力の三要素と質量・重さの違いを説明しよう

このレッスンの役割

これまでに、力を測って矢印に表しました。ここでは矢印の各部分を力の三要素へ正確に対応させ、混同しやすい質量と重さを別の量として理解します。

ゴールは、単位だけを暗記するのではなく、「何を表す量なのか」「場所が変わるとどうなるか」まで自分の言葉で説明できることです。

知る・理解する

力の矢印は、三要素を一枚の図にまとめたものです。

• 矢印の始点は作用点を表す。
• 矢印が指す方向は力の向きを表す。
• 尺度に従った矢印の長さは力の大きさを表す。

一方、質量と重さは同じではありません。

宇宙飛行士が物体を地球から月へ運んでも、物体そのものが減るわけではないので質量は変わりません。しかし、月が物体を引く力は地球より弱いため、重さは小さくなります。

具体例で使う

質量2 kgの荷物を考えます。地球でも月でも、荷物を構成する物質の量は同じなので質量は2 kgです。しかし、ばねばかりでつるしたときの値は月のほうが小さくなります。ばねばかりは質量ではなく、荷物が引かれる力、つまり重さを N で測るからです。

問題文で「200 g」と書かれていたら質量、「2 N」と書かれていたら力の大きさです。数だけで判断せず、量の名前と単位を一組で読みます。

誤答を直して次の学びへつなげる

「月では軽く感じるから質量も小さくなる」は誤りです。軽く感じるのは重さが小さくなったためで、物体そのものの量は変わりません。

また、kgを重さの単位、Nを質量の単位として入れ替えないようにします。日常会話の「体重50 kg」は、理科では質量50 kgを表していると整理すると理解しやすくなります。

次は、地球上で100 gの物体に働く重力を約1 Nとして、質量から重さを求めます。

自分で確かめよう

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