Wakayama Prefectural Public High School Entrance Examination - Science study guide
Wakayama Prefectural Public High School Entrance Examination - Science · Work through your exam, one topic at a time.
Topics on this exam: Matter and Particles (物質と粒子), Chemical Reactions and Atoms/Molecules (化学変化と原子・分子), Force and Motion / Energy (力と運動・エネルギー), Light, Sound, and Electricity (光・音・電流), Organisms and Life Processes (生物と生命現象), and Earth and Space (地球と宇宙). The Wakayama Prefectural Public High School Entrance Examination - Science study guide has 6 sections and about 84 words.
01物質と粒子 - 粒子モデル・密度・状態変化
物質と粒子の分野では、物質を粒子の集まりとして捉え、状態変化・密度・混合物の分離・熱の出入りを説明できるかが問われる。目に見える現象を、粒子の運動や間隔、質量や体積の関係に結び付けて考える。 固体は粒子が規則正しく並び、粒子同士が引き合って形を保つ。液体は粒子間の距離が固体に近いが、粒子がずれ動けるため形が変わる。気体は粒子間が非常に大きく、粒子が自由に飛び回る。状態変化では粒子の種類と数は変わらず、質量も保存される。体積は変わるが、水が氷るときのように体積が増える例外がある。温度は粒子運動の激しさの目安で、熱は高温から低温へ移動するエネルギーである。水1gの温度を1℃上げるには約4.2Jの熱量が必要である。 密度は質量÷体積で求め、単位はg/cm³を使う。同じ体積なら密度が大きい物質ほど質量が大きい。水の密度を1.00g/cm³として、水に浮くか沈むかを判断する。純粋な物質は融点や沸点が一定だが、混合物では一定にならない。沸点は液体が気体になる温度、融点は固体が液体になる温度である。混合物は、ろ過・蒸留・再結晶などで分離する。蒸留は沸点の差を利用し、ろ過は溶けていない固体と液体を分ける操作である。物質は有機物と無機物、金属と非金属にも分類され、有機物は炭素を含み、燃焼すると二酸化炭素と水が生じるものが多い。 質量54.0g、体積20.0cm³の金属の密度を求め、水に入れたときの浮き沈みを判断する。密度は54.0÷20.0=2.70g/cm³。水の1.00g/cm³より大きいので、この金属は水に沈む。単位と有効数字をそろえ、答えにg/cm³を付ける。 状態変化で質量まで変わると考えたり、密度の単位をkg/m³と混同したりする誤りが多い。粒子モデルでは「粒子の間隔」と「粒子の数」を分けて説明する。水の状態変化では体積変化の向きにも注意する。. 密度は質量÷体積で、単位はg/cm³。水の1.00g/cm³と比べて浮き沈みを判断する。. 水1gの温度を1℃上げる熱量は約4.2J。.
14 words, under 1 min02化学変化と原子・分子 - 反応式・質量保存・酸化と還元
化学変化と原子・分子の分野では、原子・分子のモデル、化学式、化学反応式、化合と分解、酸化と還元、反応に伴う熱を理解しているかが問われる。反応の前後で原子の種類と数が変わらないことが、質量保存や反応式の基礎になる。 物質は原子という小さな粒子からできており、原子の種類は元素記号で表す。分子は原子が結び付いた粒子で、化学式は物質を構成する原子の種類と数を表す。水はH₂O、二酸化炭素はCO₂、酸素はO₂のように、分子をつくる物質では同じ元素でもOとO₂を区別する。化学反応では原子の組み合わせが変わるが、原子そのものは消えたり新しく生じたりしない。 化学反応式は、反応前後の原子の数をそろえて書く。係数は分子の数の比を表し、小さい数字の添字とは意味が違う。密閉した容器内では反応前後の質量は等しい。一方、開放系で気体が発生して逃げると、見かけの質量は減る。化合は複数の物質から1つの物質ができる反応、分解は1つの物質から複数の物質ができる反応である。酸化は物質が酸素と化合すること、還元は酸化物から酸素を奪うことで、両者は同時に起こる。反応には熱を放出する発熱反応と、周囲から熱を奪う吸熱反応がある。 銅0.64gを完全に酸化すると、酸化銅は何gできるか。化学反応式は2Cu+O₂→2CuOで、銅と酸素は質量比64:16=4:1で反応する。0.64gの銅に必要な酸素は0.16gなので、生成する酸化銅は0.64+0.16=0.80g。反応式の係数から、銅原子2個と酸素分子1個が酸化銅2個になることも確認する。 反応式の係数を忘れたり、H₂OをHO₂と書いたりする誤りが多い。質量保存は「密閉系」で成り立つことを意識する。酸化を燃焼だけと限らず、還元を「酸素を奪う」と説明する。気体の性質では、酸素はものを燃やす働き、二酸化炭素は石灰水を白く濁らせる、水素は燃えると水になる、と区別する。. 銅と酸素は4:1の質量比で反応し、0.64gの銅から0.80gの酸化銅ができる。.
