つ選びなさい。
問 3 図のように，コイルの両端を合わせて円形のトロイダルコイルを作った。コイルに図中のi の矢印の向きに電流を流すと，コイル内には図中の B の矢印の向きに磁場が生じた。このコ
イルの外側 P 点における磁場の向きはどちら向きか。最も適当なものを，下の①～⑤の中から１つ選びなさい。

最初の問 2 は，どのようなときも「摩擦力は運動の方向と逆向きにはたらく」と思い込んだために 75.5%が運動と逆の方向にはたらくと答え，正答率は 4.0%と問題中で最低であった。次の問 2 は，43.7%が垂直打ち上げを選んでいる。エネルギーの単元で，自由落下と斜面の落下（もしくは，持ち上げ）ではエネルギーは同じと学習しているはずだが，なぜか斜面を上がる方が到達する高さが低いと考え，正答率は 19.3%であった。問３は，ソレノイド
コイルと思い違いをしたのか，正答率は 17.7% であったが，これは難問にあたるかもしれない。
(5)理論問題コンテストの課題
第 1 チャレンジの 2 つの目的に適応する問題作成は，なかなか困難である。さらに，参考書持ち込みや，マークシート方式の解答などの制限があり，委員が出題する問題も枯渇してきている。しかし，将来物理の研究を目指す生徒に楽しんでもらうため作題をがんばっていきたいと，全委員が考えている

II.2.4(1)

実験課題レポート

今年度の実験課題
今年の実験レポートの課題は「単３乾電池１本から取り出せるエネルギーの総量を求めよう」である。説明として「乾電池を使って，例えば，豆電球を光らせたり，モーターを回したり，ヒーターで物を温めたりすることができます。測定方法を考えて，取り出せるエネル
ギーの総量を求めましょう。また，条件を変えて調べてみましょう。」という文章を加え，また安全上の注意として「短絡（ショート）すると電池が発熱したり破損したりするので，短絡させないでください。また，火傷，液漏れなどを起こさないように注意しましょう。」を付けた。
電気・磁気は物理学の基本的な内容であるとともに，電気は照明からスマートフォンなどの電気・電子機器，一方，磁石はモーターからハードディスクなどの磁気記録まで，日常生
活に深く関わっている。しかし力学的現象や熱的現象と比較すると電流や電圧の測定は日常26

的に利用しない計測器が必要であり，電気・磁気の概念は捉えにくい。このことも理由の１つとして第１チャレンジの実験課題では，これまで電気・磁気に関する実験課題は出題してこなかった。しかし今年度は電気・磁気は物理学としても日常生活からも重要なテーマであるとの認識から実験課題として電気を取り上げることとし，なじみ深い電気の内容として電池を選択した。
(2)

実験の取り組み方と実験課題レポートの書き方の変更点
今年度から実験の取り組み方と実験課題レポートの書き方の一部に変更を行った。実験の取り組み方については，これまでは共同実験者の人数については特に規定は設けていなかった。今年度からは共同実験者を，実験やデータ解析などを共同で行う実験課題レポートを提出する者と説明し，４名以内の制限を課した。これは応募者が実験に携わる経験を重ねてほしいとの考えに基づくものである。
また実験課題レポートには 10 行（400 字）程度の全体の要約（要旨）を求めた。これまで優れた実験課題レポートでもレポート全体の内容を把握することが困難な場合が散見された。研究論文の多くには全体の要約が付けられており，研究発表・報告において要点をまとめる能力も重要であるとの判断による。
(3)

実験方法と実験内容
今年度も実験の様々な工夫が行われた。乾電池からエネルギーを取り出すひとつの方法は電池に抵抗をつなぎジュール熱を発生させることであり，取り出せるエネルギーの総量は抵抗による電圧降下の時間変化から求められる。乾電池の蓄えているエネルギーは大きく単 3マンガン電池では電流 100 mA でおよそ 7 時間利用できる。通常の利用状況を模した実験では長時間の計測が必要となる。このために計算機による自動計測やビデオ記録などの工夫が見られた。さらに電圧降下を測定する簡単な実験でも，接続する抵抗を変えることや電流を断続的に流すことなどの測定条件を変えることで取り出せるエネルギーの総量は大きく変化する。抵抗値を大きくすることで取り出せるエネルギーの総量が大きくなること，また電池を休ませると電圧が回復することが報告された。
エネルギーを取り出す工夫として抵抗による電圧降下の測定以外では，ジュール熱による水温上昇から求める方法，モーターを利用する方法などが行われた。実験方法の面白い工夫
では電気分解による方法，コンデンサーの充放電による方法がある。
今年度も実験の様々な工夫が行われたが，昨年度と比較してやや多様性に欠けるように思える。この要因はエネルギーを取り出す方法として“抵抗をつないだときのジュール熱”ならば電圧計で容易に測定できるとの思い付きがあるであろう。また，１本の乾電池でも長い測定時間が必要であり，測定条件を変えた実験を繰り返すことの妨げになったことも要因であろう。
(4)

実験課題レポートの成績
今年度の実験課題レポートの総数は 1,530 通，応募者の 83％である。レポート総数は昨27

年度（2015 年度）と比較して 150 通強ほど減少したが，一昨年度（2014 年度）との比較
では 40 通強ほど増加している。昨年度と比較して提出者の減少の理由の可能性は，実験課
題がこれまで多く出題された力学・光・熱に関するテーマではなく「電気」であり，電気がやや捉えにくい概念であること，共同実験者の人数を制限したことにより意欲が低い応募者が参加しなかったことが考えられる。提出者数の変化の理解は今後の課題である。レポートの採点はこれまでに準じて，2 名の採点者がそれぞれ SABCD の 5 段階評価で採点した。SSから DD までの 9 段階である。成績分布は図 II.3 に示した。昨年度と比較して CC の割合の増加が顕著である。これは限られた条件のみ実験が多く，実験課題の説明文にある測定方法
や測定条件と取り出せるエネルギーの総量の変化までは実施していない報告者が多かったことによる。一方，昨年度と比較してＤ評価のレポート数は減少した。これは共同実験者の人数の制限による要因もあると判断できる。
応募者に対するレポート結果は，昨年度から SS から DD までの 9 段階評価に加えてレポートの書き方のアドバイスを付記した。今年度は「目的と実験方法」は 3 項目，「実験結果」
2 項目，「考察と結果」2 項目および「独創性，発展性」の 1 項目であり，昨年度と比較して目的と実験方法の項目に「全体の要旨の評価」を加えて，計 8 項目で行った。また，その概要をつかめるようにレーダーチャートを載せた。今年度から実験課題レポートに全体の要約を求めたが，必ずしも何を書くべきかの理解が進んでいないとの印象を受けた。
なお，実験優秀賞（SS）は 5 名，実験優良賞（SA）は 7 名で表 II.5 の通りである。
表 II.5 実験優秀賞・実験優良賞
◎

実験優秀賞
南

光太郎

吉水

純弥

名古屋高等学校

２年

愛知県

寺尾

樹哉

帝塚山高等学校

２年

奈良県

吉見

光祐

灘高等学校

植木みさと

◎

東海高等校

２年

愛知県

１年

兵庫県

山口県立高森高等学校

２年

山口県

実験優良賞
安藤

一真

宮城県仙台第二高等学校 １年

森田瞭平

東京都立小石川中等教育学校

黄

翌成

灘中学校

渡邉

明大

東大寺学園高等学校

河内

大輝

洛南高等学校

１年生
２年

東京都

奈良県

３年生

京都府

智辯学園和歌山高等学校

西ラ・サール高等学校

28

６年

兵庫県

津田修一朗
幸太郎

宮城県

１年

２年

和歌山県
鹿児島県

II.3

第 2 チャレンジ（全国大会）

II.3.1(1)

出場者の選考第 1 チャレンジでの評価
第2チャレンジへの選抜は第1チャレンジの理論問題コンテストと実験課題レポートの総合評価で行われた。今年，国際物理オリンピック出場者は国際大会開催期間と理論試験日が重なったため，出場者のこれまでの研修結果を考慮して理論試験を免除し，実験レポートの成績から第2チャレンジ出場の可否を判断した。図II.3に示した理論コンテスト得点と実験レ
ポート評価の相関図を考慮し，事業推進会議の慎重な議論を経て，第2チャレンジ出場者106名を選出したが，辞退者が3名おり，最終的に103名となった。
(2)

第 2 チャレンジの性格と学年分布
物理チャレンジは第 1 回以来，高校生（中学生も参加可）の国内最高の大会として設定されているので，高校 3 年生を排除するものではない。ところが，時期的にはその年の国際物
理オリンピック大会は物理チャレンジ実施の前に既に終了しているため，国際物理オリンピック大会予選としては高校 2 年生以下が対象者となり，翌年の国際物理オリンピックに参加する。したがって，高校 2 年生以下の出場者数がある程度必要であり，第 2 チャレンジ出場者の選考にあたって，若干の考慮が必要であった。結果は，前掲の表 II.3 に示したように，
高校 2 年生以下の占める割合が 50％となり，代表候補選出には問題ないと考えられる。
表 II.6 に第 2 チャレンジ出場者の名簿を示す。
表 II.6

