中学3年生用の理科の定期テスト対策問題です。
力のつり合い（基本問題）
- レベル：定期テスト、入試応用問題
- 平均点：70点/100点満点中
問題→中３理科「力のつり合い」
力について、次の各問いに答えよ。
（1）力を表すには、次の3つの要素を表す必要がある。（ ）に当てはまる語を答えよ。
①力の（ ）…矢印の向きで表す。
②力の（ ）…矢印の長さで表す。
③力の（ ）…力がはたらく点。
（2）物体が静止している場合、物体にはたらいている力はどうなっているといえるか。
（3）物体に2つの力がはたらき、物体が静止するための条件を3つ答えよ。
（4）次の①～③物体には2つの力がはたらき、物体が静止している。このとき物体にはたらく力を作図し、それぞれの力の名称を答えよ。
（5）床に接している物体に、床に水平な方向に力を加え動かそうとしたが、物体は動かなかった。このとき、床と物体の間ではたらく力は何か。
力のつり合い（基本問題）解答・解説
略解のみ。解説は動画をご覧ください。
（1）①向き ②大きさ ③作用点
（2）つり合っている
（3）2力の大きさが等しい、2力の向きが反対、2力は一直線上ではたらく
（4）①重力、垂直抗力 ②重力、弾性力 ③重力、浮力
（5）摩擦力
力のつり合い（標準問題）
右の図は、おもりを糸にぶら下げ天井からつるしたものである。ばねがのび、しばらく時間をおいて物体を静止させた状態の図である。これについて、以下の各問いに答えなさい。ただし、糸の重さは無視できるものとする。
（1）図中のおもりにはたらくエの力は、おもりにはたらく重力を表している。重力とはどのような力か。「〇〇が△△を引く力」のように説明しなさい。
（2）右の図で、2力のつり合いの関係にある力は、どれとどれか。記号で１組答えなさい。
（3）右の図で、作用・反作用の関係にある力はどれとどれか。記号で１組答えなさい。
力のつり合い（標準問題）解答・解説
略解のみ。解説は動画をご覧ください。
（1）地球がおもりを引く力。
（2）ウとエ
（3）アとイ
力のつり合い（応用問題）
下の図１は、ばねにつるしたおもりの質量とばねののびとの関係をグラフに表したものである。これについて、次の各問いに答えよ。ただし、質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとし、ばねや糸の重さは考えないものとする。
（1）このばねに質量200gのおもりをつるすと、ばねののびは何cmになるか。
（2）このばねに質量200gのおもりをつるし、図２のようにしておもりを水中に沈めた。おもりが水中で静止したときのばねののびは2cmであった。また、このとき台はかりは8.4Nを示していた。
①ばねがおもりを引く力は何Nか。
②水中のおもりが水から受ける浮力は何Nか。
③このとき、浮力はどのような力とつりあっているか。
④200gのおもりをビーカーの水に沈める前の台はかりは、何Nを示していたか。
力のつり合い（応用問題）解答・解説
略解のみ。解説は動画をご覧ください。
（1）5cm
（2）①0.8N ②1.2N ③重力とばねがおもりを引く力の合力 ④7.2N
力の合成（基本問題）
力の合成と分解に関する問題演習です。ポイントは平行四辺形を作図できるかどうかです。特に分解で分からなくなる生徒が続出するので、ここで作図問題をもう一度おさらいしておきましょう。
- レベル：定期テスト、入試基本問題
- 平均点：80点/100点満点中
力について、次の各問いに答えよ。
（1）同じ作用点にはたらく次の①、②の２力の合力の、向きと大きさをそれぞれ答えよ。
①右向き2.0Ｎの力と、右向き6.0Ｎの力。
②右向き2.0Ｎの力と、左向き6.0Ｎの力。
（2）右図の作用点Ｏにはたらく２力の合力を、作図せよ。
（3）（1）（2）のように、力の合力を求めることを何というか。
（4）次の文は、２力の作図について説明したものである。文中の( )に適する語を入れよ。
力の合成（基本問題）解答・解説
略解のみ。解説は動画をご覧ください。
（1）①向き：右向き 大きさ：8.0N ②向き：左向き 大きさ：4.0N
（2）
（3）力の合成
（4）①平行四辺形 ②対角線
力の分解（基本問題）
力の分解について、次の各問いに答えよ。
（1）下図１の作用点Ｏにはたらく力Ｆを、破線の方向の２力に分解せよ。
（2）下図２は、斜面上にある台車にはたらく重力を表している。台車にはたらく重力、斜面に平行な向きと斜面に垂直な向きの分力に分解し、その大きさをそれぞれ答えよ。ただし、図２の１目盛りを1.0Ｎとする。
（3）図３は、ばねはかりを使って点Ｏを5.0Ｎの力で引いたときのようすを表している。この力とつり合う糸Ａと糸Ｂで引く力を、作図せよ。
力の分解（基本問題）解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）
（2）斜面に平行な分力：3.0N 斜面に垂直な分力：5.0N
（3）
力の合成・分解（標準問題）
右図のように、輪ゴムを固定し、金属の輪に通し、輪の中心が点Ｏに来るようにばねばかりを使って２方向から引っ張った。このとき２方向の角度は30°になってい。この後、２方向の角度を変えて、おなじようにばねばかりを使って輪の中心が点Ｏと重なるように、輪ゴムを引っ張った。これについて、次の各問いに答えよ。
（1）図２のように、２方向の角度が90°になるようにばねばかりを引っ張った。このとき、それぞればねばかりを引く力は、２方向の角度が30°のときと比べてどうなるか。
