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:高校物理

    ブログの目次です。リンク更新中!

    高校物理(力学、波動、熱、電気、磁気、原子) 目次

    (リンク部分をクリックしてください)

    【力学】

    第1章 速度と加速度

    1.速さと速度
    速さと速度
    平均の速さと瞬間の速さ
    速度の合成と分解
    相対速度

    2.等速直線運動
    等速直線運動
    v-tグラフ
    変位とは

    3.等加速度運動
    加速度とは?
    加速度の正負
    等加速度直線運動の3公式
    等加速度運動のグラフ

    v=v0+atのイメージ
    等速度運動と等加速度運動のまとめ

    4.重力による運動(落体の運動)
    重力加速度
    自由落下
    鉛直投げ下ろし
    鉛直投げ上げ
    鉛直投げ上げ その2

    落下運動の問題を解こう!

    水平投射
    斜方投射

    第2章 運動の法則

    1.物体に働く力
    物理によく出てくる重要な力
     重力
     摩擦力
     空気抵抗
     浮力
     ばね定数
     ばねの弾性力

    力のつり合い
    物体に働く力の見つけ方

    力の合成と分解
     力の合成
     力の分解

    いろいろな力
    圧力
    浮力
    空気抵抗

    2.剛体のつり合い
    剛体とは?
    剛体のつり合い
    力のモーメント
    重心

    3.運動の法則
    慣性の法則(第1法則)
    運動の法則(第2法則)
    作用反作用の法則(第3法則)

    ニュートンの運動の3法則

    運動は大地を基準として考えよう  

    4.運動方程式
    運動方程式とは?
    運動方程式の注意点
    運動方程式の立て方

    第3章 エネルギー

    1.仕事とエネルギー
    仕事とは?
    仕事とエネルギー
    運動エネルギー
    重力による位置エネルギー
    弾性力による位置エネルギー

    仕事と運動エネルギーの関係(ΔK=W)

    2.力学的エネルギー
    力学的エネルギー保存の法則
    保存力と非保存力
    非保存力が働くときの力学的エネルギー(ΔE=W非)

    第4章 運動量保存の法則

    1.力積と運動量
    運動量と力積の関係
    力積とは?
    運動量とは?

    2.運動量保存の法則
    運動量保存の法則
    はね返り係数

    第5章 円運動と単振動

    1.円運動
    円運動の速度と角速度
    円運動の加速度
    円運動の運動方程式

    非等速円運動について

    2.万有引力
    ケプラーの法則
    第1法則
    第2法則
    第3法則

    ニュートンの万有引力の法則
    万有引力による位置エネルギー
    力学的エネルギー保存の法則

    3.単振動
    単振動の変位・速度・加速度
    復元力〜単振動に必要な力
    単振動のエネルギー
    単振り子

    つり合いの位置を基準とした
    力学的エネルギーの考え方


    4.慣性力
    慣性力とは?
    遠心力

    _SS500_1
    【高校物理 全範囲の目次】の続きを読む

    vtグラフ


    vtグラフ

    物体の運動に関する問題で
    よく出題されるのがvtグラフだ。

    このvtグラフの問題が出たら、
    式を立てて解くよりも、
    グラフの性質をうまく利用して、
    図から、ビジュアル的に
    簡単に解くようにしよう。 【等加速度運動の v-tグラフ 】の続きを読む

    重力加速度


    物体を高いところに持ち上げて自由落下させると、
    物体はどんどんスピードアップしていく。

    では、どのくらいの割合で
    スピードアップ(つまり、加速)していくか
    ということでそれを測定したら、
    1秒間に9.8m/s2ずつ加速していくことがわかった。

    つまり、

    落下運動の加速度は9.8〔m/s2〕

    ということである。

    【重要】
    重力加速度 g = 9.8〔m/s2〕
    向き:地球の中心方向

    ※重力は、
    地球の自転による遠心力が影響して
    各場所で異なります。

    しかし、その影響は微々たる物で、
    考えないものとします。
    (大抵はこの考え方です)

    重力が働くときの運動について
    特徴は次の通り。

    【重力加速度】の続きを読む

    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

    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

    image


    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」



    「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
    と計算で求められますが、

    “走行中は、はたして、
    いつも8.3m/sという
    同じ速さなのか?”

