物理：力のつり合い・仕事・電流回路を計算と記述で押さえる
徳島県公立高校入試の理科では、物理分野は実験結果を法則にあてはめて数値で答える問題が中心で、計算問題と「なぜそうなるかを書く」記述問題がセットで出題される。柱は、力のつり合いと圧力、仕事とエネルギー、電流回路と磁界、光・音、運動の記録テープの読み取り。
力のつり合いと圧力
- 2力がつり合う条件は、①同一の物体にはたらく ②一直線上にある ③向きが逆 ④大きさが等しい、の4つ。作用・反作用は「別の物体どうし」にはたらく力なので、つり合いと混同しない。
- 圧力〔Pa〕＝力〔N〕÷面積〔m²〕。100gの物体にはたらく重力を1Nとする問題が多いので、質量はまずNに直す。面積はcm²をm²に換算する（1m²＝10000cm²）。
仕事とエネルギー
- 仕事〔J〕＝力〔N〕×力の向きに動いた距離〔m〕。持ち上げる場合は、重力に逆らって持ち上げた高さ分。
- 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。仕事の量は道具を使っても変わらない。
- 仕事率〔W〕＝仕事〔J〕÷時間〔s〕。摩擦がなければ力学的エネルギーは保存される。
電流回路
- 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。
- 並列の合成抵抗は 1/R＝1/R₁＋1/R₂ で求め、必ず一番小さい抵抗より小さくなる。
- 電力 P＝VI＝I²R、電力量〔J〕＝電力〔W〕×時間〔s〕。
例題（並列回路）
6Vの電源に20Ωと30Ωを並列につないだ。合成抵抗は 1/R＝1/20＋1/30＝5/60 より R＝12Ω。全体の電流は 6÷12＝0.5A。各抵抗にかかる電圧はどちらも6Vなので、20Ωには 6÷20＝0.3A、30Ωには 6÷30＝0.2A が流れる。0.3＋0.2＝0.5A で全体の電流と一致する。全体の電力は 6×0.5＝3W。
失点しやすいポイント
- 直列と並列で「共通なのは電流か電圧か」を逆にしてしまう。
- 質量〔g〕をそのまま力〔N〕として計算する。圧力の面積をcm²のまま代入する。
- 動滑車で「仕事も半分になる」と誤解する（仕事は変わらない）。
- 記録テープは、打点間隔が一定なら等速、広がっていれば加速。平均の速さは「区間の距離÷時間」で、瞬間の速さとは別物。