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中学理科 · エネルギー

運動・仕事・エネルギー

力と運動、仕事、力学的エネルギーの関係を分析する。

10 のステップで
マスターする
LEARNING STEPS

この順番で進めよう

意味をつかむところから始めて、理解、活用、仕上げへ。前のステップを土台にしながら進みます。

  1. 2

    二力のつり合い

    一つの物体に働く二力がつり合う条件を、同一直線上・反対向き・同じ大きさの矢印で表して説明する。

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    1. 2
      静止する物体にも力が働くと気づこう 机上やつり下げられた静止物体にも複数の力が働き、合力が0になり得ることを捉える。
    2. 3
      二つのばねばかりで力の大きさと向きを比べよう 二つのばねばかりで大きさ・向き・作用線を比較し、二力がつり合う条件を観察する。
    3. 4
      二力がつり合う三条件を力の矢印で説明しよう 同じ物体に働く二力が、同一直線上・反対向き・同じ大きさでつり合うと説明する。
    4. 5
      力の矢印と測定値から未知の力を求めよう 二力のつり合いと矢印の縮尺から、未知の支持力・張力を単位付きで求める。
    5. 6
      つり合う二力と作用・反作用の混同を直そう 同じ物体か別の物体かを基準に、二力のつり合いと作用・反作用の混同を修正する。
    6. 7
      初見の静止・等速場面でつり合う二力を判断しよう 静止・等速直線運動の初見場面で対象物体を選び、合力0と未知の力を判断する。
  2. 3

    力の合成と分解

    同じ働きをする合力と、二方向へ分けた分力を作図し、斜面上の運動などで必要な向きの力を読み取る。

    レッスン公開中
    1. 2
      二つの力を一つの力で置き換える意味をつかもう 複数の力と同じ働きをする合力、一つの力を分けた分力を、力の置き換えとして捉える。
    2. 3
      輪を引く実験で二力と合力を比べよう 三つのばねばかりで輪を静止させ、二力の合力と第三の力の関係を公平に観察する。
    3. 4
      平行四辺形で合力と分力を作図しよう 共通始点の二力から平行四辺形を作り、対角線で合力、逆手順で分力を作図する。
    4. 5
      同一直線上の合力と縮尺作図を使い分けよう 同方向は和、反対方向は差、斜め二力は縮尺作図で合力を求める。
    5. 6
      力の大きさだけを足す作図の誤りを直そう 作用点・縮尺・平行線・対角線を点検し、合力と分力の典型的な作図誤りを修正する。
    6. 7
      斜面・ロープの初見図で必要な方向へ力を分解しよう 斜面やロープの初見図で問いに合う方向を選び、重力の分解または二力の合成を使う。
  3. 4

    運動の記録と速さ

    記録タイマーや連続写真から位置と時間の変化を読み、速さを単位時間に進む距離として計算し単位換算する。

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    1. 2
      同じ時間ごとの位置から運動の変化を見つけよう 等しい時間ごとの位置間隔から、速さが一定・増加・減少する運動を見分ける。
    2. 3
      記録タイマーとテープを正しく扱おう 記録タイマーの周波数から時間を復元し、点ではなく区間を数えて等時間のテープを作る。
    3. 4
      速さを単位時間に進む距離として説明しよう 速さを距離÷時間で定義し、区間全体の平均の速さと単位の意味を説明する。
    4. 5
      記録テープの区間距離から速さを計算しよう 等時間区間の長さから速さを求め、cm/s・m/s・km/hを正しく換算する。
    5. 6
      打点の数と間隔を混同する誤りを直そう 点数・区間数・時間幅・距離・速さの取り違えを、元の記録へ戻って修正する。
    6. 7
      初見の連続写真・記録テープから運動を説明しよう 初見の連続写真や記録テープから時間と距離を読み、速さの変化を根拠付きで説明する。
  4. 5

