【一問一答クイズ】中学3年物理（運動とエネルギー）問題500問(理科)

✅ 正解

次第に小さくなる

斜面上の物体にはたらく重力は、物体を斜面に沿って滑り降ろそうとする「平行な分力」と、物体を斜面に押しつける「垂直な分力」に分解されます。斜面の傾きが大きくなるにつれて、平行な分力は大きくなりますが、斜面を垂直に押す力である垂直な分力は、重力の向きと斜面に垂直な方向とのズレが大きくなるため、次第に小さくなります。

✅ 正解

二つの力の大きさは常に等しく、向きは反対で、同一の直線上に働く

作用と反作用の二つの力は、常に「同じ大きさ」であり、「向きが反対」で、かつ「一直線上」に働きます。これは物体の質量や、物体が動いているか静止しているかに関わらず、二つの物体の間で力が及ぼし合われる瞬間に必ず成立する原理です。

✅ 正解

物体を引く力がした仕事が同じであれば、斜面の傾きに関わらず、力学的エネルギーの増加量は等しくなる。

摩擦がない場合、物体に加えられた仕事の量は、そのままその物体が増加させたエネルギーの量と等しくなります。力がした仕事は「力 × 移動距離」で求められるため、これらが同じであれば、斜面の傾きがどのような角度であっても力学的エネルギーの増加量は等しくなります。

✅ 正解

2.5N

物体を引き上げるのに必要な力は、物体にはたらく重力に斜面の比率（高さ÷斜面の長さ）を掛けることで求められます。まず、物体全体の質量は、台車の重さと3個のおもりの合計で500g（5N）となります。次に、斜面の高さが1.5m、長さが3.0mであることから、引き上げる力は「5N × (1.5m ÷ 3.0m)」という式で計算できます。斜面上では重力の分力のつり合いを考える必要があり、この計算により2.5Nの力で引き上げられることがわかります。

✅ 正解

斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向

斜面上の物体にはたらく重力は、物体を斜面の下方向へ動かそうとする力と、物体を斜面に押しつける力として考えることができます。そのため、重力を「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して分析するのが一般的です。

✅ 正解

物体に働く重力の斜面方向の分力が、斜面上のどの位置でも常に一定の大きさで働き続けるから。

物体の速さが変化するのは、運動の向きに力が働いているからです。斜面を下る物体には、重力の斜面方向の分力が常に運動の向きに加わっています。斜面の傾きが変化しない限り、この分力の大きさは物体が斜面上のどこにいても一定です。物体に一定の大きさの力が働き続けると、速さの変化（加速の度合い）も一定になるため、速さは一定の割合で増加します。これに対し、もし力がだんだん大きくなれば、速さの増え方もだんだん大きくなります。

✅ 正解

斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず速さが増加する割合は等しい

記録テープを一定の時間間隔で切り取ったときの「隣り合うテープの長さの差」は、その時間内にどれだけ速さが変化したか（速さが増加する割合）を視覚的に示しています。開始位置を変えてもこの差が等しいということは、斜面の傾きという条件が共通であれば、物体の位置によらず速さの変化の仕方が一定であることを証明しています。

✅ 正解

重力の斜面に平行な成分

斜面上にある物体に働く重力は、物体を斜面の下方向に引っ張る力（斜面に平行な成分）と、斜面を押しつける力（斜面に垂直な成分）に分解されます。このうち、物体を斜面に沿って滑り出させようとするのは、斜面に平行な成分です。物体に働く摩擦力がこの平行な成分よりも小さいとき、物体は斜面を下り始めます。

✅ 正解

小球が床を下向きに押し返す力

作用・反作用の関係は、力を及ぼし合う2つの物体の間で成立します。「床が小球を」押す力に対しては、主語と目的語を入れ替えた「小球が床を」押し返す力が反作用となります。小球にはたらく重力は、垂直抗力と同じ物体（小球）にはたらいて打ち消し合っている「つり合いの力」であり、反作用ではありません。

✅ 正解

F1とF2は同じ大きさで、向きは反対である

作用反作用の法則により、ある物体が別の物体に力を加えたとき、相手の物体からも必ず同じ大きさの力を反対向きに受けます。小球が木片を押す作用があれば、同時に木片が小球を押し返す反作用が生じるため、小球の勢いや重さに関わらず、衝突した瞬間の2つの力の大きさは等しくなります。

✅ 正解

もとの力の矢印を対角線とし、分解したい2つの方向の線を2辺とする平行四辺形をかく。

力の分解や合成には「平行四辺形の法則」を利用します。分解したい場合は、もとの力の矢印の先端から、それぞれの方向の線に平行な線を引き、もとの力の矢印が対角線となるような平行四辺形を構成します。その平行四辺形の2辺が求める分力となります。

✅ 正解

斜面に平行な下向きの一定の力が、物体に加わり続けているため

物体が斜面上にあるとき、物体にはたらく重力は「斜面に垂直な成分」と「斜面に平行な成分」に分解されます。このうち、斜面に平行な下向きの力は物体が下っている間、常に一定の大きさではたらき続けます。物体に一定の大きさの力が加わり続けると、速さが一定の割合で増加する「等加速度運動」となります。重力そのものの大きさは斜面上の位置によって変化することはありません。

✅ 正解

1.0N

2本のひもがおもりを引く力の合力は、おもりの重さとつり合うため、真上の向きに1.0Nの大きさになります。平行四辺形の法則に基づくと、2本のひものなす角が120度の場合、合力（平行四辺形の対角線）を1辺とする三角形は正三角形になります。したがって、それぞれのひもが引く力の大きさは、合力の大きさである1.0Nと等しくなります。

✅ 正解

力の分解・分力

1つの力をそれと同じ効果を持つ複数の力に分ける操作を「力の分解」と呼び、これによって得られたそれぞれの力を「分力」と呼びます。これは「力の合成」の逆の操作にあたります。

✅ 正解

重力の矢印を対角線とし、２つの分力を２辺とする長方形（平行四辺形）をつくる

力の分解においては、もとの力を対角線とし、分解したい２つの方向を隣り合う２辺とする平行四辺形を作図するというルールがあります。斜面上の分解では、平行な方向と垂直な方向は互いに直角に交わるため、作図される図形は長方形となります。

✅ 正解

反作用

一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、必ず相手の物体からも同時に力を受けます。この一対の力のうち、一方を作用と呼ぶとき、もう一方を反作用と呼びます。これらは常にセットで発生する物理現象です。

✅ 正解

ロケットがガスを押す力と、ガスがロケットを押し返す力は、互いに逆向きで大きさが等しい関係にある。

ロケットの上昇は、作用・反作用の法則によって説明されます。ロケットがガスを後方に押し出す力（作用）が生じると、同時にガスがロケットを前方に押し返す力（反作用）が発生します。この2つの力は、常に「逆向き」で「大きさ」が等しくなります。よくある誤答として、周囲の空気を押した反動であるという考えがありますが、真空の宇宙空間でもロケットが進めるのは、この2物体間（ロケットとガス）の作用・反作用があるためです。また、力のつり合いは「1つの物体」にはたらく力についての関係ですが、作用・反作用は「2つの物体」が互いに及ぼし合う力であるという点が異なります。

✅ 正解

小さくなる

小球にはたらく重力と、2本の糸が引く力の合力がつり合っているとき、重力の大きさが一定であれば合力の大きさも一定に保たれる。2本の糸のなす角度を小さくすると、同じ大きさの合力（対角線）を作るために必要な平行四辺形の2辺（分力）の長さは短くなる。したがって、1本の糸が引く力の大きさは小さくなる。

✅ 正解

2.0 N

おもりが等速直線運動をしているとき、おもりにはたらく重力と糸がおもりを引く力はつり合っています。力のつり合いの条件より、2つの力の大きさは等しくなります。まず、おもりにはたらく重力の大きさは、1目盛り0.5N × 4目盛り ＝ 2.0N と計算できます。したがって、これとつり合っている糸がおもりを引く力の大きさも、同じく2.0Nとなります。

✅ 正解

摩擦力

物体が他の物体と接しながら運動するとき、その接触面には運動を妨げる向きに力がはたらきます。この力を摩擦力と呼びます。斜面を用いた実験では、物体を引き上げる力に加えて、この摩擦力に打ち勝つための力が必要になるため、理想的な計算値よりも大きな力が必要となります。

✅ 正解

重力と垂直抗力は大きさが等しく向きが反対でつり合っており、右向きには力が働かなくても慣性によって動き続ける

台車が水平面上にあるとき、地球が物体を引く力である重力と、面が物体を押し返す力である垂直抗力は、同じ作用線上で大きさが等しく向きが反対の関係にあり、つり合っています。このとき、水平方向（右向き）に力が働いていなくても、物体がそれまでの運動状態を維持しようとする性質（慣性）により、台車は等速直線運動を続けます。動いている方向に力が働いていると考えるのは誤りです。

✅ 正解

重力と糸がおもりを引く力の大きさが等しく、向きが反対である。

物体が等速直線運動をしているとき、その物体にはたらく複数の力はつり合いの状態にあります。おもりには、地球が下向きに引く「重力」と、糸が上向きに引く「糸がおもりを引く力」の2つの力がはたらいています。上昇中であっても加速せずに一定の速さで移動しているならば、これら2つの力の大きさは等しく、向きは反対になっています。上昇しているからといって、上向きの力が大きいと判断しないよう注意が必要です。

✅ 正解

重力は鉛直下向きにはたらき、垂直抗力は斜面に垂直な向きにはたらく。

重力は物体の状態に関わらず、常に地球の中心（鉛直下向き）に向かってはたらきます。一方、垂直抗力は物体が接している面から受ける力であり、常にその面に対して垂直な方向にはたらきます。斜面においては、これら2つの力の向きは一致せず、一直線上にもありません。

✅ 正解

力の合成と平行四辺形の法則

1つの点にはたらく複数の力を、それらと同じはたらきをする1つの力にまとめることを力の合成と呼び、その結果得られた力を合力といいます。この合力の向きと大きさは、もとの2つの力を隣り合う2辺とする平行四辺形を作図したとき、その対角線によって求めることができ、これを平行四辺形の法則と呼びます。

✅ 正解

作用・反作用の法則

一つの物体が別の物体に力を加える（作用）と、必ずその相手の物体からも同時に同じ大きさで反対向きの力（反作用）を受けるという法則を「作用・反作用の法則」と呼びます。この法則は、力のつり合いとは異なり、2つの異なる物体の間で互いに及ぼし合う力について述べたものです。