    そうではないだろう。

    【平均の速さと瞬間の速さ】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

    ブログネタ
    ガッチリ物理 に参加中!
    物体が床から受ける力
    「垂直抗力」
    はよく出てきますよね。




    けど、この力って、

    とりあえず

    N

    とおく場合がほとんどですよね。

    いや、すべての場合かもしれませんが・・。
    【物体が床から受ける「垂直抗力」の性質をちゃんと知っておけ!!】の続きを読む

    【高校物理特訓講座の開講のお知らせ】
    物理特訓講座を開講いたします。

    これまでいただいた意見で、

    物理の点数がとれない

    なかなか成績がアップしない

    高3で受験に物理を使わなければいけないのに、なかなか理解できない

    神奈川県に住んでいるので都内の予備校に通うのが大変

    など、いろいろとご意見をいただきました。

    そのような方々に、
    物理をわかるきっかけを作ろうと、
    都内や大手予備校で教えたノウハウを
    そのまま生かした講義をいたします。

    著書『力学の基礎』
    力学の基礎 (これでわかった!)

    【自己紹介 】
    代々木ゼミナール、Z会東大マスターコース、
    秀門会、早稲田塾など大手有名予備校で教鞭をとる。
    また市進ウイングネットでは映像講義を担当。
    東大他、有名大学への合格実績多数。

    物理特訓講座は思うように
    物理の成績が伸びない人は是非どうぞ!!

    対象:高校1年〜3年

    分野:力学完成(物理基礎)

    ・等加速度運動 
    ・物体に働く力
    ・運動方程式
    ・仕事とエネルギー
    ・剛体のつり合い

    日時:応相談

    時間:応相談

    場所:応相談
    ※詳しくは折り返しご連絡差し上げます

    費用:1万5000円(プリント教材費込)

    お申し込みは以下よりどうぞ。

    【高校物理 特訓講座(力学)の開講のお知らせ】の続きを読む

    〔高温の物体〕

    〔低温の物体〕
    を接触させる。

    すると、
    〔高温の物体〕
    から
    〔低温の物体〕
    へ、熱が移動する。

    〔高温の物体〕⇒⇒(熱)⇒⇒〔低温の物体〕

    そして、やがて、
    両者の温度は等しくなる。

    この状態を
    熱平衡状態という。

    このとき、

    (高温物体が放出する熱量)
       =(低温物体が吸収する熱量)


    が成り立つのが、
    「熱量保存の法則」
    である。

    この法則が成り立つとき、
    高温物体と低温物体の
    両方を含む世界が、
    ある一つの囲みの中で存在するとし、

    その囲みから外に、
    熱が逃げていかない


    ということが前提である。

    簡単にいうと、
    「魔法瓶の中で実験が行われている」
    と考えてよいでしょう。

    また、熱は必ず、
    高温の物体から低温の物体へ移動し、
    その逆は起こらない。


    これを、不可逆変化という。 【熱量保存の法則】の続きを読む

    万有引力による位置エネルギー

    質量M [kg] の地球の中心Oから
    r [m] の距離にある質量 m [kg] の
    物体がもつ万有引力による
    位置エネルギーU[J] は
    無限遠を基準にとって

    U = -GMm/r

    と表されます。

    地上においては、
    位置エネルギーはmghなんだが、
    地表から離れていくと、
    重力もmgではなくなり、
    だんだん弱くなってく。

    こういうときは、
    万有引力の出番。

    位置エネルギーは、
    万有引力による位置エネルギーを用いる。

    ただし、式はマイナスである。

    これはなぜかというと・・・
    【万有引力による位置エネルギー】の続きを読む

    今日で八王子での
    夏期講習は3日目。

    今日は朝から晴れて
    とても蒸し暑かったです。

    さて、
    本日の講義内容ですが、
    波動の講義は弦・気柱の振動を、
    ハイレベル、スタンダードは
    ともに円運動を説明しました。

    波動の講義では
    うなりの式の導出も説明しました。

    うなりというのは
    振動数の少し異なる
    二つのおんさを同時に鳴らすと、
    ウワ〜ンウワ〜ンと
    音が大きくなったり
    小さくなったりする現象。

