物理的領域：力・エネルギー・電気・波
物理的領域：力・エネルギー・電気・波
この領域は、力のつり合いと運動、仕事とエネルギー、電流回路と磁界、波・音・光の規則を、計算・作図・理由説明まで問う。公式を覚えるだけでなく、どの量が一定かを回路図や運動の様子から判断する力が必要だ。
力と運動
- 力は大きさ・向き・作用点をもつ。一直線上は向きを考えて合成し、平行でない力は平行四辺形で合成する。
- 等速直線運動は力がつり合う。斜面では重力を斜面方向と斜面に垂直な方向に分解する。
- 速さ=移動距離÷時間。記録タイマーは一定時間ごとの点で、点の間隔が広いほど速い。
エネルギー
- 仕事=力×力の向きに動いた距離。仕事率=仕事÷時間。
- 摩擦や空気抵抗が無視できるとき、位置エネルギーと運動エネルギーの和は保存される。振り子は最下点で運動エネルギー最大、両端で位置エネルギー最大。
電気・磁界
- オームの法則 V=RI。直列は電流が共通で電圧は抵抗に比例、並列は電圧が共通で電流は抵抗に反比例する。
- 電力 P=VI、電力量=電力×時間。電流のまわりに磁界ができ、コイルに電流を流すと磁石になる。磁界の変化で誘導電流が流れる。
波・音・光
- 波の速さ v=fλ。音は空気中で約340m/s、振動数が大きいほど高音、振幅が大きいほど大きい音。
- 光は反射の法則に従い、空気から水へ進むと屈折角は入射角より小さくなる。凸レンズは物体位置で実像・虚像が変わる。
例題
6Ωと12Ωを直列につなぎ6Vを加える。合成抵抗は18Ω、電流は6÷18=1/3A。6Ωの電圧は6×1/3=2V、12Ωは4V、全体の電力は6×1/3=2W。直列では大きい抵抗ほど電圧が大きい。
失点しやすい点
仕事では移動方向と垂直な力は仕事0。直列と並列で電流・電圧の一定が逆。凸レンズの実像は倒立、虚像は正立。音の高低と大小を混同しない。