物理：力と運動・仕事とエネルギー・光と音・電気と磁気・電流回路
岡山県公立高校入試の物理分野では、身近な現象を法則に当てはめ、計算・グラフ・実験結果から説明する力が問われる。中心は力と運動、仕事とエネルギー、光と音、電気と磁気、電流回路である。
力と運動
- 力は大きさと向きをもつベクトル。物体にはたらく力がつり合うと、静止または等速直線運動を続ける（慣性）。
- 速さ＝移動距離÷時間。平均の速さと瞬間の速さを区別する。
- 斜面や摩擦では、進行方向の力の成分だけが運動を変える。
仕事とエネルギー
- 仕事W＝力F×力の向きに動いた距離s、単位J。仕事率P＝W÷t、単位W。
- 仕事の原理により、動滑車や斜面を使っても仕事の量は変わらない（摩擦・質量無視）。
- 位置エネルギーmgh、運動エネルギー1/2mv²。力学的エネルギーは保存される。
光と音
- 光の反射では入射角＝反射角。空気から水へ進むと屈折角は入射角より小さくなる。
- 凸レンズでは、焦点の外側に物体を置くと倒立の実像、焦点の内側では正立の虚像。
- 音は媒質の振動。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。真空中では伝わらない。
電気と磁気・電流回路
- オームの法則V＝RI。直列は電流が同じで電圧が分かれ、並列は電圧が同じで電流が分かれる。
- 電力P＝VI、電力量＝P×時間。発熱量は電力量で考える。
- 電流のまわりに磁界ができ、コイルを貫く磁界の変化で誘導電流が流れる。
例題
質量2.0kgの物体を、ゆっくり0.50m持ち上げた。100gの物体にはたらく重力を1Nとして、仕事と仕事率を求めよ。ただし4.0秒かけたとする。 考え方：2.0kg＝2000gなので重力は20N。仕事W＝20N×0.50m＝10J。仕事率P＝10J÷4.0s＝2.5W。
失点しやすい点
- 仕事の距離は「力の向きに動いた距離」。持ち上げながら横に動いても、横移動は重力に対する仕事ではない。
- 直列・並列の電流・電圧の決まりを逆にしない。
- 凸レンズの実像は倒立、虚像は正立。
- 電力Wと電力量Jを混同しない。