物理:力と運動・エネルギー・電気・波
長崎県の理科では、物理分野は実験結果を表やグラフから読み取り、規則性を式にして計算し、理由を言葉で説明する問題が中心です。用語の暗記だけでは差がつかず、「なぜそうなるか」を筋道立てて書けるかが問われます。
力と運動
- 力の単位はN。質量1kgにはたらく重力は約10N(100gで約1N)。
- 同じ向きの力はたし算、逆向きはひき算。力の合成・分解は平行四辺形で考える。
- 物体にはたらく力がつり合うとき、物体は静止を続けるか等速直線運動を続ける(慣性の法則)。
- 作用・反作用は2つの物体の間で大きさが等しく向きが逆。1つの物体にはたらく力ではないので、つり合いとは区別する。
- 速さ=距離÷時間。記録タイマーの打点間隔から速さの変化を読む。
エネルギー
- 仕事(J)=力(N)×力の向きに動いた距離(m)。仕事率(W)=仕事÷時間。
- 摩擦や空気抵抗がなければ、位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定(力学的エネルギー保存)。
- エネルギーは移り変わるが総量は変わらない(エネルギー保存の法則)。
電気
- オームの法則 V=RI。直列は電流が共通で電圧が分かれ、並列は電圧が共通で電流が分かれる。
- 電力(W)=電圧×電流、電力量(J)=電力×時間(秒)。発熱量も同じ式で求める。
- コイルの中の磁界が変化すると誘導電流が流れる(電磁誘導)。
波
- 波の速さ=振動数×波長。振動数は波源で決まり、媒質が変わっても振動数は変わらない。
- 音は空気中を約340m/sで伝わる。凸レンズでは物体の位置によって実像と虚像が決まる。
例題(並列回路)
6Vの電源に2Ωと3Ωの抵抗を並列につないだ。合成抵抗と全体の電流を求めよ。 考え方:並列なのでどちらにも6Vがかかる。2Ωに流れる電流は6÷2=3A、3Ωは6÷3=2A。全体の電流は3+2=5A。合成抵抗は6÷5=1.2Ω(1/R=1/2+1/3=5/6からも同じ)。
失点しやすいポイント
- 質量(kg)と重さ(N)の混同。月面上でも質量は変わらない。
- 仕事の計算で「力の向きに動いた距離」を使わない(持ち上げたまま水平に歩いても仕事は0)。
- 電力(W)と電力量(J)の単位の取り違え。
- 焦点の内側に物体を置くと虚像になり、スクリーンに映らないことの見落とし。
- 「媒質が変わると振動数が変わる」と書いてしまう誤り。