物理チャレンジ 2016 第 2 チャレンジ出場者（五十音順）

氏 名

学 校 名

学年

学校都道府県

東京都立小石川中等教育学校

5 年生

東京都

秋元

郁

新居

智将

開成高等学校

1 年生

東京都

安藤

一真

宮城県仙台第二高等学校

1 年生

宮城県

安藤

貴政

岡山県立岡山朝日高等学校

2 年生

岡山県

安藤

大晃

岐阜県立岐阜高等学校

2 年生

岐阜県

市橋

正裕

岐阜県立岐阜高等学校

3 年生

岐阜県

伊藤

大悟

開成高等学校

3 年生

東京都

井上

裕貴

清風南海高等学校

3 年生

大阪府

今井

啓貴

洛南高等学校

3 年生

京都府

岩渕

颯太

岩手県立大船渡高等学校

2 年生

岩手県

氏野

道統

大阪星光学院高等学校

1 年生

大阪府

大島

鴻太

東海高等学校

3 年生

愛知県

29

大平

博斗

埼玉県立春日部高等学校

2 年生

埼玉県

岡

衛

三重県立四日市高等学校

2 年生

三重県

岡本正太郎

立命館慶祥高等学校

2 年生

北海道

小川

順生

清風南海高等学校

3 年生

大阪府

小川

彪

埼玉県立大宮高等学校

3 年生

埼玉県

荻野

恭輔

石川県立金沢泉丘高等学校

3 年生

石川県

小澤

穣

静岡県立磐田南高等学校

3 年生

静岡県

小田原光一

大牟田高等学校

3 年生

福岡県

小野尾俊介

岡山県立倉敷天城高等学校

3 年生

岡山県

折金

悠生

神奈川県立平塚中等教育学校

6 年生

神奈川県

加嶋

颯太

新潟県立新潟高等学校

2 年生

新潟県

角

祐大郎

埼玉県立川越高等学校

3 年生

埼玉県

河内

大輝

洛南高等学校

3 年生

京都府

河端佑一郎

岡山県立倉敷天城高等学校

2 年生

岡山県

岸本

竜太

白陵高等学校

1 年生

兵庫県

喜田

輪

初芝富田林高等学校

1 年生

大阪府

熊谷

一誠

秋田県立秋田高等学校

3 年生

秋田県

藏下

隼人

大阪府立天王寺高等学校

2 年生

大阪府

栗原

明稀

千葉市立千葉高等学校

2 年生

千葉県

越田

勇気

海城高等学校

２年生

東京都

越村

俊之

岡山県立岡山操山高等学校

3 年生

岡山県

後藤

輝

群馬県立高崎高等学校

3 年生

群馬県

小林

海翔

栃木県立宇都宮高等学校

2 年生

栃木県

小宮山智浩

埼玉県立大宮高等学校

2 年生

埼玉県

近藤

侑生

徳島市立高等学校

３年生

徳島県

斉藤

歩夢

立命館慶祥高等学校

２年生

北海道

齋藤

駿一

江戸川学園取手高等学校

1 年生

茨城県

斉藤

秀洋

筑波大学附属駒場高等学校

2 年生

東京都

佐久間

陸

巣鴨高等学校

2 年生

東京都

篠原

俊輔

岡山県立倉敷天城高等学校

2 年生

岡山県

清水

良平

石川県立小松高等学校

3 年生

石川県

白鞘

祐斗

栄光学園高等学校

2 年生

神奈川県

末長

祥一

岡山県立倉敷天城高等学校

3 年生

岡山県

30

広島学院高等学校

2 年生

広島県

富山県立富山中部高等学校

3 年生

富山県

稜山

宮崎学園高等学校

2 年生

宮崎県

髙羽

悠樹

洛星高等学校

3 年生

京都府

竹本

敏成

海陽中等教育学校

5 年生

愛知県

舘野

航平

富山県立富山中部高等学校

3 年生

富山県

舘内稟太郎

佐野日本大学高等学校

3 年生

栃木県

田中

直斗

北海道札幌南高等学校

3 年生

北海道

田中

萌雅

秋田県立大館鳳鳴高等学校

3 年生

秋田県

反頭

康裕

駿台甲府高等学校

3 年生

山梨県

千歳

彬文

開成高等学校

2 年生

東京都

千葉遼太郎

公文国際学園中学校

3 年生

神奈川県

辻田

麻布高等学校

3 年生

東京都

津田修一朗

智辯学園和歌山高等学校

2 年生

和歌山県

坪内

健人

岐阜県立岐阜高等学校

3 年生

岐阜県

寺尾

樹哉

帝塚山高等学校

2 年生

奈良県

富山

毅

三重県立四日市高等学校

3 年生

三重県

中江

優介

大阪府立北野高等学校

2 年生

大阪府

中嶋

健人

富山県立富山中部高等学校

3 年生

富山県

永濱

壮真

大阪星光学院高等学校

1 年生

大阪府

中村

恭平

石川県立金沢泉丘高等学校

3 年生

石川県

成瀬

日月

海陽中等教育学校

5 年生

愛知県

西

幸太郎

ラ・サール高等学校

1 年生

鹿児島県

西村

康隆

三重県立四日市高等学校

3 年生

三重県

丹羽

佑果

お茶の水女子大学附属高等学校

2 年生

東京都

沼本

真幸

岡山県立岡山朝日高等学校

2 年生

岡山県

根田

俊輔

清真学園高等学校

2 年生

茨城県

野口裕一郎

青森県立八戸高等学校

3 年生

青森県

野沢

公暉

埼玉県立大宮高等学校

3 年生

埼玉県

野々山敬介

愛知県立明和高等学校

3 年生

愛知県

灰田

悠希

灘高等学校

2 年生

兵庫県

橋本

信歩

清風南海高等学校

3 年生

大阪府

原

京也

石川県立金沢泉丘高等学校

3 年生

石川県

杉原

悠太

杉本

望

髙田

旭慶

31

平井

智崇

和歌山県立向陽高等学校

3 年生

和歌山県

広兼

空

広島大学附属高等学校

2 年生

広島県

藤原

和真

名古屋市立菊里高等学校

既卒生

愛知県

舟見

進吾

石川県立小松高等学校

3 年生

石川県

古川

裕貴

灘高等学校

2 年生

兵庫県

本田創太郎

久留米大学附設高等学校

2 年生

福岡県

松岡航太郎

東京都立戸山高等学校

3 年生

東京都

松田

響生

栃木県立大田原高等学校

2 年生

栃木県

松田

幹大

東京都立日比谷高等学校

3 年生

東京都

間宮

崇弘

京都府立洛北高等学校

3 年生

京都府

三木

信

灘高等学校

1 年生

兵庫県

三澤

颯大

高知県立高知追手前高等学校

3 年生

高知県

南

光太郎

東海高等学校

2 年生

愛知県

宮川

暉史

大阪星光学院高等学校

2 年生

大阪府

持田

隼

武蔵高等学校

2 年生

東京都

森田

瞭平

東京都立小石川中等教育学校

6 年生

東京都

門間

爽汰

秋田県立秋田高等学校

3 年生

秋田県

八百井理人

栃木県立宇都宮高等学校

2 年生

栃木県

柳橋

勇太

北海道札幌西高等学校

3 年生

北海道

山田

怜史

石川県立金沢泉丘高等学校

3 年生

石川県

山田琳太郎

福岡県立明善高等学校

3 年生

福岡県

山若

大希

石川県立小松高等学校

3 年生

石川県

吉見

光祐

灘高等学校

1 年生

兵庫県

李林

嘉元

渋谷教育学園幕張高等学校

2 年生

千葉県

渡邉

明大

東大寺学園高等学校

2 年生

奈良県

II.3.2

東京理科大学野田キャンパスでの実施体制

第 2 チャレンジは，2016 年 8 月 19 日～22 日の 4 日間，東京理科大学・野田キャンパスにて行われた。野田キャンパスでの実施は今回が初めてである。コンテストや開会式を講義棟で行い，食事はカナル会館，宿泊はセミナーハウスをそれぞれ利用した。これらの施設は徒歩 5分圏内にあり，コンパクトな会場で参加者には好評だった。
前回と同様に初日に実験問題コンテストを，2 日目に理論問題コンテストを実施した。昨年32

の報告書に書かれているように，様々な観点からこのスケジュールが最善であると思われる。
今回変更したのは，フィジクスライブを 2 日目の理論コンテストの後に実施したことである。
昨年は 3 日目にサイエンスツアーとフィジクスライブを連続して実施したため，フィジクスラ
イブの最中には疲労困憊している生徒も見受けられた。今回は，コンテストが全て終了した直後であったので，参加生徒は開放感もありリラックスしてライブを楽しんでいたようである。
3 日目には朝からバスをチャーターして東京大学・柏キャンパスでサイエンスツアーを実施した。
開催日程の詳細を表 II.7 に示す。
フィジクスライブはコンテスト会場と同じ講義棟内で 2 日目の午後に実施した（図 II.4）。演
示テーマ一覧を表 II.8 に示す。講義棟内の演示に加えて，徒歩 15 分の距離にある自由電子レーザー研究棟への見学会も行った。今回は高校の先生方の参加はなく，東京理科大と千葉大の教員が担当した。当日の夕食はライブを担当した教員との交流会を兼ねて行った。3 日目は東京大学・柏キャンパスの全面的な協力を得て，5 つの研究施設を順次見学して回った（図 II.5）。
研究施設一覧を表 II.9 に示す。昼食は，柏キャンパスの研究者との交流会を兼ねて行われた（図II.6）。さらに，昼食後には昨年のノーベル物理学賞を受賞した梶田隆章宇宙線研所長の講演会も実施した（図 II.7）。講演後に，梶田さんと一緒に写真を撮ろうと参加生徒が列をなしていたのが印象的であった。台風 9 号が 8 月 22 日夜半に関東地方に接近するとの情報があり，参加生徒の安全を考慮して，4 日目の閉会式は中止して成績発表等の連絡を行った後で解散となった。
第 2 チャレンジ期間中は，JPhO 各部会の委員と現地実行部会委員が協力して運営に当たった。それに加えて，東京理科大の教職員や学生スタッフ等の方々の協力のもと，無事に行うことができた。
表 II.7 物理チャレンジ 2016

月日時

第 2 チャレンジ

間

内

日程表

容

12：15～12：50

参加者受付

13：00～13：30

オリエンテーション

13：40～18：40

実験問題コンテスト （講義棟）
移動 （講義棟 → カナル会館）

18：40～19：00

（講義棟）
（講義棟）

8 月 19 日（金） 19：00～20：00

夕食（班毎交流会）

20：00～20：15

移動（カナル会館 → セミナーハウス）

20：15～20：30

チェックイン

20：30～20：45

グループミーティング

20：45～

入浴・自由時間

7：10

起床

7：30～7：45

移動

7：50～8：20

朝食・諸連絡8：20～8：30

移動

8：40～13：40

理論問題コンテスト

8 月 20 日（土）（セミナーハウス）（各部屋）(23：00 消灯・就寝)（セミナーハウス → カナル会館）（カナル会館）（カナル会館 → 講義棟）

33

13：50～14：45

昼食・休憩

14：45～15：00

記念撮影

15：00～18：00

フィジックスライブ

18：15～19：30

夕食（カナル会館・全体交流会）

19：30～19：50

移動（カナル会館→セミナーハウス）

19：50～20：05

グループミーティング

20：15～

入浴・自由時間

7：10

起床

7：30～7：45

移動

7：50～8：20

朝食・諸連絡8：30～8：55

移動

9：00～12：30

サイエンスツアー

8 月 21 日（日） 12：30～13：30

8 月 22 日（月）昼食

（カナル会館）（カナル会館）
（講義棟）

（各部屋）

(23：00 消灯・就寝)（セミナーハウス → カナル会館）（カナル会館）（野田キャンパス→ 東京大学（東京大学

柏キャンパス）（研究者交流会）

13：30～14：00

梶田隆章宇宙線研所長の講演

14：00～14：40

移動

15：00～18：00

問題解説会

19：30～19：45

グループミーティング

19：45～

入浴・自由時間

7：10
7：30～7：45

起床チェックアウト

7：45～8：00

移動

8：00～8：45

朝食・諸連絡8：45～8：55

移動

9：00～11：45[台風のため中止 表彰式・閉会式

11：45～12：00[グループミーティング

12：00～

解散・移動
表 II.8柏キャンパス）（東京大学

柏キャンパス → 野田キャンパス）（セミナーハウス

ゼミ棟）

（各部屋）

(23：00 消灯・就寝)（学生研修センター → カナル会館）（カナル会館）（カナル会館 → 講義棟）
（講義棟）]（生徒）]

フィジクスライブ展示題目

テーマ

担当者
千葉 順成

[コーディネーター]

岡崎 竜二

担当者所属
東京理科大

超伝導と磁場

矢口

宏

東京理科大

身の回りの放射線

西村 太樹

東京理科大

青いモルフォチョウ

吉岡 伸也

東京理科大

走査プローブ顕微鏡

金井

要

東京理科大

熱と電気の相互変換

岡崎 竜二

東京理科大

光のキラリティーを利用した物質科学

宮本 克彦

千葉大

太陽の数値シミュレーション

堀田 英之

千葉大

南極からニュートリノで宇宙を覗く

間瀬 圭一

千葉大

サボニウス型風車風力発電

川村 康文

東京理科大

34

講演：構造色とバイオミメティクス

吉岡 伸也

東京理科大

講演：星の一生とニュートリノ

鈴木 英之

東京理科大

講演：超伝導と超流動

岡崎 竜二

岡崎竜二

中屋敷 勉

JPhO

築山 光一

東京理科大

IPhO2016 スイス・リヒテンシュタイン大会
実験問題 解説
自由電子レーザー研究棟見学

表 II.9 サイエンスツアー（東京大学・柏キャンパス）訪問施設
研究施設名

担当者

[全体コーディネーター]

常次 宏一（物性研究所）

大学院新領域創成科学研究科

杉本 宜昭

宇宙線研究所

福田 大展

物性研究所

金道 浩一

大気海洋研究所

岡 栄太郎

国際高等研究所

カブリ数物連携宇宙研究機構

小森 真里奈図 II.4 フィジクスライブ（身のまわりの放射線）の様子

図 II.5 サイエンスツアー（建設中の世界最高級高磁場発生装置；物性研究所）

図 II.6 柏キャンパスでの研究者との交流会

図 II.7 梶田先生の講演を熱心に聞いている参加生徒35

II.3.3

理論コンテスト

第 2 チャレンジの理論コンテストは，第 2 チャレンジ 2 日目の 8 月 20 日に行われた。参加者は 103 名で，内訳は高校 3 年 49 名，既卒 1 名，高校 2 年 42 名，高校 1 年 10 名，中学 3
年 1 名であった（以下の学年別分類では高校 3 年と既卒の計 50 名を「高 3」，高校 2 年以下の計 53 名を「高 2 以下」と表す）。
試験時間は 5 時間，問題は 300 点満点で 4 つの大問（5 テーマ）からなり，各大問中で解答すべき小問の合計数は 42 で，問題冊子は A4 版 24 ページであった。平均点は 146.6，最高点
は 279 であり，2015 年（それぞれ 152.6, 299）に比べてやや低下した。
図 II.8 が学年別の得点分布である。高 3 の平均は 142.1，高 2 以下の平均は 150.9 で，高 3と高 2 以下の得点に大きな差はないと考えられるが，高 2 以下の分布は 2 極化の傾向があるように見受けられる。これは在学校のカリキュラムの違いを反映していると推測される。

図 II.8

理論問題 学年別得点分布
平均点 146.6 (高 3 142.1，高 2 以下 150.9)

(1)

問題作成
16 名の部会員で構成する理論問題部会において，最終段階での小規模な点検のための部会を含め，作成に 14 回の部会を開いた。また，実施後，締めくくりの部会を行った。
出題方針は，物理の面白さが伝わり興味のもてる問題，高校物理範囲外の事項は問題の中で説明・誘導，例年程度の平均得点率を目標など，例年と同じである。最終段階で近藤泰洋 実
行委員長から，独創性が発揮（判定）できる問題を含めることの確認があり，可能な範囲で
対応した。
(2)

各問の内容と分析
第 1 問は A, B に分かれ，2 つのテーマを含む。

第 1 問 A（運動学）

36

雨風の中で道路を横断するとき，どのようにすれば最も濡れずにすむか，という日常の経
験を，風を向かい風または追い風として簡単化した問題である。問題のはじめに，モデルの説明とともに，考察に有用な流束の概念を導入した。得点率は 73%と高く，学年による差はなかった。また，「やや易しい」の評価であった。
第 1 問 B（力学）
新体操で用いられるフープの運動に関する力学の問題である。重心運動と回転運動の合成であるが，後者を記述する方程式については，慣性モーメントの概念とともに問題の中で説明した。回転を与えて摩擦のある水平な床を滑らせるとき，「手元に戻るための条件は何か」，が中心となる問いで，途中で必要な考察を誘導した。得点率は 74%で最も高く，学年による差はなかった。B も，「やや易しい」の評価であった。
第 2 問（熱・統計力学）
結晶成長および結晶の形を題材とする熱・統計力学の問題で，全体の得点率は 53%であった。
前半では，昇華を扱える 2 次元の格子気体モデルに基づいて，熱平衡における結晶の大きさが温度によって具体的にどのように決まるかが求まるよう誘導した。また，必要となるエントロピーと（Helmholtz）自由エネルギーの表式は問題文で与えた。作題過程ではこれらの意味をより理解させるための設問があったが，問題全体の規模を考慮して，今回は省略した。問題を解き直して，あるいは学習が進んだ際に，理解を深めてほしいと考えている。前半の得点率は 49%であった。
後半では，結晶が正方格子であるとして表面張力の角度依存性を求め，温度を 0 として，
角度依存性により結晶の形が決まることの理解を意図した。形についての一般論は数学的に範囲を大幅に越えるので，形を多角形に限ったが，正しい結論に誘導した。また，誘導から離れた自由な考察を問う設問を置いたところ，少数だが優れた解答があった。後半の得点率
は 59%であった。前半より高いのは，後半は数学的には幾何学に帰着したためかと思われる。
第 3 問（電磁気学）
不導体（誘電体）の分極に関する問題で，全体として，平行板コンデンサーに誘電体を入れると電気容量が増えるのはどうしてか，という疑問に答える構成である。電気双極子のつくる電場・電位から出発して，双極子が（連続的に）一様に分布した平面（電気 2 重層）の電位を求め，誘電体を近似的に電気 2 重層の積層とみなして誘電体中の（反）電場を導き，電気容量が増える理由が理解できるようにした。電束密度を定義し，最後に，電場と電束密度を同時に測定してオシロスコープに誘電体の分極特性を表示できる実験についての問いを加えた。得点率は問いが進むにつれて低下し，全体として 47%であるが，電気 2 重層の電位までは 50%を超えている。

37

第 4 問（原子核・素粒子などの現代物理）
はじめに原子核崩壊の半減期について問い，エネルギーと時間の不確定性関係により半減期から原子核のエネルギーの幅を求めさせた。次に原子核反応における原子核の反跳エネル
ギーを理解させ，崩壊に伴ってガンマ線とニュートリノが放射されるとき，そのガンマ線が共鳴散乱されるのは互いに反対方向に放射される場合であることを利用してニュートリノのヘリシティが決められたことを説明した。さらに，反跳を無視できる場合であるメスバウア
ー効果を説明し，これによるガンマ線エネルギーの精密測定をガンマ線エネルギーの重力偏移の検証に用いた例を説明した。全体として新しい概念が多く導入されており，難しく，得点率は 21%であった。「難しい」の評価が圧倒的であったが，同時に，40%近くが「興味をもてた」としており，「やや興味をもてた」と合わせると大半であった。
全体についての得点状況とアンケート結果を図 II.9 に示す。第 1 問から第 4 問に向けて得点率が低下し，「難しい」が増えているが，難易度にあまり依存せずに，「興味がもてた」が3/4 を占めている。