✅ 正解

常に異なる2つの物体にはたらき、大きさが同じで向きが反対である

作用反作用の法則における2つの力は、必ず「AがBを押す力」と「BがAを押し返す力」のように、異なる2つの物体の間ではたらきます。したがって、1つの物体にはたらく「力のつり合い」とは性質が異なります。また、これらの力は時間の遅れがなく同時に発生し、大きさは常に等しく向きは反対となります。

✅ 正解

0.5N

おもりを垂直に0.5m引き上げるのに必要な仕事は、2N × 0.5m = 1.0Jである。仕事の原理に基づき、斜面を利用しても仕事の大きさは一定であるため、斜面に沿って引く力をFとすると、F [N] × 2.0 [m] = 1.0 [J] という関係が成り立つ。この方程式を解くと、F = 0.5Nとなる。

✅ 正解

運動の向きとは逆向きに、一定の大きさの重力の分力がはたらき続けるため、等加速度運動をする

斜面の傾きが変化しない場合、小球にはたらく重力の斜面方向の分力は常に一定の大きさで、斜面下向きにはたらいています。物体に一定の大きさの力が加わり続けると、物体の速さは一定の割合で変化するため、この運動は等加速度運動に分類されます。小球が上る向き（運動の向き）と、重力の分力の向き（斜面下向き）が逆であるため、速さは一定の割合で減少します。

✅ 正解

ばねばかりの値は大きくなる。これは、重力の斜面に平行な方向の分力が大きくなるためである。

台車を斜面上で静止させるために必要な力は、重力の斜面に平行な方向の分力とつり合っている。斜面の角度を大きくすると、重力のうち斜面に平行な方向に分配される割合（分力）が大きくなるため、これを支えるためのばねばかりの示す値も大きくなる。逆に、重力の斜面に垂直な方向の分力および垂直抗力は、角度が大きくなるほど小さくなる。

✅ 正解

6.0N

滑車にかけられた糸の張力は、糸のどこでも等しくなります。点R側には600gのおもりが吊り下げられているため、糸には600gのおもりにはたらく重力と同じ大きさの力が加わります。100gで1Nであるため、600gでは6Nの張力が点OをRの方向へ引くことになります。

✅ 正解

物体にはたらく重力の分力

斜面上にある物体には、常に鉛直下向きの重力が作用しています。この重力は、力を分解すると「斜面に平行な成分（分力）」と「斜面に垂直な成分（分力）」として考えることができます。物体が斜面を上昇している最中であっても、この重力の分力は常に斜面下向きにはたらき続けます。

✅ 正解

合力

一つの物体にはたらく複数の力を、それらと同じはたらきをする一つの力として表したものを合力と呼びます。また、この合力を求めることを力の合成といいます。

✅ 正解

0.9 N

5マスの長さが1.5 Nの重力を表しているため、方眼の1マスあたりの力の大きさは、1.5 ÷ 5 = 0.3 N と求められます。斜面に平行な分力は3マスの長さで表されているため、0.3 N × 3 = 0.9 N と計算されます。このように、重力を対角線とする長方形を作ることで、各方向の分力を求めることができます。

✅ 正解

2つの分力を合わせると、元の重力と同じはたらきをする

力の分解によって得られた「分力」は、もとの力と全く同じ効果をもたらす複数の力の組を指します。分力の大きさの合計（単純な足し算）は、もとの力の大きさとは一致しないことが一般的ですが、それらを合成したときのはたらき（合力）は必ず元の重力と同じになります。

✅ 正解

大きくなる

物体が斜面を下る運動において、物体にはたらく重力のうち、斜面に平行な方向の分力が物体の運動を加速させます。斜面の傾きを大きくすると、この重力の分力が大きくなるため、単位時間あたりに速さが増加する割合も大きくなります。

✅ 正解

斜面から物体を垂直に押し返す向き

垂直抗力は、物体が接している面から受ける力であり、その名の通り接している面に対して垂直にはたらきます。物体が斜面を押し返す力の反作用として、斜面が物体を垂直に押し返す向きに生じます。鉛直上向きは水平な面に置かれた場合に限られるため注意が必要です。

✅ 正解

重力を示す矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向の2辺をもつ長方形を作る。

力を2つの方向に分解するときは、もとの力（ここでは重力）が対角線となるような平行四辺形を作図します。斜面における力の分解では、分解する2つの方向が互いに垂直であるため、作図される図形は長方形となります。

✅ 正解

小球をはなす垂直方向の高さが同じであれば、斜面の傾きに関わらず位置エネルギーの大きさは等しい

位置エネルギーは、物体の質量と「垂直方向の高さ」の2つの要素によって決まります。斜面の傾きや、斜面を移動する距離（道のり）には依存しません。そのため、同じ質量の物体を同じ高さに置けば、どのような傾斜の道筋を通ったとしても、蓄えられている位置エネルギーの量は等しくなります。このエネルギーが運動エネルギーに変換され、最終的に木片を押し出す仕事として使われます。

✅ 正解

重力の斜面に平行な方向の分力が、運動の向きに一定にはたらき続けるため

斜面上の物体には常に垂直下向きの重力がはたらいている。この重力は、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向の2つの力に分解して考えることができる。斜面の傾きが一定であれば、斜面に平行な力の大きさも常に一定となり、この力が物体の運動を助ける向きにはたらき続けるため、速さは一定の割合で増加する。

✅ 正解

電柱の中心軸に沿った真下の向き

電柱が左右に傾かないようにするためには、水平方向の力が打ち消し合わなければなりません。電線が左に引く力と、支線が右斜め下に引く力のうち右向きの成分が等しくなるとき、合力は水平成分を持たず、電柱の中心軸に沿って真下を向くようになります。この状態であれば、電柱は地面を垂直に押すだけになり、安定して立つことができます。

✅ 正解

傾きが急になることで、小球に働く重力の斜面に沿った下向きの分力が大きくなり、加速度が増すため。

物体に働く重力は常に真下（鉛直下向き）を向いていますが、斜面上の物体にはその重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解した力が働きます。斜面の傾きが大きくなると、斜面に平行な方向の分力が大きくなるため、物体を加速させる力が強まり、より短い時間で斜面を下りきることになります。

✅ 正解

斜面に平行な下向きの力である、重力の分力

斜面上にある物体には、常に鉛直下向きに重力がはたらいています。この重力は「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの力に分解することができます。このうち、斜面に平行で下向きにはたらく重力の分力は、斜面を上ろうとする台車の運動を妨げる「逆向きの力」として作用します。

✅ 正解

斜面の傾きが急なほど、物体にはたらく重力の斜面に平行な分力が大きくなるため、一定時間あたりの速さの変化は大きくなる。

斜面上にある物体には、垂直下向きに重力がはたらいている。この重力は「斜面に垂直な分力」と「斜面に平行な分力」に分解して考えることができる。斜面の傾きが急になればなるほど、重力の斜面に平行な分力が大きくなる。物体に加わる力が大きいほど、速さの変化（加速度）も大きくなるため、傾きが急な斜面の方が一定時間あたりの速さの増え方は大きくなる。

✅ 正解

作用・反作用の法則

物体が他の物体に力を加える（作用）と、必ず相手の物体からも同じ大きさで反対向きの力を押し返されます（反作用）。これを作用・反作用の法則と呼びます。1つの物体に働く力が相殺される「力のつり合い」と混同されやすいですが、作用・反作用は「2つの物体の間で互いに及ぼし合う力」である点が特徴です。

✅ 正解

短くなる

小球を同じ高さから放す場合、斜面の傾きを大きくするほど、斜面に沿って下向きに働く重力の分力が大きくなります。力が大きくなることで小球の加速度が増し、より速く速度が上がるため、水平面に達するまでの時間は短くなります。

✅ 正解

重力の斜面に平行な方向の分力が、一定の大きさではたらき続けるから

物体にはたらく重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解すると、斜面に平行な下向きの力（分力）が生まれます。斜面の傾きが一定であれば、この分力の大きさも常に一定となります。物体に進行方向の力が一定ではたらき続けると、物体の速さは一定の割合で増加（加速）することになります。

✅ 正解

500gの台車にはたらく分力の2倍の大きさになる

同一の斜面において、物体にはたらく重力の大きさは質量に比例します。この重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、それぞれの分力の大きさも元の重力の大きさに比例して決まります。したがって、同じ傾きの斜面であれば、斜面下向きの重力の分力は物体の質量に比例するため、質量が2倍になれば分力の大きさも2倍になります。

✅ 正解

重力の斜面方向の分力が大きくなるため、速さが変化する割合は大きくなる。

斜面の傾斜角を大きくすると、物体を斜面下向きに引っぱる力である「重力の斜面方向の分力」が大きくなります。物体にはたらく力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化、すなわち「速さが変化する割合」も大きくなるため、台車はより急激に速さを増しながら運動することになります。

✅ 正解

斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる

斜面の傾き（角度）が大きくなると、鉛直下向きにはたらく重力のうち、斜面方向に引きずり下ろそうとする成分がより多くなります。一方で、斜面を押し付ける力（垂直な成分）は、傾きが急になるほど小さくなり、垂直な壁になったときにはゼロになります。

✅ 正解

つり合いの状態

複数の力が物体にはたらき、それらの合力が0となって物体が静止、または等速直線運動を続ける状態を「力のつり合い」といいます。1点に力が集中して作用している場合、それらが互いに打ち消し合っていることを意味します。

✅ 正解

平行な方向の分力は大きくなり、垂直な方向の分力は小さくなる

斜面の傾きが大きくなると、重力の矢印を対角線とする長方形を作図した際、斜面に沿った辺が長くなり、斜面を押しつける辺が短くなります。傾きが90度（垂直）に近づくほど、重力はそのほとんどが斜面に平行な成分となり、斜面を垂直に押す成分はゼロに近づきます。

✅ 正解

斜面に平行な方向の分力の大きさは常に同じであり、物体の速さはしだいに大きくなる

斜面の角度が一定である場合、物体にはたらく重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、それぞれの分力の大きさは物体の位置に関わらず変化しません。物体は斜面から「常に同じ大きさの力」を受け続けるため、その運動は時間の経過とともに速さが一定の割合で大きくなる「等加速度直線運動」となります。

