高校物理をやさしく解説するブログ

高校物理をやさしく解説するブログです。説明は全てテキスト中心にまとめております。図はたまにありますが基本的に想像力を働かせて読んでください。「読んで」物理のイメージを作りましょう。

    著書『力学の基礎』はこちらです。
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    堀口塾

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    タグ:予備校講師

    1.等速度運動
    (1) 速さと速度について
    「速さ」と「速度」は同じ意味を示すものと思いがちだが、
    物理ではしっかりと区別して理解する。

    「速さ」と「速度」言葉は似ているが、速さと速度は同じものではない。
    別のものと考えよう。

    ‘韻限度で運動→等速度運動といえる○
    同じ速さでカーブを曲がる運動→等速度運動といえない×

    ,両豺臚韻限度で運動していると言える。△両豺腓脇韻限度で運動しているとは言えない。しかし,同じ速さで運動しているとは言える。その違いは何か?速度は「大きさ(速さ)と向き」の2つの量を示すものであるということである。それに対して速さは「大きさ」のみを表す量である。円運動している場合は,たとえ一定の速さである時速20kmで運動していたとしても,常に向きが変化している。つまり速さは一定だが速度は変化しているのだ。よって同じ速度で運動しているとは言えないのである。ということは,同じ速さで運動しても加速度は存在する?

    同じ速度で運動=等速度運動=等速直線運動
    等速度運動と等速直線運動は同じこと。等速度運動は同じ速さで真っ直ぐに運動することである。

    (2) 平均の速さと瞬間の速さ
    実は速さには2種類あって、「平均の速さ」と「瞬間の速さ」というものがある。例えば100m走の走者のタイムが12sの場合,走者の速さは100÷12≒8.3m/sと計算で求まっていても,それは平均の速さなのである。厳密にいうと走っている途中は,速くなったり遅くなったりしていて、速さは一定ではない。だから8.3m/sというのは「平均の速さ」ということになる。全ての距離をかかった時間で割れば平均の速さとなる。それに対して「瞬間の速さ」は,その瞬間瞬間の速さであるが,これを求める場合は、非常に短い時間Δtにおいて進んだ距離ΔsそのΔtで割ってあげればよい。

    いろいろなものの速さ
    歩行者1m/s
    自転車5m/s
    チーター30m/s
    新幹線80m/s
    ジェッ旅客機250m/s
    音(空気15℃)340m/s
    スペースシャトル7.7×10**3 m/s 
    地球の公転3.0×10**4 m/s 
    光(真空中)3.0×10**8m/s 【等速度運動と等加速度運動のまとめ】の続きを読む

    はじめ教室内にみんな着席していました。

    教室内の温度はとても低く、
    皆は動かずにじっと着席していました。

    そこで暖房のスイッチをON!
    教室内はだんだん温まって、
    みんなは動き出しました。

    はじめは席の近くの人と話し出します。

    そのうち席を立って動き出します。

    さらに温度が上昇します。

    皆の話も盛り上がって、
    どこでも自由に動き回って、
    教室内のあちらこちらへ散らばっていき、
    しまいには、教室外に出てしまう人もいます。

    この風景、イメージできましたか?!

    物質の温度を上昇させると、
    一般に、
    固体→液体→気体
    と状態変化していく。 【温度と熱運動】の続きを読む

    力学的エネルギー保存の法則

    力学的エネルギー保存の法則
    保存力のみが物体に仕事をしているとき、
    物体の力学的エネルギーは一定に保たれる。 【力学的エネルギー保存の法則】の続きを読む

    物理を高校2年生から始めた人も多いのではないでしょうか。
    理系と文系に進路が分かれた後から物理を始める学校が増えているようです。

    さて高校2年生の物理の勉強法であるが、
    大事なことは次のことです。

    力学をしっかりとやる

    力学をしっかりとやる、ということに尽きます。

    力学は、他の波動、電気、磁気、原子、熱など
    他のあらゆる分野に顔を出します。
    つまり、力学は物理の土台となるわけです。

    そして、高校2年生では、
    この力学をいかに勉強するかが、
    大事だと思う。

    高校の授業で物理をスタートする場合、
    あらたな試みがなければ、たいてい力学からスタートするはずです。
    (私はかつて波動からスタートしたことはあるが)

    一番初めは「物理とは何ぞや」ということも含めて
    教わるでしょう・・・いや、そんなこと考える
    暇もないかもしれないし、教わらないかもしれない。

    だからここで、力学は大切!と言っておこう。

    このことを意識するかしないかで、
    今後の勉強の仕方が大きく変わってくる。

    また、もしも東大・東工大レベル、もしくは、
    早稲田・慶応・上智レベル、もしくはMARCHなど、
    一流大学を目指す人は、高校2年生からしっかりと
    物理に取り組んだほうが、後が楽です。 【高校2年生の物理勉強法】の続きを読む

    先日、物理をどのように勉強したらよいか?
    という質問を受けた。

    夏休みが終わって、センター試験まで、
    あと残りわずかとなった今、
    一体物理はどのような勉強法がいいのか?

