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物理 高校生

高1 物理基礎 運動とエネルギー 2章 1~7の問題の解説よろしくお願いいたします。

2 章 | 演習問題 ①① 力のつりあい (② p.46~47) 重さ(重力の大きさ) 20Nの小球に2本の 軽い 1,2をつけ, 糸の他端を天井に固定 して小球を静止させた。 1,2が鉛直方向となす角 がそれぞれ30°60° であったとき, 糸が引く力の 大きさ T, [N] と糸2が引く力の大きさ T2 [N] を求めよ。 糸 1 30 糸 2 60° ②2 2物体の運動方程式 ① p.60~61) 軽い定滑車に軽い糸をかけ, その両端に 質量 5.0kgのおもりAと,質量2.0kg の おもり B をつけて, 静かに手をはなす。 重力加速度の大きさを 9.8m/s² とする。 (1) おもりの加速度の大きさa [m/s²] を 求めよ。 (2) 糸がおもりを引く力の大きさ T[N] を求めよ。 2物体の運動方程式 ② (p.60~61) 質量 0.20kgの物体Aをな A めらかで水平な机の面上に 置く。 物体に軽くて伸びな いひもをつけ, これを机の 端に固定した軽い滑車に通 し ひもの端に質量 0.15kgのおもりBをつるす。重 力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 (1) 物体Aの加速度の大きさa [m/s²] を求めよ。 (2) ひもが物体Aを引く力の大きさ T [N] を求めよ。 4 静止卵添力 (③ p.62~63) あらい面をもつ板の上に物 かたむ 体を置き 板を傾けていく。 図のように、傾きの角が 30℃になった直後に, 物体 は静かにすべりだした。 物 体と板の面との間の静止摩擦係数を求めよ。 130° 7 B ・あらい面 5 動摩擦力 (p.63~64) 傾きの角が30℃ のあらい斜 面上を物体がすべり下りる とき, 物体に生じる加速度 a [m/s'] を求めよ。 重力加 速度の大きさを9.8m/s², 斜面と物体との間の動摩擦係数を そって下向きを正とする。 思考問題 30° 1 2√3 力 (p.67 ) 1辺が10cm(= 0.10m) の立方体の 物体を水に浮かべたところ, 物体の 体積の半分が水面下に沈んだ。 この とき, 物体が受ける浮力の大きさF [N] と, 物体の質量 m[kg] を求めよ。 水の密度を 1000kg/m² 重力加速度の大きさを 9.8m/s2 とする。 [23 の選択肢] ①台車の移動距離 ③台車の加速度の大きさ 要点の確認 t₁ t₂ あらい 斜面 7 運動の法則 (p.53~56) 斜面上の台車の運動に関 する実験を行った。 静止 していた台車を,斜面に そって上向きに手で押し て, 斜面上をすべり上が らせる。 台車から手をは なしたのち, 台車は最高 点に達し, その後,斜面 を降下した。 台車に内蔵されている速度センサーによ り, 台車の運動を調べたところ, 速さと経過時間 の関係を表すグラフは図のようになった。 空欄に当て はまる適切な語句を下の選択肢から選べ。 とし、斜面に 台車が最高点に達するのは,1 と考えられる。 台車が降下するときのグラフの傾きの大きさから [ 2 がわかるので,あとは 3 を調べれば, 台車が降下するときに, 台車にはたらく合力の大き さを求めることができる。 ② 台車の速さ ④台車の質量 [ 1 の選択肢] ①時刻の瞬間 ② 時刻の瞬間 ③時刻の瞬間

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物理 高校生

高1物理基礎 力学的エネルギーの保存 です。 (1)についてで、力のつり合いによって求められるというのは分かるのですが、なぜ力のつり合いで求めるのか(なぜU=mghやU=1/2kx^2などの式では求めないのか)が自分では分からないのでどなたか教えてください。

→104~108 解説動画 基本例題22 力学的エネルギーの保存 質量mの小球を軽いばねでつるしたところ, ばねが自然の長さからd だけ伸びた状態で静止した。 このときの小球の位置を点Pとする。重力 加速度の大きさをg とする。 (1) ばね定数kをm, d, g で表せ。 (2) ばねが自然の長さとなる点Qまで小球を持ち上げ, 静かにはなした。 おもりが点Pを初めて通過するときの速さvをm, d, g で表せ。 解答 (1) 力のつりあいより kd-mg=0 よって k=mg (2) 点Pを重力による位置エネルギーの基準とする。 d 点 Q, P間での力学的エネルギー保存則より 指針 (2) 点Qと点Pそれぞれについて, ① 運動エネルギー, ②重力による位置エネルギー, ③弾 性力による位置エネルギーを考え,力学的エネルギー保存則の式を立てる。 0+mgd+0=1/2/m²+0+1/2/kde (1) の結果を代入して,”について解くと mgd= 12/2mv²+1/2xmgxd2 よって xd2 よってv=√gd 0000000- 伸び d kd PO Img d lllllll PO 伸び lllllll 伸び 速さ Ov

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物理 高校生

例題4の(2)の値にマイナスが付くのは、重力と弾性力の合力は復元力であり、この問題の場合は下向きを正としている。 ばねに物体が上から取り付けられている為物体は自然長より下の位置にあって、これを元の位置に戻そうとするには上向きの力である復元力が必要で、その向きは下向きを正と... 続きを読む

例題4 鉛直ばね振り子 右の図のように、 軽いばねの一端を床に固定し, 他端に質量mのおもりを取りつけると, ばねが自 然の長さからdだけ縮んでつり合った。 その後, ば ねが自然の長さになるまでおもりを持ち上げて静か にはなすと, 鉛直方向に単振動を始めた。 重力加速 度の大きさをgとして、次の問いに答えよ。 (1) ばね定数はいくらか。 自然の長さ d d 解 (1) ばね定数とするとおもりにはたらく力のつり合いより, mg-kd=0 よって,k=mg d (2) おもりにはたらく力(重力と弾性力)の合力をFとすると, F=mg-k(x+d)=-kx=- XC of (2) おもりがつり合いの位置から距離xだけ下側にあるとき, おもりにはたらく力 の合力はいくらか。 ただし, 鉛直下向きを力の正の向きとする。 (3) おもりの単振動の振幅 周期はそれぞれいくらか。 (4) おもりがつり合いの位置を通過するときの速さはいくらか。 10 つり合い の位置 指針 おもりは、ばねが自然の長さからdだけ縮んだ位置 (つり合いの位置)を振 動の中心として, 単振動をすることに着目する。 IC Touch この式は、「F=-Kz」と同様の形 (K=k=mg) であることから,合力 式(16) Fは復元力であり, おもりはつり合いの位置を振動の中心として, 単振動を することがわかる。

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