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Science Junior High

物理の速度の合成の問題です。 ⑴はなぜ2vにならないのですか。 ⑵⑶もわかりません。 教えていただきたいです! よろしくお願いします!

問題 23 24 セミナー 区間のxtグラフは、頂点が (12.0s, 48m) の上に凸の放物線とな る。 以上から、図3と同じxtグラフを描くことができる。 23. 平面上の速度の合成 解答 L L L 距離: (3) √3 v √3 2 v (1) (2) 時間: 指針 地面で静止している人から見ると、静水における船の速度と水 流の速度を合成した速度で、船は水槽内を進む。 船の運動は、水流に垂 直な方向、平行な方向のそれぞれに分けて考え、各方向における速度成 分に注目する。 (3)では、合成速度が出発点から真向かいの点Pの向き となるように、速度ベクトルを作図する。 解説 (1) 静水における船の速度をV、 水流の速度をとすると、地面に対す ある船の合成速度は、 図1のように表 されるとのなす角度は30℃なの で、 1:2:√3 の直角三角形の辺の長さ の比から、 水流の速さと船の速さVと の関係は、 v: V=1:√3 したがって、 V=√3 v ① 合成 速度 1 各速度の間には、 アニ アの関係が成 り立つ。 30% √3 (2) v 図 1 (2) 壁面に垂直な方向の運動を考えると、 船は速さ V(=√3v)で等速 直線運動をする。 求める時間をとすると、 等速直線運動の公式 「x = vt」 に移動距離L、 速さ 3 を代入して、 平面運動は、互いに垂 直な2つの方向に速度を 分解し、各方向における 直線運動に分けて考える ことができる。 24. ク 解答 (1) (4) M 指針 物体 v-tグラフ 部分の面積 解説 (1) になる。 (2) v-t a = 点Bで 12 (3) A に物 の間に Bは 1-2 L=√3uxt t₁ = L √3 v に速さ、 時間 を代入して、 また、壁面に平行な方向の運動を考えると、 船は速さで等速直線運 動をする。 PQ間の距離をxとすると、 等速直線運動の公式 「x=vt」 L /3v GOP=√3 PQ となるの で、 OP =Lから、 (4) P PQ= L √3 としてもよい。 L L x=vx 3 v √3 (3) 地面に対する船の合成速度が、 壁面 に対して垂直な方向になればよい。 この ときの船の合成速度を とすると、静 水における船の速度 V 水流の速度 を用いては、 2 = ' + 7 と示され る。すなわち、各速度ベクトルの関係は、 図2のような直角三角形となる。 三平方 の定理を用いて、 合成速度の大きさひ を求めると、 合成 速度 2 L V V 図2 V 図2のように、速度べ クトルを表す矢印の長さ の比が、 速さの比となる。 を合成したもの であり、2が壁面 に対して垂直な向きにな るように矢印を描くと、 図2のベクトル図が得ら れる。 02=√2-02=√√√30)2-0=√20 したがって、船は真向かいの点に向かって、速さv=2vの等速直 線運動をする。 「x=vt」 から、 求める時間をとすると、 14 L=√20x12 L t₂= 2 v

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一枚目の⑷では角度を小さくするとばねばかりの値は大きくなるのに、二枚目の問5では角度を小さくすると力が小さくなる理由はなんですか??