    グラフ・平均の速さ・瞬間の速さ

    距離・時間のグラフから運動の様子を読み、平均の速さと瞬間の速さの違いを測定方法と結び付ける。

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    1. 2
      距離・時間グラフを運動の物語として読もう 距離・時間グラフの点・線・傾きを、位置・停止・速さの変化として読み取る。
    2. 3
      位置と時刻の表からグラフを正しく描こう 位置と時刻の表から、軸・単位・等間隔の目盛りを整えた距離・時間グラフを描く。
    3. 4
      平均の速さと瞬間の速さを区別しよう 区間全体をならす平均の速さと、ある時刻の運動を表す瞬間の速さを区別する。
    4. 5
      グラフの傾きから速さを求めよう 距離・時間グラフの距離増加量÷時間増加量から、指定区間の平均の速さを求める。
    5. 6
      グラフの高さと傾きを混同する誤りを直そう グラフの高さ・傾き・水平線・区間平均の誤読を、軸と単位へ戻って修正する。
    6. 7
      複数の運動資料から速さを説明しよう 記録テープ・表・グラフを距離と時間へ結び、初見資料の運動を根拠付きで説明する。
  5. 6

    力と運動・慣性

    力がつり合うと運動状態が保たれること、運動方向への力が速さを変えることを、慣性と作用・反作用も含めて説明する。

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    1. 2
      力が変えるのは運動の状態だと気づこう 力が静止・速さ・向きという運動状態を変える場面を、身近な現象から分類する。
    2. 3
      台車の運動と力の向きを実験で比べよう 条件をそろえた台車実験から、力の向きと等時間ごとの速さの変化を対応させる。
    3. 4
      慣性と合力0の運動を説明しよう 慣性を運動状態を保つ性質として捉え、合力0なら静止または等速直線運動を保つと説明する。
    4. 5
      力の向きと速さの変化を資料から判断しよう 進行方向と合力の向きを比べ、速さが増す・減る・向きが変わる運動を判断する。
    5. 6
      動き続けるには力が必要という誤解を直そう 速度・合力・慣性・作用反作用を分け、動き続けるには力が必要という誤解を直す。
    6. 7
      乗り物と球の初見場面で慣性を使おう 急発進・急停止する乗り物や飛ぶ球を、初めの運動状態と合力から説明する。
  6. 7

    斜面と落下運動

    斜面方向の力と重力に注目し、斜面を下る運動や落下運動で速さが変わる様子を記録とグラフから捉える。

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    1. 2
      斜面を下る台車が速くなる理由を探ろう 斜面を下る台車の等時間記録から速さの増加を見つけ、その原因を力の問いへつなぐ。
    2. 3
      斜面の傾きと台車の運動を実験で比べよう 斜面の傾きだけを変える台車実験を行い、等時間ごとの移動距離の増え方を比較する。
    3. 4
      重力の斜面方向成分と自由落下を結ぼう 重力を斜面に平行・垂直な方向へ分け、斜面運動から自由落下までを説明する。
    4. 5
      記録とグラフから斜面・落下運動を読み取ろう 等時間の区間距離、速さ、累積距離、グラフを結び、斜面・落下運動を数量で読む。
    5. 6
      重い物体ほど速く落ちるという誤解を直そう 空気抵抗・重力・斜面方向成分を分け、重い物体ほど速く落ちるという誤解を直す。
    6. 7
      初見の斜面・落下資料を力と運動で説明しよう 力の図・記録テープ・グラフを統合し、初見の斜面・落下運動を根拠付きで説明する。
  7. 8

    仕事と仕事率

    力の向きに動かした距離から仕事を求め、道具を使う場合の仕事の原理と、単位時間当たりの仕事率を使い分ける。

    レッスン公開中
    1. 2
      理科でいう仕事の成立条件を見分けよう 力と、その力の向きへの移動があるかを確認し、理科でいう仕事の成立を判定する。
    2. 3
      物体を持ち上げる仕事を測定しよう ばねばかりで力、物差しで力の向きへの距離を測り、直接・滑車・斜面の仕事を比較する。
    3. 4
      道具を使っても仕事が変わらない理由を理解しよう 道具は必要な力を小さくする代わりに距離を長くし、摩擦なしでは仕事が変わらないと説明する。
    4. 5
      仕事と仕事率を単位まで正しく計算しよう 仕事を力×距離、仕事率を仕事÷時間で求め、JとWを正しく使い分ける。
    5. 6
      力があれば必ず仕事をするという誤解を直そう 物体・力の向き・移動・時間を確認し、仕事0や仕事率の典型的な誤答を直す。
    6. 7
      道具・時間を含む仕事の入試問題を解こう 初見の滑車や斜面から力と距離を読み、仕事と仕事率を選んで比較する。
  8. 9

