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。

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    堀口塾

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    タグ:予備校講師shumon

    相対速度


    走っている人から車を見たら
    何m/sで見えるかな?

    走っている電車に乗っているときに、
    平行して走っている電車を見ると、
    相手がゆっくりと走っているように見える。

    実際はホームから見ると、
    両者の電車もかなりのスピードで
    走っているというのに。

    このような場合、
    走っている電車から、
    相手の電車を見たときの速度を
    相対速度という。

    では、例で考えてみましょう。
    【相対速度】の続きを読む

    先日、渋谷駅に行ったときのことです。

    埼京線から山手線への乗り換えのときに、
    埼京線から山手線へつながる通路に
    「動く歩道」がありました。

    そこで、早歩きすると、
    ものすごく速く移動できました。

    これは、地面にいる人から見て
    感じることですが、

    なぜ速く移動できるのでしょうか??

    まさに、これこそが速度の合成なのです。


    速度の合成

    速度v1とv2の合成はベクトル式でv1+v2となる。

    図で表すと、v1ベクトルとv2ベクトルを
    それぞれ辺とする平行四辺形(長方形も含まれる)の
    対角線の矢印が合成速度のベクトルとなる。

    速度の合成1


    よく使われる例が、川を渡る船の場合である。

    川の流れの速度をv1とし
    、船の静水時の速度をv2とした場合、
    この船が、川の中を進む場合、
    岸から見る速度が合成速度となり
    ベクトルの和としてv1+v2と求まる。

    速度の合成2


    川の流れの速度と船の速度が
    一致するなら和で求まり、
    逆向きなら船の速度であるv2が負なので
    計算は引き算となる。

    また、直角に川をわたる場合は、
    対岸よりも川下に船は流されてしまう。

    その方向はまさに、
    v1+v2のベクトルの方向で
    平行四辺形の対角線となる。

    次、速度の分解へ・・・ 【速度の合成と分解】の続きを読む

    直線運動とそうでない運動


    (1) 速さと速度について
    「速さ」と「速度」は、似たような言葉で、
    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こと。

    「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。

    では、「速さ」と「速度」の違いだが、
    次の ↓△留親阿砲弔い胴佑┐討澆襦

    ‘韻限さでまっすぐ運動している

    同じ速さでカーブを曲がる運動

    ,鉢△篭Δ
    同じ「速度」で運動している、
    と言えるかどうか?

    ・・・考えてみよう。 【速さと速度】の続きを読む

    電荷どうしに働く力をクーロン力もしくは
    静電気力といい、クーロンの法則によって示される。

    電荷には+と−があり、
    これらの組み合わせによって、
    力の働く様子が異なる。

    (+)→  ←(−)
    異符号では引力が働く

    ←(+)  (+)→
    ←(−)  (−)→
    同符号では斥力(反発力)が働く 【クーロンの法則】の続きを読む

    気球はなぜ浮くか?

    気球のバルーンが大気から受ける浮力によって浮く。

    しかし、条件がそろわないと浮かない。

    その条件とは、
    バルーンが受ける浮力が
    気球自体の重さ+バルーン内部の気体の重さ
    よりも大きくなければ浮かない。

    とても簡単に言ってしまえば、
    子供がもっている風船は
    なぜ浮くのか?中に入っている気体が、
    まわりの空気よりも軽いからである。 【気球はなぜ浮くか?】の続きを読む

    力のつり合いは、いずれの場合も、

    物体に働く力(ベクトル)の和=0

    がつり合い成立の条件である。

    一直線上における力のつり合いは
    逆向きそれぞれ、同じ向きどうしの力の和が等しい、
    と考えよう。

    つまり、次のように物体に力が働き、
    つり合いが成り立っているとしよう。

    F1←■
    F2←■→F3

    この場合、

    F1+F2=F3
    (左向きの力の和=右向きの力の和)

