【すい塾】物体の運動［中3・理科］

こんにちは、すいです

私のプロフィールを見ると将来の夢に学校教員と書いてあります。小学校と中学校(理科)教諭免許を取得するために大学進学を目指しています。高校の勉強に追われている日々ですが、中学校の学習内容とかけ離れてしまうことのないよう、気まぐれで問題解説的なアレをエラそうにやってみたいと思います。

第1回は理科、物理です。

「理科」の豆知識

中学校は「理科」を1年次に週3時間、2・3年次に週4時間を目安として履修します。高校では分野ごとに名前が分かれる話は聞いたことがあるでしょう。学校によって受けることのできる科目が異なるので、例えば地学に興味があるのに地学がカリキュラムに存在しない高校を選んでしまう可能性もあるわけです。受験前に確認しておきましょう。

理科ーー物理基礎ー物理

　　｜ー化学基礎ー化学

　　｜ー生物基礎ー生物

　　｜ー地学基礎ー地学

とりあえず有名どころを書いてみました。この中の基礎3つまたは「科学と人間生活」＋1科目が必修みたいですね。

高校で言うところの「物理基礎」に該当する、「運動とエネルギー」についてお話しします。

なお私の代と現在では学習指導要領が異なるため、多少言い方の違いや履修学年の食い違いがあるかもしれません。極力調べて現在の言い方で記載しますが、誤りがありましたらごめんなさい。

物体の運動〜速さ〜

運動って？

さて、皆さんは日常にある物体の運動と聞かれてぴんとくるでしょうか。運動するのは私たち人間だけではありません。物体が「斜面を下る」「円を描くように回る」「はねる」「直線を描くように進む」全部「運動」です。

運動には「速さ」がある！

当たり前ですね。人間も広い意味では物体。斜面を下ることも直線上を走ることもできます。私よりもウサインボルトの方が速く走れる。運動できる。物体の運動には速さという概念が存在します。

さて、物体の運動の速さは次の式で求められます。

速さ〔m/s〕＝移動距離〔m〕／かかった時間〔s〕

〔m/s〕は「メートル毎秒」と呼びます。mがkmに変われば「キロメートル毎秒」。sがhに変われば「メートル毎時」です。移動距離÷かかった時間をすることで、単位時間あたりに移動した距離、すなわち速さを求めることができます。

この計算は実は既に皆さん実践済みです。小学生の時に「みはじ」や「はじき」と習った記憶はありませんか？それです。

ここからは新しい語句です。

速さは大きく2種類の考え方に分けられます。

平均の速さ

ある電車が12kmの距離を8分で走ったとします。上の式から速さを求めると、

12〔km〕/8〔m〕＝1.5〔km/m〕

1.5〔km/m〕×60＝90〔km/h〕

※「m」は「メートル」ではなく「minute（分）」

よって時速90kmの速さで走ったとわかります。このように、ある区間を物体が一定の速さで走り続けたと仮定した時の速さのことを「平均の速さ」と言います。

瞬間の速さ

電車は常に加速、減速を繰り返しています。1秒後、今の速さは変わってしまっているのです。今！この一瞬！スピードメーターを見たとき、そこに表示されている速さのことを「瞬間の速さ」と言います。

今まで皆さんが解いてきた問題で出てきた速さは「平均の速さ」ですが、実は日常的に近い存在の速さとは「瞬間の速さ」だったりします。

等速直線運動

中学の物理では「摩擦」がないものとして話が進みます。通常物体が机の上をすべるとき、進む方向とは逆向きに、物体の進行を妨げようとする力（摩擦力）が働くのですが、これは高校物理の範囲ですので今回は触れないことにします。

摩擦が全くない平面上において、力を与えていない物体は一定の速さで一直線上を進みます。これを等速直線運動と言います。運動の速さも向きも、何かがその物体に力を新たに与えない限り変化することはないのです。

自由落下

では物体に力を与えた場合、運動の仕方はどうなるのでしょうか。等速直線運動では、平面というのは水平であることになっています。ではこの面を傾けたら…？

当然低くなった方に向かって物体は運動しますね。直接物体に触れた訳ではありませんが、これも物理では物体に力を与えたことになるのです。この場合、物体の速さは徐々に速くなっていきます。

さて、ではこの傾きを90°にしたらどうなるでしょうか。当然物体は真下に落下しますよね。重力に引っ張られているのがその理由です。このように、物体に働く力が重力のみになったとき、物体は自由落下するのです。

運動と逆向きの力

では物体が運動している方向と逆向きに力を与えたら…？物体の速さは遅くなります。別に難しい式とか法則は必要ありません。斜面とボールを思い浮かべて、斜面の傾きによってボールの運動が加速したり減速したりする、それだけのことです。

おわりに

ここまで読んでいて気付きませんか…図が一切ない！！！

最初は図やグラフを載せようとしたのですが、ちょっとキャパが…とは言ってもこれから全記事文字だけだと誰も見ないと思うので、なんとか頑張ったり、テーマを工夫したりして飽きないようにしたいと思います。

今回のように講義にとどまらず、実際に過去問を解いてみたり…などなど、中学の基礎範囲を再履修するという意味も込めて、更新していきますね…！

すい