✅ 正解

2つの力が接する点からひいた平行四辺形の対角線

一点からはたらく二つの力の合力は、その二力を二辺とする平行四辺形の対角線で表されます。これを力の平行四辺形の法則と呼び、合力の向きと大きさの両方を一度に求めることができます。

✅ 正解

太陽の光がパネルの面に対して垂直に当たるように設置角度を調整する

太陽電池パネルの発電効率を最大にするには、単位面積あたりの光線の密度を最も高くする必要があります。太陽の光がパネルに対して垂直に当たるとき、パネルが受ける光のエネルギー量が最大になるため、太陽の動きに合わせて設置角度を調整することが重要です。

✅ 正解

分力

一つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解と呼び、分解して得られたそれぞれの力を分力といいます。斜面上の物体を考える際には、重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分解して解析するのが一般的です。

✅ 正解

斜面を下る間、斜面に沿って下向きにはたらく重力の分力の大きさが常に一定に保たれるから。

物体の速さの変化の割合（加速度）は、物体にはたらく力の大きさに比例します。斜面の傾きが変化しない状況では、重力を分解して得られる「斜面に沿って下向きにはたらく重力の分力」の大きさは、斜面上のどの位置でも変化せず一定です。このように、はたらく力が一定であるために、速さの変化の割合も一定に保たれます。重力の大きさや垂直抗力の大きさは、斜面を下る途中で変化することはありません。

✅ 正解

仕事の原理

道具を使うことで物体を動かすために必要な力の大きさを減らすことができるが、その分だけ物体を動かす距離を長くしなければならない。このように、力の大きさと移動距離が互いに補い合い、最終的な仕事の総量が一定になる関係を「仕事の原理」と呼ぶ。斜面や定滑車、動滑車などのあらゆる道具においてこの原理が成立する。

✅ 正解

運動の向きに、重力の分力が一定の大きさではたらき続けているため

斜面上にある物体には、常に真下（地球の中心方向）に向かって重力がはたらいています。この重力を斜面に平行な方向の成分に分解したものを「重力の分力」と呼びます。斜面の傾きが一定であれば、この力の大きさは常に「一定」です。力の大きさが変化しないにもかかわらず速さが増していくのは、運動の向きに力がはたらき続けているからです。この結果として、打点の間隔が広がるような「物体の運動」が見られます。

✅ 正解

力学的エネルギー保存の法則

物体が運動する際、重力などによる位置エネルギーと運動エネルギーが互いに移り変わっても、その合計値である力学的エネルギーは常に一定に保たれます。これを力学的エネルギー保存の法則と呼びます。エネルギー保存の法則は、熱や電気なども含めたより広い概念を指します。

✅ 正解

2本の糸の張力の合力が常に物体の重力とつり合う必要があるため、角度が大きくなると各糸の張力は大きくなる

物体を2本の糸で支えるとき、2つの張力を合成した「合力」は、常に物体の重力を打ち消すだけの大きさ（重力と同じ大きさ）でなければなりません。角度を大きくして糸を寝かせていくと、張力のうち「重力を支えるのに役立つ鉛直方向の成分」が相対的に小さくなります。合力の大きさを重力と等しく保つためには、個々の張力を大きくして鉛直成分を補う必要があるため、角度が大きくなるほど張力は大きくなります。

✅ 正解

作用・反作用の法則

物体Aが物体Bに力を加える（作用）と、物体Bも物体Aに対して同時に同じ大きさで逆向きの力（反作用）を押し返します。この一連の関係を作用・反作用の法則と呼びます。

✅ 正解

重力の斜面下向きの分力が大きくなるため、より重いおもりが必要になる

斜面の傾きが大きくなると、物体に働く重力の大きさ自体は変わりませんが、その重力を分解したときの斜面に平行な方向の分力は大きくなります。台車を静止させるためには、この斜面下向きの分力と、糸がおもりによって引く力がつり合っていなければならないため、より重いおもりを用意して引く力を大きくする必要があります。

✅ 正解

重力によって運動の向きとは逆向きの力がはたらき続けるため、速さが一定の割合で減少している。

テープの長さが短くなっていることは、一定時間内に進む距離が短くなっていること、つまり速さが減少していることを表します。斜面を上る物体には、常に斜面下向き（運動の向きとは反対向き）に重力の分力がはたらき続けるため、物体の速さは一定の割合で減少します。

✅ 正解

地球の中心に向かう鉛直下向き

重力は地球が物体を引く力であり、物体の状態や斜面の傾きに関わらず、常に地球の中心に向かってはたらきます。この方向を鉛直下向きと呼びます。斜面に沿った方向の力は、重力を分解した成分の一つであり、重力そのものの向きではありません。

✅ 正解

平行四辺形の法則

向きの異なる2つの力の合力は、その2つの力を2辺とする平行四辺形の対角線として表されます。この原理を平行四辺形の法則と呼び、合力の向きと大きさの両方を正確に求めることができます。

✅ 正解

2本の張力の合力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である

物体が静止しているとき、その物体に働くすべての力はつり合っている。2本のひもでおもりを吊るしている場合、2つの張力を合成した力（合力）が、おもりに働く重力と「大きさが等しく向きが反対」になることで、おもりは静止し続ける。ひもを広げるなど角度を変化させたとしても、おもりが静止している限り、この合力と重力のつり合いの関係は維持される。

✅ 正解

角度が大きくなるほど、分力は小さくなる

力を2つの方向に分解したとき、それぞれの方向にはたらく力を分力と呼びます。もとの力を対角線とする長方形を作ったとき、基準線方向の分力の大きさはその長方形の辺の長さに相当します。もとの力と基準線のなす角度が大きくなるほど、基準線に沿った辺の長さは短くなるため、基準線方向の分力は小さくなります。

✅ 正解

25.0cm

小球の高さと木片の移動距離が比例する場合、移動距離を高さで割った値（またはその逆）は常に一定になります。高さ10.0cmで4.0cm移動するということは、移動距離は高さの0.4倍になるという関係（4.0 ÷ 10.0 = 0.4）があるため、移動距離10.0cmを得るには、10.0 ÷ 0.4 を計算して、25.0cmの高さが必要であることが導き出せます。

✅ 正解

点R方向への張力と点Q方向への張力の2つを合成した力は、重力と大きさが等しく、向きが反対である

3つの力がつり合って静止している場合、どの2つの力を合成しても、その合力は残る1つの力と「大きさが等しく、向きが反対（一直線上）」になります。この場合、2方向の張力の合力が、下向きの重力をちょうど打ち消す上向きの力として働いているため、平衡状態が保たれています。

✅ 正解

重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を辺とする長方形をつくる

力の分解は力の合成の逆の操作であり、もとの力を対角線とする平行四辺形を構成することで分力を求めることができる。斜面の問題では、分解したい二方向（平行と垂直）が互いに直交しているため、平行四辺形は長方形となる。この長方形の各辺が、求めるべき2つの分力の大きさと向きを表すことになる。

✅ 正解

斜面の傾きが同じであれば、どちらの地点から離しても等速直線運動中の摩擦力の大きさは等しい。

物体が斜面上で等速直線運動をしているとき、摩擦力は重力の斜面に平行な分力とつり合っています。重力の分力の大きさは、物体の質量と斜面の傾きによって決定されるため、運動を開始する高さ（地点AやB）が変わっても、斜面の傾きが同じであれば重力の分力は一定です。したがって、それとつり合っている摩擦力の大きさも、開始地点にかかわらず一定となります。

✅ 正解

垂直抗力と弾性力

物体が接している面から垂直に受ける力を垂直抗力といいます。また、ひもやバネが変形したときに元に戻ろうとして物体を引く（または押す）力を弾性力と呼び、この場合はひもによる張力が弾性力にあたります。

✅ 正解

1.9ニュートン

動滑車を用いた装置の構造が同じであれば、引き上げるために必要な力の合計は、基本となる装置（台車と動滑車）を引く力に、各物体を追加したことによる力の増加分を加算することで求められる。おもりXを追加したことによる力の増加分は 1.1 – 0.6 = 0.5ニュートン であり、おもりYを追加したことによる増加分は 1.4 – 0.6 = 0.8ニュートン である。したがって、台車のみを引く力 0.6ニュートンに、それぞれの増加分を合わせると、0.6 + 0.5 + 0.8 = 1.9ニュートンとなる。

✅ 正解

斜面の傾きが同じであれば、物体の位置に関わらず分力の大きさは一定である

重力の斜面に平行な分力の大きさは、「重力の大きさ（物体の質量）」と「斜面の傾き」の2点によって決定されます。同一の斜面上であれば、どの高さにあっても斜面の傾きは変化しないため、物体にはたらく重力の分力の大きさも、物体の位置に関わらず常に一定となります。位置によって変化するという考えは誤りです。

✅ 正解

2つの力がそれぞれ異なる物体に働いている。

つり合いの2力は、1つの物体に対して2つの力が働き、それらが打ち消し合っている状態を指す。一方、作用・反作用の2力は、物体Aから物体Bへ、そして物体Bから物体Aへと、異なる2つの物体にそれぞれの力が働いている。そのため、作用・反作用の2力は1つの物体上で合成（足し合わせ）して打ち消し合わせることはできない。

✅ 正解

45度

重力を斜面に平行な成分と垂直な成分に分解する場合、重力を対角線とする長方形を描いて考えます。2つの分力の大きさが等しくなるということは、この長方形の隣り合う2辺の長さが等しくなり、正方形になることを意味します。このとき、重力を表す対角線は正方形を2つの直角二等辺三角形に分けるため、斜面の傾きが45度のときに2つの分力の大きさは一致します。

✅ 正解

おもりが水から受ける浮力と同じ大きさの分だけ、数値が大きくなる

物体を水に沈めると、物体には水から上向きの浮力がはたらきます。このとき、作用・反作用の法則により、物体も水に対して下向きに同じ大きさの力を及ぼします。これを浮力の反作用と呼び、電子てんびんには「容器と水の重さ」に加えて「物体が水を押し下げる力（浮力の反作用）」がかかるため、数値は浮力の分だけ大きくなります。

✅ 正解

重力の斜面に平行な方向の分力と、糸が引く力の大きさが等しくなっている。

物体が等速直線運動をしているとき、その物体にはたらく力はつり合っています。斜面に平行な方向に注目すると、物体を斜面下向きに引き下ろそうとする「重力の斜面に平行な方向の分力」と、それに対抗して斜面上向きに引き上げる「糸が引く力」の2つが同じ大きさで逆向きにはたらいているため、力がつり合い、速度が変化せずに運動を続けます。