14 words, under 1 min03力と運動・エネルギー - つり合い・仕事・エネルギー保存
力と運動・エネルギーでは、力のつり合いと作用反作用、運動の表し方、仕事と仕事率、位置エネルギーと運動エネルギーの保存を理解しているかが問われる。計算だけでなく、どの力がはたらいているかを図や言葉で説明する力も必要である。 力は大きさ・向き・作用点をもち、単位はNである。1kgの物体にはたらく重力は約10N。1つの物体にはたらく2力がつり合うには、同一直線上で逆向き、大きさが等しいことが必要。作用反作用は、異なる2物体の間で大きさが等しく逆向きにはたらく力で、つり合いとは区別する。合力が0なら静止または等速直線運動を続け、これを慣性という。速さは距離÷時間で求め、向きが変わる運動では平均の速さを使う。 仕事は、力の向きに物体を動かしたときの「力×距離」で、単位はJ。力を加えても動かなければ仕事は0、力の向きと垂直に動いても仕事は0である。仕事率は仕事÷時間で、単位はW。動滑車では力は半分になるが、ひもを引く距離は2倍になり、仕事の量は変わらない。高い位置にある物体は位置エネルギー、動いている物体は運動エネルギーをもつ。摩擦や空気抵抗が無視できるとき、力学的エネルギーは保存される。 30Nの力で物体を2m持ち上げるのに4sかかった。仕事は30×2=60J、仕事率は60÷4=15W。物体を同じ高さで支え続けても、動いていないので仕事は0Jである。位置エネルギーの増加は、持ち上げた仕事60Jと等しい。 質量と重力（重さ）を混同する、仕事の単位Jと仕事率の単位Wを逆にする、平均の速さと瞬間の速さを混同する、といった誤りが多い。動滑車で「力が半分だから仕事も半分」と考えない。エネルギーは力そのものではなく、仕事をする能力である。.
14 words, under 1 min04光・音・電流 - 反射屈折・レンズ・オームの法則
光・音・電流の分野では、光の反射と屈折、凸レンズによる像、音の伝わり方と高さ・大きさ、電流・電圧・抵抗の関係、直列・並列回路、電力と電力量が問われる。身近な現象を法則と結び付けて説明できるかがポイントである。 光は鏡で反射し、反射角は入射角に等しい。光が空気から水やガラスへ進むときは、境界面の法線に近づく向きに屈折する。凸レンズでは、焦点距離より外側に物体を置くと倒立の実像ができ、焦点距離の内側では正立の虚像ができる。音は物体の振動が空気などを伝わる現象で、真空中では伝わらない。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。空気中の音速は約340m/sで、光の速さより非常に遅い。 電流の単位はA、電圧はV、抵抗はΩ。オームの法則により、電圧=抵抗×電流となる。直列回路では電流がどこでも同じで、電圧は抵抗の比に分かれ、合成抵抗は各抵抗の和。並列回路では各抵抗に同じ電圧がかかり、電流は分かれて流れ、合成抵抗は各抵抗より小さくなる。電力は電圧×電流でW、電力量は電力×時間でJまたはWhで表す。 6Vの電源に3Ωの抵抗をつなぐ。電流はオームの法則から6÷3=2A。電力は6×2=12W、10秒間で消費する電力量は12×10=120J。電流を2倍にすると、電力は4倍になることも確かめる。 電流は回路を流れても「消費されない」こと、電圧計は並列・電流計は直列につなぐことを忘れやすい。凸レンズの実像は倒立、虚像は正立である。直列と並列で、電流と電圧のどちらが共通かを混同しない。. オームの法則V=RI。直列は電流共通、並列は電圧共通。. 電力P=VI、電力量=電力×時間。電流は消費されない。.
