物理分野の用語と知識の問題
2 つのばねばかり A と B のフックどうしを引っかけてつなぎ、水平な机の上で、A の持ち手を左向きに、B の持ち手を右向きに、2 人で引き合った。引く強さを変えて 3 回調べたところ、それぞれの目もりは次の表のようになった。ばねばかり A の目もりは B が A を引く力の大きさを、ばねばかり B の目もりは A が B を引く力の大きさを示している。
| 1 回目 | 2 回目 | 3 回目 | |
|---|---|---|---|
| A の目もり〔N〕 | 1.0 | 2.0 | 3.5 |
| B の目もり〔N〕 | 1.0 | 2.0 | 3.5 |
この実験の結果から考えられる、「A が B を引く力」と「B が A を引く力」の関係について述べた文として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 2 力は、同じ 1 つの物体にはたらいていて、つり合っている。
- イ 2 力は、強く引いた人の側の力のほうが大きくなる。
- ウ 2 力は作用・反作用の関係にあり、同じ大きさで同じ向きである。
- エ 2 力は作用・反作用の関係にあり、同じ大きさで反対向きである。
この問題で使うもの
- 力のつり合いと作用・反作用（説明と入口の問題）
この問題を解けるようになるまで（2 技能）
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ヒント
行き詰まったら、上から順に 1 つずつ開いてください。
ヒント 1
「力のつり合いと作用・反作用」の技能を使う。2 力がそれぞれどの物体にはたらいているかに注目しよう。
ヒント 2
2 力のつり合いは同じ物体にはたらく 2 力、作用・反作用は別々の物体にはたらく 2 力である。どちらも、大きさは同じで向きは反対である。
ヒント 3
「A が B を引く力」は B に、「B が A を引く力」は A にはたらく。表から 2 力の大きさを比べるとイは除ける。残りの選択肢を、はたらく物体と向きで確かめよう。
答えと解説
答えを見る
エ
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解説を読む
「力のつり合いと作用・反作用」の知識を使い、2 力の組がつり合いの関係か作用・反作用の関係かを判定する。
ステップ 1: 2 力がどの物体にはたらいているかを確かめる
- 「A が B を引く力」は、B にはたらく力である。
- 「B が A を引く力」は、A にはたらく力である。
つまり、2 力は別々の物体にはたらいている。
ステップ 2: 大きさと向きを確かめる
表から、どの回でも A と B の目もりは等しいので、2 力の大きさは常に同じである。また、A が B を引く力は左向き（A のほうへ向かう向き）、B が A を引く力は右向き（B のほうへ向かう向き）なので、2 力は反対向きである。
ステップ 3: どちらの関係かを判定する
- 2 力のつり合い: 同じ大きさ・反対向き・同一直線上で、同じ物体にはたらく。
- 作用・反作用: 同じ大きさ・反対向き・同一直線上で、別々の物体にはたらく。
2 力は別々の物体にはたらいているので、作用・反作用の関係である。
よって、答えはエである。
- ア: 誤り。2 力は B と A という別々の物体にはたらいているので、つり合いの関係ではない。
- イ: 誤り。表の結果では、引く強さを変えても A と B の目もりはいつも等しく、一方の力だけが大きくなることはない。
- ウ: 誤り。作用・反作用の 2 力は反対向きであり、同じ向きではない。
別解
どの回も A の目もりと B の目もりが等しいので、A が B を引く力と B が A を引く力は同じ大きさである。2 つの力は A と B という別々の物体にはたらき、向きは反対（A は B に右向きに引かれ、B は A に左向きに引かれる）。これは作用・反作用の関係。ア: 力は別々の物体にはたらくので、同じ物体にはたらいてつり合うというのは誤り。イ: 目もりが等しいので、強く引いた側が大きいというのは誤り。ウ: 向きは反対なので「同じ向き」は誤り。エ: 作用・反作用で、同じ大きさで反対向きなので正しい。よって答えはエ。