    位置エネルギーと運動エネルギー

    物体の質量・高さ・速さを変えた実験から、位置エネルギーと運動エネルギーが何で決まるかを説明する。

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    1. 2
      位置エネルギーと運動エネルギー:現象と問いをつかもう 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第1段階。観察できる事実と、これから確かめる説明を分ける。
    2. 3
      位置エネルギーと運動エネルギー:観察・実験の見方 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第2段階。変える条件・そろえる条件・測る量を区別する。
    3. 4
      位置エネルギーと運動エネルギー:モデルと言葉で説明しよう 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第3段階。観察結果を目に見えない仕組みや法則と結ぶ。
    4. 5
      位置エネルギーと運動エネルギー:データ・計算を読み解こう 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第4段階。表・グラフ・式・単位を使い、数量関係を説明する。
    5. 6
      位置エネルギーと運動エネルギー:よくある誤りを直そう 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第5段階。典型的な誤解を、観察・条件・法則へ戻って修正する。
    6. 7
      位置エネルギーと運動エネルギー:初見問題へつなげよう 「位置エネルギーと運動エネルギー」の第6段階。複数の資料から使う考えを選び、高校入試形式で説明する。
  9. 10

    力学的エネルギーの保存

    位置エネルギーと運動エネルギーの移り変わりを追い、摩擦などがある場合との違いから保存条件を判断する。

    レッスン公開中
    1. 2
      力学的エネルギーの保存:現象と問いをつかもう 「力学的エネルギーの保存」の第1段階。観察できる事実と、これから確かめる説明を分ける。
    2. 3
      力学的エネルギーの保存:観察・実験の見方 「力学的エネルギーの保存」の第2段階。変える条件・そろえる条件・測る量を区別する。
    3. 4
      力学的エネルギーの保存:モデルと言葉で説明しよう 「力学的エネルギーの保存」の第3段階。観察結果を目に見えない仕組みや法則と結ぶ。
    4. 5
      力学的エネルギーの保存:データ・計算を読み解こう 「力学的エネルギーの保存」の第4段階。表・グラフ・式・単位を使い、数量関係を説明する。
    5. 6
      力学的エネルギーの保存:よくある誤りを直そう 「力学的エネルギーの保存」の第5段階。典型的な誤解を、観察・条件・法則へ戻って修正する。
    6. 7
      力学的エネルギーの保存:初見問題へつなげよう 「力学的エネルギーの保存」の第6段階。複数の資料から使う考えを選び、高校入試形式で説明する。
  10. 11

    運動・仕事・エネルギーの高校入試総合

    力の作図、運動の記録とグラフ、仕事、エネルギー保存を統合し、初見の実験・計算・考察問題で方法を選ぶ。

    レッスン公開中
    1. 2
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:現象と問いをつかもう 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第1段階。観察できる事実と、これから確かめる説明を分ける。
    2. 3
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:観察・実験の見方 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第2段階。変える条件・そろえる条件・測る量を区別する。
    3. 4
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:モデルと言葉で説明しよう 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第3段階。観察結果を目に見えない仕組みや法則と結ぶ。
    4. 5
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:データ・計算を読み解こう 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第4段階。表・グラフ・式・単位を使い、数量関係を説明する。
    5. 6
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:よくある誤りを直そう 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第5段階。典型的な誤解を、観察・条件・法則へ戻って修正する。
    6. 7
      運動・仕事・エネルギーの高校入試総合:初見問題へつなげよう 「運動・仕事・エネルギーの高校入試総合」の第6段階。複数の資料から使う考えを選び、高校入試形式で説明する。
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