✅ 正解

等速直線運動といい、物体の速さは変化せず一定のまま直進する。

摩擦のない水平面上では、運動の向きに力がはたらかないため、物体はそのままの速さで進み続けます。このように、速さが変わらず一直線上を進む運動を等速直線運動と呼びます。水平面では重力と垂直抗力がつり合っており、運動を妨げる摩擦もないため、速さが変化する理由がありません。

✅ 正解

重力の斜面に沿った下向きの分力

物体が等速直線運動をしているとき、その物体に働く力は「つり合い」の状態にあります。斜面上の物体には、地球の中心に向かって重力が働いていますが、これは「斜面に沿った下向きの分力」と「斜面に垂直な分力」に分解して考えることができます。物体を斜面に沿って上向きに引く力は、この重力の斜面に沿った下向きの分力と大きさが等しくなっているため、物体は加速も減速もせずに一定の速さで動き続けます。

✅ 正解

合力の大きさは2つの力の大きさの差になり、向きは大きい方の力と同じ向きになる。

一直線上で逆向きにはたらく2つの力は、互いに打ち消し合う関係にあります。そのため、1つの力にまとめた「合力」の大きさは2つの力の大きさの差になります。また、力の結果としては数値が大きい方の影響が残るため、向きは大きい方の力と一致します。

✅ 正解

斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる

重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を2辺とする長方形を作図して考えると、斜面の傾きが急になるほど、重力の矢印のうち「斜面に平行な方向」の成分が長く、「斜面に垂直な方向」の成分が短くなります。このため、傾きが大きくなるほど物体を滑り落とそうとする力は強くなり、斜面を押し付ける力は弱まります。

✅ 正解

斜面に平行な方向と、斜面に垂直な方向

斜面上の物体にはたらく重力は、その場にとどめようとしたり滑らせたりする力の関係を調べるために、斜面に沿って物体を動かそうとする「斜面に平行な方向」と、物体を斜面に押しつける「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して考えるのが一般的です。

✅ 正解

作用反作用の法則

一つの物体が他の物体に力を及ぼすとき、その相手の物体から同時に対等な力を受けるという物理法則を作用反作用の法則と呼びます。この２つの力は、常に一対のペアとして存在し、一方が消えればもう一方も消えるという性質を持ちます。

✅ 正解

運動の向きに力ははたらかなくなり、等速直線運動を続ける

斜面上では重力の分力が運動の向きにはたらくため速さが増加しますが、水平面に達すると重力は面に対して垂直にはたらくのみとなり、運動の向き（水平方向）の分力はゼロになります。力がはたらかない状態では、慣性によって物体はその時の速さを維持しようとするため、等速直線運動を行います。このとき「運動を続けさせるための力」というものは存在しません。

✅ 正解

重力とつり合っているため、重力の大きさと等しい2Nである

物体が静止しているとき、その物体に働く力はつり合っており、反対方向を向く力の大きさは等しくなります。質量200gの物体には下向きに2Nの重力が働いているため、これを静止させるために必要な上向きの力（糸が物体を引く力）も、重力と等しい2Nとなります。

✅ 正解

人物が押す力と、荷物が押し返す力の大きさは、常に同じである。

作用・反作用の法則は、物体が動いているか静止しているかに関わらず、２物体間で力が及ぼし合われる際に必ず成立する。したがって、荷物が動かない場合であっても、人物が荷物を押す力（作用）と、荷物が人物を押し返す力（反作用）は常に「同じ大きさ」で「反対向き」になる。荷物が動かない理由は、人物が荷物を押す力と、床から荷物にはたらく摩擦力がつり合っているためである。

✅ 正解

1：2

記録テープの各区間の長さは、その0.1秒間における平均の速さを表しています。隣り合う区間の長さの差を求めると、一定時間あたりの速さの変化（加速度）がわかります。傾き10度の場合、各区間の差は 3.6 – 2.2 = 1.4cm、5.0 – 3.6 = 1.4cm となり、変化量は1.4です。一方、傾き20度の場合、各区間の差は 7.2 – 4.4 = 2.8cm、10.0 – 7.2 = 2.8cm となり、変化量は2.8です。この変化量を比較すると 1.4：2.8 となるため、比は1：2となります。

✅ 正解

原点を通る右上がりの直線のあと、速さが一定の水平な直線になる形状

斜面を下る間、小球には重力の斜面方向の分力が一定の大きさで加わり続けるため、速さは時間に比例して一定の割合で増加し、グラフは原点を通る右上がりの直線となります。水平面に達した後は、運動の向きに力がはたらかなくなるため、物体は等速直線運動を行い、速さが一定の水平な直線として表されます。

✅ 正解

2つの力の矢印を2辺とする平行四辺形をつくり、その作用点を通る対角線を合力とする。

1点にはたらく2つの力を合成する場合、「平行四辺形の法則」を用います。2つの力を示す矢印を隣り合う2辺に見立てて平行四辺形を描いたとき、その作用点から伸びる対角線が、2つの力を合わせた効果を持つ合力となります。

✅ 正解

重力は地面に対して垂直（鉛直下向き）にはたらき、分けたそれぞれの力を分力と呼ぶ。

物体にはたらく重力は、斜面の有無にかかわらず常に地球の中心に向かう「鉛直下向き（地面に対して垂直）」にはたらきます。この一つの力を、特定の目的に合わせて複数の方向に分解して考えたとき、分解されたそれぞれの力を「分力」と呼びます。斜面上の運動を考える際は、重力を「斜面に平行な成分」と「斜面に垂直な成分」の2つの分力に分解するのが一般的です。

✅ 正解

どの箱においても、水面下の部分にはたらく浮力と、箱全体にはたらく重力が等しくなっている

物体が水面に浮かんで静止している状態であれば、物体のサイズや形状に関わらず、必ず「重力と浮力のつり合い」が成立しています。この実験では、高さが異なるすべての箱が水面下3.0cmの深さで静止していることから、それぞれの箱が押しのけた水の体積によって生じる「浮力」と、その箱自身にはたらく「重力」の大きさが等しくなり、力がつり合っていると判断できます。

✅ 正解

運動の向きには、力が全く働いていない。

物体が等速直線運動をしているとき、その運動の向きには力が働いていないか、力がつり合っている状態にある。斜面を走っている間は重力の分力が運動の向きに働くため速さは増加するが、水平面に入り摩擦がない条件下では、運動を妨げる力も加速させる力も働かなくなるため、物体はそのままの速さを維持する。

✅ 正解

重力の矢印を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を2辺とする平行四辺形（長方形）をつくる。

平行四辺形の法則により、もとの力（重力）を対角線とするような平行四辺形を、分力を求めたい2つの方向を辺として描くことで、それぞれの分力の大きさと向きを求めることができます。斜面に対して「平行」と「垂直」の方向は互いに直角であるため、この場合の平行四辺形は長方形となります。

✅ 正解

もう一方のばねばかりも15Nを示し、右向きに力がはたらく。

作用・反作用の法則により、一方が他方を15Nの力で引くと、同時にもう一方からも15Nの力で引き返されます。このとき、力の向きは必ず逆向きになるため、左向きに引いた作用に対して、反作用は右向きにはたらきます。ばねばかりの測定値は、この引き合う力の大きさを表示するため、両方とも同じ15Nを示します。

✅ 正解

反作用

物体が他の物体に力を加える「作用」に対し、必ず相手から同じ大きさで反対向きの力を受けることを「作用・反作用の法則」と呼びます。この対となる力を反作用といいます。重力や摩擦力と混同されやすいですが、これらは力の種類であり、物理的な相互作用の法則性を示す用語としては反作用が適切です。

✅ 正解

作用・反作用の法則

1つの物体が他方に力を及ぼすとき（作用）、その相手からも同時に対等な大きさで逆向きの力を受けます（反作用）。この2つの力のペアに成り立つ関係を、作用・反作用の法則と呼びます。つり合いの法則と混同されやすいですが、2つの物体間ではたらき合う力である点が特徴です。

✅ 正解

反作用

ある物体が他の物体に力を加えるとき、その物体は相手の物体から、大きさが等しく向きが反対の力を必ず受けます。最初に加えた力を「作用」と呼ぶのに対し、相手から受けるこの力を「反作用」と呼びます。体重計に乗った人物が相手を押すと、この反作用によって自分自身を浮かせようとする上向きの力が働くため、自身の体重計の数値が減少することになります。

✅ 正解

物体には重力の斜面方向の分力が一定の大きさで働き続けるため、速さが一定の割合で増加する。

斜面上の物体には、常に鉛直下向きの重力が働いています。この重力を、斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、斜面に平行な方向の成分（分力）が物体を加速させる力となります。斜面の傾きが一定であれば、この分力の大きさも常に一定であるため、物体の速さは時間の経過とともに一定の割合で増加します。物体が移動しても重力そのものの大きさや、その分力の大きさが変化することはありません。

✅ 正解

ひもが引く力が重力の分力より大きいため、斜面を上る方向に動き出す

物体Aにはたらく重力20Nを斜面に平行な方向と垂直な方向に分解すると、斜面下向きの分力の大きさは、重力に「斜面の高さ÷斜面の長さ」をかけた値となるため、20N × (0.9m ÷ 1.5m) = 12Nと計算できる。一方、物体Aはひもを介して質量2kgの物体Bにつるされており、物体Bにはたらく20Nの重力がひもを引く力として物体Aにそのまま伝わる。斜面上向きに引く力（20N）は斜面下向きの分力（12N）よりも大きいため、物体Aは斜面を上る方向に動き出す。

✅ 正解

速さは時間とともに大きくなるが、速さの増加する割合は一定である

斜面上の物体には、重力の影響で斜面下向きに一定の大きさの力が加わり続けます。物体に一定の力が加わり続けるとき、物体は加速し続け、その速さは時間に比例して大きくなります。一方で、単位時間あたりの速さの変化量を示す「速さの増加する割合」は、斜面の角度が変わらない限り一定に保たれます。また、加速しているため、一定時間ごとに進む距離（移動距離）は徐々に長くなっていきます。

