力の表し方と重力
カワウソ先生力は矢印で描けるよ。長さが大きさ、向きが力の向き。1Nは質量100gの物体にはたらく重力とだいたい同じ、と覚えておくと計算が早い。
30秒でつかむ
- 力には大きさ・向き・作用(新しいタブで開きます)点の3つの要素があり、矢印の長さと向きで力を表すことができる。
- 重さは物体にはたらく重力の大きさで、場所によって変わる。質量は物体そのものの量で、場所が変わっても変わらない。
- 力の大きさの単位はニュートン(N)。1Nは、質量が約100gの物体にはたらく重力とほぼ同じ大きさ。
詳しく
公式
力には、大きさ・向き・作用点という3つの要素がある。これを力の三要素という。力を図に表すときは、作用点から力の向きに矢印を引き、矢印の長さで力の大きさを表す。
力の大きさの単位にはニュートン(記号N)を使う。1Nは、質量が約100gの物体にはたらく重力とほぼ同じ大きさ。つまり、100gの物体には約1N、200gの物体には約2Nの重力がはたらく。
重さは物体にはたらく重力の大きさで、ばねばかりで測る。質量は物体そのものの量で、場所が変わっても変わらず、てんびんで測る。月面では重さは地球の約1/6になるが、質量は変わらない。
例題
例題1:質量300gの物体にはたらく重力の大きさは何Nか。1Nが質量約100gの物体にはたらく重力なので、300÷100=3N。
例題2:質量50gの物体にはたらく重力の大きさは何Nか。50÷100=0.5N。
例題3:ある物体にはたらく重力が2.5Nのとき、この物体の質量は何gか。質量と重力の大きさはほぼ比例するので、2.5×100=250g。
なぜそうなるか
物体の質量が大きいほど、はたらく重力も大きくなる。質量と重力の大きさはほぼ比例の関係にあるので、質量を100で割れば重力のおおよその大きさが求められる。
力を矢印で表すのは、大きさと向きの両方をいっしょに表せるから。矢印が長いほど力が大きく、矢印の向きが力のはたらく向きになる。作用点(矢印の始まり)も、力がどこにはたらいているかを示す大事な情報。
重さと質量を区別するのは、重力の大きさが場所によって変わるため。地球上ではどこでも重力の大きさがほぼ同じなので、ふだんは重さと質量を混同してもあまり困らないが、月面など重力が違う場所では区別が必要になる。
確認問題
確認問題(解答用紙)
スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。
https://manazoo.com/science/force-and-gravity/?from=print#quiz
質量300gの物体にはたらく重力の大きさはどれか。
- ◯ 0.3N
- ◯ 3N
- ◯ 30N
- ◯ 300N
正解:3N
1Nは質量約100gの物体にはたらく重力なので、300÷100=3N。質量50gの物体にはたらく重力の大きさはどれか。
- ◯ 0.05N
- ◯ 0.5N
- ◯ 5N
- ◯ 50N
正解:0.5N
50÷100=0.5N。ある物体にはたらく重力が2.5Nのとき、この物体の質量はどれか。
- ◯ 2.5g
- ◯ 25g
- ◯ 250g
- ◯ 2500g
正解:250g
質量と重力の大きさはほぼ比例するので、2.5×100=250g。重さと質量の違いとして正しいものはどれか。
- ◯ 重さと質量はどちらも場所によって変わる
- ◯ 質量は場所によって変わらないが、重さ(重力の大きさ)は場所によって変わる
- ◯ 重さは場所によって変わらないが、質量は場所によって変わる
- ◯ 重さと質量はどちらも場所によって変わらない
正解:質量は場所によって変わらないが、重さ(重力の大きさ)は場所によって変わる
質量は物体そのものの量で場所が変わっても変わらない。重さは物体にはたらく重力の大きさなので、月面などでは地球と変わる。
単元のポイント
- 力の三要素 大きさ・向き・作用点
- 質量 場所によって変わらない量(てんびんで測る)
- 重さ 物体にはたらく重力の大きさ(ばねばかりで測る)
- 1N 質量約100gの物体にはたらく重力とほぼ同じ大きさ