物理基礎
運動とエネルギー
物体の運動を数式とグラフで表す方法から、力・仕事・エネルギーの考え方までを学ぶ、力学の土台となる単元です。
この単元のトピック一覧
- 変位と速度 物体の位置の変化を表す「変位」と「道のり」の違い、そして「速さ」と「速度」の違いを、x-tグラフとあわせて学びます。
- 加速度とv-tグラフ 速度の変化の割合を表す「加速度」と、v-tグラフの傾き・面積が持つ意味を学び、等加速度直線運動の3つの公式を導きます。
- 自由落下 物体が重力だけを受けて真下に落ちる「自由落下」を、式とシミュレーションの両方で確認します。
- 鉛直投げ上げ・投げ下ろし 上向きを正にとって、鉛直投げ上げと投げ下ろしを同じ式で表す方法と、最高点で速度が0になることを学びます。
- 水平投射の基礎 水平方向には等速直線運動、鉛直方向には自由落下という「運動の独立性」を使って、水平投射の軌道を調べます。
- 力のつり合い 力は大きさと向きを持つベクトル量であることを理解し、物体にはたらく複数の力がつり合う条件(合力が0になること)を学びます。
- 力の合成と分解 複数の力を1つの力にまとめる「合成」と、1つの力を2方向に分ける「分解」の方法を、平行四辺形の法則と成分計算の両方から学びます。
- ばねの力とフックの法則 ばねの伸び(または縮み)が、加えた力の大きさに比例するという「フックの法則」を、式とシミュレーションで確認します。
- 摩擦力 物体が滑り出す前の静止摩擦力と、滑り出した後の動摩擦力の違い、そして最大摩擦力の考え方を学びます。
- 運動の法則(運動方程式) ニュートンの運動の法則を確認し、質量・加速度・合力の関係を表す運動方程式 $ma=F$ の使い方を学びます。
- 仕事とその原理 力が物体を動かしたときに行う「仕事」の定義と、道具を使っても仕事の総量は変わらないという「仕事の原理」を学びます。
- 運動エネルギーと位置エネルギー 運動している物体が持つ運動エネルギーと、高い位置にある物体が持つ位置エネルギーの定義を、仕事との関係から学びます。
- 力学的エネルギー保存則 摩擦や空気抵抗がないとき、運動エネルギーと位置エネルギーの和(力学的エネルギー)が常に一定に保たれるという保存則を学びます。
- 熱と温度、比熱と熱量保存 温度と熱の違い、物質ごとの温まりやすさを表す比熱、そして熱のやり取りに関する熱量保存則を学びます。