図 II.9 全体についての得点状況とアンケート結果「難しい問題もあったが，興味をもてた」

図 II.10 の学年別得点分布では，第 2 問，第 3 問で高 2 以下の 2 極化の傾向が見える。

38

図 II.10 の学年別得点分布(3)

13 期への申し送り
出題方針は継続でよいと思われるが，問題数（テーマ数）を少し減らす方が適当である。

また，自由な発想で解答でき，独創性が発揮できるような設問を含めることに引き続き努力する。

39

II.3.4

実験コンテスト

物理チャレンジ 2016 の第 2 チャレンジにおける実験問題は，実験課題 1「渦電流による制動力の測定」と実験課題２「表面張力の測定」の 2 課題からなり，通常課題がそれぞれ 120
点と 80 点の合計 200 点，発展課題がそれぞれ 20 点と 15 点の合計 35 点，総合計 235 点となる形であった。発展課題に解答できたチャレンジャーは極めて少なかったため，通常課題のみについて 103 名の平均点を計算すると，課題 1 が 58 点，課題 2 が 23 点，合計で 81 点であり，最近の 5 年間で最も低い結果だった。アンケートでも，装置の組み立てや説明書を読むのに時間がかかったという意見が多くあり，チャレンジャーの苦労した様子が伺われる。反面，題材や装置の構成，オシロスコープ実験等に対しては好意的な意見も多く見られた。
課題 1「渦電流による制動力の測定」

課題 1 はファラデーの電磁誘導の法則に関する課題である。電磁誘導は高校でよく取り扱われるテーマであり，特に課題 1−1 は高校の教科書にも掲載されている実験である。物理チャレンジとしては 2 度目となるオシロスコープを使用する課題で，高校生の多くに使用経験がないことを考慮して，巻末に 8 ページの簡易的な利用手引きを付けた。
課題 1−1 誘導起電力のデジタルオシロスコープによる測定
50 回巻のコイルに 300mm の高さから 1 個（図 II.11 (a)）もしくは 6 個連結した（図 II.11(b)）ネオジム磁石を落とし，発生する誘導起電力の変化をデジタルオシロスコープで観察し，図のような形や大きさになる理由を考察する課題である。コイルの巻き方とオシロスコープへの接続の向きを指定し，磁石の極を判定する課題も出したが，オシロスコープの正負の極と電流の向きの関係を電池の場合と同じと考えて間違えた人が多く見られた。ほぼ全員が課題 1−1に解答し，平均点は 60 点満点中 38 点と高いものであったが，課題 1−1 の解答に時間をかけすぎて課題 1−2 以降の課題に取り組めない人も多くいた。

(b)

(a)

図 II.11 長さ 10mm の磁石により，直径 20mm，50 回巻きのコイルに生じる誘導起電力 (a) 1 個の時 (b) 6 個連結時

課題 1−2 渦電流による制動力の測定
磁石を銅やアルミ等のパイプ中に落下させると，電磁誘導によって渦電流が発生し，力学的40エネルギーの一部が電気エネルギーに変換される。そのため磁石には制動力がはたらき，重力とつり合ったときに終端速度に達する。磁石の下に糸でおもりを取り付け，パイプの材質および肉厚を変えて磁石及びおもりの重さと終端速度の関係をグラフ化し，制動力が磁石の速さ，パイプの肉厚，電気伝導度などにどのように依存するかを考察する。この課題では，複雑な装置の組み立てが可能な技術と何度も測定を繰り返す根気強さが求められる。全体の 3 割は無解答で，解答できた者の平均点は 60 点満点中 29 点であった。
課題 1-3導体の形状と渦電流によるジュール熱との関係

ワッシャーの穴に磁石を通したときに生じる渦電流について考察する課題である。切れ目のないワッシャーでは数が増えるにつれて速度の低下が観察されるが，切れ目のあるワッシャー
ではほとんど落下速度は低下しない。これは電流が一周流れず電気エネルギーへの変換が起きにくくなるためである。この課題は発展課題であり，解答できたのは３名のみであった。
課題 2「表面張力の測定」

毛管（毛細管）現象は，高校ではあまり深く取り扱われないテーマだが，内容的には力学の知識で対応できるものである。しかし，課題 1 に時間をかけすぎてこの課題に到達できなかったチャレンジャーが約３割もいたのは残念であった。
課題 2−1 樹脂パイプセットによる毛管現象の観察
内径の異なる ABS 樹脂パイプのセットを用いて簡単に毛管現象を体験できる実験である（図 II.12）。無解答者が約 3 割いたが，比較的簡単な実験だったので，解答できた者の平均点は 15 点満点中 11 点と高かった。
課題 2−2 ガラスピペットによる水の表面張力の測定

図 II.12

毛管現象を実用的に利用しているガラスピペットの両端で，課題 2−1 と同様の実験をおこな
い，理論式より水の表面張力定数を求める課題である。解答したチャレンジャーの多くは正しいグラフを描けていたが，表面張力定数の計算間違いや単位のミスが多く見られた。
課題 2−3 ガラスコップとデジタル天秤による水の表面張力の測定
この課題では，逆さに吊り下げたガラスコップの飲み口を水に接触させ，水容器の重さの減少分から表面張力を求める。コップの内部と外部をパイプでつなぎ，気圧を一致させることやコップの端面を水平にして正確に水面に合わせることが重要で，コップの汚れも結果に敏感に反映される。正しく測定できれば，一般に受容されている水の表面張力定数に近い 70mN/m
程度の値が得られる。解答できたのは 35 名と少なく，その平均点も 45 点満点中 17 点と低いものであった。
課題 2−4 表面張力の振る舞いについての考察（発展課題）
課題 2−3 までは，ガラスと水の接触角を 0 と仮定したが，固体や液体の種類が違い，接触角

41

が 0 でない場合について考察する課題である。解答したチャレンジャーはわずかだったが，彼らは概ね正しい結果を得ていた。
図 II.13，14 に実験問題の得点分布と実験試験の様子を示す。

図 II.13

第 2 チャレンジ実験問題得点分布（235 点満点）

図 II.14

実験試験の様子42

II.3.5

成績と表彰表彰式において，以下の賞の授与を行った。
理論，実験の総合成績により，上位6名に金賞を，それに次ぐ12名に銀賞を，次の13名に銅賞を，平均以上の成績を示した18名に優良賞を授与した。さらに特別賞として，総合の最優秀成績者に最優秀賞を，最も発想豊かな解答者につくば科学万博記念財団理事長賞を，それぞれ各1名に授与した。表II.10に各受賞者の名前を記す。物理第2チャレンジ終了後，後日第2チャレンジで優秀な成績を収めた高校2年生以下の選手の中から国際物理オリンピック2017インド
ネシア大会の代表候補者15名を選出した（表II.11）。

金銀

表 II.10

第 2 チャレンジ各賞受賞者

賞
安藤

貴政

岡山県

岡山県立岡山朝日高等学校2年生

市橋

正裕

岐阜県

岐阜県立岐阜高等学校3年生

末長

祥一

岡山県

岡山県立倉敷天城高等学校3年生

髙羽

悠樹

京都府

洛星高等学校3年生

吉見

光祐

兵庫県

灘高等学校1年生

渡邉

明大

奈良県

東大寺学園高等学校2年生

伊藤

大悟

東京都

開成高等学校3年生

大島

鴻太

愛知県

東海高等学校3年生

小川

順生

大阪府

清風南海高等学校3年生

加嶋

颯太

新潟県

新潟県立新潟高等学校２年生

喜田

輪

大阪府

初芝富田林高等学校１年生

藏下

隼人

大阪府

大阪府立天王寺高等学校２年生

斉藤

秀洋

東京都

筑波大学附属駒場高等学校２年生

千歳

彬文

東京都

開成高等学校２年生

富山

毅

三重県

三重県立四日市高等学校3年生

中江

優介

大阪府

大阪府立北野高等学校２年生

沼本

真幸

岡山県

岡山県立岡山朝日高等学校２年生

橋本

信歩

大阪府

清風南海高等学校3年生

賞

43

銅

賞
氏野

道統

大阪府

大阪星光学院高等学校1年生

小川

彪埼

埼玉県

埼玉県立大宮高等学校3年生

小田原光一

福岡県

大牟田高等学校3年生

河内

大輝

京都府

洛南高等学校3年生

越田

勇気

東京都

海城高等学校2年生

小宮山智浩

埼玉県

埼玉県立大宮高等学校2年生

杉本

望

富山県

富山県立富山中部高等学校3年生

田中

直斗

北海道

北海道札幌南高等学校3年生

千葉遼太郎

神奈川県

公文国際学園中学校3年生

野口裕一郎

青森県

青森県立八戸高等学校3年生

森田

瞭平

東京都

東京都立小石川中等教育学校6年生

門間

爽汰

秋田県

秋田県立秋田高等学校3年生

李林

嘉元

千葉県

渋谷教育学園幕張高等学校2年生

新居

智将

東京都

開成高等学校1年生

今井

啓貴

京都府

洛南高等学校3年生

岩渕

颯太

岩手県

岩手県立大船渡高等学校2年生

荻野

恭輔

石川県

石川県立金沢泉丘高等学校2年生

小林

海翔

栃木県

栃木県立宇都宮高等学校2年生

近藤

侑生

徳島県

徳島市立高等学校3年生

白鞘

祐斗

神奈川県

栄光学園高等学校2年生

杉原

悠太

広島県

広島学院高等学校2年生

舘野

航平

富山県

富山県立富山中部高等学校3年生

反頭

康裕

山梨県

駿台甲府高等学校3年生

坪内

健人

岐阜県

岐阜県立岐阜高等学校3年生

寺尾

樹哉

奈良県

帝塚山高等学校2年生

西

幸太郎

鹿児島県

ラ・サール高等学校１年生

本田創太郎

福岡県

久留米大学附設高等学校2年生

松田

響生

栃木県

栃木県立大田原高等学校2年生

南光

太郎

愛知県

東海高等学校2年生

持田

隼

東京都

武蔵高等学校2年生

山田琳太郎

福岡県

福岡県立明善高等学校3年生

優良賞

44

最優秀賞
総合の最優秀成績者
渡邉

明大

奈良県

東大寺学園高等学校 2 年生

つくば科学万博記念財団理事長賞
最も発想豊かな解答者
髙羽

表 II.11悠樹

京都府

洛星高等学校 3 年生

国際物理オリンピック 2017 インドネシア大会の代表候補者（五十音順）

安藤

貴政

岡山県立岡山朝日高等学校

2年生

岡山県

氏野

道統

大阪星光学院高等学校

1年生

大阪府

加嶋

颯太

新潟県立新潟高等学校

2年生

新潟県

喜田

輪

初芝富田林高等学校

1年生

大阪府

藏下

隼人

大阪府立天王寺高等学校

2年生

大阪府

越田

気

海城高等学校

2年生

東京都

小宮山智浩

埼玉県立大宮高等学校

2年生

埼玉県

斉藤

秀洋

筑波大学附属駒場高等学校

2年生

東京都

千歳

彬文

開成高等学校

2年生

東京都

千葉遼太郎

公文国際学園中学校

3年生

神奈川県

中江

優介

大阪府立北野高等学校

2 年生

大阪府

沼本

真幸

岡山県立岡山朝日高等学校

2 年生

岡山県

吉見

光祐

灘中学校

1 年生

兵庫県

李林

嘉元

渋谷教育学園幕張高等学校

2 年生

千葉県

渡邉

明大

東大寺学園高等学校

2 年生

奈良県

45

第 III 部

第 47 回国際物理オリンピック（IPhO2016 スイス‐リヒテンシュタイン大会）

III.1

国際物理オリンピックへの参加派遣の概要

2015 年 8 月に茨城県つくば市で行われた物理チャレンジ 2015 第 2 チャレンジの成績優秀者のうち，2016 年 7 月の国際物理オリンピックの出場資格を満たす者の中から，理論問題・実験問題の成績だけでなく多面的な検討を加え，本人の意思確認等を経て，第 47 回国際物理オリンピック IPhO2016（スイス‐リヒテンシュタイン大会）日本代表選手候補者 10 名が選ばれた（表 III.1）。
表 III.1

IPhO2016 日本代表候補者（五十音順，2015 年 9 月現在）
筑波大学附属駒場高等学校

2 年生

海士部 宏紀

灘高等学校

1 年生

北濱

駿太

岡山県立倉敷天城高等学校

2 年生

藏田

力丸

灘高等学校

2 年生

高羽

悠樹

洛星高等学校

2 年生

富山

毅

三重県立四日市高等学校

2 年生

福澤

昂汰

筑波大学附属駒場高等学校

2 年生

吉田

智治

大阪星光学院高等学校

2 年生

吉見

光祐

灘中学校

3 年生

渡邉

明大

東大寺学園高等学校

1 年生

秋元

壮颯

まず，教育研修を担当する派遣委員会では，通信添削や連絡用メーリングリスト開設，指導スタッフ組織（理論研修部会，実験研修部会）づくり，理論・実験研修実施計画や秋・冬・春の各研修合宿の計画立案などを行った。日本代表候補者に対する約半年間におよぶ通信添
削・合宿などの教育研修を経て，2016 年 3 月末に日本代表選手 5 名を確定した。
日本代表選手 5 名に対して，通信添削，実験合宿を実施し，7 月 8 日(金)～9 日(土)の直前合宿で最終調整をした。日本代表選手 5 名と同行役員からなる日本代表団は，2016 年 7 月 9 日(土)午後，東京理科大学神楽坂キャンパスにて，結団式および交流会を行った後，スイス（チューリッヒ）とリヒテンシュタインで開催される第 47 回国際物理オリンピック IPhO2016 に出発した。日本代表団は，2016 年 7 月 19 日(火)に帰国し，文部科学省にて，第 47 回国際物
理オリンピック IPhO2016 の参加報告を行った（図 III.1）。

46

図 III.1

IPhO2016 参加報告（文部科学省）

III.2

日本代表選手候補者の研修

III.2.1

研修スケジュール

次の研修すべてに参加することを日本代表選手選出の条件として実施した。
1．通信添削2015 年 9 月，通信添削指導を開始した。内容は，理論研修と実験研修に分かれ，理論は9 月〜2 月，実験は 9 月と 11 月に問題を提示し，1 か月間で問題を解いて返送し，その答案を研修担当者が採点し，本人に返却した。
表 III.2

日本代表候補者に対する通信添削スケジュール

施月

理論通信添削実験通信添削9

力学（剛体，連続体）

計測の基本（計測器具貸出）

10

弾性波動，熱11

電磁気

データ処理（統計処理）

12

光学，現代物理 1

直流回路，ボルダの振り子

1

現代物理 2

2

総合問題

通信添削研修の問題は，国際物理オリンピックのシラバスを踏まえて，大学で学ぶ物理学の内容までを網羅して出題した。理論研修については，大学教養程度の物理学演習書を代表
候補者全員に配布し，各自が自分のペースで深く学べるように配慮した。過去に国際物理オ
リンピックに出場し，現在は大学生となっている先輩たち（OP）は，自らの経験を活かして

