Shizuoka Public High School Entrance Examination - Science study guide

物理：力と運動・仕事とエネルギー

静岡県の理科では、力と運動、仕事とエネルギーが計算問題の中心として出題される。用語を定義できるようにし、グラフや表から数値を読み取って式に代入する練習を重ねたい。 力は 大きさ・向き・作用点 の3要素で決まり、単位はN（ニュートン）で表す。質量100gの物体にはたらく重力が約1Nであることを基準にすると、質量と力の換算で迷わない。ばねののびは加えた力に比例する（フックの法則）。2つの力の合成は平行四辺形の対角線で求め、一直線上で逆向きなら差をとる。 物体にはたらく力がつり合っていれば、物体は静止したままか等速直線運動を続ける。力がつり合っていなければ速さが変化し、だんだん速くなる運動では記録タイマーの打点の間隔が広がっていく。慣性の法則と作用・反作用の法則は、電車の急発進やボートを押すと自分が後ろへ動く例と結びつけて説明できるようにする。 仕事W〔J〕=力〔N〕×力の向きに動いた距離〔m〕で、持ち上げる場合は「重さ×高さ」になる。仕事率〔W〕=仕事〔J〕÷時間〔s〕。動滑車を使うと引く力は1/2になるが、ひもを引く距離は2倍になるので仕事の大きさは変わらない（仕事の原理）。位置エネルギーは重さ×高さ、運動エネルギーは速さの2乗に比例し、摩擦が無視できるときは力学的エネルギーが保存される。 質量2.0kgの物体をゆっくり3.0m持ち上げる。質量2.0kgにはたらく重力は20Nなので、仕事は20N×3.0m=60J。この作業に4秒かかったとすると、仕事率は60J÷4s=15Wとなる。同じ物体を動滑車で持ち上げると引く力は10Nだが、引く距離は6.0mで、10N×6.0m=60Jと仕事は変わらない。 質量〔kg〕と力〔N〕の混同、記録タイマーの「5打点で0.1秒」の読み間違い、動滑車で仕事まで半分になるとする誤解、摩擦があるときに力学的エネルギーの一部が熱として失われることの見落としが減点につながる。. 力の3要素は大きさ・向き・作用点、単位はN.

物理：電流・回路・磁界と電磁誘導

電流・電圧・抵抗の関係と磁界・電磁誘導は、静岡県では毎年といってよいほど出題される。回路図を読み、オームの法則と電力の式を組み合わせて計算できるようにしておきたい。 直列回路では電流がどこでも同じで、電圧は各部分に分かれる（和が電源電圧）。並列回路では電圧がどこでも同じで、電流は枝分かれして分かれる（和が全体の電流）。合成抵抗は直列なら和、並列なら「和分の積」または逆数の和の逆数で求める。並列の合成抵抗は、並列にしたどの抵抗よりも小さくなる。 電圧V〔V〕=抵抗R〔Ω〕×電流I〔A〕。電力P〔W〕=電圧V〔V〕×電流I〔A〕で、電力量〔J〕=電力〔W〕×時間〔s〕。抵抗で発生する熱量も電力量と同じ単位で表せる。1J=1W·sであり、kWhとの換算も問われる。 直線電流のまわりの磁界は、電流の向きを右手の親指に合わせたときの指の向きにできる。コイルに電流を流すと磁界ができ、電流を大きくする、巻き数を増やす、鉄心を入れると電磁石は強くなる。磁界中の電流が受ける力の向きはフレミング左手の法則で決まり、これがモーターの原理になる。 コイルの近くで磁石を動かすと誘導電流が流れる。磁界の変化を妨げる向きに電流が流れることがポイントで、磁石を速く動かす、コイルの巻き数を増やすと電流は大きくなる。発電機はこの原理を利用している。 6Vの電源に10Ωと15Ωの抵抗を並列につなぐ。合成抵抗は(10×15)÷(10+15)=6Ω、全体の電流は6V÷6Ω=1.0A。10Ω側には0.6A、15Ω側には0.4Aが流れ、和が1.0Aになる。 並列の合成抵抗を大きい方の抵抗より大きくしてしまう誤り、電力量の単位JとWの混同、磁界の向きと力の向きの混同、誘導電流の向きを「変化を妨げる向き」で判断しないミスに注意する。. V=RI、電力P=VI、電力量〔J〕=W×s.

