理科 第3章
光・音・力
解説編
中1物理(光・音・力の基本)
① 導入
この解説編では、問題編のすべての問題について途中式を省略せず解説します。「反射角」「屈折角」「振動数」などの用語は、図と対応させて覚えましょう。つまずいた問題は、図をもう一度見ながら確認すれば大丈夫です。
② 基本概念
問題編の基本概念を参照してください。特に「入射角=反射角」「音の速さ×時間=距離」「重さ=質量×重力の強さ」 「ばねの伸びは力に比例(フックの法則)」「圧力=力÷面積」の5つの式は、この章の計算問題すべてで使います。
③ 図解
問題編の図解を参照してください。屈折は「密度が大きい物質に入るときは法線に近づく」と覚えると、方向を間違えません。
④ 例題 解説
例1 入射角30°の反射
反射の法則より、入射角=反射角。答え:30°
例2 空気→水の屈折
空気から水へ進むときは、光は法線に近づく方向に曲がるので屈折角は入射角より小さい。答え:小さい(b)
例3 質量600gの重さ
600g=0.6kg。重さ=0.6×10=6 N
例4 フックの法則
2Nで3cm伸びるので、1Nあたり1.5cm。4Nでは1.5×4=6 cm
⑤ 基本問題 解説
1 【小学校の復習】長さの単位
答え:cm(センチメートル)(a)。℃は温度、gは質量の単位である。
2 【小学校の復習】表の読み取り
表の「11時」の列の下にある数値を読む。答え:22℃
3 真空中の音
音は物質の振動によって伝わるため、物質のない真空中では伝わらない。答え:b(伝わらない)
4 振動数の単位
答え:Hz
5 矢印の始点
答え:作用点
6 質量600gの重さ
0.6kg×10=6 N
7 ばねの伸び
1Nで3cmなので、2Nでは3×2=6 cm
8 圧力の計算
20N÷0.1m²=200 Pa
⑥ 標準問題 解説
9 地球と月での重さ
地球上の重さ=60kg×10N/kg=600N
月面の重力は地球のおよそ1/6なので、月面での重さ=600÷6=100N
質量は場所によって変わらないので、月面でも60kgのまま。
10 花火までの距離
距離=音の速さ×時間=340×3.0=1020 m
11 実像の大きさの変化
物体を焦点に近づけると、実像はスクリーンから遠い位置に、より大きくできる。答え:a(大きくなる)
12 本にはたらく力のつり合い
(例)本には下向きの重力と、机の面から上向きにはたらく垂直抗力がはたらく。この2つの力は同じ物体(本)にはたらき、大きさが等しく、向きが反対で一直線上にあるためつり合っている。
⑦ 応用・実力テスト形式 解説
13 ばねの1Nあたりの伸び
伸び=ばね全体の長さ-自然の長さ(12.0cm)
1.0N:14.5-12.0=2.5cm 2.0N:17.0-12.0=5.0cm 3.0N:19.5-12.0=7.5cm 4.0N:22.0-12.0=10.0cm
どの力でも「伸び÷力」が2.5cm/Nで一定なので比例している。答え:2.5 cm
14 長さ27.0cmのときの力
伸び=27.0-12.0=15.0cm
力=15.0÷2.5=6 N
15 花火までの距離
距離=340×4.5=1530 m
16 スキー板と圧力
(例)スキー板は雪と接する面積を大きくするため、体重による力は変わらなくても、圧力=力÷面積の面積が大きくなり圧力が小さくなるから。
17 浮力の実験
(1) 浮力=空気中の値-水中の値=3.0-2.0=1.0 N
(2) 半分沈めたときの浮力=3.0-2.4=0.6N。全部沈めたときの浮力(1.0N)より小さいので、 水中に沈んでいる部分の体積が大きいほど、浮力も大きくなる。
答え:水中に沈んでいる部分の体積が大きいほど、浮力は大きくなる。
(3) 浮力の大きさは、物体が押しのけた水の体積(=水中に沈んでいる部分の体積)で決まる。 全部沈んだ後は、それ以上深く沈めても水中の体積は変わらないため、浮力の大きさもほとんど変化しない。
答え:浮力は水中の体積で決まるため、全部沈んだ後はさらに深くしても浮力はほとんど変わらない。
18 凸レンズの実験データ
(1) aが30cmから15cmへ近づくにつれ、bは15cm→20cm→30cmと大きくなっている。答え:a(遠くなる)
(2) a=20cmのとき(a=b=20cm)は物体と同じ大きさ、a=30cm(a>b)のときは物体より小さい実像、 a=15cm(a<b)のときは物体より大きい実像ができる。答え:a(物体より大きい)
(3) 物体を焦点(10cm)に近づけていくほど、bの値は大きくなり続け、実像はレンズから遠い位置に、より大きくできる。
答え:物体を焦点に近づけるほど、実像はレンズから遠い位置に大きくできるようになる。
⑧ 確認テスト 解説
1 入射角40°の反射
40°
2 力の3要素
答え:作用点・力の向き・力の大きさ、のいずれか
3 質量900gの重さ
0.9kg×10=9 N
4 ばねの伸び
1Nで4cmなので3Nでは4×3=12 cm
5 圧力の計算
45÷0.15=300 Pa
⑨ 完全解説
以上が第3章の全問題の解説です。単位(N、Pa、Hz、cm、m)を書き忘れると入試や定期テストでは減点されます。答えには必ず単位をつける習慣をつけましょう。
確認テストで80%以上取れたら、第4章「大地の変化」に進みましょう。