244 合格メソッ 4 博樹さんと明雄さんは、滑車を使った仕事について調べるため, 滑車A,Bと、重さが1.0Nのおもりを使っ て 実験1, IIを行った。 これについて、あとの各問いに答えなさい。 なお, 実験で使用する糸ののびちぢ みと重さ, 糸と滑車の摩擦は考えないものとする。 (熊本県 ・改) [実] 糸を引いた距離を調べた。 図2 ばねばかり、 糸 実験 図1のように滑車Aを使ってお もりを高さ0.10mまでゆっくり引 き上げ,このときの力の大きさと 図 1 ものさし 実験Ⅱ 図2のように, 滑車Bを使って おもりを高さ0.10mまでゆっくり 引き上げ,このときの力の大きさ と糸を引いた距離を調べた。 滑車A ばねばかり 糸 おもり 0.10m 表は,実験III の結果を示したもの 滑車B である。 おもり 表 力の大きさ [N] 糸を引いた距離 [m] L 0.10ml 実験 I 実験 II 1.0 0.6 0.10 0.20 める。 東 1カーには 学生の健 車が動く コイルを スイッチ し、その 磁石に 問答 ものさし ローン 実験を終えて, 博樹さんと明雄さんは表を見ながら次のような会話をした。 博樹:。実験Iの仕事の大きさは、実験IIとは異なっているよ。滑車などの道具を使っても仕事の大きさは 変わらないと学習したけど、仕事の大きさが同じにならないのはどうしてだろう。 明雄 滑車の重さに注目したらどうかな。 博樹: そうか、表から,滑車の重さは | Nであることがわかるね。 明雄 滑車の重さがあるから, それだけ仕事が大きくなるんだね。 (1) 下線部について,実験Iの仕事の大きさは何Jか, 求めなさい。 また, 下線部⑥のように,道具を使っ ても仕事の大きさは変わらないことを何というか,適切な語を答えなさい。 (1) の ① | に適切な数字を入れなさい。 ) 図 次に二人は,図3の装置を, 重さが0.5Nの滑車Cにか 糸を斜めに引っぱり, 重さが1.0Nのおもりをゆっくり引き上 (2) 図3は,糸と水平面のなす角が45℃のときのようすを示 したものである。なお,点Pはばねばかりと糸の接点を示して 滑車 C おり,実験で使用する糸ののびちぢみと重さ, 糸と滑車の摩擦 は考えないものとする。 20 P ばねばかり 糸 45°/45° (3) 滑車Cとおもりを支える力を糸の方向に分解し, その力を もとにして、図3のときのばねばかりが糸を引く力を, 解答欄 の図中のPから矢印でかきなさい。 おもり (4) 糸と水平面のなす角を小さくしていくと, ばねばかりの示す値は ① (ア 大き なる イ小さくなる ウ変化しない)。 また, 糸と水平面のなす角が30 のとき, ばねばかりの示す値は, (2) Nになる。 ①の )の中から正しいものを一つ選び, 記号で答えなさい。 また, ② に適切な数字を入れなさい。 P

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⑵教えてください。答え2Nです!

4 250 合格メソッド理科 に答えなさい。 ただし, ひも,糸、動滑車およびばねばかりの質量, ひもとそれぞれの滑車との間の摩擦、 物体にはたらく力について調べるために,次の実験1~3を行いました。 あとの各問 糸の体積は考えないものとします。 また, 100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。 実験 1 (千葉県・ ・改 ① ひもの一端を天井にある点Aに固定し, 他端を動滑車, 天井に固定した定滑車Mを通してはねばかり につないだ装置を用意した。 また, 水の入った容器の底に沈んだ質量1kgのおもりを, 糸がたるまない ② 図1のように, 矢印 () の向きに, 手でばねばかりをゆっくりと引き, おもりを容器の底から 高さ 0.5mまで引き上げた。 このとき, おもりは水中にあり, ばねばかりの目もりが示す力の大きさは ようにして、動滑車に糸でつないだ。 ③ さらにばねばかりを同じ向きに引き, おもりが水中から完全に出たところで静止させた。 このとき, 4Nで,手でばねばかりにつないだひもを引いた長さは1mであった。 ばねばかりの目盛りが示す力の大きさは5Nであった。 た をつな きなさ また、 実験 ① 図1 -天井 A 定滑車M 60° ばねばかり 鈩 ひも ( 2, も 動滑車 糸 7K も ・谷器 0.5m (1) 次の文章の にあてはまる最も適切なことばを書きなさい。 実験1のように,動滑車などの道具を使うと, 小さな力で物体を動かすことができるが, 物体を動かす 距離は長くなる。このように、同じ仕事をするのに、動滑車などの道具を使っても使わなくても仕事の大 きさは変わらないことを という。 (2)実験1の①で水の入った容器の底にあるおもりにはたらく浮力は何Nか,書きなさい。 実験 2 ① 実験1の装置から,動滑車, 点Aに固定したひもの一端および水の入った容器を取り外した。 ② 図2のように、ひもの一端を天井の点Bに固定し, おもりをひもに糸で直接つないで, ばねばかりを 実験1と同じ向きにゆっくり引いておもりを静止させた。このとき,ひもに糸をつないだ点を点0, ひ もが定滑車Mと接する点を点Pとすると,∠BOPの角度は120°であった。 図2 B 一天井 P 一定滑車M 120° 60° 点B側のひも 点P側のひも O 糸 ひも おもり