物理：光・音・波

光の反射と屈折、凸レンズによる像の作図、音の伝わり方は、作図と計算の両方で出題される。像の種類と位置を図で説明できることが得点につながる。 光は同じ物質中では直進し、鏡では入射角と反射角が等しくなる。空気と水の境界では屈折し、水中から空気へ出るときは境界面から遠ざかる向きに曲がる。入射角がある角度より大きくなると全反射する。光の速さは約3.0×10⁸m/sで、音よりはるかに速い。 凸レンズの焦点距離をfとすると、物体が2fより遠いと小さな倒立の実像、2fちょうどだと同じ大きさの倒立の実像、fと2fの間だと拡大された倒立の実像ができる。物体が焦点の内側にあると、レンズの同じ側に拡大された正立の虚像ができる。作図では、光軸に平行な光は焦点を通り、レンズの中心を通る光はそのまま直進する。 音は物体の振動が空気を伝わる波で、空気中では約340m/s。振動数が多いほど高い音、振幅が大きいほど大きい音になる。弦の振動では、弦を短くする、強く張る、細くすると音が高くなる。波の速さ=振動数×波長の関係もおさえる。 焦点距離10cmの凸レンズの前方20cmに物体を置く。2fの位置なので、スクリーン上にはレンズの後方20cmに、物体と同じ大きさの倒立した実像ができる。音では、花火の光が見えてから2秒後に音が聞こえたとき、距離は340m/s×2s=680mと求められる。 実像と虚像の向き・位置の混同、レンズの中心を通る光を屈折させてしまう作図ミス、音が空気中より水中や固体中を速く伝えることの誤解、振動数と音の大きさを取り違えるミスに注意する。. 2fの位置の物体は同じ大きさの倒立実像、焦点の内側では正立虚像.

化学：物質と粒子・状態変化・混合物の分離

粒子モデルで物質をとらえ、状態変化と分離操作を説明する問題が出る。実験操作の手順と、溶解度の計算がそろって問われる分野である。 物質は小さな粒子からできており、温度が高いほど粒子の運動（熱運動）は激しくなる。気体は粒子が自由に飛び回り、液体は粒子がすき間を埋めて動き、固体は規則正しく並んで振動している。拡散は粒子の運動によって起こる。 状態変化では体積は変わるが質量は変わらない。純物質は一定の温度で融解・沸騰し、その間は温度が変化しない。水は4℃のとき密度が最大になる。状態変化には熱の出入りが伴うこともおさえておく。 ろ過は液体と固体を分ける操作で、ガラス棒を伝えて液を注ぎ、ろうとのあしをビーカーの壁につける。蒸留は沸点の違いを利用し、再結晶は温度による溶解度の差を利用する。石油の分留のように沸点の違いで分ける方法もある。 質量パーセント濃度〔%〕=溶質の質量÷溶液の質量×100。溶液の質量は溶質と溶媒の和であることに注意する。溶解度曲線からは、冷却や水の蒸発でどれだけ結晶が出るかを求める。 硝酸カリウムは60℃の水100gに109g、20℃の水100gに32g溶ける。60℃の飽和水溶液を20℃まで冷やすと、109-32=77gの結晶が析出する。水溶液全体の質量209gを分母にしないよう注意する。 濃度の分母に溶媒だけを使う誤り、ろ過の操作の細部（ガラス棒・ろうとのあし）、沸騰中の温度が一定であることの見落としが失点になりやすい。.

