力の働き
このノートの問いがそのまま復習カードになり、忘れかけたころに出題されます。
学習指導要領 第 1 分野 (1) 身近な物理現象 ア (イ)「力の働き」㋐。
0. どういう単元か
力は目に見えません。見えるのは力が働いた結果だけです。
そこで理科では、力を「大きさ」と「向き」を持つ矢印として表し、数で扱えるようにします。
この単元でいちばん問われるのが、重さと質量の区別です。
| 重さ | 質量 | |
|---|---|---|
| 何の量か | その物体に働く重力の大きさ | その物体そのものの量 |
| 単位 | N〔ニュートン〕 | g・kg |
| 場所で変わるか | 変わる（月では約 6 分の 1） | 変わらない |
| はかる道具 | ばねばかり | 上皿てんびん |
引っかけの分かれ目は次の 3 つ。
- 月へ持っていくと変わるのは重さだけ（質量は変わらない）
- ばねの伸びは、ばねの長さではない（自然長からの伸びが力に比例する）
- つり合いは 1 つの物体に働く 2 力の話（2 つの物体の間の押し合いではない）
1. 力の三つの働き
根拠: 学習指導要領 1-(1)-イ-㋐
物体に力が働いていると分かるのは、どんなことが起きたときか？（3 つ）
変形する・支える（持ち上げる）・運動の様子を変える
力そのものは見えないので、この 3 つのどれかが起きたことで力の存在が分かる。
力を図で表すとき、矢印は何を表している？
向き＝矢印の向き、大きさ＝矢印の長さ、働く点＝矢印の始点（作用点）
力は大きさと向きの両方で決まるので、数値だけでは表せない。
力の大きさの単位は？
N〔ニュートン〕
1 N は、質量約 100 g の物体に働く重力の大きさにほぼ等しい。
2. いろいろな力
根拠: 学習指導要領 1-(1)-イ-㋐
離れていても働く力（重力・磁力・電気の力）と、触れていないと働かない力があります。
作図でどこに矢印を描くかが変わるので、区別しておきます。
地球が物体を地球の中心に向かって引く力を何という？
重力
離れていても働く。物体の中心（重心）から下向きの矢印で表す。
机の上の本が沈み込まないのは、机が本を押し返しているから。この力を何という？
垂直抗力
面に触れているときだけ働き、面に垂直な向き。
変形した物体が元に戻ろうとして生じる力を何という？
弾性力（弾性の力）
ばね・ゴム・たわんだ板などに生じる。ばねばかりはこの力を使ってはかっている。
触れていなくても働く力を 3 つ挙げよ。
重力・磁力・電気の力（静電気の力）
摩擦力や垂直抗力は触れていないと働かない。
3. ばねの伸びと力の大きさ
根拠: 学習指導要領 1-(1)-イ-㋐
ばねは、力の大きさを長さという見える量に変えてくれる道具です。
だから「力をはかる」実験の道具になります。
ばねの伸びと、ばねに加えた力の大きさの関係は？
ばねの伸びは、加えた力の大きさに比例する（フックの法則）
グラフは原点を通る直線になる。
ばねに 2 N の力を加えたら 5 cm 伸びた。6 N ではいくら伸びるか？
15 cm
伸びは力に比例するので、力が 3 倍なら伸びも 3 倍。
求めるのは全長ではなく伸びであることに注意。
実験でばねの「伸び」を求めるとき、何を引き算する？
（おもりをつるしたときの長さ）−（何もつるさないときの長さ）
自然長を引かずに全長のままグラフにすると、原点を通らない直線になってしまう。
4. 重さと質量
根拠: 学習指導要領 1-(1)-イ-㋐
重さと質量は、それぞれ何を表す量か？
重さ＝その物体に働く重力の大きさ（単位 N）
質量＝その物体そのものの量（単位 g・kg）
同じものを指す言葉ではない。
質量 600 g の物体を月へ持っていくと、質量と重さはそれぞれどうなる？
質量は 600 g のまま。重さは約 6 分の 1 になる
月の重力は地球の約 6 分の 1。物体そのものの量は場所で変わらない。
上皿てんびんとばねばかりは、それぞれ何をはかる道具か？
上皿てんびん＝質量（分銅とつり合わせるので、月でも同じ値）
ばねばかり＝重さ（重力でばねが伸びるので、月では違う値）
5. 二力のつり合い
根拠: 学習指導要領 1-(1)-イ-㋐
力が働いているのに物体が動かないことがあります。
力が消えたのではなく、打ち消し合っているからです。
1 つの物体に働く 2 力がつり合う条件は？（3 つ）
大きさが等しい・向きが反対・同一直線上にある
3 つすべてがそろって初めてつり合う。1 つでも欠ければ物体は動き出す。
机の上で静止している本に働いている、つり合った 2 力は？
重力（地球が本を引く力）と垂直抗力（机が本を押す力）
どちらも「本」という 1 つの物体に働いている。
つり合いの 2 力と、作用・反作用の 2 力の違いは？
つり合いは 1 つの物体に働く 2 力。作用・反作用は 2 つの物体が及ぼし合う力
机の上の本なら、本に働く重力と垂直抗力がつり合い、
本が机を押す力と机が本を押す力が作用・反作用。