47

問題作成や添削などを委員とともに担当した。
2．秋合宿
期間：2015年9月20日（日）～ 22日（火・休）
会場：軽井沢研修所（長野県北佐久郡軽井沢町大字長倉大日向5607）
3．冬合宿
期間：2015 年 12 月 22 日（火）～ 25 日（金）（3 泊 4 日）
会場：八王子セミナーハウス（東京都八王子市下柚木 1987-1）
東京工科大学（東京都八王子市片倉町 1404-1）
4．春合宿（チャレンジ‐ファイナル）期間：2016 年 03 月 23 日（水）～ 26 日（土）（3 泊 4 日）
会場：八王子セミナーハウス（東京都八王子市下柚木 1987-1）
東京工科大学（東京都八王子市片倉町 1404-1）

III.2.2(1)

通信添削による研修

理論研修
2015 年 9 月から 2016 年 2 月にかけて，IPhO2016（スイス‐リヒテンシュタイン大会）

日本代表候補者に対して，通信添削による理論研修を以下の内容で実施した。
第1回

9 月 15 日提示：力学（担当：吉田弘幸，OP 佐藤遼太郎）

課題 A：荷電粒子の運動
課題 B：剛体球の運動
課題 C：ベルヌーイの定理
第2回

10 月 15 日提示：弾性波動，熱（担当：田中忠芳，OP 大森亮・笠浦一海）

課題 A：接続された棒を伝わる縦波，氷床の物理
課題 B：高度による気温の変化・大気の安定と大気汚染
課題 C：間欠泉の原理，蒸発エントロピー
第3回

11 月 15 日提示：電磁気（担当：杉山忠男，OP 江馬英信）

課題 A：アンペールの法則
課題 B：電子ビームの安定性，のこぎり歯型信号発生器，ホール効果
課題 C：磁場中に置かれた超伝導球
第4回

12 月 15 日提示：光学，現代物理 1（相対論）（担当：杉山忠男，OP 榎優一・中塚洋佑）

48

課題 A：多重干渉，偏光板
課題 B１：ローレンツ変換と速度合成，相対論的力学
課題 B２：ロケットの相対論的運動
第5回

1 月 15 日提示：現代物理 2（量子論）（担当：大原仁，OP 川畑幸平）

課題 A：Sommerfeld の量子化条件
課題 B：光量子，棒の自発的転倒
課題 C：電子線の干渉
第6回

2 月 15 日提示：総合問題（担当：吉田弘幸，OP 山村篤志）

課題 A：メトロノーム
課題 B：空はなぜ青く夕焼けはなぜ赤いのか？
課題 C：量子ホーム効果
IPhO2016（スイス‐リヒテンシュタイン大会）日本代表候補者に対する理論研修では，初めから実践的な問題（本試験に近い内容・形式の問題）に触れさせることを目的に，やや難易度の高い問題を出題した。

(2)

実験研修

① 第１回実験添削
日

程：問題提示 → 2015 年 9 月 21 日（月）秋合宿 2 日目「実験の基礎」にて配布
提出期限 → 2015 年 11 月 15 日（日）担

当：作成 → 中屋敷勉，添削 → 中屋敷勉

内

容：① 有効数字と測定誤差② ノギスを用いて真鍮円柱の体積を求める実験③ スーパーボールの跳ね返り実験（各自実際に実験してもらう）

返

却：冬合宿実験研修Ⅰの終了時に，採点者が返却し解説・講評をする※ ②に関して，ノギスと真鍮円柱は貸し出し，冬合宿に持参してもらうこととする② 第２回実験添削
日

程：問題提示 → 2015 年 11 月 30 日（月）提出期限 → 2015 年 12 月 20 日（日）担

当：作成 → 鈴木功，添削 → 鈴木功

内容：① 測定誤差② 放射性同位体の崩壊定数49

③ 第３回実験添削
日

程：問題提示 → 2015 年 12 月 25 日（金）提出期限 → Ⅲ:2016 年 1 月 26 日（火）， Ⅳ:2016 年 2 月 23 日（火）担

当：作成 → 毛塚・中屋敷，添削 → 毛塚

内容：Ⅲ 冬合宿実験研修Ⅰ・Ⅱに関する問題
Ⅳ 冬合宿実験研修Ⅰ・Ⅱに関する問題

III.2.3（直流回路）（ボルダの振り子）

秋合宿における研修

期間：2015年9月20日（日）～ 22日（火・休）
会場：軽井沢研修所（長野県北佐久郡軽井沢町大字長倉大日向5607）
参加代表候補者 10 名（表 III.1）
参加委員：北原和夫（東京理科大学），田中忠芳（金沢工業大学），
中屋敷勉（岡山県立岡山一宮高等学校），光岡 薫（大阪大学）
講話：小林 誠（高エネルギー加速器研究機構 特別栄誉教授）
山﨑舜平（半導体エネルギー研究所 代表取締役）
2015年9月20～22日の3日間にわたり，公益財団法人加藤山崎教育基金の支援を受けて，表III.3の日程で軽井沢研修所で秋合宿を実施した。
第1日は，開講式， 2016年3月までの代表候補者に対する教育研修のガイダンスのあと，山崎舜平博士（加藤山崎教育基金理事長，半導体エネルギー研究所社長）による講演（図III.2），
半導体エネルギー研究所による8Kディスプレイ試作品のデモがあった。
第2日は，午前中，小林誠先生による講演「素粒子物理学の歩み」（図III.3）と質疑応答，山﨑舜平先生・小林誠先生と歓談の時間を持った。午後は，実験の基礎技術について実習を交えたレクチャーと高原散策，夕食後は，IPhO2015インド大会の実験課題に代表候補者らが主体的に議論しながら取組んだ。
第3日は，午前中，演習形式でIPhO1996ノルウェー大会の理論問題に取組んだ。

図 III.2 山﨑舜平先生の講演

図 III.3 小林誠先生の講演

50

実験の基礎（担当：中屋敷勉）では，実験を行う上での基本事項を
実習を交えて確認した。IPhO 実験問題（担当：光岡薫，中屋敷勉）
では，IPhO2015 インド大会の実験問題および実験装置を使い，実際の IPhO 実験問題に代表候補者全員が取組んだ（図 III.4）。代表候補
者間で議論を進めながら実験問題に取組んだ。
IPhO 理論問題（担当：田中忠芳）では，IPhO1996 ノルウェー・
オスロー大会の問題に個々に取り組んだ後，最後まで解けている候補者が問題解法のポイントを解説した。
秋合宿を通じて，代表候補者らは，到達すべき目標や研修の流れが分かり意欲がわいたようだ。また，多くの人と交流できたこともよかったようだ。
III.4 IPhO2015 インド大会
の実験問題

日

付

表 III.3

IPhO2016 日本代表候補者「秋合宿」日程

時

行事・活動等間

9 月 20 日 14:00
(日)

参加者集合

しなの鉄道・信濃追分駅

14:10〜14:50

移動

信濃追分駅→軽井沢研修所

15:10～15:40

開講式，研修全体のガイダンス

大研修室

15:45～17:00

交流会（山﨑舜平先生を交えて）

大研修室

17:00～18:00

山﨑舜平博士の講演

大研修室

18:00～19:00

夕食，休息

食堂

19:00～20:00

8K ディスプレイ試作品のデモ

大研修室

20:00～22:00

入浴，自由時間

各部屋，大研修室

23:00

消灯，就寝

各部屋

起床

各部屋

8:00～ 8:30

朝食

食堂

9:00～12:00

小林誠先生の講演と懇談

大研修室

12:00～13:00

昼食，写真撮影

食堂，玄関前

13:00～13:40

山﨑舜平先生，小林誠先生と歓談

大研修室

13:55～15:15

実験の基礎（担当：中屋敷勉）

大研修室

15:30～17:30

自然散策，自由時間

研修所周辺

17:30～18:30

夕食，休息

食堂

9 月 21 日 7:30
(月・祝)

内容・会場等

18:30～21:00

IPhO 実験問題（担当：光岡薫，中屋敷勉）

大研修室

21:00～22:00

入浴，自由時間

各部屋，小研修室

23:00

消灯，就寝

各部屋

51

9 月 22 日 7:30
(火・休)III.2.4

起床

各部屋

8:00～ 8:30

朝食

食堂

9:00～11:00

IPhO 理論問題（担当：田中忠芳） 大研修室

11:00～12:00

昼食

食堂

12:15～13:00

移動

軽井沢研修所濃追分駅

13:00

解散

しなの鉄道・信濃追分駅

冬合宿における研修(1) 冬合宿 の日程
期間：2015 年 12 月 22 日（火）～ 25 日（金）（3 泊 4 日）
会場：八王子セミナーハウス（東京都八王子市下柚木 1987-1）
東京工科大学（東京都八王子市片倉町 1404-1）
参加代表候補者 10 名（表 III.1）
参加委員
派遣委員長：田中忠芳
理論研修部会：吉田弘幸（部会長），杉山忠男（副部会長）
大原 仁，加藤岳生，川村 清，東辻浩夫，波田野 彰，松澤通生
実験研修部会：中屋敷 勉（部会長），真梶克彦（副部会長）
江尻有郷，毛塚博史（合宿研修部会長），佐藤 誠，鈴木 功，
並木雅俊，長谷川修司，松本益明，光岡 薫（参加派遣部会長）
OP委員： 榎 優一，江馬英信，大森 亮，笠浦一海，川畑幸平，中塚洋佑
2015 年 12 月 22 日(火)～25 日(金)，八王子セミナーハウスと東京工科大学で，表 III.4 の日程で冬合宿が行われた。冬合宿では，実験研修に時間を多く割り振って実施した（図 III.5）。

図 III.5 冬合宿 実験研修の様子（ IPhO 実験試験問題に挑戦中 ）52

表 III.4
日 付

IPhO2016 日本代表候補者「冬合宿」日程

行事・活動等

内容・会場等

13:00 参加者集合
13:10

JR 横浜線八王子みなみ野駅

出発（八王子みなみ野駅

東京工科大学学バス→東京工科大学）

13:40 東京工科大学着
12 月
22 日
（火）

13:50 セレモニーと案内

東京工科大学参加者とスタッフの確認，激励のことば

14:30 実験研修 I（2.5h）

東京工科大

17:00 セミナーハウスへの移動

東京工科大学学バス，チェックイン

18:00 夕食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

19:00 実験研修 II（2h）八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 A

21:00 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:30 起床

各部屋

8:00 朝食
9:00 理論研修 I（3h）八王子セミナーハウス 本館 4 階

12:00 昼食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

食堂

食堂

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 A
食堂

13:20 理論研修 II（2h）
12 月
23 日
15:40 理論研修 III（2h）（水・祝）
18:00 夕食

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 A

19:00 理論研修 IV（2h）八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 A

21:00 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:30 起床

各部屋

8:00 朝食八王子セミナーハウス 本館 4 階

8:40 東京工科大に移動

東京工科大学学バス

9:30 実験研修 III（3h）東京工科大学12:30 昼食

東京工科大学

13:30 実験研修 IV（4h）東京工科大学

17:30 夕食

東京工科大学18:30 実験研修 V（2h）東京工科大学

20:30 セミナーハウスへの移動

東京工科大学学バス

21:00 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:30 起床

各部屋

8:00 朝食八王子セミナーハウス 本館 4 階

8:40 東京工科大に移動

東京工科大学学バス

9:30 実験研修 VI（2h）東京工科大学

11:30 昼食（交流会）（2h）

東京工科大学

12 月
24 日
（木）

12 月
25 日
（金）

13:30

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 A
八王子セミナーハウス 本館 4 階

移動（八王子セミナーハウス

東京工科大学学バス→ JR 八王子みなみ野駅）

14:00 解散

JR 八王子みなみ野駅

53

食堂

食堂

食堂

(2)

実験研修
冬合宿の実験研修では，実際の測定装置を用いて，様々な物理量を実際に測定し，その方法を確かめ，得られたデータの処理を実践形式で学ぶ。
表 III.52015 年 12 月

江尻 有郷（元琉球大）

冬合宿実験研修スタッフ

毛塚 博史（東京工科大）佐藤誠（津山工業高等専門学校） 真梶 克彦（筑波大附属駒場高）

鈴木功（産総研）

並木 雅俊（高千穂大学）

松本 益明（東京学芸大学）

光岡

薫（大阪大学）

中屋敷 勉（岡山一宮高）OP 委員：中塚 洋佑，江馬 英信，榎 優一，笠 浦一海

実験研修Ⅰ
日

時：2015 年 12 月 22 日（火）14:00～17:00（150 分）

場

所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室

担

当：毛塚博史，松本益明，佐藤誠

内容：(a) アナログオシロスコープ(補助)鈴木功，中屋敷勉… 毛塚(TA) 正田貴弘
14:00 ～ 15:00

・静電誘導確認，商用電源の波形確認
・波形と周期の観測・リサージュ図形の観測，ワークシートに記録し提出(b) デジタルオシロスコープ … 松本

15:00 ～ 15:30

・デジタルオシロスコープの原理と使用方法(c) 直流回路 … 毛塚

15:43 ～ 16:40

・直流回路を組み上げ，そこに流れる電流を理論と実験から求める(d) LED 特性 … 佐藤・毛塚

16:40 ～ 17:05

・LED１本のみ実施
資料：(a,c,d)は毛塚が印刷して用意，(b)は特になし。
（a の作図は添削問題Ⅲとする）

準備物：特になし（工科大のものを使う，毛塚が 21 日に準備）
オシロスコープ（デジタル，アナログ），低周波発信機，安定化電源，
位相調整器，電気回路実験器（ボード），変圧器，リード線，LED（R,B,G 各１本）
班分け：班分けして 2 人一組で実施。
① 秋元，海士部② 北濱，藏田④ 福澤，吉田⑤ 吉見，渡邉③ 高羽，富山

実験研修Ⅱ
日時：2015 年 12 月 22 日（火）19:00～21:00（120 分）
54

場

所：八王子セミナーハウス・さくら館セミナーA 室（天吊りプロジェクタ有）担

当：鈴木功，中屋敷勉

内

容：(a) 誤差解析について，誤差の伝搬，etc.＋実習 … 鈴木

19:00 ～ 20:25(b) 計測・処理実習（紙の厚さを計測する） … 中屋敷

20:25 ～ 20:50(c) 添削課題Ⅱの解説 … 鈴木

20:50 ～ 21:00

資料：長谷川先生作の PPT を元に，実習を行いながら実施。
生徒には配布用資料を配る

準備物：候補生持参のノギス，マイクロメータ，
コピー用紙（500 枚×2 包事務局に発送依頼） … 計測用としては附箋がよい→ 使用後は，理論研修の計算用紙，実験研修の Writing Paper となる。
配布用資料（中屋敷が印刷し持参）

