水平な机の上に、鉄でできたクリップを置いた。棒磁石を手に持ち、机の面にそってクリップの横からゆっくり近づけたところ、棒磁石がクリップにふれる前に、クリップが机の上をすべって棒磁石のほうへ動き、棒磁石にくっついた。
この実験で、クリップを棒磁石のほうへ動かした力として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
- ア 摩擦力
- イ 弾性力
- ウ 重力
- エ 磁力
重力・弾性力・摩擦力・垂直抗力・磁力・電気力の用語を答えられ、ふれ合ってはたらく力と離れていてもはたらく力を区別し、身のまわりの場面でどの力がはたらいているかを判定できる
中学までに習ったことだけで始められます。
身のまわりの物体にはたらく力には、重力・弾性力・摩擦力・垂直抗力・磁力・電気力(電気の力)などの種類があります。この技能では、それぞれの力の名前とはたらき方を覚え、物体どうしがふれ合ってはたらく力と、離れていてもはたらく力を区別できるようにします。「〜の力を何というか」という問題や、ある場面でどの力がはたらいているかを選ぶ問題に答えられるようになります。
力は、物体の形を変えたり、物体を支えたり、物体の動き(速さや向き)を変えたりするはたらきをもちます。力の名前は「どの物体が、どの物体に、どのようにしてはたらかせているか」で決まります。
多くの力は、物体どうしがふれ合っているところではたらきます。変形したばねやゴムがもとの形にもどろうとして、ふれている物体を押したり引いたりする力が弾性力(弾性の力)です。机の上に置いた物体を、ふれている面が垂直に押し返す力が垂直抗力です。ふれ合っている面と面の間で、物体の動きをさまたげる向きにはたらく力が摩擦力です。これらは、ふれ合いがなくなるとはたらかなくなります。
一方、離れていてもはたらく力もあります。地球がその中心に向かって物体を引く力が重力で、物体が空中にあって地面にふれていなくてもはたらきます。磁石の極どうしが引き合ったりしりぞけ合ったりする力が磁力(磁石の力)、こすった下じきが髪の毛を引きつけるように、電気を帯びた物体どうしの間にはたらく力が電気力(電気の力)です。この 3 つは、間をあけても、間に紙などをはさんでもはたらきます。
力を受けている物体と、力をはたらかせている物体(相手)を確かめる
相手とふれ合っているかどうかを確かめる。ふれ合っていれば「ふれ合ってはたらく力」、離れていれば「離れていてもはたらく力」の候補から選ぶ
ふれ合ってはたらく力:変形したばね・ゴムがもどろうとする力は弾性力、面が物体を垂直に押し返す力は垂直抗力、面にそって動きをさまたげる力は摩擦力
離れていてもはたらく力:地球が物体を引く力は重力、磁石の力は磁力、電気を帯びた物体どうしの力は電気力(電気の力)
力の向きも確かめる。重力は鉛直下向き、垂直抗力は面に垂直、摩擦力は動き(動こうとする向き)と反対向き
水平な机の上に本を置いたところ、本は静止したままであった。このとき、机の面が本を垂直に押し上げている力を何というか。
手順 1:力を受けている物体は本で、力をはたらかせている相手は机の面です。
手順 2:本と机の面はふれ合っているので、ふれ合ってはたらく力の中から選びます。
手順 3:面が、ふれている物体を面に垂直な向きに押し返す力なので、垂直抗力です。(変形したばねがもどろうとする力ではないので弾性力ではなく、面にそって動きをさまたげる力でもないので摩擦力でもありません。)
手順 5:向きは机の面に垂直で上向きで、本にはたらく鉛直下向きの重力とつり合っています。
答え:垂直抗力
答え: 垂直抗力
重力はふれ合っているときだけはたらくとしてしまう誤り。正しくは、重力は離れていてもはたらく力で、空中を落ちているボールにも重力がはたらいている
机の上の本を押し上げる力を重力としてしまう誤り。重力は地球が本を鉛直下向きに引く力。正しくは、机の面が本を上向きに押す力は垂直抗力
摩擦力が物体の動く向きにはたらくとしてしまう誤り。正しくは、摩擦力は面にそって、物体が動く(または動こうとする)向きと反対向きにはたらき、動きをさまたげる
磁力や電気力(電気の力)が、物体どうしがふれていないとはたらかないとしてしまう誤り。正しくは、磁石どうしや電気を帯びた物体どうしは、離れていても引き合ったりしりぞけ合ったりする
この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。
次の文は、身のまわりではたらく力について述べたものである。
水平な床の上に置いた重い箱を、手で水平に押したが、箱は動かなかった。このとき、手が箱を押す力とつり合っているのは、床と箱がふれ合う面で、箱の動きをさまたげる向きにはたらく[ a ]である。また、輪ゴムの両端を指にかけて引きのばすと、輪ゴムが元の形にもどろうとして、指を引く力がはたらく。このような力を[ b ]という。
文中の空欄 a・b に入る語句の組み合わせとして正しいものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
| a | b | |
|---|---|---|
| ア | 垂直抗力 | 弾性力 |
| イ | 摩擦力 | 重力 |
| ウ | 垂直抗力 | 重力 |
| エ | 摩擦力 | 弾性力 |
次の (1)〜(3) のように、物体が静止している。
(1) 水平な机の上に本が置かれ、静止している。
(2) 天井からつるしたばねの下端におもりをつるしたところ、ばねがのびた状態でおもりが静止した。
(3) 水平な机の上に、2 つの磁石 A、B を少し離して置いた。A と B は互いに引き合ったが、机の面との間の摩擦力によって、どちらも動かずに静止した。
次のア〜カの 2 力の組のうち、作用・反作用の関係にあるものを、すべて選べ。
水平な机の上に、中央に穴のあいたドーナツ形の磁石 A を置き、穴に鉛直な細い棒を通して棒を机に固定した。次に、同じ形の磁石 B を、A と同じ極どうしが向かい合うようにして棒に通したところ、B は A にふれることなく、A の少し上で浮いたまま静止した。ただし、棒と磁石の間の摩擦は考えず、棒は磁石に上下の向きの力をおよぼさないものとする。
このとき、「磁石 A が磁石 B を上向きに押す力(磁力)」の反作用にあたる力として最も適当なものを、次のア〜オから 1 つ選べ。