    が成立する。

    また、力をベクトルとして考えると、
    右向きを正として、
    つり合いの式は、
    次のようにも表せる。

    (-F1)+(-F2)+F3=0

    これは、F1+F2=F3を
    並べ替えただけなので、
    式としては、同じ内容であるので、
    問題はない。 【力のつり合い】の続きを読む

    水平投射


    高いところから物体を
    水平方向に投げることを
    「水平投射」という。

    物体が描く軌道は放物線となる。

    この水平投射の運動を分析する場合は、
    水平方向のx方向と鉛直方向のy方向に
    運動を分けて考える。

    まず、x方向に関してどのような
    運動をするのかというと、
    物体が運動中に水平方向には
    力を受けないから、
    等速直線運動と同じ運動をする、
    と考えられる。

    水平投射されて運動している物体を
    上からライトで照らして、
    地面に映った影の運動を頭の中で
    イメージしてみよう。 【水平投射】の続きを読む

    いまここに物理で扱う、
    正弦波があったとします。

    正弦波というのは、
    数学で、もうすでに三角関数を勉強した人なら、
    sinの形をした曲線のグラフであることが
    すぐにわかるでしょう。

    では、物理で扱う波は、
    数学で習う三角関数と、
    全く同じと言えるでしょうか?

    答えはノーです。

    似ているようで、
    実は大きな違いがあります。

    数学で習う正弦波というのは、
    たいていの場合、縦軸yが関数の値で、
    横軸xがラジアンになっています。

    しかし、物理の波は、そのようにはならず、
    y軸は変位、つまり、関数の値ですが、
    横軸は位置を表す値になっています。

    さらに、
    これに時間が加わります。

    時間軸は書いておりませんが、
    時間が経つと、書かれている波は
    動いていくと考えて下さい。

    物理のsin波というのは、
    具体的にどのような動きかと言うと、
    時間が経過すると、
    横軸に平行に移動していきます。 【波は進んでいる】の続きを読む

     ICUが出題する問題は,まず長文を読み,その後に,長文の内容に関する問題を解いていく,というスタイルが1つのパターンとなっています。

    長文の内容には,高校物理の範囲内における大切な実験や観測,また,身近に起こっている出来事に関することなどが多く取りあげられ,問題のレベルはどうかというと,決して難問ではなく,普段から標準的な問題を解いていれば十分対応できるものがほとんどです。

    なかには一見難しそうな問題もありますが,文章中で与えられた公式を使えば簡単に求まってしまうものがあったり,逆に,定性的で簡単そうな問題ではあるが,物理の本質を問うもので,なかなか頭を悩ませるような問題もあります。 【ICU対策 物理】の続きを読む

    加速度というのは、
    単位時間(1秒間)に変化する速度、
    のことである。

    加速度はベクトル量なので、
    大きさと向きで答える量である。

    では、大きさに関して、
    説明しましょう。 【加速度とは?】の続きを読む

    浮力は、その物体がまわりの物質を押しのけた分の重さと等しい、
    ということで、
    これはアルキメデスの原理によって証明された。

    浮力F=ρVg
    〔N〕

    浮力=密度×体積×重力加速度

    例えば水の中に中が空で、
    ふたをしっかり閉めたペットボトルを沈める場合、
    上から手で押し込まないと沈まない。

    これは浮力で浮いてきてしまうからである。

    ペットボトルが水の中に入る場合には、
    そこにあった水を排除しなければならないので、
    押しのける力が必要だ。 【浮力とは】の続きを読む

    定期試験 勉強法 その4

    「前の晩はよく寝ること」

    勉強法ではないのだが、
    やはり睡眠時間は大事、ということを
    言っておく。

    「火事場の馬鹿力」という言葉や、
    有名な作家の人などは、
    アイデアを締め切り前日に絞り上げて完成させる、
    ということを聞きますが、
    あまり無理はし過ぎないことです。 【定期試験 勉強法 その4】の続きを読む

    定期試験 勉強法 その2

    「問題を解こう」

    授業で書いたノートは大切です。
    しかし、これを見るだけの勉強はいけません。
    必ず問題を解こう!