図 III.7 実験研修Ⅱ

図 III.6 実験研修Ⅰ

実験研修Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ （図 III.8）
日時：2015 年 12 月 24 日（木）9:30～20:30
３つの実験研修を融合し，ⅢⅣⅤ前半(4.5h)+ⅢⅣⅤ後半(4.5h)とする

場

所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室

担

当：光岡薫，鈴木功，佐藤誠，中屋敷勉(OP) 江馬英信，榎優一，中塚洋佑

内(補助)毛塚博史，真梶克彦(TA) 正田貴弘

容：IPhO クロアチア大会実験問題，IPhO メキシコ大会実験問題
候補生を４班に分けてローテーションし，２つの実験をさせる。

資料：各大会の，問題，解答用紙，解答例をそれぞれ 20 部ずつ印刷（事務局に依頼）

準備物：各大会の実験セットは，2 セットずつあることを確認(12/13)
班分け：前半後半

2 人班① 秋元，北濱② 海士部，福澤

3 人班③ 富山，吉田，吉見④ 藏田，髙羽，渡邉

2 人班⑤ 富山，吉田⑥ 藏田，福澤

3 人班⑦ 秋元，北濱，吉見⑧ 海士部，髙羽，渡邉

時間割：表 III.6 の通り行う※ 生徒到着 9:05。日程等を毛塚が説明し，準備を済ませ 9:20 頃から始める。

55

表 III.6 実験研修Ⅲ，Ⅳ，Ⅴの時間割
実験研修名

時

間

実験研修

9:30～11:30

ⅢⅣⅤ前半(2 時間)

昼

食

実験研修
ⅢⅣⅤ前半
のつづき

11:30～12:30

実験研修

15:15～17:30

ⅢⅣⅤ後半(2 時間 15 分)

食

実験研修
ⅢⅣⅤ後半

担当：中屋敷，佐藤

担当：光岡，鈴木功

OP：榎

OP：江馬

17:30～18:30(TA) 正田貴弘

班：②，④(60 分)（於：東京工科大学 銀座末広）

班：①，③

班：②，④

班：⑥，⑧

班：⑤，⑦

(30 分)(60 分)（於：東京工科大学 職員食堂）

18:30～20:30(2 時間)のつづき(TA) 正田貴弘
班：①，③(2 時間 15 分)
14:45～15:15

夕

内容：IPhO メキシコ

12:30～14:45

憩休

内容：IPhO クロアチア※ 装置準備数

班：⑥，⑧

班：⑤，⑦

・2 セット・2 セット

実験研修Ⅵ（図 III.9）
日時：2015 年 12 月 25 日（金）9:30～11:30（120 分）

場

所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室

担

当：毛塚博史(補助)江尻有郷，佐藤誠，真梶克彦，鈴木功，並木雅俊，光岡薫，中屋敷勉

内

容： (a) 通信添削 3,4 の内容について

9:10 ～

9:30(b) ボルダの振り子による重力加速度と平均誤差算出の原理
9:30 ～

9:44(c) 班に分かれて実験

9:45 ～ 11:00(d) 終了後

11:00 ～ 11:30

・添削問題Ⅰの答案，実験研修Ⅰのデータシートを返却（A4 封筒）・インド問題（二重らせん）とクロアチア問題（ｼｰﾄﾊﾞﾈ）の論文配布・添削問題として，実験基礎研修Ⅲ，Ⅳを配布し説明する
資料：毛塚が資料を準備（実験データの整理，解析，結論等は，添削問題Ⅳとする）
光岡が関連論文を準備
添削問題Ⅲ，Ⅳは，期間中に毛塚が草案を作り中屋敷が作成した。

班分け：① 秋元，福澤④ 藏田，吉見② 海士部，吉田⑤ 富山，渡邉56③ 北濱，高羽図 III.9 実験研修Ⅵ

図 III.8 実験研修Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ

(3)

理論研修
IPhO2016（スイス‐リヒテンシュタイン大会）日本代表候補者冬合宿 2 日目の 2015 年

12 月 23 日（火・祝）に，八王子セミナーハウス記念館セミナー室 A において，以下の内容
で理論研修を実施した。
出席者：大原 仁，加藤岳生，川村 清，杉山忠男，田中忠芳，東辻浩夫，波田野彰，
松澤通生，吉田弘幸▼ 9:00~10:30 理論研修 I−1 (1.5h)「熱」に関する講義と問題演習
担当：田中忠芳，OP：大森 亮
オブザーバー：川村 清，東辻浩夫，波田野彰，松澤通生▼ 10:30~12:00 理論研修 I−2 (1.5h)「電磁気」に関する講義と問題演習
担当：杉山忠男，OP：江馬英信
オブザーバー：川村 清，東辻浩夫，波田野彰，松澤通生▼ 13:20~15:20 理論研修 II (2.0h)「相対論」講義と問題演習
担当：杉山忠男，OP：榎 優一，中塚洋佑
オブザーバー：川村 清，東辻浩夫，波田野彰，松澤通生▼ 15:40~17:40 理論研修 III (2.0h)「量子論」講義と問題演習
担当：大原 仁，OP：川畑幸平
オブザーバー：川村 清，東辻浩夫，波田野 彰，松澤通生▼ 19:00~19:30 講話 (0.5h)
担当：加藤岳生
オブザーバー：吉田弘幸，杉山忠男，大原 仁，川村 清，田中忠芳，東辻浩夫，波田野彰，

57

松澤通生，榎 優一，江馬英信，大森 亮，笠浦一海，川畑幸平，中塚洋佑▼ 19:30~21:00 理論研修 IV (1.5h)
IPhO 理論問題研究「力学」（ IPhO1998 第1問）
IPhO 理論問題研究「振動・波動」（ IPhO1998 第2問）
担当：吉田弘幸，OP：榎 優一，江馬英信，大森 亮，笠浦一海，川畑幸平，中塚洋佑
オブザーバー：川村 清，東辻浩夫，波田野彰，松澤通生

III.2.5

春合宿における研修(1) 春合宿（チャレンジファイナル）の日程
期間：2016 年 03 月 23 日（水）～ 26 日（土）（3 泊 4 日）
会場：八王子セミナーハウス（東京都八王子市下柚木 1987-1）
東京工科大学（東京都八王子市片倉町 1404-1）
参加代表候補者 8 名（表 III.7）
表 III.7

IPhO2016 日本代表候補者（五十音順，2016 年 3 月現在）
海士部 宏紀

灘高等学校

1 年生

北濱

駿太

岡山県立倉敷天城高等学校

2 年生

高羽

悠樹

洛星高等学校

2 年生

富山

毅

三重県立四日市高等学校

2 年生

福澤

昂汰

筑波大学附属駒場高等学校

2 年生

吉田

智治

大阪星光学院高等学校

2 年生

吉見

光祐

灘中学校

3 年生

渡邉

明大

東大寺学園高等学校

1 年生

参加委員
理事長：北原和夫
派遣委員長：田中忠芳
理論研修部会：吉田弘幸（部会長），杉山忠男（副部会長）
荒船次郎，大原 仁，川村 清，東辻浩夫，波田野 彰，松澤通生
実験研修部会：中屋敷 勉（部会長），真梶克彦（副部会長）
江尻有郷，毛塚博史（合宿研修部会長），佐藤 誠，鈴木 功，
並木雅俊，松本益明，光岡 薫（参加派遣部会長）
OP委員： 榎 優一，江馬英信，大森 亮，笠浦一海，川畑幸平，中塚洋佑，
佐藤遼太郎，蘆田祐人，田中良樹，野添 崇
2016 年 3 月 23～26 日，八王子セミナーハウスと東京工科大学で，表 III.8 の日程で春合宿（チャレンジファイナル）が行われた。なお，2016 年 2 月 23 日（火），藏田力丸くん（灘58

高等学校２年生）から，数学オリンピックに注力したいので IPhO2016 日本代表候補者を辞退する旨，意思表示があり，本人の意思を尊重する旨，本人に伝えた。また，2016 年 2 月
27 日（土），秋元壮颯くん（筑波大学附属駒場高等学校２年生）から，今春，オーストラリ
アに留学することが決定したため，春合宿に参加することが困難になった旨，連絡があり，それを了承した。
第 1 日に，より実践的な内容で，実験研修，理論研修を行った。第 2 日に，3 時間と 3.5
時間の理論試験が行われ，それぞれについて解説講義と講評を行った。第 3 日に，3 時間と2.5 時間の実験試験が行われ，それぞれについて解説講義を行った。
第 4 日の午前中，大学院生になった OP による研究紹介が次の内容で行われた。
＜OP による研究紹介＞
第 4 日：3 月 28 日（土） 場所：八王子セミナーハウス 交友館セミナー室 A
9:00~12:00
OP による研究紹介（3.0h）
総合司会：田中忠芳，司会：中塚洋佑
研究紹介担当 OP：中塚洋佑，蘆田祐人，田中良樹，野添 崇
交流会担当 OP：榎 優一，笠浦一海，川畑幸平，
中塚洋佑，蘆田祐人，田中良樹，野添 崇
オブザーバー：北原和夫，杉山忠男，大原 仁，東辻浩夫，中屋敷 勉，真梶克彦，毛塚博史，佐藤 誠，鈴木 功，並木雅俊，光岡 薫
第 4 日の昼食後，代表候補者を囲んで交流会が次の内容で行われた。
＜OP との交流会＞
第 4 日：3 月 28 日（土） 場所：八王子セミナーハウス 本館 4 階，3 階
12:00~13:30 昼食および交流会（1.5h）
司会担当：田中忠芳
交流会参加 OP：榎 優一，笠浦一海，川畑幸平，
中塚洋佑，蘆田祐人，田中良樹，野添 崇
交流会参加委員：杉山忠男，大原 仁，東辻浩夫，中屋敷 勉，真梶克彦，
毛塚博史，佐藤 誠，鈴木 功，並木雅俊，光岡 薫
OP と委員から候補者へ，これまでの真摯な取組みに対する温かい労いの言葉，候補者の将来へ向けた励ましの言葉がかけられた。日本代表選手に選ばれなかった候補者はこれが最後の研修になることもあり，候補者全員のこれまでの健闘を皆で称え合い，これからの益々の成長を互いに誓い合って，研修を終えた。

59

図 III.10 春合宿 最終日に記念撮影（八王子セミナーハウスにて）
表 III.8
日 付

IPhO2016 日本代表候補者「春合宿（チャレンジファイナル）」日程
行事・活動等

内容・会場等

13:00 参加者集合

JR 横浜線八王子みなみ野駅

出発（八王子みなみ野駅
13:10→東京工科大学）
13:40 東京工科大学着

東京工科大学学バス

東京工科大学参加者とスタッフの確認，激励のことば
東京工科大

13:50 セレモニーと案内
3月
23 日 14:00 実験研修 I（2.5h）（水）
17:00 セミナーハウスへ移動

東京工科大学学バス，チェックイン

18:00 夕食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

19:00 理論研修（2.5h）

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B

21:30 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:00 起床

各部屋

7:30 朝食
9:00 理論試験 I（3.0h）

八王子セミナーハウス 本館 4 階

12:00 昼食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

食堂

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B

13:00 理論試験 II（3.5h）
3月
24 日 16:30 休憩（木） 17:00 理論試験 I 問題解説および講評（1.0h）

3月
25 日
（金）

食堂

食堂

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B
八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B
八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B

18:00 夕食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

19:00 理論試験 II 問題解説および講評（2.0h）

八王子セミナーハウス さくら館セミナー室 B

21:00 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:00 起床

各部屋

7:30 朝食八王子セミナーハウス 本館 4 階

8:30 東京工科大へ移動

東京工科大学学バス

9:00 実験試験 I（2.5h）

東京工科大学12:00 昼食

東京工科大学60

食堂

食堂

13:30 実験試験 II（3.0h）

東京工科大学16:45 セミナーハウスへ移動

東京工科大学学バス

18:00 夕食

八王子セミナーハウス 本館 4 階

19:00

実験試験 I・II 問題解説および講評，実験研修 II（2.0h）

八王子セミナーハウス 交友館セミナー室 A

21:00 入浴，自由時間

各部屋

23:00 消灯，就寝

各部屋

7:00 起床

各部屋

7:30 朝食八王子セミナーハウス 本館 4 階

9:00 OP による研究紹介（3.0h）
3月26 日
12:00 昼食および交流会（1.5h）（土）
移動（八王子セミナーハウス
13:30→ JR 八王子みなみ野駅）

食堂

八王子セミナーハウス 交友館セミナー室 A
八王子セミナーハウス 本館 4 階 食堂，３階
東京工科大学学バス

14:00 解散

(2)食堂

JR 八王子みなみ野駅

実験研修と実験試験
春合宿では，実験研修とチャレンジファイナルの実験試験を行った。
表 III.92016 年 3 月

春合宿実験研修スタッフ

江尻 有郷（元琉球大）

毛塚 博史（東京工科大）佐藤誠（津山工業高等専門学校）

真梶 克彦（筑波大附属駒場高）

鈴木功（産総研）

並木 雅俊（高千穂大学）

松本 益明（東京学芸大学）

光岡

薫（大阪大学）

中屋敷 勉（岡山一宮高）OP 委員：江馬 英信，川畑 幸平，榎 優一

実験研修Ⅰ
日

時：2016 年 3 月 23 日（水）14:30～17:00（150 分）

場

所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室

担

当：江尻有郷，毛塚博史，鈴木功，中屋敷勉，松本益明，TA：佐藤匠，樺沢内

容：・IPhO デンマーク問題
・候補生を 4 班に分け，2 人で一つの IPhO デンマークの実験問題を行った。

班分け：A 海士部，吉見B 富山，髙羽

C 福澤，吉田D 北濱，渡邉

実験試験Ⅰ・Ⅱ日時：2016 年 3 月 25 日（金）9:10～16:10

場
担所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室
当：【実験問題１】光岡薫，毛塚博史，江尻有郷，松本益明，真梶克彦
OP 江馬英信，川畑幸平【実験問題２】佐藤誠，鈴木功，中屋敷勉，OP 笠浦一海，榎優一
TA 佐藤匠，山嶋勇樹