    慌てる気持ちを抑えて
    一問、一問、問題を
    紙に書いて解いていく

    という作業をやって欲しい。

    決して、見るだけの勉強法はいけない。
    わかったつもりになると、
    テストで全然書けないのである。

    書いたほうが頭に残る。
    これは手の神経が脳に刺激を与えるからだそうだ。

    また、力学分野はしっかりと理解できているか?
    ということを自分に問いかけて欲しい。
    そして、まだ力学が完成していなかったら、
    運動方程式から始めよう。

    本屋に行くと、いかにもやるとすぐに
    できるようになるような参考書や問題集が
    売っているが、世の中そんなうまい話はない。

    勉強法を悩む諸君にとっては
    どれをやっても同じ効果と見る。 【高3受験生 物理 秋の勉強法】の続きを読む

    斜方投射


    斜方投射とは、
    物体を斜め上方に投げ上げること。

    例えば、野球でホームランを打ったときの
    ボールの軌道や、サッカーボールを蹴ったときの
    軌道などは斜方投射によって作られた軌道である。

    斜方投射を物理で考えるには、
    水平投射と同様に、
    x軸方向(水平方向)→と
    y軸方向(鉛直方向)↑を
    別々に考える。

    初速度v0、角度θで斜方投射した
    場合について考えてみよう。 【斜方投射】の続きを読む

    image


    変位とは、つまり、位置の変化

    言い換えると、

    物体がどちらにどれだけ動いたかを示す量

    ということである。

    それと似た量に距離(道のり)があるが、
    距離は単なる大きさを表す量。

    それに対して、変位は、
    どちらにどれだけ動いたか、
    ということで、
    方向を示す言葉や符号などを
    付け加えなければならない量

    である。

    つまり、ベクトル量なのである。

    例えば、原点(0m)から
    物体が出発して、
    正の方向へ10m動いたら、
    変位は+10mとなる。

    −−−−0−−−−−−−−−→10−−−

    それに対して、
    負の方向へ2m動いたら、−2mとなる。

    −−−−2←−0−−−−−−

    つまり、

    スタート地点からゴールへ
    どちらにどれだけ位置が変化したか?


    を考えればよいのである。

    では、今度は往復運動を考えよう。 【変位とは】の続きを読む

    1.物体にはたらく力
    静止している物体や運動している物体の状態を考える場合は,まず「その物体にどのような力が働いているか?」ということを考えなければなりません。力には重力,摩擦力,垂直抗力などいろいろな名称をもつ力がありますが,このようなたくさんの力の中から,物体に働いている力はどのような力かということを,一つ残らず全てみつけなければならないのです。ではどうやってみつければよいのでしょうか?

    正直,たくさんの力の中から,物体に働く力をひとつひとつ探していくのはかなり面倒なことです。ですから,みつけかたのコツというものをおさえておきましょう。そのコツとは,「力は大きく分けて2つの種類に分かれる。」ということです。

    力がたくさんあっても,たった2種類で分類されるものと考えていいのです。その2種類の力とは一体なんでしょう?それは,場の力と接触力です。では,場の力と接触力とはどのような力なのでしょう。

    (1)場の力
    まず,“場の力”とはどのようなものでしょうか。今,僕らは地球の上にいますが,そのことで,場の力を受けています。その場の力とは何でしょうか。そうです,一番有名な力・・・重力なのです。重力というのは,ボールが地面の上にあっても,宙を飛んでいても地球上にある物体にはいつも働いています。この重力は,地球上,つまり地面からそう遠くない場所にある物体には,いつでも働きます。これは,つまり,地球表面には重力が働く空間があって,その空間の中にいれば地球とくっついていようが離れていようが重力は働くということになります。このような重力が働く空間のことを重力場といいます。この重力場の仲間に,静電気による力や磁石による力もあります。これらの力は全て,電場や磁場という空間内にある物体に対して決まった力が働きます。

    以上のように,ある特定の力が働く空間のことを場といいます。よって場の力とは場の中で働く力を言います。場の力というと,重力をはじめとして,万有引力、静電気の力、磁石の力などが代表的ですが,今勉強しているこの力学の分野では,静電気の力や磁石の力は出てこないので,とりあえず重力だけを考えればよいでしょう。この重力は質量mの物体にmgという大きさで働き,向きは地球の中心向きです。 【力の働き方】の続きを読む

    運動方程式

    運動方程式の立て方

    運動方程式 ma = F 
    ※覚え方「まあ、太ったわね〜」

    質量〔kg〕×加速度〔m/s2〕=物体に働く力の和〔N〕

    どのように運動方程式をたてるか?

    運動方程式のたて方をマスターしよう。

    まず,運動方程式の基本形は ma = F である。

    左辺 ma と右辺 Fの式を作って等号で結べばよいのだが、
    甘くみてはいけない!!

    では,次のような問題を考えてみよう

    (例題)質量mの物体が,右向きに力F,左向きに床からの摩擦力fを受けながら,右向きに加速度aで進んでいる。このとき物体の運動方程式を求めよ。 【運動方程式の立て方】の続きを読む

    単振動している物体に働く力は復元力である
    単振動している物体について働く力の合力を求めると必ずF=-kxの形になっている。これを復元力といい,変位xに比例し,比例定数の符号が負になるのが特徴である。この形から働く力を考えると,xが正のときに働く力は負となり,xが負のときに働く力は正となり,物体は遠くまで行っても結局原点に戻ってきて行ったり来たりの運動をする。これが単振動である。

    周期は復元力の式から求める
    復元力F=-kx →周期 T=2π√m/k
    単振動の問題において,時間的なことを聞かれたら,大概は「周期」がからんでくる。周期は公式として覚えておく必要があり,公式中の定数kが単振動においてどのような式になるのかが大事である。このkを求めるには物体に着目して復元力の式を求めてやらないといけない。このkが求まれば公式に代入して周期が求まるのだ。 【単振動のポイント】の続きを読む

    ブログネタ
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    静電気力と電場

    静電気力
    電気には正電荷(+)と負電荷(−)しかない。
    これらの間に働く力を静電気力、
    もしくは、クーロン力という。

    髪の毛を下敷きでこすると静電気が発生して、
    髪の毛が下敷きにくっつく。

    これは静電気力によるもの。

    距離rはなれた電荷q1, q2の間に働くクーロン力の式は
    F=k×q1・q2/r^2

    と表される。

    では、次は電場の説明をしよう。 【静電気力と電場】の続きを読む

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