（2）次に、２方向の角度を120°にしてそれぞればねばかりを引っ張ると、ばねばかりはどちらも3.0Ｎを示した。ばねばかり１つだけでこの輪ゴムを同じ長さに伸ばす場合、ばねばかりは何Ｎを示すか。
力の合成・分解（標準問題） 解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）大きくなる
（2）3.0N
力の合成・分解（応用問題）
右の図は、摩擦がある斜面上に物体をのせ、物体が静止している状態を表したものである。図中のＷは物体にはたらく重力を表している。これについて、次の各問いに答えよ。ただし、図の1目盛りを1.0Ｎとする。
（1）物体にはたらく重力Ｗを、斜面に平行な方向の分力と、斜面に垂直な方向の分力に分解し、図中に作図せよ。
（2）この物体が斜面から受ける垂直抗力の大きさは何Ｎになるか。
（3）この物体にはたらく摩擦力は何Ｎになるか。
（4）この後、斜面の角度を大きくしたが、物体は斜面上で静止したままであった。このとき、物体にはたらく垂直抗力と摩擦力はぞれぞれどうなっているか。次のア～ウから1つ選び、それぞれ記号で答えよ。
ア 大きくなる イ 小さくなる ウ 変わらない
力の合成・分解（応用問題） 解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）
（2）4.0N
（3）2.0N
（4）垂直抗力：イ 摩擦力：ア
速さの計算（基本問題）
速さの計算に関する問題演習を行います。基本的な速さの計算から、記録タイマーでの速さの計算方法、ストロボスコープでの速さの計算方法などをマスターしましょう。
- レベル：定期テスト、入試基礎問題
- 平均点：75点/100点満点中
問題→中３理科「速さの計算」
次の速さを計算しなさい。
（1）60cmの距離を5秒で移動する台車の速さは、何cm/sか。
（2）50kmの距離を12分で走る新幹線の速さは、何km/hか。
（3）5400mの距離を1.2時間で歩く人の速さは、何m/minか。
速さの計算（基本問題）解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）12cm/s
（2）250km/h
（3）75m/min
速さの変換（基本問題）
次の速さを〔 〕内の速さに変換しなさい。
（1）20m/s 〔km/h〕
（2）150㎝/s 〔km/h〕
（3）72km/h 〔m/s〕
速さの変換（基本問題）解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）72km/h
（2）5.4km/h
（3）30m/s
記録タイマーの計算（基本問題）
下の図は、台車の運動を1秒間に60回打点する記録タイマーを使って記録したテープの一部を表したものである。これについて、次の各問いに答えよ。
（1）打点Ｂから打点Ｃまで打つのに何秒かかるか。
（2）打点Ｂから打点Ｃまでの、この台車の平均の速さは何cm/sか。
（3）打点Ｂから打点Ｄまでの、この台車の平均の速さは何cm/sか。
記録タイマーの計算（基本問題）解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）0.1秒
（2）40cm/s
（3）54cm/s
ストロボスコープの計算（標準問題）
下の図は、ある物体を0.1秒間隔で発光するストロボを使って撮影したものである。
（1）ＡからＢまでの、この物体の平均の速さは何cm/sか。
（2）この物体は、0.1秒ごとに何cm/sずつ速さが速くなっているか。
（3）ＡからＥまでの、この物体の平均の速さは何cm/sか。
（4）Ａを撮影してから0.5秒間で、この物体は何cm移動するか。
ストロボスコープの計算（標準問題）解答・解説
略解のみ。詳しい解説は動画をご覧ください。
（1）19cm/s
（2）11cm/s
（3）35.5cm/s
（4）20.5cm
台車の運動のポイント
台車の運動では、記録タイマーでの速さの計算の他に、生徒がよく間違える内容として、「運動の向きの力」と「グラフ」があります。これまでの経験で、ここの正答率は5割ほどになります。つまり、実際の入試では点数に差が付きやすい問題で、合否を分ける問題ともいえます。台車の運動を学習するときは、ここを必ずマスターするようにしましょう。
運動の向きの力
斜面を下る台車の運動では、台車の速さがしだいに速く（大きく）なっていきます。摩擦がない水平面上では、台車の速さが一定になり等速直線運動を行います。ここまでは、誰でも理解ができるのですが、なぜそうなるかを答えられる生徒はなかなかいません。
入試では、この台車にはたらく力について問われますので、ここをしっかりと押さえましょう。
運動の向きと同じ向きに力がはたらくと、台車の速さが速くなることがわかります。運動の向きと逆向きに力がはたらくと、台車の速さが遅くなることもわかります。また、台車に力がはたらかない場合は、台車の速さが変化しないこともわかりますね。
更にポイントになるのは、斜面を下りだんだん速くなる運動をするとき、一定の大きさの力がはたらき続けることです。台車の速さはしだいに速くなりますが、運動の向きの力は一定の大きさで変化しないのがポイントです。
台車の運動とグラフ
次にポイントになるのが、台車の運動に関するグラフです。時間が経過すると台車の速さがどのように変化するのか、移動距離がどのように伸びていくのかなどのグラフがよく登場します。下の3つのグラフがわかれば完璧です。
速さのグラフでは、面積が移動距離を表していることも分かれば完璧です。また、移動距離のグラフでは、その傾きが速さを表していることもわかりますね。
コメント