中学理科の「ばねの伸び」は、しくみ自体は簡単なのに、計算やグラフで点を落としやすい単元です。
「比例ってどういう意味?」「グラフは原点を通る?」「重さが2倍なら伸びも2倍?」と、テスト前に不安になる人も多いのではないでしょうか。
この単元では、フックの法則の理解・比例関係の読み取り・計算問題がセットで出題されるのが定番です。
特に、表・グラフ・文章問題を組み合わせた問題は、定期テストの得点差がつきやすいポイントです。
この記事では、ばねの伸びの基本ルールから、定期テストで必ず出る重要問題の考え方までを、つまずきやすい点に注目しながら丁寧に解説します。
「なぜそうなるのか」がわかるので、暗記に頼らず確実に得点できる力が身につきます。
ばねの伸び(フックの法則)の重要問題
【問題】次の問いに答えなさい。
(1)下の表は、ばねに加わる力の大きさと、ばねののびの関係を表したものである。これについて以下の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。
| 力の大きさ〔N〕 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| ばねののび〔cm〕 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
①このばねを15cmのばすためには、何Nの力を加える必要があるか。
②このばねに90gのおもりをつるした場合、ばねののびは何cmになるか。
(2)下の表は、1個50gのおもりをばねにつるした個数と、ばねの長さとの関係を表したものである。これについて、以下の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。
| おもりの個数〔個〕 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ばねの長さ〔cm〕 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
①何もつるしていないときのばねの長さは何cmか。
②このばねを24cmの長さにするには、何個のおもりをぶら下げる必要があるか。
③このばねに0.8kgのおもりをつるすと、ばねの長さは何cmになるか。
ばねの伸び(フックの法則)の重要問題の解答
(1)下の表は、ばねに加わる力の大きさと、ばねののびの関係を表したものである。これについて以下の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。
| 力の大きさ〔N〕 | 0.1 | 0.2 | 0.3 | 0.4 | 0.5 |
| ばねののび〔cm〕 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
①このばねを15cmのばすためには、何Nの力を加える必要があるか。
0.1N:2cm=xN:15cm x=0.75
答え:0.75N
②このばねに90gのおもりをつるした場合、ばねののびは何cmになるか。
0.1N:2cm=0.9N:xcm x=18
答え:18cm
(2)下の表は、1個50gのおもりをばねにつるした個数と、ばねの長さとの関係を表したものである。これについて、以下の各問いに答えよ。ただし、100gの物体にはたらく重力の大きさを1.0Nとする。
| おもりの個数〔個〕 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ばねの長さ〔cm〕 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 |
①何もつるしていないときのばねの長さは何cmか。
表より、おもりが1個ふえると(0.5Nふえると)ばねが2cmのびているいことがわかる。
したがって、おもりをつるしていないときのばねの長さは、
10cm-2cm=8cm
答え:8cm
②このばねを24cmの長さにするには、何個のおもりをぶら下げる必要があるか。
24cm-8cm=16cm(ばねののび)
このばねは0.5Nで2cmのびるばねなので、
0.5N:2cm=xN:16cm x=4.0N
4.0N÷0.5N=8個
答え:8個
③このばねに0.8kgのおもりをつるすと、ばねの長さは何cmになるか。
0.5N:2cm=8.0N:xcm x=32
32cm+8cm=40cm
答え:40cm
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