14 words, under 1 min05生物と生命現象 - 光合成・呼吸・消化・循環
生物と生命現象では、細胞のつくり、光合成と呼吸、蒸散、消化と吸収、血液循環、生殖や遺伝など、生命を支える働きを関連付けて理解しているかが問われる。器官や酵素の名前だけでなく、どの物質がどこでどう変わるかを説明することが重要である。 生物の体は細胞からできており、核・細胞質・細胞膜をもつ。植物細胞には細胞壁・葉緑体・液胞がある。光合成は葉緑体で行われ、二酸化炭素と水からデンプンなどの養分と酸素をつくる。呼吸は全身の細胞で行われ、酸素を使って養分を分解し、二酸化炭素と水とエネルギーを生じる。光合成は光があるときに行われるが、呼吸は昼も夜も行われる。蒸散は主に気孔から水蒸気を出し、水の上昇を助け、体温調節にも関わる。 デンプンはだ液やすい液の酵素で麦芽糖を経てブドウ糖に、タンパク質はアミノ酸に、脂肪は脂肪酸とグリセリンに分解される。吸収は小腸の柔毛で行われ、表面積を大きくして効率を高めている。血液は、左心室→大動脈→全身→大静脈→右心房→右心室→肺動脈→肺→肺静脈→左心房の順に流れる。動脈は心臓から出る血管、静脈は心臓へ戻る血管で、肺動脈のように酸素の少ない血液を運ぶ場合もある。有性生殖では減数分裂により染色体数が半分になった生殖細胞がつくられる。 植物が光の下で1時間に光合成で5cm³の酸素を出し、呼吸で2cm³の酸素を消費するとする。見かけ上放出される酸素は5−2=3cm³。光合成量が呼吸量を上回るため、植物は周囲の酸素を増やす。暗所では光合成が0なので、呼吸により酸素を消費する。 「光合成は昼だけ、呼吸は夜だけ」と考えない。動脈＝酸素を多く含む血液とは限らない。消化酵素がどこで働くか、デンプン・タンパク質・脂肪の分解産物を混同しない。蒸散と呼吸を同じ現象としない。. 光合成は葉緑体でCO₂とH₂Oから養分とO₂をつくり、呼吸は全細胞で昼夜行われる。.
14 words, under 1 min06地球と宇宙 - 地震・地層・月の満ち欠け・季節
地球と宇宙では、地球内部の構造、プレートの動きと地震・火山、地層と岩石の変化、月の満ち欠けと日食・月食、惑星の配列、恒星の日周運動と年周運動、季節の変化が問われる。空間的な配置を図で捉え、時間の経過とともにどう見えるかを考える。 地球は地殻・マントル・外核・内核からなる。地震ではP波が先に届いて小さな揺れ（初期微動）を起こし、S波が後から大きな揺れを起こす。震源距離が遠いほど初期微動継続時間は長くなる。震度は揺れの強さ、マグニチュードは地震の規模で、別の指標である。マグマが冷えて固まった岩石を火山岩といい、冷え方によって斑晶の大きさが変わる。地層は風化・侵食・運搬・堆積を経てでき、化石から過去の環境を推定できる。 月は新月→上弦→満月→下弦の順に満ち欠けし、約29.5日で一巡する。満ち欠けは太陽・地球・月の位置関係によるもので、地球の影に入る月食とは区別する。太陽系の惑星は太陽から水星・金星・地球・火星・木星・土星・天王星・海王星の順に並ぶ。恒星は地球の自転により日周運動し、公転により年周運動する。季節の変化は地球と太陽の距離の変化ではなく、地軸の傾きによって太陽の高度と昼の長さが変わるためである。 P波が8km/s、S波が4km/sで伝わり、初期微動継続時間が6秒だった。震源距離をdとすると、d/4−d/8=6。d/8=6よりd=48km。速いP波と遅いS波の到達時間差が、距離に比例して大きくなることを利用する。 震度とマグニチュードの混同、月の満ち欠けを地球の影によるものと考える誤り、季節の原因を太陽との距離とする誤りが多い。月食は満月のとき、日食は新月のときに起こり得る。P波とS波の速さの違いを逆にしない。. P波は速く初期微動、S波は遅く主要動を起こす。震度とマグニチュードは別。.
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- Common mistakesIn the unit on mass and volume, students practise density = mass ÷ volume so often that the calculation becomes mechanical, and they stop tracking which quantity is which.
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