内容：【実験問題１】剛体の運動（物理チャレンジ 2012 課題１の装置を使用し改題）
61

【実験問題２】光の回折（大学の学生実験として行われているものを基にしてファイナル用に器具を改良し，問題を更新。スチール定規，CD）
班分け：【Ａ班】【Ｂ班】

海士部，北濱，富山，吉田髙羽，吉見，福澤，渡邉
表 III.10

実験試験Ⅰ
(前半)

2016 年 3 月
Ａ 班

春合宿実験試験時間割
Ｂ【実験問題１】【実験問題２】
9:10～12:10(3 時間)

食12:10～13:40

実験試験Ⅱ【実験問題１】（後半）

9:10～11:40(2.5 時間)

11:40～13:10

装置の片付け昼班

13:40～16:10【実験問題２】(2.5 時間)

13:10～16:10(3 時間)※ （備忘録）問題 1 担当の先生は，早く戻ってこないといけないので，開始前の説明をした者は，先に食事に行く班と一緒に行った。

図 III.11 実験研修Ⅰ

図 III.12 実験試験１

図 III.13 実験試験 2

実験解説
日時：2016 年 3 月 25 日（金）19:00～21:00（120 分）

場

所：東京工科大学実験棟 A4 階 0404 電気電子基礎実験室

62

担

当：鈴木功，光岡薫，佐藤誠，毛塚博史，中屋敷勉

内容：① 実験問題の解説（鈴木，光岡）② 実験添削 3，4 の返却と解説（毛塚）(3)理論研修と理論試験
2016 年3 月23 日（水）〜 3 月26 日（土）春合宿（チャレンジファイナル）において，IPhO2016（スイス-チューリッヒ大会）日本代表候補者８名（表III.7）に対して，理論研修，理論試験を，次の内容で実施した。
(i)

理論研修（問題演習）3月23日 19:00~21:30（2.5h）
A. 転がってほどけるホースの問題(力学)
B. 重力にトラップされた電子の存在範囲(量子論)
C. 内部をくりぬかれた球が作る重力場中の自由落下(力学)担当 佐藤遼太郎，笠浦一海

(ii)

(iii)

理論試験１

3月24日 9:00~12:00（3h）

第１問

回転するコイン （出題：川畑幸平） 採点者：川畑幸平，江馬英信

第２問

誘電体

（出題：東辻浩夫） 採点者：東辻浩夫，波田野 彰

第３問

霧箱

（出題：川畑幸平） 採点者：吉田弘幸，大森 亮

理論試験２

3月24日

13:00~16:30（3.5h）

第１問

水滴の合体と成長（出題：中塚洋佑）採点者：杉山忠男，笠浦一海第２問

イオントラップ（出題：佐藤遼太郎，東辻浩夫）
採点者：佐藤遼太郎，田中忠芳

(iv)

(v)

第３問

モノポール

（出題：荒船次郎）採点者：荒船次郎，川村 清

第４問

Casimir 効果（出題：川畑幸平）採点者：大原 仁，榎 優一

理論研修１

解説・講評 3月24日

17:00~18:00（1.0h）

第１問

回転するコイン

担当：川畑幸平

第２問

誘電体

担当：東辻浩夫

第３問

霧箱

担当：川畑幸平

理論研修２

解説・講評

3月24日

19:00~21:00 (2.0h)

第１問

水滴の合体と成長

担当：杉山忠男

第２問

イオントラップ

担当：佐藤遼太郎

第３問

モノポール

担当：荒船次郎

第４問

Casimir 効果

担当：川畑幸平

63

III.3

日本代表選手の最終選考とその後の研修，および，結団式

III.3.1 代表選手の最終選考
春合宿（チャレンジファイナル）で行われた理論および実験試験の答案は終了後直ちに採点され，翌日 3 月 27 日（日）に開かれた国際物理オリンピック派遣委員会において，試験結果と，候補者に対するこれまでの研修結果を総合して，スイス‐リヒテンシュタイン大会
IPhO2016 の日本代表選手 5 名を決定した（表 III.11）。
表 III.11

IPhO2016 日本代表選手（五十音順，2016 年 3 月現在）

氏

名

在学校（所在地）

学年

高羽

悠樹

洛星高等学校（京都府）

3年

福澤

昂汰

筑波大学附属駒場高等学校（東京都）

3年

吉田

智治

大阪星光学院高等学校（大阪府）

3年

吉見

光祐

灘高等学校（兵庫県）

1年

渡邉

明大

東大寺学園高等学校（奈良県）

2年

III.3.2 研修スケジュール
1．IPhO2016 日本代表選手に対する理論研修
第1回 4月11日(月) 問題提示 4月25日(月) 締切（消印有効） 5月 2日(月) 解答提示
第2回 4月25日(月) 問題提示 5月 9日(月) 締切（消印有効） 5月16日(月) 解答提示
第3回 5月 9日(月) 問題提示 5月23日(月) 締切（消印有効） 5月30日(月) 解答提示
第4回 5月23日(月) 問題提示 6月 6日(月) 締切（消印有効） 6月13日(月) 解答提示
第5回 6月 6日(月) 問題提示 6月20日(月) 締切（消印有効） 6月27日(月) 解答提示
第6回 6月20日(月) 問題提示 7月 1日(金) 締切（消印有効） 7月 5日(火) 解答提示
2．IPhO2016 日本代表選手に対する実験合宿研修
期間：2016年6月25日（土）～26日（日）（1泊2日）
会場：大阪大学全学教育推進機構物理学実験室（大阪府豊中市待兼山町１－１）
主催：特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会
共催：大阪大学理学部物理学教室 科学技術振興機構 他
3．IPhO2016 日本代表選手に対する直前合宿研修
期間：2016年7月8日（金）〜 9日（土）（1泊2日）
場所：東京理科大 神楽坂キャンパス 3号館 2階 322教室

III.3.3

通信添削による理論研修

春合宿で選抜された IPhO2016（スイス‐リヒテンシュタイン大会）日本代表選手 5 名に対64

して，理論実践演習（IPhO の過去問演習）を以下の通り実施した。
第1回

4 月 11 日（月）問題提示，4 月 25 日（月）締切（消印有効）
5 月 2 日（月）解答提示

1-1

IPhO2014（カザフスタン大会） Th1A: 中空円筒内面に置かれた小物体の運動
IPhO2014 Th1B: シャボン玉膜の振動
IPhO2014 Th1C:

LC 回路

1-2

IPhO2014 Th2:

ファンデルワールスの状態方程式

1-3

IPhO2014 Th3:

ガス放電の最も単純なモデル

採点添削担当：吉田弘幸
第2回

4 月 25 日（月）問題提示，5 月 9 日（月）締切（消印有効）
5 月 16 日（月）解答提示

2-1

IPhO2009（メキシコ大会）Th1:

2-2

IPhO2009 Th2:

ドップラーレーザー冷却と光学的集積

2-3

IPhO2009 Th3:

なぜ恒星は大きいのか?

地球・月系の時間発展

採点添削担当：川畑幸平
第3回

5 月 9 日（月）問題提示，5 月 23 日（月）締切（消印有効）
5 月 30 日（月）解答提示

3-1

IPhO2010（クロアチア大会）Th1:

3-2

IPhO2010Th2:

煙突の物理

3-3

IPhO2010Th3:

原子核の簡単なモデル

金属球による鏡像

採点添削担当：田中良樹
第4回

5 月 23 日（月）問題提示，6 月 6 日（月）締切（消印有効）
6 月 13 日（月）解答提示

4-1

IPhO2012（エストニア大会）Th1A:

弾道

IPhO2012Th1B:

翼の周囲の空気の流れ

IPhO2012Th1C:

磁力線ストロー

4-2

IPhO2012Th2:

ケルビンの点滴4-3

IPhO2012Th3:

原始星の誕生

採点添削担当：杉山忠男
第5回

6 月 6 日（月）問題提示，6 月 20 日（月）締切（消印有効）
6 月 27 日（月）解答提示

5-1

IPhO2007（イラン大会）Th1:

5-2

IPhO2007Th2:

エアバッグの作動原理

ブラックホールの物理

65

5-3

IPhO2007Th3:

連星の測定

採点添削担当：大原仁
第6回

6 月 20 日（月）問題提示，7 月 1 日（月）締切（消印有効）
7 月 5 日（月）解答提示（直前合宿で解説）

6-1

APhO2015（中国大会）Th1:

分数量子ホール効果

翻訳・採点添削担当者：川畑幸平
6-2

APhO2015Th2:

オーロラは太陽風 によりどのように発生するか？

翻訳・採点添削担当者：杉山忠男
6-3

APhO2015Th3:

ファブリ（Fabry）‐ペロー（Perot）エタロン

翻訳・採点添削担当者：大原仁

III.3.4 実験合宿における研修6 月 25 日～6 月 26 日にかけて，大阪大学理学部において，日本代表選手 5 名に対する実験研修を行った。
大阪大学全学教育推進機構物理実験室をお借りし，大阪
大学の先生方のご協力のもと，納得のいくまで大学の基礎
実験テーマについて，じっくり時間をかけ経験させたこと
図 III.14 実験合宿参加者

は，良い研修になった。
表 III.122016 年 6 月

実験合宿による研修スタッフ

山中 千博（大阪大学）

佐藤

光岡

中屋敷 勉（岡山一宮高）薫（大阪大学）朗（大阪大学）OP 委員：川畑 幸平（東京大学）

実験研修合宿日

時：2016 年 6 月 25 日（土）～場

所：大阪大学豊中キャンパス

講

師：山中

担

当：光岡薫，中屋敷勉，川畑内

容：『大阪大学

■１日目

千博

，佐藤

6 月 26 日（日）

全学教育推進機構物理学実験室

朗
幸平(OP)

物理学実験 2016』より「テーマ別専門実験編」を実施

6 月 25 日（土）（図 III.15）

13:00 ～ 13:08① 13:08 ～ 15:00
講師：山中

開校式
実験研修Ⅰ-1（前半 112 分）

千博66内容：「部門 G マイケルソン干渉計」
干渉計を使ってレーザー光の波長を決定し，気体の屈折率を実測する実験。
最小２乗法によって測定点を直線近似する手法を学び，データ整理上注意すべき事を学ぶ。
② 15:10 ～ 16:50

実験研修Ⅰ-2（後半 100 分）

内容：前半の続きを行う。
17:00 ～ 20:30

移動・夕食

20:30 ～ 21:00

実験講評

21:00 ～

入浴，自由時間，他など※ 実験内容は，研修に用いた大阪大学の「物理学実験 2016」から一部転載。

図 III.15 実験研修 I■２日目③

６月 26 日（日）（図 III.16）

9:00 ～ 12:30
講師：佐藤

実験研修Ⅱ-1（前半 210 分）
朗

内容：「部門 B 電気測定」
ホイートストンブリッジによる抵抗測定，電気抵抗の温度依存性の測定，四端子法による測定，キャリブレーションの方法，コンピュータにおるデータ処理などの技術を学ぶ。
12:30 ～ 13:15④ 13:15 ～ 15:35

昼食
実験研修Ⅱ-2（後半 170 分）

内容：前半の続きを行う。実験の講評
15:35 ～ 16:00

閉会行事他

16:00

解散

図 III.16 実験研修Ⅱ

67

III.3.5 直前合宿における研修
代表選手 5 名に対して，IPhO スイス‐リヒテンシュタイン大会の直前の 7 月 8 日（金）～日（土）に，1 泊 2 日で東京理科大学神楽坂キャンパスにて，昨年と同様に直前合宿（強化合宿）を実施した。その初日には実験研修を，2 日目には理論研修を行った。これは，本番のオ
リンピックでの順序と同じであった。
参加委員は表 III.13 の通りである。
表 III.13

直前合宿参加委員

光岡薫（大阪大学）

中屋敷 勉（岡山一宮高）大原仁（河合塾）

杉山 忠男（河合塾）
OP 委員：川畑 幸平（東京大学）

田中 忠芳（金沢工業大学）

直前合宿のスケジュールを表 III.14 に示す。初日に実験研修，2 日目に理論研修を行った。
表 III.14
日付

直前合宿スケジュール

行事・活動等

内容・会場等

13：00 参加者集合

東京理科大学内物理オリンピック事務局

13：05 実験研修
18：30 夕食
7月8日
（金） 19：30 実験問題解説
20：30 ホテルへ移動
21：00 入浴，自由時間
22：00 消灯，就寝
7：30 起床
7 月 9 日 8：00 朝食（土）
9：00 理論研修
12：30 昼食

(1)

東京理科大学 6 号館理科実験室
東京理科大学学食
東京理科大学 6 号館理科実験室
チェックインなど
各部屋
各部屋
各部屋
東京理科大学 1 号館理科教育実験開発室
東京理解大学内物理オリンピック事務局

実験研修

実験研修では，タイ大会の実験問題を利用して，まず，各自で解答の作成に取り組んでもらった。そして，さらに日本代表選手自身で，採点基準に従って自分の解答を採点した。これにより，本番と同様の問題に取り組む事で，実際の実験問題の際に落ち着いて取り組めるよう模擬試験とした。また，自身で採点することで，IPhO の実験問題の採点基準について理解してもらうとともに，採点および加点しやすい解答について考える機会とした。タイ大会の実験問
題は比較的平均点が高かったので，どこで減点したか認識するのに適していると考え，選択した。図 III.17 に実際の実験研修の様子を写真で示しておく。

68

図 III.17 実験研修の様子

(2)

理論研修

期間：2016 年 7 月 9 日（金）9:00～12:30
場所：東京理科大 神楽坂キャンパス

3 号館 2 階 322 教室

司会：杉山忠男
解説講義
第1問：分数量子ホール効果（APhO2015第1問）
強磁性体の物理（2012physics cup No.2）担当：川畑幸平
第2問：オーロラは太陽風によってどのように発生するか（APhO2015第2問）
担当：杉山忠男
第3問：ファブリ‐ペロー エタロン（APhO2015第3問）担当：大原仁

その他：答案の書き方の最終確認など。

III.3.6

結団式

2016 年 7 月 9 日（土），15:00 から，
東京理科大学神楽坂キャンパス 2 号館 212
教室で，日本代表選手 5 名と同行役員からな る 第 47 回 国 際 物 理 オ リ ン ピ ッ ク
IPhO2016 日本代表団の結団式が開催された。その後，東京理科大学神楽坂キャン
パス 8 号館 1 階食堂にて，交流会が開催され，例年通り，OP からエールが送られた。

図 III.18 日本代表団結団式後の交流会にて

69

III.4

国際物理オリンピックへの参加・派遣

III.4.1

スイス‐リヒテンシュタイン大会の概要

(1)