✅ 正解

ばねAの力とばねBの力を合成した力は、重力と大きさが等しく、向きが反対で、一直線上にある。

物体が静止している状態は、物体にはたらく力が平衡（つり合い）の状態にあることを示しています。重力を2つの方向に分解したとき、それぞれの方向ではたらく分力を合成すると、もとの重力と同じ大きさで向きが反対の力になります。この合成された力と重力がつり合うことで、物体は静止を維持します。

✅ 正解

重力と空気の抵抗がつり合っている状態

物体が空気中を運動するとき、運動を妨げる向きに空気の抵抗がはたらきます。この空気の抵抗の大きさが、下向きにはたらく重力の大きさと等しくなると、物体にはたらく上下方向の力が打ち消し合い、合力が零となります。この状態を「力のつり合い」と呼びます。

✅ 正解

仕事率が一定のとき、物体を引き上げるのに必要な力が小さいほど、速さは速くなるから。

仕事率とは単位時間あたりに行う仕事の量であり、力の大きさと速さの積に等しいという性質があります。斜面を利用すると、垂直に引き上げるよりも小さい力で物体を動かすことができますが、一定の仕事率で装置を動かしている場合、力の反比例によって速度が上昇します。道具を使っても仕事の総量は変わらない（仕事の原理）ため、必要な力が小さくなった分だけ、同じ時間内であればより長い距離を移動させることが可能になり、結果として平均の速さが速くなります。

✅ 正解

作用点は接続点Pとし、向きはひもの方向に沿って斜面上向きとする

物体に力がはたらくとき、その力の出発点となる点を作用点と呼びます。ばねばかりがひもを介して物体を引く場合、弾性の力の作用点は、ひもが物体に接している接続点となります。また、ひもによる力の向きは、必ずひもが物体を引く方向、つまりひもの方向に沿ってはたらくという性質があります。

✅ 正解

それぞれの分力の大きさは、もとの重力の大きさよりも小さくなる。

力を分解して長方形（平行四辺形）を作図したとき、もとの重力は対角線となり、分力はその辺となります。直角三角形の斜辺（重力）は、他のどの辺（分力）よりも常に長くなるため、各分力の大きさはもとの重力よりも必ず小さくなります。なお、斜面の傾きを大きくすると、斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなります。

✅ 正解

速さの増加する割合が大きくなり、グラフの傾きが急になる

斜面を下る物体を加速させる力は、重力の斜面平行成分です。斜面の角度を大きくするほど、この重力の斜面平行成分が大きくなるため、単位時間あたりの速さの変化量（加速度）も大きくなります。したがって、速さと時間の関係を示すグラフにおいては、斜面が急なほど直線の傾きが急になります。

✅ 正解

作用・反作用は2つの別々の物体に力がはたらくが、つり合いは1つの物体に力がはたらく点

作用・反作用は「AがBを押す力」と「BがAを押し返す力」のように、力の作用点が異なる2つの物体に存在します。一方で、力のつり合いは「物体Aを右に引く力」と「物体Aを左に引く力」のように、作用点が同一の物体上にあるという違いがあります。

✅ 正解

物体に斜面に沿った下向きの力がはたらき続け、速さが時間とともに一定の割合で大きくなるため。

斜面上では、物体に重力の分力である「斜面に沿った下向きの力」が一定の大きさで加わり続けます。力が加わり続けると物体の速さは一定の割合で大きくなる（加速する）ため、同じ0.1秒間という時間内でも、あとの時間帯ほど進む距離は長くなります。この実験結果では、0.1秒ごとに移動距離が4.0cmずつ増加しており、速さが一定の割合で変化していることがわかります。

✅ 正解

分力

1つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解といい、分解されたそれぞれの力を分力と呼びます。斜面上の物体においては、重力を「斜面に平行な方向（物体を滑り降ろそうとする力）」と「斜面に垂直な方向（斜面を押しつける力）」の2つに分解して考えることが一般的です。

✅ 正解

分力

1つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解といい、分けられたそれぞれの力を分力といいます。斜面上の物体の場合、重力を「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して考えることが一般的です。

✅ 正解

ばねが示す力の大きさは小さくなり、ばねの長さは短くなる

1つの重りを2つの力で支えるとき、それらの合力が重力とつり合っています。2本のばねのなす角が小さくなるほど、1つの合力を生み出すために必要なそれぞれの分力の大きさは小さくなります。そのため、ばねを引く力が小さくなり、フックの法則に従ってばねの長さも短くなります。

✅ 正解

重力

物体が静止しているとき、その物体に働く複数の力はつり合いの状態にあります。地球が物体をその中心部へ向かって引く力は「重力」と呼ばれます。この実験では、2つのばねばかりの合力（上向き）と重力（下向き）が、大きさが等しく向きが反対であるため、物体が静止し続けます。垂直抗力は面が物体を押し返す力、摩擦力は運動を妨げる方向に働く力であり、今回の状況には当てはまりません。

✅ 正解

2つの力は常に異なる物体にはたらき、それらの大きさは常に等しい

作用と反作用は、一方が「物体Aが物体Bを押す力」であれば、もう一方は「物体Bが物体Aを押し返す力」となります。このように、力は必ず異なる2つの物体間ではたらくため、1つの物体にはたらく「つり合いの力」とは根本的に異なります。また、これら2つの力は瞬時に同時に発生し、力の大きさは常に等しくなります。

✅ 正解

対角線は2力の合力を表し、残りの1力と長さが等しく、向きが正反対になる

2つの力を合わせる際には「平行四辺形の法則」を用います。3つの力がつり合っている場合、作図された平行四辺形の対角線（2力の合力）は、残りの3番目の力とちょうど打ち消し合う関係になる必要があります。したがって、合力を示す矢印と3番目の力の矢印は、長さ（大きさ）が等しく、向きが正反対で、一直線上に並びます。

✅ 正解

斜面の傾きが同じであれば、斜面下向きの重力の分力は物体の質量に比例して大きくなる

物体にはたらく重力の大きさは「質量」に比例します。斜面にある物体には、地球の中心に向かう重力がはたらいており、これを「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」に分解して考えることができます。斜面の角度が変わらなければ、重力に対する分力の割合は一定であるため、結果として斜面下向きの重力の分力も物体の質量に比例して大きくなります。

✅ 正解

斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる

斜面の傾きが大きくなると、重力を対角線とする長方形の形が変化します。より垂直に近い状態になるため、物体を斜面の下方向に引きずる「斜面に平行な分力」は大きくなり、逆に斜面を押し付ける「斜面に垂直な分力」は小さくなります。

✅ 正解

物体に働く重力のうち、斜面に平行な方向の分力が大きくなるため、単位時間あたりの速さの変化（加速度）が大きくなる。

斜面上にある物体には、垂直下向きに重力が働いています。この重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、平行な方向の分力が物体を加速させる原因となります。斜面の傾きを大きくすると、この平行な分力の割合が大きくなるため、物体に生じる加速度（単位時間あたりの速さの変化）が増し、同じ時間経過後の速さはより速くなります。

✅ 正解

重力の分解

一つの力を、それと同じはたらきをする二つ以上の力に分けることを力の分解と呼びます。斜面上の物体においては、物体の運動を考えるために、重力を斜面に平行な方向と垂直な方向の「分力」に分ける操作が頻繁に行われます。

✅ 正解

X：はたらいておらず　Y：つり合っている

物体が等速直線運動を行っている場合、運動の向きに力が必要であると誤解されやすいですが、実際には速度を変化させない限り、水平方向に力は必要ありません。鉛直方向（垂直方向）については、物体が上下に動かないことから、下向きの重力と上向きの垂直抗力が等しい大きさで逆向きにはたらき、互いに打ち消し合う「つり合い」の状態にあります。

✅ 正解

小球の位置に関わらず、常に一定である

物体が斜面上にあるとき、その物体には地球の中心に向かう重力がはたらいています。この重力は、斜面に平行な方向の分力と、斜面に垂直な方向の分力に分解して考えることができます。斜面の傾きがどこでも等しい場合、重力の大きさも斜面の角度も変化しないため、斜面方向の分力の大きさは物体の位置や速さに関わらず一定となります。

✅ 正解

重力の斜面に平行な分力が大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなる。

斜面の長さが一定（50cm）であっても、高さを高く設定すると斜面の角度は急になります。物体を斜面に置いたとき、重力のうち斜面に沿って下向きにはたらく力の成分（分力）は、斜面の傾きが大きくなるほど大きくなります。この分力が物体を加速させる原因となるため、力が大きくなることで速さの変化の割合も増加します。物体にはたらく重力そのものは、物体の質量が変わらない限り一定です。

✅ 正解

斜面に平行な分力は大きくなり、斜面に垂直な分力は小さくなる。

斜面の傾きが大きくなると、重力を対角線とする長方形において、斜面に平行な方向の辺は長くなり、垂直な方向の辺は短くなります。そのため、物体を斜面の下方向へ動かそうとする「斜面に平行な分力」は大きくなり、物体が斜面を押しつける「斜面に垂直な分力」は小さくなります。角度が90度（垂直）になると、重力はすべて斜面に平行な分力と一致します。

✅ 正解

斜面の傾きが一定であれば、小球の位置に関わらず分力の大きさは一定である。

ひとつの斜面上では傾き（角度）が変化しないため、重力を分解したときの斜面に平行な成分の比率も変化しません。物体にはたらく重力そのものの大きさも一定であるため、その分力である「斜面に平行な方向の力」も、斜面を下っている間は常に一定の大きさとなります。この一定の力がはたらき続けることで、小球は一定の割合で速さを増していきます。

✅ 正解

水平方向の力はゼロになり、慣性によって等速直線運動を行う。

おもりが床に衝突すると、台車を水平に引く力がなくなります。水平方向の力がゼロ（またはつり合った状態）になると、物体は慣性によってそれまでの速さを維持したまま等速直線運動に移行します。このとき、垂直方向には重力と垂直抗力がつり合っていますが、水平方向の運動を維持するのに力は必要ありません。

✅ 正解

小球の最初の高さが高いほど位置エネルギーが大きく、木片を動かす仕事の能力も大きくなる

実験結果では、小球を離す高さが二倍、三倍になるにつれて、木片の移動距離も約二倍、三倍と比例して増加しています。これは、高い位置にある小球ほど大きな位置エネルギーを持っており、それが運動エネルギーに変換されることで、木片に対してより多くの仕事（物体を移動させること）ができることを示しています。

