高校物理の公式一覧｜力学・熱・波・電磁気・原子【物理基礎の範囲つき】

高校物理の公式を、力学・熱・波・電磁気・原子の5分野に分けて一覧にしました。各表で「基礎」の印がある行は物理基礎の範囲です。

先に1つだけ。物理は公式を丸暗記する科目ではありません。各分野に「元になる1本」があり、残りはそこから導けます。この記事では表の前に、その1本を明示します。覚えるべきはそこだけです。

先に結論：分野ごとに「元になる1本」だけ覚える

分野	元になる1本	そこから導けるもの
力学	運動方程式 ma = F	等加速度運動の3式、力学的エネルギー保存、運動量保存
熱	熱力学第一法則 ΔU = Q + W	定積・定圧・等温・断熱変化の各関係
波	v = fλ	弦・気柱の固有振動、ドップラー効果
電磁気	クーロンの法則 F = k q₁q₂ / r²	電場・電位・コンデンサー、オームの法則との対応
原子	光子のエネルギー E = hν	光電効果、ボーアの量子条件、質量とエネルギー

力学の公式一覧

等加速度直線運動

公式	記号の意味	範囲
v = v₀ + at	v：速度、v₀：初速度、a：加速度、t：時間	基礎
x = v₀t + ½at²	x：変位	基礎
v² − v₀² = 2ax	時間を使わずに速度と変位を結ぶ	基礎
自由落下：v = gt、y = ½gt²	g：重力加速度（約9.8 m/s²）	基礎

力と運動

公式	記号の意味	範囲
ma = F	m：質量、a：加速度、F：合力	基礎
W = mg	W：重力、g：重力加速度	基礎
静止摩擦力の最大値 f₀ = μN、動摩擦力 f = μ′N	μ：静止摩擦係数、μ′：動摩擦係数、N：垂直抗力	基礎
弾性力 F = kx	k：ばね定数、x：自然長からの伸び	基礎
圧力 p = F/S、浮力 F = ρVg	ρ：液体の密度、V：押しのけた体積	基礎

仕事とエネルギー

公式	記号の意味	範囲
W = Fx cosθ	W：仕事、θ：力と移動方向のなす角	基礎
仕事率 P = W/t = Fv	P：仕事率（W）	基礎
運動エネルギー K = ½mv²		基礎
重力による位置エネルギー U = mgh	h：基準からの高さ	基礎
弾性力による位置エネルギー U = ½kx²		基礎
力学的エネルギー保存 K + U = 一定	保存力だけが仕事をするとき	基礎

運動量・円運動・単振動・万有引力（物理）

公式	記号の意味	範囲
運動量 p = mv、力積 FΔt = Δ(mv)	p：運動量、FΔt：力積	物理
運動量保存 m₁v₁ + m₂v₂ = m₁v₁′ + m₂v₂′	外力がはたらかないとき	物理
反発係数 e = −(v₁′ − v₂′)/(v₁ − v₂)	0 ≤ e ≤ 1	物理
円運動 v = rω、a = rω² = v²/r、向心力 F = mrω² = mv²/r	ω：角速度、r：半径	物理
単振動 x = A sin ωt、a = −ω²x、周期 T = 2π/ω	A：振幅	物理
ばね振り子 T = 2π√(m/k)、単振り子 T = 2π√(l/g)	l：糸の長さ	物理
万有引力 F = G m₁m₂ / r²、位置エネルギー U = −G Mm / r	G：万有引力定数	物理
ケプラーの第3法則 T² / a³ = 一定	a：軌道長半径	物理

熱の公式一覧

公式	記号の意味	範囲
熱量 Q = mcΔT	c：比熱、m：質量、ΔT：温度変化	基礎
熱容量 C = mc、Q = CΔT	C：熱容量	基礎
絶対温度 T[K] = t[℃] + 273		基礎
ボイル・シャルルの法則 pV/T = 一定	p：圧力、V：体積	物理
理想気体の状態方程式 pV = nRT	n：物質量、R：気体定数	物理
気体の内部エネルギー U = (3/2)nRT（単原子分子）		物理
熱力学第一法則 ΔU = Q + W	Q：気体が受け取った熱、W：気体がされた仕事	物理
定積モル比熱 Cᵥ = (3/2)R、定圧モル比熱 Cₚ = Cᵥ + R（単原子分子）	マイヤーの関係	物理
熱効率 e = W′/Q₁ = 1 − Q₂/Q₁	Q₁：高温側から受け取る熱、Q₂：低温側へ捨てる熱	物理

波の公式一覧

公式	記号の意味	範囲
v = fλ、T = 1/f	v：速さ、f：振動数、λ：波長、T：周期	基礎
弦の固有振動 f = (n/2l)√(S/ρ)　（n = 1, 2, …）	S：張力、ρ：線密度、l：弦の長さ	基礎
閉管 f = (2n−1)v/4l、開管 f = nv/2l	開口端補正は問題の指示に従う	基礎
音速 V = 331.5 + 0.6t	t：気温（℃）	基礎
ドップラー効果 f′ = f (V − v₀)/(V − vₛ)	v₀：観測者、vₛ：音源（近づく向きを正）	物理
屈折の法則 n₁₂ = sin i / sin r = v₁/v₂ = λ₁/λ₂	n：屈折率、i：入射角、r：屈折角	物理
レンズの式 1/a + 1/b = 1/f、倍率 m = |b/a|	a：物体距離、b：像距離、f：焦点距離	物理
ヤングの実験 Δx = lλ/d	l：スリットから壁まで、d：スリット間隔	物理

