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Gunma Entrance Science: 物理:力と運動 - 速さ・力のつり合い・慣性

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物理:力と運動 - 速さ・力のつり合い・慣性

出題のポイント

群馬県の理科では、記録タイマーのテープから速さを求める問題、力の合成・分解の作図、力のつり合いと作用・反作用の区別、慣性の法則が繰り返し出る。計算の中心は「速さ=距離÷時間」と「ばねののびは加えた力に比例する(フックの法則)」で、100gの物体にはたらく重力を約1Nとして扱う。

押さえるルール

  • 速さ=移動距離÷時間。平均の速さは「全体の距離÷全体の時間」で求める。区間ごとの速さを平均するのではない。
  • 記録タイマーは1秒間に50打点。1打点は0.02秒なので、5打点ごとに切ったテープ1本は0.1秒。
  • 等速直線運動ではテープの間隔が一定。間隔が広がれば加速、狭まれば減速している。
  • 力のつり合い:同じ1つの物体にはたらく2力が一直線上で逆向き・同じ大きさ。作用・反作用は2つの物体の間で起こるので、つり合いではない。
  • 慣性の法則:はたらく力がつり合っていれば、静止している物体は静止し続け、動いている物体は等速直線運動を続ける。

例題

0.1秒ごとに区切ったテープの間隔が1.0cm、1.5cm、2.0cmと増えていた。最後の区間の速さは2.0cm÷0.1s=20cm/s=0.2m/s。間隔が増えているので台車はだんだん速くなっている(加速)。「20cm/sを0.2m/sに直せるか」が得点差になる。

失点しやすいところ

  • 5打点を0.02秒や0.1秒と取り違える。時間は「区間の数×0.1秒」で数える。
  • 「等速で動いている=力がはたらいていない」と書く。正しくは「力がつり合っている」。
  • 斜面の力の分解で、斜面に平行な成分(斜面下向き)と垂直な成分(斜面を押す力)を入れ替える。
  • 質量(g)と重さ・重力(N)を混同し、ばねののびの計算で単位をそろえない。