    現実的な話、ノートの知識ばかりでは、
    公式を使いこなすことはできないんだ。

    知識は確かに大切で、
    これはスポーツも同じだが、
    実践・・つまり、
    問題を解くことに関しては別、
    と思って欲しい。

    スポーツも知識は大切だが、
    そればかり頭に入っていても、
    練習しなければ上達しません。
    やはり練習量が必要なんだ。

    まずは、基本問題からスタートしよう。

    問題集によっては、
    一番最初に問題文が1行程度の
    「超基本問題」があります。 【定期試験 勉強法 その2】の続きを読む

    定期試験 勉強法 その1

    【早めの準備を!】

    とにかく、試験勉強は、
    早くやったもん勝ちです。

    時間がないと、あせって集中力もなくなって、
    さらに効率がわるくなります。

    やらなきゃ!やらなきゃ!
    と思いながら、焦ってしまうと、
    頭に全然入らなかったりするのです。

    さらに、勉強していて、
    睡魔が襲ってくると、
    もうつらくてどうしようもありません。

    勉強しようと思って夜始めたが・・・

    ハッと目が覚めて

    気が付いてみると朝!!

    今日、試験なのに何にもやっていない!!

    あーどうしよう!!

    こんな経験した人はいませんか? 【定期試験 勉強法 その1】の続きを読む

    100点・・それは夢の点数。
    一つもミスをしなかったものだけが獲得できる、
    まさに王者の証を示す点数。

    確かに100点を取るのは難しいことです。
    しかし、あきらめてはいけない!

    しっかりと準備の時間を用意して問題を解き、
    今までしてきたミスを防ぐこと。

    そうすればあとは運に任せるだけ・・
    なんて自信もついてきます。

    あとは神に任せるだけ。
    たとえ惜しい間違いで100点を逃しても
    次がある、次が!

    「せっかく頑張ったのに・・」なんて、
    弱気じゃいけない。

    攻めて、攻めて、
    いつかは100点をゲットしてやろうぜ!!

    100点を目指す前に、
    オレたち教える側の立場から
    ちょっと言いたいことがある。 【目指せ100点!得点アップの勉強法】の続きを読む

    試験における注意点  注意点をしっかり守って100点ゲットだ!

    毎回採点をしていると,
    わかっているけど惜しいなぁ・・
    と思いながら
    △や×を付けることがよくあります。

    完全解答がすぐ目の前そこにあるのに・・・
    非常にもったいない!

    しかし、このようなミスは問題を解くこと,
    また注意力をしっかりともつことによって,
    未然に防げるもの。

    以下に注意点を挙げておくので,
    一通り読んで,
    試験本番では絶対同じミスはしないこと。

    そうすれば,
    100点に一歩近づけるはずだ。

    頑張っていこう!

    1. 答に単位は必要か?必要ならば,忘れずに付けること!

    問題文に出てくる物理量に
    単位がついているならば
    答にも絶対に単位が必要である。

    もし単位がついていなかったら,
    物理量の単位は長さに
    [m],質量に[kg],時間に[s]を用いている
    (これをSI系,MKS単位系といいます)
    ことが暗黙の了解になっているので,
    単位を付ける必要はなし。

    ※単位が必要な場合でも、
    問題文の最後の「聞き方」で
    「単位が必要か必要でないか」を最終的に決めること。

    [例]  舛梁さを求めよ。 → 答.20m/s 単位をつける!
       ◆ 舛梁さは何m/sか。→ 答.20  単位をつけなくてよい。

    ,鰐簑衒犬痢崑さ」の所に
    単位がないから、
    答えに単位をつける。

    △鰐簑衒犬痢崑さ」の所に
    単位が「m/s」とあるから、
    答えに単位をつけなくてもよい。

    2. 数値計算の答は分数でなく小数で答える 

    物理では数値計算の場合,
    分数ではなく小数で答えます。

    割り切れなくても,
    ある桁で四捨五入して小数で答えること。
    (後に有効数字というところで
    何桁で答えればよいかを学びます。)