電磁気の公式一覧

公式	記号の意味	範囲
オームの法則 V = RI	V：電圧、R：抵抗、I：電流	基礎
抵抗率 R = ρl/S	ρ：抵抗率、l：長さ、S：断面積	基礎
電力 P = VI = I²R = V²/R、電力量 W = Pt		基礎
直列 R = R₁ + R₂、並列 1/R = 1/R₁ + 1/R₂		基礎
クーロンの法則 F = k q₁q₂ / r²	k：クーロン定数	物理
電場 E = F/q = kQ/r²、電位 V = kQ/r、V = Ed（一様な電場）		物理
コンデンサー Q = CV、C = ε₀S/d、静電エネルギー U = ½CV²	ε₀：真空の誘電率	物理
合成容量 並列 C = C₁ + C₂、直列 1/C = 1/C₁ + 1/C₂	抵抗と逆	物理
直線電流の磁場 H = I/2πr、円形電流の中心 H = I/2r、ソレノイド H = nI	n：単位長さあたりの巻数	物理
電流が受ける力 F = IBl、ローレンツ力 f = qvB	B：磁束密度	物理
電磁誘導 V = −ΔΦ/Δt、導体棒の起電力 V = vBl	Φ：磁束	物理
交流の実効値 Vₑ = V₀/√2、リアクタンス ωL、1/ωC		物理

原子の公式一覧

公式	記号の意味	範囲
光子のエネルギー E = hν = hc/λ	h：プランク定数、ν：振動数	物理
光電効果 K = hν − W	W：仕事関数、K：光電子の最大運動エネルギー	物理
ボーアの量子条件 2πr = nλ = nh/mv		物理
水素原子のエネルギー準位 Eₙ = −13.6/n² eV		物理
質量とエネルギー E = mc²		物理
半減期 N = N₀ (1/2)^(t/T)	T：半減期	物理

共通テスト物理（令和8年度）を、この表と同じ5分野に分けた得点率

上の公式一覧は、力学・熱・波・電磁気・原子の5分野に分けました。では、本番ではどの分野で点を落としているのか。大学入試センターが公表している「設問別得点率及び正答率」（令和8年度 本試験・物理、受験者145,203人）を、問題冊子で各設問の内容を確かめたうえで、5分野に振り分けて集計しました。

センターの資料は大問ごと・解答番号ごとの平均点で、分野別の得点率は公表されていません。下の表は当サイトが解答番号を分野に振り分けて足し合わせた計算値です。

分野	入っていた設問（令和8年度）	配点の合計（計算）	平均点の合計（計算）	得点率（計算）
力学	第1問 問3（バスの中の風船）、第2問（衝突）	30点	16.118点	53.7%
熱	第1問 問5（気体分子）、第3問A（気体のサイクル）	18点	8.248点	45.8%
波	第1問 問1（ドップラー効果）、第3問B（波の干渉）	17点	8.170点	48.1%
電磁気	第1問 問2（回路素子）、第4問（電場・磁場中の荷電粒子）	30点	10.152点	33.8%
原子	第1問 問4（光子のエネルギーと運動量）	5点	2.867点	57.3%

令和8年度は、電磁気の得点率が33.8%で5分野の中で最も低く、力学より約20ポイント低い結果でした（53.7 − 33.8 ＝ 19.9ポイント）。第4問（電場と磁場の中の荷電粒子）は5問すべてが5点で、うち2問は得点率が20%を下回っています。

公式1本で解ける問題でも、得点率は半分

第3問A 問1 は、単原子分子の理想気体を圧力10p₀のまま、体積V₀から10V₀に膨らませたときに加えた熱量を答える問題でした。上の熱の表にある「定圧モル比熱 Cₚ ＝ (5/2)R」と「pV ＝ nRT」の2本で解けます。

• 圧力が一定なので、nRΔT ＝ pΔV ＝ 10p₀ × (10V₀ − V₀) ＝ 90p₀V₀
• Q ＝ nCₚΔT ＝ (5/2) × nRΔT ＝ (5/2) × 90p₀V₀ ＝ 225p₀V₀
• 正解の選択肢は 225（センターの正解表で解答番号12の正解⑤）。この設問の得点率は 2.484 ÷ 5 ＝ 49.7%（計算）

使う公式は一覧の表に載っている2本だけです。それでも正解は約半分でした。「定積モル比熱 Cᵥ ＝ (3/2)R」を使ってしまうと 135p₀V₀ になり、これも選択肢に入っています。公式を覚えているかではなく、どの条件のときにどちらを使うかで差がついた問題です。

出典：大学入試センター「令和8年度 設問別得点率及び正答率（本試験）」(CSV)／同「令和8年度 本試験の問題 物理」(PDF)／同「物理 正解」(PDF)（2026年10月14日確認）

公式を「覚えたのに解けない」ときの原因

公式の次にやること

公式が使える状態になったら、無料で演習できるサイトを分野別にまとめています。

よくある質問

この記事で確認した資料

物理基礎と物理の範囲の区分は、文部科学省の高等学校学習指導要領（平成30年告示）の理科の項目に基づいています。公式の標準形は教科書の表記に合わせ、他サイトの公式一覧と突き合わせて確認しました（2026年9月6日）。

文部科学省「平成29・30・31年改訂学習指導要領（本文、解説）」

高校物理をあきらめる前に「物理基礎/物理 公式一覧」（公式の表記の突き合わせに使用）