    これは二つの波が重なり合って
    起こることなんだけど、
    振動数が違えば、
    始めお互い山でスタートしても
    だんだんずれてくる。

    しかし、
    ある時間が経つと、
    また二つの山が
    重なり合うタイミングが
    やってくる。

    このとき、
    うなりが一個作られる。

    この時間内に発した
    波の数は一個差ができていて、
    うなりが一個分作られます。

    二つの波が重なり合い、
    ちょうど1個のずれが発生する時間が
    うなりの周期であること。

    これが大切ですね。
    とにかく図でイメージできたかな?

    【ガッチリ物理 夏期講習 八王子編 3日目】の続きを読む

    力のモーメントについて
    考えていきましょう。

    押し合いでは力の強い人が勝つけれど、
    回転ならば、ちょいと頭を使えば、
    力の弱い人が強い人に勝てるゾ。

    ・・・こんなイメージを、まず持って欲しい。

    さてここで、
    天びんを考えましょう。

    −−−−−●−−−−−

    ●は中心軸、○はおもりです。

    左端に質量mのおもりをぶら下げると、
    棒は反時計回りに回転します。

    ↓○−−−−−●−−−−−↑

    これは、
    おもりをつるしたことによって、
    棒に反時計回りの回転の能力が
    生まれたといえます。

    今度は右端に質量mのおもりをぶら下げると、
    棒は時計回りに回転します。

    ↑−−−−−●−−−−−○↓

    これは、
    おもりをつるしたことによって、
    棒に時計回りの回転の能力が
    生まれたといえます。 【剛体にはたらく力のモーメントとは?】の続きを読む

    まずはじめに、
    ここで取り上げた問題は、
    ひらめき問題として読むこと。

    テストでは、
    教わった通りに解きましょうね。

    さて、
    「ボールを斜方投射したとき、
    地面からの角度を何度で投げれば、
    一番遠くまで飛ぶのか?」

    このようなことを聞かれたとき、
    多くの人は、きっと、
    45°
    と答えるでしょう。

    このことは、
    理論上は正しいことです。

    斜方投射の問題でも、
    最大水平到達距離に関することを
    聞く問題は定番ですね。

    そういえば、
    私が小学生の頃、
    スポーツテストで、
    ボール投げという種目が
    あったのだが、みんな、
    「45°!」と言っていました。 【斜方投射で一番遠くまで飛ぶ角度は何度?】の続きを読む

    運動方程式の基本形は、

    ma=F

    ですね。

    運動方程式ってのは
    覚えるのは簡単だけど、
    理解の仕方にはいろいろあると思う。

    たとえば、0.50kgの物体が滑らかな床の上に置かれていたとしよう。

    この物体を両側から引っ張るとする。

    右向きに引っ張る力の大きさは10N、

    左向きに引っ張る力の大きさは4.0Nとしよう。

    図で描くとこんな感じ。

    ←--4.0N--○-----10N----→

    ちょっと見にくかったらゴメンよ。

    つまり、綱引きとおんなじだ。

    じゃ、どっちに動き出す、と言われれば、
    すぐにわかりますよね。

    「力が勝ったほう」

    ですね。

    どっちが勝ちますか〜〜??

    10Nと4.0Nを比べりゃ、
    10Nのほうが大きいので、

    右向きに動き出すでしょう。

    じゃ、この運動に関わっている
    力は

    「結局」

    いくらか? 【運動方程式を理解しよう!「どっちの力が勝ちますか?」】の続きを読む

    授業などで摩擦力の話をするときに
    よく出てくる話題が
    誰もが知っている人気アニメの
    「ドラえもん」です。

    画像1


    摩擦力は垂直抗力の大きさにも
    関係しますが、
    ドラえもんは、
    地面から常に3mm浮いている
    とのこと。

    ドラえもんの足の裏が汚れないのは、
    地面から浮いているからなんだよ、
    ということは、以前、どこかで
    聞いたことがあります。 【摩擦力とドラえもんの関係は?】の続きを読む

