理科 第2章
力・圧力
要点編
【既習／完成／最低25問】力の矢印・圧力計算。
① この章のねらい
ここでは、机の上に静止した本と、重さ120 Nの物体の接地面積・圧力の表を例にします。つり合いと作用・反作用を分け、圧力はP＝F÷Sで求めます。
- 力の三要素（作用点・向き・大きさ）を図で示せる
- つり合いと作用・反作用を物体の数で区別できる
- 圧力をP＝F÷Sで、単位をそろえて求められる
- 重さW＝mg（g＝10 N/kg）を使える
② 図と説明
下の図を順に見てください。各図の下に、その図の読み方を書いてあります。
図 1. 力の三要素
作用点・向き・大きさ。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
本が静止しているときの二力
下向きの重力と、机からの上向きの垂直抗力がつり合います。どちらも同じ本にはたらく力です。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 2. つり合いと作用・反作用
同一物体か別物体か。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
つり合いと作用・反作用は別物
つり合いは同一物体の二力です。人が壁を30 Nで押すと壁も人を30 Nで押し返しますが、これは別々の物体にはたらく作用・反作用です。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 3. 圧力と面積
面積が小さいほど圧力大。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
圧力は力÷面積
40 Nが0.20 m²にはたらくとP＝40÷0.20＝200 Paです。同じ重さなら面積が小さいほど圧力は大きくなります。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
図 4. 浮力と重力
押しのけた水の重さ。 図では、矢印の始点と終点、数値や記号の位置を順に対応させて読み、条件を変えても同じ規則で確かめます。
単位をそろえてから割る
200 cm²は0.020 m²です。40 NならP＝40÷0.020＝2000 Paです。cm²のまま割ると桁がずれます。 図や表では、まず矢印・数値・単位が何と何を対応させているかを指で追います。次に条件を式、粒子、力の向きなどへ書き込み、途中の判断を飛ばさずに答えを決めます。見た目や用語だけで決めず、条件が変わっても同じ順序で確かめることが大切です。
受験で押さえる（この章）
語呂は「音↔記号↔意味」の対応表まで書いて初めて覚え方が完成する。そのあと実験・計算の文脈で使う。
覚え方この章の覚え方・語呂
語呂は「何と何が対応するか」が見えて初めて使える。下の矢印の左右を声に出してつなぐ。そのあと「なぜその性質／公式になるか」まで言える状態にする。
必暗実験定石
変えた条件・そろえた条件・測定値を先に書く。覚え方より手順が本命。手順を言えたら「なぜその集め方／検出か」を一言添える。
- 光入射角＝反射角。屈折は媒質／作図は法線から
- 凸レンズ焦点距離を先に測る／実像と虚像の区別
- 音振動数が高さ、振幅が大きさ／媒質が必要
戦い方理科の戦い方
知識で得点を確保し、計算・考察に時間を残す。単位を先に固定する。わからない用語は、定義→例→対比の順で戻す。
- 手順知識問題で得点を確保し、計算・実験考察に時間を残す
- 手順実験問題は「何を変えたか／何をそろえたか／何を測ったか」を先に書く
- 手順単位・有効数字・グラフの軸を見直す。計算は式を残す
- 手順生物・地学の用語は定義を一文で言えるかだけ確認して次へ
- 手順毎日15分：学習中の単元の「受験で押さえる」を音読＋書き
- 手順毎日30〜50分：弱点単元の⑤⑥または⑦を1セット
- 手順近い用語・近い年代・近い数値の取り違え
- 手順問題文の一部だけ合っていて結論がずれる選択肢
④ 公式・用語
| 名称 | 内容 | メモ |
|---|---|---|
| 重さ | W＝mg（g＝10 N/kg） | — |
| 圧力 | P＝F÷S（Pa＝N/m²） | — |
| ばね定数 | k＝F÷x（xはmにそろえる） | — |
用語
| 用語 | 意味 |
|---|---|
| 垂直抗力 | 面が物体を垂直に押し返す力。 |
| つり合い | 同一物体に、反対向きで同じ大きさの力がはたらき静止すること。 |
| 作用・反作用 | 別々の物体に同時にはたらく、大きさが等しく向きが反対の一対の力。 |
⑤ 手順
力と圧力の手順
- 図で「同じ物体か・別物体か」を先に決める
- 重さは質量に10を掛ける
- 圧力は面積をm²にしてからF÷S
- ばねは伸びをmに直してからk＝F÷x
⑥ 例題
途中の考え方を追うための例です。演習は問題編で行います。
質量0.50 kgの物体の重さは何Nか（g＝10 N/kg）。
考え方
W＝0.50×10＝5。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：5 N
40 Nが0.20 m²に垂直にはたらく圧力は何Paか。
考え方
P＝40÷0.20＝200。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：200 Pa
重さ120 N、面積0.05 m²のときの圧力は何Paか。
考え方
P＝120÷0.05＝2400。表の「面積が半分で圧力2倍」と同じ関係です。 まず問題文から与えられた量・単位・向きを取り出し、図のどの部分に対応するかを確認します。次に式または規則に数値や条件を順に当てはめ、計算や判定の途中を省かずに進めます。最後に単位、向き、桁、問いへの答え方が合うかを検算し、根拠と結論を結びます。
答え：2400 Pa
⑦ 入試での使われ方
- つり合いか作用・反作用かを、物体の数で先に分ける
- 圧力は必ず÷（掛けない）
- cm²→m²は÷10000
- ⑤基本：005net基本問題 ⑥標準：005net標準 ⑦応用：JS88型の実験連鎖＋本アプリ
- 理科の学習（005net）で基本→標準を章ごとに
- JS88理科過去問で四分野の配分と実験連鎖を確認
⑧ よくある誤り
- 質量kgをそのまま重さNと答える
- つり合いと作用・反作用を同じとみなす
- 面積の単位換算を忘れる
⑨ 確認
次ができたら問題編へ進んでください。
- 本の重力と垂直抗力のつり合いを説明できる
- P＝F÷Sで圧力を求められる
- 作用・反作用を別物体の力として説明できる