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仕事とエネルギー

力のつり合い、水圧・浮力、運動の記録、仕事とエネルギーを実験や資料から考える。

このLessonでできるようになること

  • 仕事と仕事率を求められる
  • 道具を使っても仕事が変わらない条件を説明できる
  • 位置・運動・熱へのエネルギー変換を説明できる

前に習ったこと

問題を読み込んでいます…

基本を理解する

力と移動を対応させる

理科でいう仕事は、力を加え、その力の向きに物体を動かしたときに行われます。

\[\text{仕事(J)}=\text{力(N)}\times\text{力の向きに動いた距離(m)}\]

重い荷物を静止したまま支える場合、支える力の向きに移動しないので、その力による仕事は0 Jです。仕事率は「仕事÷時間」で、単位はWです。

仕事の原理

摩擦や道具の重さを無視すると、同じ物体を同じ高さへ上げる仕事は道具を変えても同じです。動滑車で力が半分になると、引く距離は2倍になります。斜面も、小さい力で長い距離を動かします。

エネルギーの移り変わり

高い位置の物体は位置エネルギー、動く物体は運動エネルギーをもちます。摩擦などを無視すると、両者の和である力学的エネルギーは保存されます。

摩擦で物体が止まるときは、運動エネルギーが熱などへ移ります。力学的エネルギーが減っても、エネルギー全体が消えるわけではありません。

例題

仕事と仕事率を区別しよう

10 Nの物体を3 m持ち上げるのに5 sかかった。仕事と仕事率は。

解き方

仕事は10×3=30 J。仕事率は30÷5=6 W。同じ仕事でも時間が短ければ仕事率は大きい。

自分でやってみる

問題を読み込んでいます…

間違えやすいポイント

「力が半分なら仕事も半分」

力が小さくなる分だけ動かす距離が長くなる。摩擦などを無視したときの力と距離の積を比べよう。

まとめ

確かめること できること
1 仕事と仕事率を求められる
2 道具を使っても仕事が変わらない条件を説明できる
3 位置・運動・熱へのエネルギー変換を説明できる

理解度チェック

問題を読み込んでいます…

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