    復元力は単振動に必要な力です。

    この復元力を式で表すと

    F=-Kx

    xは物体の変位で、
    係数は負の値-Kです。

    物体がばね定数Kのばねに
    接続されて単振動する場合と
    同じ式になります。

    係数のマイナスですが、
    これは絶対に忘れてはいけません。

    もし忘れたら
    全く違う性質の力になってしまいます。

    その理由を考えてみましょう。

    F=-Kx
    という式の性質を考えてみます。

    はじめに物体が原点にあって
    自然長でばね定数Kのばねに
    つながっていたとする。

    この状態から
    物体をxだけ正の方向に
    動かしたとしよう。

    ばね・・・| | | | | | | | | | | | と、
    物体・・・●の様子です。

    自然長の状態
    | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


    自然長からxの伸びた状態
    | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | |●


    するとばねは伸びるから、
    縮もうとする方向に
    Kxという大きさの弾性力が物体に働きます。

    このときの弾性力の方向は
    “縮もうとする方向”だから
    物体を動かした方向とは逆向きで、
    負の向きになります。

    物体は正の位置にいるが、
    力は負の方向に働く。


    これ、非常に大事なことです。

    ※式としては、-Kx(>0) となります。

    さて、今度は物体を
    ばねが自然長の状態から
    押してみましょう。
    【単振動の復元力とは?】の続きを読む

    1学期から物理をスタートした場合、
    力学から始まる学校が多いでしょう。

    そして、ちょうど今ごろ、
    等速直線運動や等加速度直線運動を
    勉強している時だと思います。

    さて、等加速度直線運動では、
    公式を3つ覚えなければならないですね。

    速度vの式
    変位xの式
    速度vと変位xの式

    の3つです。

    公式は覚えてしまえば
    簡単なんだけど、
    そこまでたどり着くのが
    至難の業ではないでしょうか。

    そこで、まずはじめの公式である
    速度vの式を覚える前に、
    速度vの求め方を
    公式を使わないで理解しましょう。

    まず、加速度の定義から、

    加速度=単位時間当たりの速度変化を示す量

    です。

    たとえば、
    乗り物がスタートラインを速度10m/sで走りぬけ、
    そのまま等加速度直線運動をして
    5秒後に速度25m/sになったとしましょう。

    この場合、速度変化は

    25-10=15m/s

    となります。

    これは、5秒間での速度変化ですから、
    加速度を求めるためには、
    1秒間当たりの速度変化を
    求めなければなりません。
    したがって、計算は、15m/sを5秒で割ります。

    15÷5=3

    答えの3に加速度の単位〔m/s2〕(sは2乗です)を付けて

    3〔m/s2〕

    となります。

    ちなみに、この加速度は正の意味もあります。
    もしも、走っている方向を正とするならば、

    +3〔m/s2〕

    となります。

    さて、この乗り物が
    そのまま5秒を越えても
    同じ加速度で運動したとしましょう。

    じゃあ、ここで質問です!

    スタートラインから7秒後の速度はいくらですか?

    ここで公式は使いませんよ。
    こう考えましょう。 【等加速度直線運動の公式を使わないで速度を求める方法】の続きを読む

    高校物理 力学 目次(1)

    1.等加速度運動

    速さと速度
    速さと速度
    平均の速さと瞬間の速さ
    速度の合成と分解
    相対速度
    速さと速度まとめ

    等速直線運動
    等速直線運動
    v-tグラフ
    変位とは 【高校物理 力学 目次 1.等加速度運動】の続きを読む

    たとえば、
    「向こうから流れてくる回転寿司を
    1分間にできるだけたくさん食べなさい」
    と言われたら、どうしますか?

    目の前に流れてくる回転寿司を、
    通り過ぎるのを、ただ待っていて 
    食べるだけでは、まだまだですね。

    では、どうするか?

    流れてくる上(かみ)の方に向かって
    走りながら食べれば、もっとたくさん
    食べられるではないですか!! 


    【回転寿司と物理のドップラー効果の関係は?】の続きを読む

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