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⑷の①って糸と水平面のなす角度を小さくすると、ばねばかりの値は絶対に大きくなるものなのですか?

車 力学車コスし磁問 244 合格メソッド理科 4 みと重さ,糸と滑車の摩擦は考えないものとする。 (熊本県・改) 博樹さんと明雄さんは、滑車を使った仕事について調べるため, 滑車 A,Bと, 重さが1.ONのおもりを使っ 100g 図2 の大 実験Ⅱ 図2のように, 滑車Bを使って もりを高さ0.10mまでゆっくり 引き上げ, このときの力の大きさ と糸を引いた距離を調べた。 実験 図1のように滑車Aを使ってお もりを高さ0.10mまでゆっくり引 き上げ,このときの力の大きさと 糸を引いた距離を調べた。 図 1 ものさし ばねばかり、 滑車 A ばねばかり 糸 0.10m 表は,実験I II の結果を示したもの 滑車B」 である。 表 力の大きさ [N] 糸を引いた距離 [m] おもり L9.10m 実験 I 実験 II 1.0 0.6 0.10 0.20 糸 ものさし 実験を終えて, 博樹さんと明雄さんは表を見ながら次のような会話をした。 3 博樹:。実験Iの仕事の大きさは,実験II とは異なっているよ。滑車などの道具を使っても仕事の大きさは 変わらないと学習したけど, 仕事の大きさが同じにならないのはどうしてだろう。 明雄 滑車の重さに注目したらどうかな 博樹: そうか、表から、滑車の重さは Nであることがわかるね。 明雄 滑車の重さがあるから, それだけ仕事が大きくなるんだね。 (1)下線部について, 実験1の仕事の大きさは何Jか,求めなさい。また,下線部⑥のように,道具を使っ ても仕事の大きさは変わらないことを何というか,適切な語を答えなさい。 (2) に適切な数字を入れなさい。 COOM 3 次に二人は,図3の装置を、 重さが0.5Nの滑車Cにかえ、「 糸を斜めに引っぱり, 重さが1.0Nのおもりをゆっくり引き上> げた。図3は,糸と水平面のなす角が45°のときのようすを示 したものである。 なお、点Pはばねばかりと糸の接点を示して 滑車 おり,実験で使用する糸ののびちぢみと重さ, 糸と滑車の摩擦 は考えないものとする。 45°/45° (3)滑車Cとおもりを支える力を糸の方向に分解し,その力を もとにして、図3のときのばねばかりが糸を引く力を,解答欄 の図中のPから矢印でかきなさい。 おもり (4) 糸と水平面のなす角を小さくしていくと, ばねばかりの示す値は① (ア 大き くなる イ小さくなる ウ変化しない)。 また, 糸と水平面のなす角が30 のとき, ばねばかりの示す値は, ② Nになる。 ①の の中から正しいものを一つ選び, 記号で答えなさい。 また, ② に適切な数字を入れなさい。 仕事の大きさ 語 (1) J (3) (右の図に記入) (4) ① ばねばかり PL a (2) 1目盛りは 0.25Nである。

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