    [例]時間について計算して出てきた答が
    20÷3.0という計算から答えを20/3[s] としてはいけない。

    この場合は、
       20/3=6.66・・・・ ≒ 6.7[s] と答えること。 【高校物理 試験の注意点】の続きを読む

    空気抵抗

    空気中を運動する物体は、
    粗い床の上を運動する物体が
    床から摩擦力を受けるように、
    空気から抵抗力を受ける。
    この力を空気抵抗と呼ぶ。

    空気抵抗が比較的小さいときは速さに比例する

    つまり、

    空気抵抗F=kv(k:比例定数) 【空気抵抗】の続きを読む

    光電効果〜光の粒子性

    これまで光は波として扱ってきたが、
    実はミクロな世界を考えると、
    光は粒子性の性質を持っている
    ということがわかった。

    金属に波長の短い光を当てると金属から電子が飛び出す。
    →光電効果

    光電効果
    主にX線や紫外線などの
    波長の短い光を金属に当てると電子が飛び出す現象。

    光電効果はいつでもどんな状態でも
    起こる現象ではない。

    光電効果の成立条件というものがある。

    光電効果の成立条件

    ・入射光の振動数ν≧金属によって決まる振動数ν0(限界振動数)

    ・入射光の波長λ≧金属によって決まる波長λ0(限界波長

    光電効果と光電子の関係
    ‘射光の強さ∝単位時間当たりに飛び出す光電子数

    入射光の振動数νが大きいほど,飛び出す光電子のエネルギーが大きい

    F射光の強さと光電子の運動エネルギーとは無関係。入射光を強くすると,飛び出す光電子の数が増える。

    ポイント
    か細く弱い光でも振動数が大きい光であれば光電効果は起こる。
    ※その逆も考えられる

    光は反射・屈折・回折・干渉などの
    波動の性質を持っている、
    しかし!他の性質も持っているのだ。

    光の波動性を考えるならば、

    「振動数νが小さくても光が強ければ光電効果は起こるのでは?」

    と考えられる。
    しかし、金属に長い時間、光を当て続けても、
    限界振動数よりも振動数が小さい光の場合は、
    光電子は全く飛び出さず、光電効果は全く起こらない。 【光電効果 】の続きを読む

    運動方程式とは?

    運動方程式は、
    運動している物体について、

    物体に働く力F、
    物体に生じている加速度a、
    物体の質量m

    の関係を式で表したものである。

    これは次のように求まる。

    ニュートンの運動の第2法則より、
    加速度が力に比例し、
    質量に反比例する、
    ということがわかった。

    これを式に直すと、
    加速度が力に比例・・・a∝ F
    加速度が質量に反比例・・・a∝1/m
    ※∝は比例を意味する記号

    これらの関係を
    一つの式にまとめると、
    a∝ F/m
    と表せる。

    これより、両辺にmをかけて、
    左右の辺を入れ替えると、
    F ∝ ma
    となります。

    ここで、
    kを比例定数として
    F = kma
    としましょう。

    ここで、
    mの単位[kg],加速度の単位[m/s2]
    のとき、

    k=1として、
    力の新しい単位[N]を用いる


    という約束のもと出来上がったのが、
    運動方程式 ma = F
    です。 【運動方程式の導出と力の単位N(ニュートン)】の続きを読む

    1 内力と外力を区別せよ。
      →物体に働く力は外力だけを考える。
       内力は考えてはいけない。


    物体A,Bがある。
    図のようにAに力Fを加える場合について考えてみましょう。

    1. Aに働く力:左側からの押す力FとBから押される右向きの力fの2力

    2. Bに働く力:Aから受ける右向きの力fのみ

    3. A+Bを一体として考えたときに働く力:右向きのFのみでよい。このとき,A,B間で働いている力fを考えてはいけない。つまり,fはABの内力になっているということである。 【内力と外力を区別せよ】の続きを読む

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