化学：化学反応と化学反応式

化合・分解・酸化・還元といった反応の型と、化学反応式の係数、質量比の計算が問われる。反応前後で原子の数が変わらないことを軸に理解したい。 化合は2つ以上の物質が結びついて別の物質になる反応、分解は1つの物質が2つ以上に分かれる反応。酸化は酸素と結びつくこと、還元は酸化物から酸素を奪うこと。燃焼は激しい酸化で、熱と光を出す。 反応前後で原子の種類と数が等しくなるように係数をつける。質量保存の法則により、反応に関係した物質の質量の総和は変化しない。係数は化学式の前に整数で書き、1は省略する。代表例として2H₂+O₂→2H₂O、2NaHCO₃→Na₂CO₃+H₂O+CO₂、2Ag₂O→4Ag+O₂、CuO+H₂→Cu+H₂O、Zn+2HCl→ZnCl₂+H₂がある。 銅と酸素は4:1、マグネシウムと酸素は3:2の質量比で化合する。この比を使えば、加熱後の質量から反応した酸素の量を求められる。 銅2.0gを空気中で十分に加熱すると、すべて酸化して酸化銅になる。銅:酸素=4:1なので、結びつく酸素は2.0×1/4=0.5g、できた酸化銅は2.0+0.5=2.5gとなる。 係数のつけ忘れ、加熱後に冷却してから質量をはかることの見落とし、未反応の物質が残っているのに質量比をそのまま使う誤りが目立つ。.

化学：酸・アルカリ・イオンと中和

イオンの考え方を使って酸性・アルカリ性を説明し、中和の量的関係を計算する問題が出る。指示薬の色の変化と中和の体積比が得点源になる。 水に溶けて電流を流す物質を電解質といい、溶けたときに陽イオンと陰イオンに分かれる。原子は電子を失うと陽イオン、受け取ると陰イオンになる。電圧をかけると陽イオンは陰極へ、陰イオンは陽極へ移動する。 酸はH⁺を生じる物質、アルカリはOH⁻を生じる物質。リトマス紙は酸で青→赤、アルカリで赤→青。BTB液は酸性で黄、中性で緑、アルカリ性で青。フェノールフタレイン溶液はアルカリ性で赤になる。pHは7が中性、7より小さいと酸性、大きいとアルカリ性。 酸とアルカリを混ぜるとH⁺+OH⁻→H₂Oの中和が起こり、水と塩ができる。中和してもイオンがすべてなくなるわけではなく、生じた塩のイオンは水溶液中に残る。 塩酸20cm³をちょうど中和するのに水酸化ナトリウム水溶液15cm³が必要だった。同じ濃度の塩酸30cm³を中和するには、15×30/20=22.5cm³の水酸化ナトリウム水溶液が必要になる。 中性=何も溶けていないという誤解、フェノールフタレインの色の変化の向きの混同、中和の量的関係を体積の比で処理するときの単位の取り違えに注意する。. BTBは酸性黄・中性緑・アルカリ性青、フェノールフタレインはアルカリ性で赤.

生物：細胞・生殖・遺伝

細胞のつくり、体細胞分裂と減数分裂の違い、遺伝の規則性が問われる。遺伝子型の組み合わせを表に書き出して比を求める作業が確実に点を取る方法になる。 生物のからだは細胞からできており、核と細胞膜・細胞質をもつ。植物の細胞には細胞壁・葉緑体・液胞がある。単細胞生物と多細胞生物の違いも説明できるようにする。 体細胞分裂では染色体が複製されてから2つに分かれ、染色体数はもとの細胞と同じ。減数分裂では染色体数が半分になり、生殖細胞ができる。無性生殖は分裂・出芽・栄養生殖などで、親と同じ形質の子ができる。有性生殖では受精によって新しい組み合わせが生まれる。動物の発生は卵割、胞胚、原腸胚の順に進む。 遺伝子の本体はDNAで、染色体に含まれる。対になる遺伝子の一方が顕性、他方が潜性のとき、顕性の形質が現れる。Aa×Aaの子では、AA:Aa:aa=1:2:1、形質の比は3:1になる。 エンドウの種子で、丸を顕性A、しわを潜性aとすると、Aaどうしを交配した子の表現型は丸:しわ=3:1。丸の子のうち遺伝子型がAAのものは1/3になる。 減数分裂と体細胞分裂の染色体数の混同、遺伝子型と表現型の混同、配偶子の組み合わせを書き出さずに暗算してしまうことが失点の原因になる。.