✅ 正解

小球の位置や速さに関わらず、常に一定である

斜面を下る物体の運動において、物体を加速させる力は、物体にはたらく重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したときの「重力の分力」です。斜面の傾きが途中で変化しない限り、この力の大きさは「一定」であり、物体がどの位置にあっても、どれほど速くなっても変化しません。この一定の大きさを保った力が運動の向きにはたらき続けることで、速さが一定の割合で増加する「物体の運動」が実現します。

✅ 正解

斜面の傾きが大きくなることで、重力の斜面に平行な分力が大きくなるため。

斜面上の物体には地球の中心に向かう重力がはたらいていますが、この重力は「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの力に分解して考えることができます。斜面の傾きを大きくすると、物体を斜面の下方向に動かそうとする「斜面に平行な分力」が大きくなります。物体にはたらく力が大きくなるほど、単位時間あたりの速さの変化の割合は大きくなるため、傾きが急なほど物体はより速く加速します。

✅ 正解

物体Xがばねを引く力

作用・反作用の関係は、必ず「AがBに及ぼす力」と「BがAに及ぼす力」という2つの物体の間で行き来するペアになります。ばねが物体Xを引く力の反作用は、引かれた側の物体Xがばねを同じ大きさ、逆向きに引き返す力となります。

✅ 正解

等速直線運動

物体にはたらく力がつり合っているか、全く力がはたらかない場合、動いている物体はその時の速さと向きを保ち続けます。この「一定の速さで直進する運動」を等速直線運動と呼びます。静止している物体の場合は、そのまま静止し続けます。

✅ 正解

分解・分力

物体にはたらく1つの力を、それと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解と呼び、分けられた個々の力を分力といいます。斜面上の物体では、鉛直下向きにはたらく重力が、その力を対角線とする長方形の2辺として「斜面に平行な成分」と「斜面に垂直な成分」の2つに分解されます。

✅ 正解

作用反作用の法則

物体が他の物体に力を加える（作用）と、その相手の物体からも同時に大きさが等しく、向きが反対の力を受けます。この現象を「作用反作用の法則」と呼びます。これら2つの力は、常に異なる2つの物体の間ではたらき合います。

✅ 正解

重力を対角線とする長方形の斜面方向の辺が長くなるため、大きくなる。

斜面の角度が急になると、物体にはたらく重力の向き（真下）と斜面とのなす角が小さくなります。重力を対角線とし、斜面に平行な方向と垂直な方向を辺とする長方形を作図すると、傾きが大きくなるほど斜面に平行な辺の長さが長くなります。このため、斜面を下ろうとする分力は大きくなり、物体はより大きな加速度で運動するようになります。

✅ 正解

斜面に平行な方向の分力

斜面上にある物体には、地球の中心に向かう「重力」が常にはたらいています。この重力を、物体の運動に関わる「斜面に平行な方向」と、斜面を押し付ける「斜面に垂直な方向」の2つの向きに分けた力を分力と呼びます。斜面に沿って物体を動かそうとするのは、このうち平行な方向の分力です。

✅ 正解

重力と垂直抗力の大きさが等しく、互いにつり合っている

物体が水平面から離れたり、面にめり込んだりすることなく運動しているとき、鉛直方向（上下方向）にはたらく力は均衡しています。この場合、地球が物体を引く力である重力と、机の面が物体を押し返す力である垂直抗力は、向きが反対で大きさが等しいため、つり合いの関係にあります。

✅ 正解

探査機がイオンを後ろに押し出す力の反対向きに、イオンが探査機を押し返す力が働くため。

探査機がイオンを後方へ噴射するとき、探査機はイオンに対して後ろ向きの力を及ぼします（作用）。このとき、作用・反作用の法則により、探査機はイオンから「同じ大きさで反対向き（前方）」の力を同時に受けます。この反作用によって、探査機は推進力を得て前進することができます。

✅ 正解

放射線が当たった物質の性質を変化させたり、生物の細胞を死滅させたりする作用

放射線が物質に衝突すると、そのエネルギーによって分子の結合が切れたり構造が変わったりします。これが「物質を変質させる作用」であり、生物においては細胞死や突然変異を引き起こす原因となります。他の選択肢にある「通り抜ける」は透過作用、「イオンを作る」は電離作用、「光を放出させる」は感光作用や発光作用の説明です。

✅ 正解

重力の斜面に沿った下向きの分力が大きくなるため、速さの変化する割合が大きくなる。

斜面の角度を大きくすると、物体に働く重力自体の大きさは変わらないが、その重力の成分である「斜面に沿った下向きの分力」が大きくなる。物体に働く運動の向きの力が大きくなることで、単位時間あたりの速さの変化（加速の度合い）も大きくなり、より急激に加速しながら斜面を下るようになる。

✅ 正解

重力と垂直抗力がつり合っており、進行方向には力が働いていないか、あるいは働いている力がつり合っている

物体が等速直線運動をしているとき、慣性の法則に基づき、物体に働く力は「全く働いていない」か、あるいは「複数の力が働いていてもそれらがつり合っている」状態にあります。鉛直方向（上下方向）では重力と垂直抗力がつり合っており、水平方向（進行方向）に力が働いていない、または合力が０である場合に、物体はそのままの速さで運動を続けます。

✅ 正解

斜面の角度が大きくなると、小球にはたらく斜面に平行な方向の重力の分力が大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなる。

物体を斜面に置いたとき、物体にはたらく重力は「斜面に垂直な方向」と「斜面に平行な方向」に分解して考えることができます。斜面の角度が大きくなるほど、この「重力の分力」のうち斜面に平行な方向の力が大きくなります。物体にはたらく力が大きくなれば、単位時間あたりの速さの変化の割合も大きくなるため、より急激に加速しながら斜面を下ることになります。

✅ 正解

台車Aに乗った人は、台車Bから反対向きに100Nの力を受け、後ろ向きに動く。

作用・反作用の法則によれば、物体Aが物体Bを100Nの力で押した場合、物体Bも物体Aを全く同じ大きさの100Nの力で、反対向きに押し返します。この力は物体の質量や運動状態に関わらず必ず同時に発生するため、台車Aに乗っている人も逆向きの力を受けて後方へ動くことになります。

✅ 正解

重力は鉛直下向きに働いており、その分力のうち斜面に垂直な方向の成分と、斜面から受ける垂直抗力がつり合っている。

斜面上にある物体に働く重力は、常に鉛直下向きです。この重力を「斜面に沿った方向」と「斜面に垂直な方向」の2つの分力に分解して考えると、物体は斜面にめり込んだり浮き上がったりしないため、重力の「斜面に垂直な分力」と、面から垂直に押し返される「垂直抗力」の大きさが等しく、つり合っていることがわかります。一方、斜面に沿った方向では、重力の分力から摩擦力を差し引いた力が運動の向きに働くため、物体は滑り降ります。

✅ 正解

2ニュートン

物体が斜面上で静止しているとき、斜面に平行な方向にはたらく力はつり合っています。この状況では、ばねばかりが台車を斜面上向きに引く力と、重力の斜面下向きの分力が、向きが反対で大きさが等しい状態（つり合いの関係）にあります。ばねばかりが2目盛り分、つまり2ニュートンの力を示して台車を支えているため、それとつり合っている重力の分力も2ニュートンとなります。

✅ 正解

合力と重力は、大きさが等しく、向きが反対で、一直線上にある。

物体が静止しているとき、その物体に働く全ての力は「つり合い」の状態にあります。2本の糸がおもりを引くそれぞれの力を合わせた「合力」は、おもりに働く「重力」と直接つり合う必要があるため、2つの力（合力と重力）は大きさが等しく、向きが反対で、一直線上にあるというつり合いの条件を満たします。

✅ 正解

重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、斜面に平行な方向にはたらく分力の大きさと等しい。

斜面にある物体を一定の速さで引き上げる際、物体にはたらく力はつり合っている必要があります。物体を斜面に沿って引き上げる力は、重力を斜面に平行な方向と垂直な方向に分解したとき、斜面に平行な下向きにはたらく分力と大きさが等しく、向きが反対になります。重力そのものの大きさや垂直抗力とは一致しません。

✅ 正解

重力と、垂直抗力

力がつりあうための条件として、それらの力が「同じ1つの物体」にはたらいている必要があります。重力は物体にはたらく力であり、垂直抗力（床が物体を押し上げる力）も物体にはたらく力であるため、この2つの力はつりあいの関係にあります。一方、「物体が床を押し下げる力」は物体ではなく床にはたらく力であるため、重力とつりあうことはありません。なお、垂直抗力と物体が床を押し下げる力は、2物体間ではたらき合う「作用・反作用」の関係にあります。

✅ 正解

2つの力は同じ大きさで、向きは互いに反対である

作用・反作用の法則により、2つの物体の間で及ぼし合う力は、どちらの物体が動いているかに関わらず、常に同じ大きさで反対向きとなります。これらの力は衝突した瞬間に同時に発生します。

✅ 正解

大きさは2つの力の大きさの和に等しく、向きは2つの力と同じ向きになる。

同一の直線上で同じ向きに力がはたらく場合、それらの力の効果を合わせた合力は、単純にそれぞれの力の大きさを足し合わせた和となります。物体を動かそうとする勢いが加算されるため、力の向きも、もとの2つの力と同じ向きになります。

✅ 正解

分力

1つの力を、それと同じはたらきをする2つの力に分けることを力の分解と呼び、分解して得られたそれぞれの力のことを分力といいます。斜面上の物体においては、重力を「物体を斜面下向きに滑らせようとする力（平行な分力）」と「物体を斜面に押しつける力（垂直な分力）」に分解して考えることができます。

✅ 正解

二つの力は大きさが同じで向きが逆であり、異なる二つの物体の間で互いに及ぼし合っている。

作用・反作用の関係にある二つの力は、常に「同じ大きさ」「一直線上で逆向き」「同時」という条件を満たし、かつ「異なる二つの物体」に働いています。一つの物体に二つの力が働いて力が打ち消し合う「力のつり合い」と混同されやすいですが、作用・反作用は作用点（力が働く点）がそれぞれの物体に分かれているため、二つの力を合成してゼロにすることはできません。

✅ 正解

速さの変化は大きくなり、重力の斜面に平行な分力の大きさも大きくなる。

物体が斜面を下るとき、その加速の原因となるのは重力の斜面に平行な分力である。斜面の傾きを大きくすると、この分力の値がより大きくなる。運動の向きに加わる力が大きくなることで、単位時間あたりの速さの変化（加速の度合い）も連動して大きくなる。

