大問1
次の問いについて,式を書いて答えましょう。
□① 質量3kgの荷物を,次の図のようにして10Nの力で水平方向に5m動かしました。このときの仕事の大きさを求めましょう。( 50J )
□② ①の仕事をするのに2秒かかったときの仕事率を求めましょう。( 25W )
大問2
下の図のAとBの方法で,質量400gの物体を床から0.4mの高さに引き上げました。ただし,動滑車とひもの重さや摩擦は考えません。
□① 物体を引き上げるために手の加える力は,A,Bのどちらが小さいですか。( B )
□② Aの方法のとき,手の加える力がした仕事の大きさを求めましょう。( 1.6J )
□③ Bの方法のとき,手の加える力がした仕事の大きさを求めましょう。( 1.6J )
大問3
下の図は,振り子の運動のようすを示しています。摩擦がないとして,次の問いに答えましょう。
□① 最も位置エネルギーが小さいのは,A〜Eのどの点ですか。( C )
□② 最も運動エネルギーが大きいのは,A〜Eのどの点ですか。( C )
□③ A点での力学的エネルギーと,B点での力学的エネルギーとは,どのような関係がありますか。( 大きさが等しい。 )
□④ 実際の実験では,摩擦があるため,振り子はだんだん振れ幅が小さくなり,最後には止まってしまいます。このとき,力学的エネルギーはどのようなエネルギーに移り変わりましたか。( 熱エネルギー )
大問4
□下の図はエネルギーの変換を表しています。矢印が表す変換の具体例を考え,次の例にならって文章で表しましょう。
例 石油ストーブは,化学エネルギーを熱エネルギーに変換する。( [解答例] モーターは,電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。 )
▶理科でいう仕事(p.49〜55)
□物体に力を加えてその力の向きに動かしたとき,力は物体に仕事をしたという。仕事の大きさは次の式で表す。
仕事〔J〕
= 力の大きさ〔N〕×力の向きに動かした距離〔m〕
1J =1Nm
□動滑車や斜面を使うと,物体を動かすために加える力を小さくすることができるが,力を加えて動かす距離が長くなるため,仕事の大きさは変わらない。これを仕事の原理という。
□一定時間(1秒間)当たりにする仕事の大きさを仕事率という。
▶エネルギー(p.56〜70)
□仕事をすることができる状態にある物体は,エネルギーをもっているという。
□エネルギーの単位はジュール(記号J)である。
□高いところにある物体がもつエネルギーを位置エネルギーという。位置エネルギーの大きさは,物体の高さに比例し,また質量にも比例する。
□運動している物体がもつエネルギーを運動エネルギーという。運動エネルギーは,物体の質量が大きいほど大きく,物体の速さが大きいほど大きい。
□位置エネルギーと運動エネルギーの和を力学的エネルギーという。運動する物体に摩擦力などがはたらかなければ,力学的エネルギーは一定に保たれる。これを力学的エネルギーの保存という。
□位置エネルギーや運動エネルギーのほかに,弾性エネルギー,電気エネルギー,熱エネルギー,光エネルギー,音のエネルギー,化学エネルギー,核エネルギーなどがある。
□いろいろなすがたのエネルギーがたがいに移り変わっても,エネルギーの総量はつねに一定に保たれることをエネルギー保存の法則という。
□利用できないエネルギーの発生を小さくしたとき,「エネルギーの変換効率がよい」という。
□熱の伝わり方には次の3つがある。
・物体(物質)の中を熱が伝わることを伝導(熱伝導)という。
・液体や気体が移動して熱を運ぶことを対流(熱対流)という。
・光がとどくようにして熱がとどく熱の伝わり方を放射(熱放射)という。