生物：人体のしくみ・恒常性と健康

生物：生態系・食物網と環境

生産者・消費者・分解者の関係、食物連鎖と物質の循環、人間活動の影響が問われる。数量関係を「およそ10分の1」でとらえると計算問題に対応できる。 光合成を行う生産者、それを食べる消費者、遺体やふんを分解する分解者に分かれる。食物連鎖が網目状に広がったものを食物網という。食う・食われるの関係で、個体数や生物量は上位ほど少なくなる（生態ピラミッド）。生物どうしには競争・共生・寄生などの関係もある。 炭素は光合成で有機物として取り込まれ、呼吸や分解で二酸化炭素として大気に戻る。酸素も同様に循環している。生態系では物質が循環し、エネルギーは一方通行で流れる。 外来種の持ち込みは在来種を圧迫する。富栄養化でプランクトンが増え、赤潮や青潮が起こる。生物濃縮により、食物連鎖の上位ほど有害物質の濃度が高くなる。 生産者の生物量が10000kgのとき、一次消費者1000kg、二次消費者100kg、三次消費者10kgと、およそ10分の1ずつ減っていく。一次消費者が急減すると、二次消費者はえさ不足で減少し、食べられていた生産者は増える。 分解者を消費者に含める誤り、食物連鎖の矢印の向き（食べる側へ向かう）、外来種はすべて害という単純化が失点につながる。.

地学：地層・地震・火山

地層の堆積の規則、化石の種類、地震波の性質と震源距離の計算、火山と火成岩の分類が問われる。観察記録から読み取る問題が多い。 れき・砂・泥は粒の大きい順に、水の流れが弱まる場所へ堆積する。粒が大きいものほど速く沈むので、下ほど粒が大きい級化層理が見られる。示準化石は地層の年代を示し（アンモナイト、三葉虫、ビカリア）、示相化石は当時の環境を示す（サンゴ、ブナ）。 P波は縦波で速く、S波は横波で遅い。初期微動継続時間は震源距離に比例する。マグニチュードは地震の規模で1つ、震度は各地の揺れの強さで場所ごとに異なる。 玄武岩質マグマは粘性が小さく穏やかに噴火し、流紋岩質マグマは粘性が大きく爆発的になる。火山岩は斑状組織、深成岩は等粒状組織をもつ。有色鉱物が多いほど黒っぽい岩石になる。 P波が7km/s、S波が3.5km/sのとき、初期微動継続時間が6秒の地点の震源距離をdとすると、d/3.5-d/7=6。これを解くとd/7=6よりd=42kmとなる。 示準化石と示相化石の混同、マグニチュードと震度の混同、級化層理による地層の上下判定の誤りに注意する。.

地学：天気・大気・天体

気圧と風、雲のでき方、前線と天気の変化、地球の運動と季節・月の満ち欠けが問われる。数値計算（湿度・南中高度）と作図の両方を練習したい。 風は高気圧から低気圧へ吹き、等圧線の間隔が狭いほど強い。上昇気流で空気が膨張して冷え、露点に達すると雲ができる。湿度〔%〕=空気中の水蒸気量÷その気温の飽和水蒸気量×100。 寒冷前線は積乱雲を伴い短時間に強い雨を降らせ、通過後は気温が下がる。温暖前線は層状の雲で長く降り、通過後は気温が上がる。日本は季節風や気団の影響で四季が生じ、梅雨や台風もこの延長で理解する。 地球の自転で星は東から西へ1時間に15°動く（日周運動）。公転と地軸の23.4°の傾きで季節が生じる。南中高度=90°-緯度+赤緯で求める。月は約29.5日で満ち欠けを繰り返す。 緯度35°の地点での夏至の南中高度は、90-35+23.4=78.4°。気温20℃で飽和水蒸気量が17.3g/m³、空気1m³中の水蒸気が12gなら、湿度は12÷17.3×100でおよそ69%になる。 南中高度の公式で赤緯の符号を間違える、寒冷前線の雨域が前線の後方に狭く強いことを取り違える、月の満ち欠けの向きを太陽との位置関係でとらえていない、といったミスが多い。.