✅ 正解

分力

1つの力をそれと同じはたらきをする複数の力に分けることを力の分解といい、分けられたそれぞれの力を分力と呼びます。斜面上の物体に働く重力は、斜面に沿って物体を動かそうとする成分と、斜面を垂直に押す成分の2つの分力に分解して考えることができます。

✅ 正解

区間5

斜面を下っている間は重力の分力が運動の向きに働き続けるため、速さは一定の割合で増加し、テープの長さの増え方（差）も一定になります。しかし、台車が水平面に達すると、運動の向きに力が働かなくなるため等速直線運動へと移行します。区間5において、それまでと同じ割合で長さが増加しなかったということは、この区間の途中で加速が終了し、水平面に到達したことを示しています。

✅ 正解

左向きに、小球が木片に及ぼした力と同じ大きさの力が働く

作用・反作用の法則により、物体が他の物体に力を及ぼすとき、同時に相手の物体からも力を受けます。この反作用の力は、作用の力に対して「同じ大きさ」で「逆向き」であるという性質を持っています。小球が木片を右向きに押せば、木片は小球を左向きに同じ大きさで押し返します。

✅ 正解

斜面を下りきるまでの時間は短くなり、下端での速さは変わらない

斜面の傾きを大きくすると、小球にはたらく重力の斜面下向きの分力が大きくなるため、加速度が増して下端に到達するまでの時間は短くなる。一方で、斜面の下端における速さは、途中の経路によらず「どの高さから運動を開始したか」によって決まるため、高さが20cmで固定されている以上、下端での速さは変化しない。

✅ 正解

合力といい、平行四辺形を描く

複数の力と同じはたらきをする1つの力を合力と呼びます。2つの力から合力を求めるには、それぞれの力を隣り合う2辺とした平行四辺形を作り、その作用点から伸びる対角線を引く「平行四辺形の法則」を用います。

✅ 正解

重力の分力が小さくなるため、速さの減少が緩やかになる

斜面をのぼる物体には、重力の分力が運動の向きと反対（斜面に沿って下向き）にはたらきます。斜面の傾きが小さくなると、この重力の分力の値も小さくなるため、単位時間あたりの速さの減少量である減速率が小さくなり、速さの変化は緩やかになります。

✅ 正解

合力と重力は向きが反対で、大きさが等しくなっている

物体が静止しているとき、その物体にはたらくすべての力はつり合っています。この場合、おもりには「ばねの力」「糸の力」「重力」の3つの力がはたらいていますが、ばねの力と糸の力の2つを合成した合力が、残る重力と「向きが反対」で「大きさが等しい」状態（つり合いの関係）にあるため、おもりは動かずに静止します。

✅ 正解

2本のばねの力の合力は、重力と反対向きで、大きさが重力と等しい。

物体が静止しているとき、その物体にはたらく力の合力は0になっています。この状態を力がつり合っているといいます。物体を2本のばねで引いて静止させた場合、2つのばねの力の合力が、真下に向く重力と「向きが反対」で「大きさが等しい」状態になることで、互いの力を打ち消し合っています。

✅ 正解

運動の向きとは反対の向きに、重力の斜面に平行な分力がはたらき続けるため。

斜面をのぼる物体には、常に地球の中心に向かって重力がはたらいています。この重力は「斜面に垂直な方向」と「斜面に平行な方向」の２つの分力に分解して考えることができます。物体が斜面をのぼっているとき、斜面に平行な分力は常に「下向き（運動の向きとは反対向き）」にはたらくため、物体の速さを一定の割合で減少させるブレーキのような役割を果たします。

✅ 正解

垂直抗力は路面に垂直な向きに働き、その分力の水平成分はカーブの内側に向かう。

傾斜した路面から受ける垂直抗力は、常にその接地面に対して垂直な方向に働きます。路面が傾いている場合、この力は斜め上向きとなるため、力を鉛直方向と水平方向に分解することができます。このとき、分解された分力の水平成分は、物体をカーブの「内側に向かう向き」へ押し出す力として作用します。

✅ 正解

斜面に平行な分力は大きくなり、垂直な分力は小さくなる

斜面の傾きが大きくなると、重力の向き（真下）と斜面がなす角度が変化します。作図をした際、斜面が急になるほど重力を対角線とする長方形は「斜面に平行な辺」が長くなり、「斜面に垂直な辺」が短くなります。そのため、物体を滑り降ろそうとする平行な分力は大きくなり、斜面を押しつける垂直な分力は小さくなります。なお、もとの重力自体の大きさは傾きに関わらず一定です。

✅ 正解

物体が斜面上のどの位置にあっても一定である

斜面の角度が途中で変化しない限り、重力を分解したときの比率は変わりません。重力そのものの大きさも一定であるため、それを分解して得られる「斜面に平行な分力」の大きさは、物体が斜面上のどこに位置していても常に一定となります。この一定の力が加わり続けることで、物体は一定の割合で加速します。

✅ 正解

力の大きさ：12N、仕事：60J

物体を垂直に3m持ち上げるのに必要な仕事は、20N × 3m = 60Jとなります。仕事の原理により、斜面などの道具を使っても必要な仕事の大きさは変わらないため、斜面に沿って引き上げる仕事も60Jです。斜面を移動させる距離は5mなので、斜面に沿って引く力をx[N]とすると、x[N] × 5m = 60Jという関係が成り立ち、力の大きさは12Nと計算できます。垂直に持ち上げる場合（20N）に比べて力は小さくなりますが、動かす距離（5m）が垂直な高さ（3m）よりも長くなるため、仕事の総量は変化しません。

✅ 正解

進行方向に常に一定の大きさの力が加わり続けているから

物体に力がはたらき続けると、その力の向きに物体の速さが変化します。斜面を下る運動では、重力の斜面に平行な方向の分力が常に進行方向に加わり続けているため、物体の速さは連続的に大きくなります。もし力がはたらかなくなれば、物体は等速直線運動（速さが変わらない運動）に移ります。

✅ 正解

おもりにはたらく下向きの重力と、糸がおもりを上向きに引く力の大きさが等しい。

物体が静止しているということは、その物体にはたらく力の合計（合力）が０になっていることを意味します。おもりにはたらく重力と、糸が上向きに支える力（張力）が全く同じ大きさで反対向きにはたらくことで、力が打ち消し合っておもりは上下に動かなくなります。重力のみがはたらいている場合は、おもりは自由落下してしまいます。

✅ 正解

2つの力は互いに逆向きで、その大きさが等しく、つりあいの状態にある。

ボートが斜め前方に引く力は、船を前に進める「進行方向の分力」と、船を横に動かそうとする「垂直方向の分力」に分解して考えることができます。船が左右にぶれずに直進している場合、左側のボートによる垂直方向の分力と、右側のボートによる垂直方向の分力が、互いに逆向きで大きさが等しくなり、つりあいの状態にあることがわかります。

✅ 正解

水平面に達するまでに失われる位置エネルギーの量が、どちらのコースでも等しいため。

物体が斜面を下るとき、減少した位置エネルギーの分だけ運動エネルギーが増加します。位置エネルギーの減少量は「質量 × 重力加速度 × 高さの変化」で求められ、水平面までの高さが同じであれば、どの経路を通っても減少する位置エネルギー（＝得られる運動エネルギー）は同じになります。運動エネルギーが同じであれば、質量が同じ物体の速さは等しくなります。

✅ 正解

5打点ごと

50Hzの地域では1秒間に50打点するため、0.1秒間の打点数は「50（打点/秒）× 0.1（秒）＝ 5（打点）」という計算で求められます。同様に、西日本の60Hzの地域で0.1秒ごとに切り取る場合は、6打点ごととなります。

✅ 正解

原点を通る右肩上がりの直線

一定の力が加わる運動では、単位時間あたりの速さの変化が一定になります。このため、速さは時間に比例して大きくなり、グラフは原点を通る傾きが一定の直線（比例のグラフ）として描かれます。水平な直線は速さが変化しないことを、右下がりの直線は速さが減少していることを示します。

✅ 正解

物体が持つ運動エネルギーと位置エネルギーの和のことであり、外部から仕事をされると、そのエネルギーは増加する

運動エネルギーと位置エネルギーの合計は力学的エネルギーと呼ばれます。力学的エネルギー保存の法則が成り立つのは重力や弾性力のみが仕事をするときであり、手で引くなどの外部からの仕事が加わる状況では、その仕事の分だけ物体の力学的エネルギーは変化（この場合は増加）します。

✅ 正解

70.0 cm/s

平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出される。この区間の移動距離は 30.0 – 9.0 = 21.0 cm であり、かかった時間は 0.5 – 0.2 = 0.3 秒である。したがって、21.0 ÷ 0.3 を計算すると 70.0 cm/s となる。特定の時刻における位置を単に時間で割るのではなく、区間の変化量を用いる必要がある。

✅ 正解

76 cm/s

1秒間に50回打点する記録タイマーにおいて、5打点分の時間は5÷50＝0.1秒に相当します。平均の速さは「移動距離÷かかった時間」で算出できるため、7.6cmを0.1秒で割ることで、76cm/sという値を導き出すことができます。打点数の「5」で割るのではなく、秒数である「0.1」で割る計算が必要です。

✅ 正解

加速しているときは増加し、減速しているときは減少する

運動エネルギーは物体の速さが速くなるほど大きくなり、遅くなるほど小さくなります。物体が斜面を滑り下りて加速する過程では速さが増すため運動エネルギーは増加し、摩擦のある水平面で減速する過程では速さが減少するため運動エネルギーは減少します。

✅ 正解

2倍

力学的エネルギー保存則により、運動中のどの地点においても位置エネルギーと運動エネルギーの和は一定に保たれます。おもりが最高点（高さ15cm）にあるときは運動エネルギーが0であるため、全エネルギーは高さ15cm分の位置エネルギーに相当します。基準面から5cmの高さにある地点では、位置エネルギーは全体の3分の1（5/15）となり、残りの3分の2（10/15）が運動エネルギーとなります。したがって、エネルギーの比は運動エネルギー：位置エネルギー＝10：5となり、運動エネルギーは位置エネルギーの2倍となります。

✅ 正解

速さの変化も2倍になる

物体に運動の向きと同じ向きの力がはたらき続けるとき、物体の速さは一定の割合で変化します。この単位時間あたりの速さの変化（加速度）は、物体にはたらく力の大きさに比例するという性質があるため、力が2倍になれば速さの変化も2倍になります。

