【物理超基礎】位置エネルギー

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赤城 (◕ᴗ◕🎀

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中間テスト対策基本確認

2025.09.24 公開

高1 高2 物理基礎中間テスト対策赤城高１高校1 高校１高校一年高校1年

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ノートテキスト

ページ1:

高1物理超基礎 【K 高校生用】 第Ⅱ章: エネルギー
VI.位置エネルギー..
...
高い位置にある物体がもつエネルギー
U = mgh (1)
※h･･･基準からの高さ
例題(1) 質量 5.0kg の物体が、 図のように、
床からの高さ1.0m の机の上にありま
す。 次に示す位置を基準にしたとき、
物体がもつ重力による位置エネルギー
は、それぞれ何ですか?
天井
5.0kg
13.0m
机
11.0m
床
① 床 ② 机の上 ③ 天井
解答例 基準面から何mの高さにあるかが大事だよ。
① 高さ 1.0m だから
式U=5×9.8×1 = 49
高さ 0m だから
答 49 J
式U=5×9.8 × 0 = 0
答 0J
式U=5×9.8×(-2)=-98
答 -98 J
③ 高さ-2m だから

ページ2:

高1物理超基礎 【K 高校生用】 第Ⅱ章: エネルギー
VII. 弾性力による位置エネルギー .. 伸びたり縮んだりしたばねがもつ
エネルギー
1
U
== ½ ½ kx² (1)
2
2
※k･･･ばねによってちがう定数
x･･･ばねが自然の長さから伸びた(縮んだ)長さ
例題(2)ばね定数 50N/m のばねに物体をつけ、 ばねを自然の長さ
から 0.10m だけ縮めました。 このとき、 物体がもつ弾性力に
よる位置エネルギーは何ですか?
解答例 k = 50, x=0.1を式に代入すると
It U
x 50 x 0.12 = 0.25
=1/2x50×0.12
答 0.25 J

ページ3:

高1物理超基礎 【K 高校生用】 第Ⅱ章: エネルギー
VⅢ.保存力と位置エネルギー
物体が力を受けながら2点間を動くとき、 その力がする仕事が
移動経路によらず、はじめと終わりの2点だけで決まるとき、その
力を保存力といいます。
例)重力・弾性力(摩擦力や空気抵抗はちがう)
位置だけで定まるエネルギーを位置エネルギーといい、ある点 A
から点 Bまで移動する間に保存力がする仕事は、位置エネルギー
の差で表されます。
W = U₁ - U B (J)
A

ページ4:

例題 (3) 高さ200mの位置から50m
の位置まで、質量 60kg の人が
スキーですべりおります。 このとき、
重力がする仕事は何ですか?
60kg
200m
解答例それぞれの位置エネルギーを求めて引き算しよう。
高さ200mでの位置エネルギーは
式U=60×9.8 × 200 =117600 J
高さ50mでの位置エネルギーは
50m
式Up = 60×9.8×50 = 29400 J
よって、重力がする仕事は
式W=UA-Up = 88200
答 8.8×104 J
別解 高さの差が 150m だから
おすすめ
式 W = 60 x 9.8×150=88200

ページ5:

例題(4) 図のような粗い水平面を、物体
が次のような経路で移動しました。
A
B C
このとき、摩擦力がする仕事は、
1.0m
0.50m
それぞれ何ですか ?
ただし、面から物体にはたらく動摩擦力の大きさを3.0N とします。
①AからBへ直接移動する場合
移動向きと逆だから
AからCを経由してBに移動する場合
負の数だよ
解答例 摩擦力は保存力ぢゃないから経路によって仕事量は変わるよ。
① F=-3, s = 1(AB:1m)より
式 W =Fs = (-3)x1=-3
答 -3J
F=-3,s=1+0.5 +0.5 = 2 (A→C→B:2m) より
式 W = Fs = (-3)x2=-6
答 -6J