はじめに
国際物理オリンピック（IPhO）は，高等教育機関就学前の若者が参加して，物理の理論と実験の問題に取り組み個人の成績を競う，国際的なコンテストである。今年で 47 回目の大会で，昨年のインドから，今年度はスイス‐リヒテンシュタインの共同開催となった。代
表選手は各国最大 5 名までで，多くの国が 5 名の代表選手を派遣した。参加国は，代表選手
以外に 2 名までのリーダーを派遣し，そのリーダーが問題の検討，翻訳，採点およびその交渉に責任を持つ。それ以外にオブザーバーを派遣することができ，JPhO からはリーダー2
名，オブザーバー6 名の計 8 名の委員を派遣した。引率役員は，例年の 6 名より 2 名多いが，これは 2022 年の日本大会開催に向けて，その関係者 2 名がオブザーバー参加したためである。昨年度より 1 名少ない 2 名の，選手として IPhO に参加した経験のある若い委員（OP委員）が引率役員として参加したが，そのうち 1 名は，現在ドイツでポスドクとして研究しており，ドイツからの参加となった。以下の表 III.15 に派遣役員を示す。
表 III.15 派遣役員
引率役員
氏

名

参加形態

所属

光岡

薫

リーダー（問題検討・交渉）

大阪大学超高圧電顕センター

杉山

忠男

リーダー（問題検討・交渉）

河合塾

中屋敷

勉

オブザーバー（翻訳・採点）

岡山県立岡山一宮高等学校

大原仁

オブザーバー（翻訳・採点）

河合塾

田中

良樹

オブザーバー（翻訳・採点）

GSI

川畑

幸平

オブザーバー（翻訳・採点）

東京大学理学部

IPhO2022 日本大会関係者

(2)

北原

和夫

オブザーバー（大会視察・渉外） 東京理科大学大学院

早野龍五

オブザーバー（大会視察・渉外） 東京大学大学院

スイス‐リヒテンシュタイン大会
今年度の大会（IPhO2016）は，7 月 11 日から 17 日まで，チューリッヒで開催された。

今年度は，ヨーロッパでの開催のためか，昨年度より参加国数や参加人数が多く，84 の国・地域から 398 名がコンテストに選手として参加した。試験会場などは主にチューリッヒ大学
で，問題作成などの大会運営にはチューリッヒ工科大学 ETH も協力していた。両大学とも
アインシュタインが在籍したことで知られている。また，チューリッヒからは欧州原子核研

70

究機構 CERN も近いので，その見学なども行われた。日本代表選手には，物理の歴史と現在の両方を体感できる良い機会となったと考えている。ブラックフォールからの光放射を模式化したスイス‐リヒテンシュタイン大会のロ
ゴを図 III.19 に示す。
(3)

日本代表団の日程
チューリッヒへは成田空港から直行便で往復すること
図 III.19ができた。チューリッヒ到着後，派遣役員と代表選手は，

IPhO2016 のロゴ

表 III.16 に示すように基本的には別行動となる。実験試験と理論試験はともに 5 時間で，最近の IPhO での通常の順番である実験試験を先に行い，後に理論試験であった。最後の合同昼食会の際に，現地実行委員会を通して要請のあったスイ
ス公共放送協会国際部の取材を受けたので，代表選手が他の国の選手と懇談する時間が少し短くなった。現地実行委員会を通しての要請だったので，当然取材時間に配慮があると思っていたが，実行委員会はメディアからの要請を伝えただけだったと，取材中にわかった。事前に取材時間などの確認を行うことが必要だったと感じた。
表 III.16 日本代表団の日程
日付
7 月 10 日（日）

7 月 11 日（月）

7 月 12 日
（火）

時刻

代表選手

派遣役員

午前

成田発

午後

チューリッヒ着

夜

大会登録

午前

開会式

午後

エクスカーション

実験問題検討会議

夜

懇親会

翻訳作業

午前

実験試験

午後

エクスカーション

エクスカーション

夜
午前
7 月 13 日（水）

午後

エクスカーション

理論問題検討会議
翻訳作業

夜
7 月 14 日
（木）

午前

理論試験

午後

講演

夜
7 月 15 日

午前

（金）

午後

実験試験答案採点
合同夕食会

エクスカーション

71

理論試験答案採点
国際役員会議夜
午前
7 月 16 日（土）

午後

エクスカーション

採点折衝協議夜
7 月 17 日
（日）

午前

閉会式

午後

合同昼食会

夜

日本代表団夕食会

7 月 18 日

チューリッヒ発（月）(4)

7 月 19 日

成田着（火）

文科省表敬訪問

スイス‐リヒテンシュタイン大会の成績
表 III.17 に示すように，日本代表選手は全員がメダルを獲得できた。メダルの色は金 3，

銀 1，銅 1 と例年より良かった。特に全体で 8 位，実験問題に限れば，全体で 2 位の成績の日本代表選手がいるなど，日本代表選手全員が良い点を得ていた。今までの日本代表選手のIPhO での成績を見ると，選手団全員の成績がかなり連動する印象がある。しかし，これが問題の難易度などに相関してはいないようで，日本選手の成績の良否が何によって決まっているのか，明確にはわかっていない。上述したように，今回は特に成績が良い選手がおり，このように特に優秀な選手が良い状態だと，選手団全体の雰囲気が良くなり，全体に成績が向上するのかもしれない。また，関西の高校に所属している代表選手が多いが，これは，今までの IPhO 代表選手の出身校が関西に多く，先輩に日本代表選手がいると後輩も多く物理
チャレンジに参加するためと考えられる。今後，さらに多くの高校から代表選手が選ばれる
ように努力する必要がある。
表 III.17 日本選手の成績

氏

名

所

属

学年

メダル

髙羽 悠樹

洛星高等学校（京都府）

3年

銅

福澤 昂汰

筑波大学附属駒場高等学校（東京都）

3年

金

吉田 智治

大阪星光学院高等学校（大阪府）

3年

金

吉見 光祐

灘高等学校（兵庫県）

1年

銀

渡邉 明大

東大寺学園高等学校（奈良県）

2年

金

また，金メダルを 2 個以上獲得した全ての国のメダル獲得状況を表Ⅲ.18 に示す。今年
度は採点折衝協議が昨年のインド大会より少し甘く，金が 47 で全体の約 12%, 銀が 74で約 19%, 銅が 98 で全体の約 25%と，比率が高くなっている。そのため，表には，昨年度，金メダルを 2 個以上獲得した国は全て入っており，それ以外に，インドと日本，シン72

ガポールとタイが加わっている。このように，メダルを多く獲得する国は，例年，著しい変化はあまり見られないと感じている。その中で，日本のメダル獲得数の変化は比較的大きいと感じており，年ごとの変化が何に起因しているのか，今後さらに検討が必要であると考えられる。
表 III.18 各国のメダル獲得状況
国・地域

III.4.2

金

銀

銅

China（中国）

50

0

Republic of Korea（韓国）

5

0

0

Taiwan (Chinese Taipei，台湾)

5

0

0

Russia（ロシア）

4

1

0

India（インド）

3

2

0

Japan（日本）

311United States of America（アメリカ合衆国）

2

3

0

Singapore（シンガポール）

2

3

0

Thailand（タイ）

2

3

0

Romania（ルーマニア）

2

3

0

Vietnam（ベトナム）

2

2

1

Iran（イラン）

2

1

2

理論コンテスト

理論試験は，各 10 点満点の 3 つの大問からなる。問題は，オリンピックとして標準的な難易度であった。
第1問

力学 2 題Part A

隠された円盤

金属円盤が埋め込まれ木製円柱を用いて金属円盤の位置を定める問題である（図 III.20）。
慣性モーメントと回転運動方程式が正しく身に付けられているかどうかが問われている。
PartB

回転する宇宙ステーション（図III.21）73

図 III.20

隠された円盤宇宙ステーションを回転させることにより人工重力を得る問題である。回転座標系で運動している物体に作用するコリオ
リ力の理解，また，慣性系での考察から回転座標系での運動を予測する能力が問われた。前半の問いまでは，日本選手も健闘していたが，後半の問いにはかなり苦戦していた。
第2問

電気回路における非線形ダイナミックス

双安定な（2 つの安定な状態をもつ）非線形素子の不安定性

図 III.21 回転する宇宙
ステーションとダイナミックスを考察する問題である。そのような素子（サイリスタという）の無線送信機への応用，さらに，神経系のニューロンの興奮性とパルスの伝達に似た性質をもつ
半導体チップであるニューリスタのモデルを考察する。
Part A 定常状態と不安定性
特殊な I  V 特性をもつ非線形素子 X に，抵抗，コイル，
直流電源を直列接続した回路を考えて，定常状態の安定性を議論する（図 III.22）。
Part B

物理学のなかの双安定非線形素子：無線送信機

素子 X とコンデンサーを並列に，それらに抵抗と電源を直列に接続した回路を考察する問題である（図 III.23，図図 III.22

非線形素子 X のI  V 特性III.24）。

図 III.23

無線通信機の回路

図 III.2474

非線形素子の I  V 振動サイクル

Part C

生物学のなかの双安定非線形素子：ニューリスタ

Part B で考えた回路で，電源電圧を 15.0 V と 12.0 V の間で変化させて，１回だけ振動して元の状態に戻るニューリスタの特徴を考察する問題である。
日本選手は，PartA と PartB では善戦していたが，Part C ではかなり苦戦していた。問題の意味を正確に読み取ることが難しかったようである。
第3問

大型ハドロン衝突型加速器

スイス・ジュネーブの CERN 研究所にある粒子加速器 LHC の物理に関する問題である。
Part A. LHC 加速器
粒子の加速と放射に関する問題である。
Part B

粒子の識別

加速した陽子どうしを正面衝突させ，発生する粒子の識別と同定を行う問題である（図 III.25，
図 III.26）。
日本選手はかなり健闘していたが，中には，相対論的扱いに不慣れな選手も見られた。

図 III.26

図 III.25 陽子ビームに垂直な向きの断面図

陽子ビームに平行な向きの断面図

物理オリンピックの理論問題で例年見られる傾向であるが，特に今回の理論問題では，実験家の寄与が目立つように思われる。問題のテーマを実験家から出してもらう場合でも，もう少し興味深い理論的側面を提示することも必要であろう。IPhO の理論問題の作成に，理論家の積極的な関与を望みたい。

III.4.3(1)

実験コンテスト

概要
材料の電気的特性として電気抵抗率に着目し，非常に薄い膜の抵抗を正確に測定する実験を行うというのが実験問題 1 である。一方，実験問題 2 では，モデル実験による相転移で，臨界指数を求めるというものである。

75

(2)

問題解説

実験問題 12 次元における電気伝導度

半導体技術に基づく次世代デバイスを開発するために，優れた特性を持つ材料を見つけることは重要な事である。実験問題 1 は，その特性の中でも電気抵抗に注目し，その測定に関して，用いる回路，測定電極の配置，資料の形状の 3 つのパラメータの影響を調べさせるものである。
まず Part A では，四端子（4PP） 測定法による抵抗率の測定である（図 III.27，28）。
試料として，黒鉛でコーティングされた導電紙を用いる。これに，バネ付きピンが装着された専用の測定端子を用いて，電流を変化させながら電圧を測定し，グラフから電気抵抗を求め，さらに抵抗の不確かさを求めるというものだ。

図 III.27 四端子（4PP）測定法による抵抗率の測定

図 III.28 : 四端子測定法で用いる 4 つのゴム足と 8 つの接触端子付きアクリルガラス板

Part B は，Part A で得られたデータを用いて，試料の面抵抗率を計算させるものであった（図 III.29）。

図 III.29 試料の面抵抗Part C は，異なる試料サイズでの測定である。試料の大きさにより同じ電圧をかけても電流値が異なるが，面抵抗率は試料の大きさに依存しない。そこで補正係数を用いなければならないが，それを測定値から決定するものである。理論も示され測定条件も指定されているため，丁寧に測定を行えば完答できるものである。
Part D は，形状補正係数とスケール則のパラメータを決定する問題である。そのために，Part C で測定したデータでグラフを書き，与えられた形状補正係数を表す関数でフィッテ
ィングさせて関数のパラメータを決定させないといけない。ここで，AnswerSheet には 3
種類のグラフ用紙（方眼，片対数，両対数）が用意され最も適切なものを選択して書くよう指示があった。
Part E は，シリコンウェハと van der Pauw 法（図 III.30）についてである。ここでは試料にクロムの薄膜がコーティングされたシリコンウェハを用いる。まず，これまでと同様に

76

四端子法により電圧と電流の測定を行い，グラフから抵抗を求め，さらに補正係数を求め，クロム膜の面抵抗率を求めさせる。前の Part と同じ手順のため特に難しくはない。

図 III.30 van der Pauw 法

後半は，形状補正なしに面抵抗率を求めるために，フィリップス社の技術者である L.J. vander Pauw の開発した測定法を使って測定を行うというものである。測定時に電極の配置を変えて測定し，van der Pauw 法と結果を比較し，最後にクロムの抵抗率の計算をさせるものだ。
この問題で求められた実験のスキルは，実験器具の取り扱いと測定技術，データ取得の正確さ，データのグラフ化，フィッティングと不確かさの確定というデータ解析能力である。
実験問題 2

飛び跳ねるビーズ

実験問題 2 は，相転移に関し，自由エネルギーを秩序変数で展開して相転移を議論する Landau の理論（図 III.31）を背景に，相転移現象をユニークなモデル実験で調べるというものである。連続相転移におけるいくつかの特徴の一つは，不安定性が粒子の集団的なふるまいにどのように影響を与え相転移に至るかで，今回の実験
はマクロな状態変化が粒子の励起にどのように依存するかを調べるというものである。

図 III.31

Landau用いる装置を図 III.32 に示す。 (1)はスピーカのコーンの中心にアクリル筒を立て，下方
中央に高さ 1cm ほどの仕切り板が付いたもの，(2) は約 100 個の芥子の実（粒子）， (3) ，(4)は筒の上部を塞ぐためのゴム手袋とテープである。

図 III.32 実験問題 2 の装置と器具

77

Part A は，相転移に伴う臨界励起振幅を求めさせる問題である。電圧を変えスピーカをさまざまな振幅で振動させ，仕切り板の左右の粒子数を数え上げ，統計処理を行いグラフ化し，臨界値を求めさせる（図 III.33）。正確に実験を行えば特に難しくない。
Part B は，スピーカに加える電圧ではなく実際の振幅を知るためのキャリブレーションをさせる実験である。ここでは，実際の振幅を測るための実験の概略図を書かせ，実際に計測し較正を行うというものである。与えられた器具などすべて用いてよ

