物理的領域：力・電流・運動を実験データから解く
物理的領域とは
神奈川県の理科では、光・音・力・圧力・電流・磁界・運動・エネルギーの法則を、実験結果と結びつけて説明する力が試される。表やグラフから比例関係を見つけ、単位をそろえて計算する問題が多い。
力と圧力
- 2力のつり合い: 同じ物体にはたらく、一直線上、逆向き、大きさが等しい。
- 圧力[Pa] = 面に垂直な力[N] ÷ 接触面積[m²]。100gの物体にはたらく重力は約1N。
- 浮力は、物体が押しのけた水の重さに等しい。水中の体積が同じなら、深さを変えても浮力は変わらない。
- 水圧は深さに比例して大きくなる。
電流と磁界
- オームの法則: V = RI。直列回路は電流が共通で電圧が分かれる。並列回路は電圧が共通で電流が分かれる。
- 電力[W] = 電圧[V] × 電流[A]。電力量[J] = 電力[W] × 時間[s]。
- 電流のまわりの磁界は、右手で電流の向きに親指を合わせたときの指の向き。コイルの磁界は電流の向きで決まる。
光と音
- 光の反射では入射角と反射角が等しい。水中から空気中へ進むとき、屈折角は入射角より大きくなる。
- 音は空気などの振動として伝わり、振動数が多いほど高い音になる。
運動とエネルギー
- 速さ = 移動距離 ÷ 時間。斜面を下る運動は速さが増す。
- 仕事[J] = 力[N] × 力の向きに動いた距離[m]。力と移動方向が垂直なら仕事は0。
- 摩擦や空気抵抗がなければ、力学的エネルギー（位置エネルギー + 運動エネルギー）は保存される。
計算例
質量2.0kgの直方体が、面積0.040m²の面で床に接している。床にはたらく圧力を求める。100g = 1Nより、2.0kg = 20N。圧力 = 20N ÷ 0.040m² = 500Pa。面積は床に接している面の面積を使う点が重要。
失点しやすい点
- 圧力の面積に、物体の表面積全体を使う。
- 電力量の時間を分のまま代入する（秒に直す）。
- 仕事で、力と移動方向が垂直でも計算してしまう。
- 浮力が深さで変わると思い込む。
- 直列と並列で、電流と電圧のどちらが共通か逆にする。