図 III.33 相転移に伴う臨界励起振幅

いというものであった。得られた結果のグラフから較正のための関係式を決定させ，粒子の臨界励起振幅を求めるという流れである。
Part C は，通常の相転移現象における温度に対応するものは，ここでは，粒子の飛び跳
ね運動のエネルギーに対応しており，スピーカの振動の速さの２乗に比例する。すなわち，
22 2信号発生器の振動数 f と振幅 A を用いて v  A f と表せる。ここでは，この関係が成り立つか検証し，秩序変数のべき乗的な振る舞いを決定する指数を決定させる問題であった。
この問題で求められた実験のスキルは，誤差の伝搬，不確かさの解析，誤差の概算，関数のグラフ化，実験のデザインなどである。
全体的に丁寧な説明で取り組みやすい良い問題であったと思われる。

III.4.4

成果と教訓

IPhO に日本代表選手を毎年派遣する最も重要な成果は，その日本代表選手らが国際交流し，世界の中での自分らの状況を把握できることにあると考えられる。そこでまず，その点について，今年度の状況を紹介する。試験結果については，今年度も日本代表選手は全員がメダルを獲得し，また，例年より良い成績を修めることができた。この成績は，IPhO2016 で出題された問題に起因する可能性もあり，また，吉田君や渡邉君という，IPhO が 2 回目で慣れた選手がいることで，他の選手に良い影響を与えることができた可能性もある。そこで，今年度は入賞以上の各国選手の得点がいち早く公開されたので，その公開されたデータを用いて計算した
得点分布の状況を紹介する。そして最近，問題を感じている，代表選手の派遣回数，OP 委員と女性比率についての現状を紹介する。
(1)

国際交流
IPhO に選手を派遣する最も重要な意義は，その優秀な学生が，他国の優秀な学生と交流することで自分らの現在の状況を把握でき，将来の国際的な活躍への基盤となることである。
また，この派遣時期は，物理第 1 チャレンジの時期とも重なっており，物理チャレンジのホ78

ームページを見た学生らが，IPhO の速報ページも見ることで，世界の状況に興味を持つ機会ともなると考えている。その他，IPhO2016 においては，アインシュタインが博士を修得したチューリッヒ大学が会場となっており，物理の歴史を感じることができるとともに，
CERN の見学などで，現代物理の状況についても体感できたと思っている。
(2)

今年度の得点分布の特徴
まず，今年度の IPhO2016 の得点分布の特徴を簡単に述べると，理論問題が難しく得点が低めなのに対し，実験問題は得点が高めとなっている。図 III.34，35 に入賞以上の選手の得点から計算した，理論試験と実験試験のヒストグラム（横軸に点数，縦軸に人数）を示す。

図 III.34 理論試験のヒストグラム

図 III.35

実験試験のヒストグラム

実験試験のように全体の得点が高い場合に，ミスなく高得点を得るのは日本代表選手が高得点を得る一つのパターンと感じている。実際に今回，前述したように日本選手の一人が実験問題では全体の 2 位となった。しかし，全体の成績が良い場合にも，日本代表選手
らの成績が振るわない時もあり，問題が易しければ良いというわけではない。
図 III.36 に入賞以上の選手の得点から計算した，合計得点のヒストグラムを示す。今年

79

度は，前述したように採点折衝協議が甘かったため，金，銀，銅メダル，そして入賞のボー
ダー上のピークが顕著な，のこぎり状の形となっている。

図 III.36 合計得点のヒストグラム(3)

日本代表選手の派遣回数
今年度は，2 名の日本選手が 2 回目の IPhO に参加した。今年度の比較的良い成績に見られるように，数回 IPhO の経験がある選手が含まれている方が，安定した成績が得られる可能性が高いと思われる。実際，全体の傾向としては，数回の派遣で成績が向上することが多いと感じている。しかし，金メダルを得た後に銀メダルとなる場合もあり，また，他の学生が代表選手となって IPhO に参加するのを妨げることともなるので，今後，適切な派遣回数の制限に関する検討が必要と考えられる。
また，この検討と平行して，日本代表選手の物理第 1 チャレンジの試験免除などの検討も必要と考えられる。今年度も，第 1 チャレンジの理論試験の日程と派遣日程が重なっており，
日本代表選手は理論試験が免除となった。そのため，実験レポートのみの評価となり，昨年
度に続いて，日本代表選手のひとりが第 2 チャレンジに参加できないこととなった。日本代
表選手だからといって無条件に第 2 チャレンジに参加できるというのも問題と考えられるが，派遣回数の制限と合わせて検討が必要と思われる。
(4)

OP 委員について
最近は，日本代表選手として IPhO へ参加経験のある，主に大学生に OP（old people）委員として研修に参加してもらっている。また，派遣役員として，大学生と大学院生の 1 名ずつを選んでいる。今年度は，大学 4 年の川畑君と，ポスドクである田中君に派遣委員として参加してもらった。このように，代表選手経験がある先輩に研修に参加してもらうことで，代表選手やその候補らに良い影響が与えられていると考えられ，良い循環となっている。しかし，ここ数年は，研修に積極的に協力してくれる選手が減ってきており，この循環が維持できるか分からない状況となりつつある。
積極的に協力している日本代表選手が少なくなったことは，2 つの原因があるのではない

80

かと考えている。一つは，日本代表選手の物理チャレンジへの思い入れが，初期の代表選手より少なくなってきていると思っている。これは，システムが整備され，先輩から後輩へと伝統が引き継がれる中で，初期の選手が物理オリンピックにより強い思い入れを持っているのに対して，最近の選手が物理オリンピック以外にも興味を持ち，あまり思い入れを持たずに活動するのは，ある程度自然なことと判断している。
また，もう一つは，物理への思い入れと関係するのかもしれないが，選手の進路がより多様になってきていると感じている。そのため，例えば，外国の大学に進学し，本人に意思があっても，研修などに積極的に関与するのは難しい場合もある。このような状況のため，このシステムを維持・発展させるために，OP 委員の負荷を軽減するなど，今後，現状の研修やそのための問題作成などの仕組みを検討し変更して行く必要があると考えられる。
(5)

女性比率
これは派遣のみの課題ではないが，日本代表選手となる女性比率が低いことには，何らかの対応が必要と考えている。現在まで，11 回 IPhO に日本代表選手を派遣しているが，そのうち女性は 1 名のみで，比率は 2%を切っており，これは物理学科へ進学する学生の女性比率より低いと思われる。今後，比率を高める様々な取り組みが必要と思われる。

図 III.37

81

IPhO2006 での代表選手

おわりに
今年度，物理チャレンジ・オリンピック活動の12年目を迎え，国際物理オリンピックへの日本代表選手役員団の派遣も11回目を実施することができました。しかし，いままで「直線的に」右肩上がりで伸びてきた物理チャレンジ参加申込者の数が，今年度は昨年度に比べて減少し，目標としていた2,000名を超えることができなかったのは少なからずショックでした。今年は他の科目のオリンピックと日程が重なったために参加者が分散したなどの原因が考えられますが，それにしても，ちょっとしたことで減少に転じてしまうとは心もとない限りです。知名度が上がったとはいえ，物理チャレンジの浸透ぶりはまだまだ十分とは言えないのが実情だと言わざるを得ません。
活動を始めてから10年以上が過ぎ，我々が最終的に目指す規模や形式はどんなものなのか，
そろそろ明確にする時期になっているようです。それは予算の制限や委員の人的資源の限界からくるもので，際限なく拡大路線をとるわけにはいかないからです。闇雲にたとえば3,000名
程度が第１チャレンジ参加者数の最終的な目標だといっても，現行のシステムでは，3,000名
参加の第１チャレンジからいきなり100名に絞り込んで第2チャレンジを行っているわけで，そうすると，このシステムでは才能ある参加者を取りこぼしていないか，2,900名の物理嫌いを作り出していないか，という心配が常につきまといます。100名を選抜するまでの過程を改革しないと，単なる参加者数増加はむしろマイナスと考えたほうがいいでしょう。また，参加者が十分に事前準備をして第1チャレンジに臨んでくれるかどうかも重要なポイントです。第1チ
ャレンジ参加者のレベルアップのほうが，参加者数の増加より重要かもしれません。そのために「チャレンジガイド」という自学自習のための参考書を作ったり，第１チャレンジの実験レ
ポート成績にコメントをつけて参加者にフィードバックしたり，といった工夫も取り入れながら改善しています。
ドイツや韓国など諸外国の物理オリンピック国内選抜のシステムを学ぶ機会がありましたが，日本の第1チャレンジと第2チャレンジの間にもう一段階の選抜過程が入っているようです。参加者が徐々に高度な物理を学びながら選抜されていくというシステムが理想的なようですが，それを実現するには，委員会の豊富な人的資源が必要です。それをJPhOが実現するにはどうしたらよいか，まだ答は得られていません。
このように，JPhOは絶えず，より良い形を模索しながら毎年のチャンレジ・オリンピック事業を行っています。皆様からのさらなるご支援ご協力をお願い致します。

82

第 IV 部

資料編

A 出版
1. トーマス・ボベイ著，物理オリンピック日本委員会訳：「難問・奇問で語る 世界の物理」
丸善出版 (2016.9)
連載 物理オリンピックと物理教育
2. 野添

嵩：「物理チャレンジへの参加をふりかえって」大学の物理教育, 22, No.2, 91 (2016.7).
3. 近藤泰洋：「物理第 2 チャレンジ参加者のその後― 2011 年から 2014 年の参加者について」
大学の物理教育, 22, No.1, 42 (2016.3).
4. 吉田周平：「国際物理オリンピック 2015 インド大会報告」
大学の物理教育, 21, No.3, 147
5. 東川(2015.11).

翔：遠方見聞録 第 10 回「インドの地で感じた物理オリンピックの裏側」

理学部ニュース（東京大学）, 47, No.5, 9B(2015.11).

掲載新聞・雑誌記事等

朝日新聞
2016 年 7 月 19 日

83

時事ドットコム

84

C

講演

1. 中屋敷勉，江尻有郷, 毛塚博史，佐藤 誠，真梶克彦, 鈴木 功, 並木雅俊, 長谷川修司,
深津 晋, 松本益明, 光岡 薫：「2016 年国際物理オリンピック参加に向けた実験研修の成果と課題」
第 77 回応用物理学会秋季学術講演会, 朱鷺メッセ（新潟県新潟市），2016 年 9 月 14 日
2. 毛塚博史：「物理チャレンジ教育活動と国際物理オリンピックへの日本参加」
第 63 回応用物理学会春季学術講演会, 東京工業大学大岡山キャンパス，2016 年 3 月 20 日
3. 植松 祐輝：
「物理チャレンジと物理教育：出場経験者としての視点から」第 63 回応用物理学会春季学術講演会, 東京工業大学大岡山キャンパス，2016 年 3 月 20 日85

日本物理学会 2016 年秋季大会，金沢大学角間キャンパス，2016 年 9 月 13-16 日
4. 近藤泰洋，北原和夫，近藤一史，千葉順成，東辻浩夫，松本益明「物理チャレンジ 2016 報告：Ⅰ. 全体報告」
5. 近藤一史，青柳裕子，荒木美菜子，五十嵐靖則，榎本成己，岡野邦彦，呉屋博，佐藤誠，鈴木亨，鈴木勝，田中忠芳，中野公世，中屋敷勉，並木雅俊，丹羽隆裕，増子寛，山本明利:「物理チャレンジ 2016 報告：Ⅱ.

第 1 チャレンジ（理論問題と実験課題）」

6. 東辻浩夫，荒船次郎，伊東敏雄，上杉智子，植田毅，桂井誠，川村清，佐貫平二，杉山忠男，
鈴木亨，鈴木直，竹中達二，波田野彰，福田恵美子，松澤通生，三間圀興：「物理チャレンジ 2016 報告：Ⅲ. 第 2 チャレンジ理論問題」
7. 松本益明，一宮彪彦，井通暁，右近修治，大嶋孝吉，大塚洋一，川村康文，岸澤眞一，毛塚博史，小牧研一郎，近藤泰洋，桜井一充，下田正，真梶克彦，末松徹，鈴木功，瀬川勇三郎，
武士敬一，遠山濶志，長谷川修司，林壮一，深津晋，松本悠，味野道信：「物理チャレンジ 2016 報告：Ⅳ 第 2 チャレンジ実験問題」
8. 田中忠芳，吉田弘幸，杉山忠男，荒船次郎，大原仁，興治文子，加藤岳生，川村清，東辻浩
夫，波田野彰，松澤通生，中屋敷勉，真梶克彦，江尻有郷，毛塚博史，佐藤誠，鈴木功，並木雅俊，長谷川修司，松本益明，光岡薫，親川晃一，杉浦康仁，丸山義輝，林優依，上田研二，榎優一，江馬英信，大森亮，澤岡洋光，笠浦一海，川畑幸平，中塚洋祐，佐藤遼太郎，
山村篤志，蘆田祐人，田中良樹，野添嵩，北原和夫：「第 47 回国際物理オリンピック報告：Ⅰ. 日本代表候補者の教育研修」
9. 光岡薫，川畑幸平，田中良樹，中屋敷勉，大原仁，杉山忠男：「第 47 回国際物理オリンピック報告：Ⅱ.
スイス・リヒテンシュタイン大会（IPhO2016）報告」

86

D（参考）2015 年度収支決算

平成27年度 国際物理オリンピック（物理チャレンジ2015）収支決算（単位：円）
区
分

費

消耗品費

5,045,500

実施機関
決算額
3,869,506

計

5,045,500

3,869,506

人件費

8,098,127

7,950,764

謝金

3,480,000

4,442,370

計11,578,127

12,393,134

旅費

8,344,290

9,342,360

外注費(雑役務費)

2,978,434

4,417,038

印刷製本費

2,109,000

2,197,364

会議費

338,000

351,081

通信運搬費

607,500

738,121

その他（諸経費）

1,300,568

1,804,385

消費税相当額789,491

824,840

計

8,122,993

10,332,829

合計

33,090,910

35,937,829

一般管理費

3,309,090

3,380,266

支出合計

36,400,000

39,318,095

負担対象費用の額

36,400,000

36,400,000

目

種

物品費

人件費・謝金

旅費

支
出
その他

収
入

別

予算額

自己充当額

118,095

寄付・助成金2,800,000
36,400,000

収入合計

87

39,318,095

物理チャレンジ・国際物理オリンピック

2016 年度報告書

平成 28 年（2016 年）12 月 26 日発行
編

集：特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会

発 行 者：特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会〒162‐8601

東京都新宿区神楽坂 1-3

東京理科大学内

特定非営利活動法人物理オリンピック日本委員会事務局
TEL 03-5228-7406

FAX 03-3268-2345

E-mailinfo＠jpho.jp

URL

http://www.jpho.jp/88