✅ 正解

270 cm/s

平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」という公式で求めることができます。この実験ではストロボスコープの発光間隔が0.1秒であるため、地点aから地点bまでの移動に要した時間は0.1秒です。移動距離である27cmを0.1秒で割ることで、27 ÷ 0.1 ＝ 270 cm/sと計算されます。

✅ 正解

冷却によって分子の運動が穏やかになり、分子どうしの間隔が狭くなった。

物体を冷却すると、それを構成する分子の運動が穏やかになります。気体の場合、分子が飛び回る勢いが弱まることで、分子どうしの間隔が狭まり、結果として体積が減少します。この実験ではボトルの内圧が下がり、外気圧に押されることで収縮が起こります。

✅ 正解

1秒間における移動距離（平均の速さ）

1秒間に60回打点するタイマーにおいて、6打点分の間隔は0.1秒間の移動距離を表す。速さは「移動距離 ÷ 時間」で求められるため、0.1秒間の移動距離を0.1秒で割ることは、数値を10倍することと同じである。これにより、1秒あたりの移動距離である「平均の速さ」を算出することができる。

✅ 正解

どの区間を切り取っても、打点の間隔は常に一定である

等速直線運動では、単位時間あたりに進む距離（速さ）が変化しません。記録タイマーの打点の間隔は、一定の時間（この場合は60分の1秒）に進んだ距離を表しているため、速さが一定であれば打点の間隔も常に同じ長さになります。

✅ 正解

等速直線運動

物体に力が働かない場合や、複数の力が働いていてもそれらが打ち消し合ってつり合っている状態では、物体はそのままの速さで一直線上に動き続けます。この「一定の速さ（等速）」と「一直線上（直線）」という2つの条件を満たす運動を等速直線運動と呼びます。

✅ 正解

平均の速さ

移動距離をその移動にかかった時間で割ることで算出される速さを平均の速さと呼ぶ。実際の運動では速さが刻々と変化している場合が多いが、平均の速さはその変化を無視して、全行程を一定の速さで進んだものとして計算した値である。

✅ 正解

区間の途中で速さが変化したとしても、全区間をずっと一定の速さで移動し続けたと仮定したときの速さ

平均の速さは、移動の途中で速さが速くなったり遅くなったりする変化を無視して、その区間を同じ速さで動き続けたと考えたときの値です。実際の運動における各瞬間の速さを捉える「瞬間の速さ」とは概念が異なります。

✅ 正解

位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する

振り子が高い位置から低い位置へ移動するとき、高さが低くなるため位置エネルギーは減少します。一方で、重力によっておもりが加速され速さが増すため、運動エネルギーは増加します。このように、位置エネルギーが運動エネルギーへと移り変わります。

✅ 正解

力学的エネルギーが保存されるため、半径に関わらず10cmの高さまで上がる。

おもりが持つ位置エネルギーは「重力×高さ」で決まり、運動の途中で糸の長さ（回転半径）が変化しても、エネルギーの総量が変化することはない。最初に10cmの高さから放されたおもりが持つ力学的エネルギーは、最高点に達したときにはすべて位置エネルギーに戻る。したがって、釘によって軌道が変化しても、最初に持っていた位置エネルギー分を確保できる高さ、すなわち元の10cmの高さまで必ず上昇する。

✅ 正解

各時間帯における物体の移動距離

記録タイマーを一定の打点数（例えば6打点）ごとに切ったとき、それぞれのテープは常に同じ時間（0.1秒など）の運動を記録しています。したがって、各テープの長さはその一定の時間内に物体が移動した距離を示しており、これを用いることで各区間における平均の速さの変化を把握することが可能になります。

✅ 正解

仕事率は、力と速さを掛け合わせた値に等しい

仕事率は「仕事 ÷ 時間」で求められ、仕事は「力 × 移動距離」で求められる。これらを合わせると、仕事率は「力 × 移動距離 ÷ 時間」となる。ここで「移動距離 ÷ 時間」は速さを表すため、仕事率は「力 × 速さ」という式で表すことができる。この原理から、同じ物体を引き上げる（力が一定である）場合、仕事率が大きいほど、物体を引き上げる速さが速くなることが導き出せる。

✅ 正解

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和が一定に保たれることを「力学的エネルギーの保存」と呼ぶ。この問題のケースでは、物体が持つエネルギーの形態が位置エネルギーから運動エネルギーへ、そして再び位置エネルギーへと変化しているが、その合計値が維持されている。なお、光や熱、電気などすべての形態のエネルギーを含めた場合は「エネルギー保存の法則」と呼ぶが、物体の運動と高さの関係を説明する中学理科の範囲では「力学的エネルギーの保存」という用語を用いるのが一般的である。

✅ 正解

斜面の傾きを大きくすると、重力の斜面方向の分力が大きくなり、一定時間ごとの速さの増加量も大きくなる

物体に働く力が一定のとき、その力が大きいほど速さの変化の割合は大きくなります。斜面を下る台車の場合、運動の方向に働く力は「重力の斜面に平行な分力」です。この分力は斜面の傾きが急になるほど大きくなる性質があるため、傾きを大きくすると、一定時間あたりの速さの増加量（速さの変化の割合）も大きくなります。なお、摩擦がない条件であれば、垂直な分力は運動の速さの変化に直接影響しません。

✅ 正解

重力のうち斜面に沿って下向きにはたらく分力が大きくなるため、速さの変化の割合が大きくなる。

斜面の角度を大きくしても物体にはたらく重力の大きさ自体は変わりませんが、重力の成分を分解した際、斜面に沿った下向きの分力（運動の向きの力）は大きくなります。力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化量、すなわち「速さの変化の割合」も大きくなるため、同じ時間内での移動距離の増え方がより急激になります。

✅ 正解

ストロボの発光時間の間隔と、隣り合う像の間の移動距離

平均の速さを算出するには、物体が移動するのにかかった時間と、その間に移動した距離のデータが不可欠です。ストロボ写真においては、発光の間隔が「時間」を表し、写真上の像と像の間の長さが「移動距離」に対応するため、この2つの情報を用いることで計算が可能となります。

✅ 正解

平均の速さ

移動の途中で速さが変化していても、全移動距離を全所要時間で割ることで、その区間を一定の速さで移動したとみなして求める速さを平均の速さといいます。これに対し、スピードメーターなどが示す、ごく短い時間に移動した距離から求められる刻一刻と変化する速さは瞬間の速さと呼ばれます。

✅ 正解

6個分

記録タイマーが1秒間に60回打点する場合、1つの打点間隔（打点と打点の間）に必要な時間は60分の1秒となる。0.1秒は10分の1秒、すなわち60分の6秒であるため、打点の間隔を6個分集めることで、その区間の時間は0.1秒となる。

✅ 正解

その一定の時間内における物体の移動距離

記録タイマーは常に一定の時間間隔で打点を行う装置です。そのため、一定の打点数（例えば6打点ごと）で切り取られたテープの長さは、その打点を打つのに要した「一定の時間」の間に物体が進んだ距離を示します。この距離をかかった時間で割ることで、その区間における平均の速さを求めることができます。

✅ 正解

①加速　②速さの変化　③等速直線運動

物体に力を加え続けると、物体の速さは増加し続けるため加速運動となります。このとき、力の大きさが大きいほど、一定時間あたりの速さの増え方（速さの変化）は大きくなります。力を取り除くと、物体はそれ以上の加速をやめ、その時の速さを維持して等速直線運動に変化します。

✅ 正解

小球を放す位置を高くすると、はじめに持っている位置エネルギーが大きくなるため、水平面での運動エネルギーも大きくなり、速さは速くなる。

物体が高い位置にあるほど、その物体が持つ位置エネルギーは大きくなります。斜面を転がり落ちる際、この位置エネルギーが運動エネルギーへと変換されます。エネルギー保存の法則により、高い位置から放したときほど水平面での運動エネルギーが大きくなるため、結果として小球の速さは速くなります。

✅ 正解

等速直線運動

物体に力が働かない、あるいは働いている力がつり合っているとき、物体は向きを変えず、速さも変えずに進み続けます。このように一定の速さで一直線上を進む運動を等速直線運動と呼びます。

✅ 正解

水平方向には力がはたらかないため、慣性によって等速直線運動を続けようとする。

小球がレールの端を離れて空中に放り出されたとき、上下方向には重力がはたらきますが、水平方向には推進力も抵抗力もはたらきません。力がはたらかない方向については、慣性によってそれまでの速度（状態の維持）を保とうとするため、水平方向には一定の速さで移動し続けます。これに重力による落下運動が合わさることで、放物線の軌道を描きます。

✅ 正解

48 cm/s

ストロボスコープが1秒間に10回発光するとき、点と点の間の時間は0.1秒（1÷10）となります。点aから点fまでの間には5つの区間（ab, bc, cd, de, ef）があるため、移動にかかった全時間は 0.1秒 × 5 ＝ 0.5秒です。また、移動した全距離は各区間の和（1 ＋ 3 ＋ 5 ＋ 7 ＋ 8）で24cmとなります。平均の速さは「移動した全距離 ÷ かかった全時間」で求められるため、24cm ÷ 0.5s ＝ 48cm/sとなります。

✅ 正解

運動エネルギー

物体が運動しているときに持っているエネルギーを「運動エネルギー」と呼びます。火力発電の過程においては、水蒸気の持つ熱エネルギーがタービンを回す力へと変わり、物体（タービン）が動いている状態になるため、このエネルギーが発生します。

✅ 正解

物体の質量が変化しないこと

運動エネルギーは、物体の「質量」と「速さ」の2つの要素によって決まります。設問の通り「一定の速さ」で運動している場合、速さの要素によるエネルギーの変化はありません。したがって、物体の質量が変化しない限り、その物体が持つ運動エネルギーは一定に保たれます。なお、物体が上昇している場合は位置エネルギーが増加しますが、速さが一定であれば運動エネルギーには影響しません。

✅ 正解

おもりが描く円弧の長さが短くなり、最高点に到達するまでの時間も短くなる

糸が釘に当たると、振り子の回転半径が小さくなります。エネルギー保存の法則により、おもりは釘がない場合と同じ高さまで上がろうとしますが、半径が小さくなったことで、その高さに達するまでの移動距離（円弧の長さ）が短くなります。最下点での速さが同じ状態で、より短い距離を移動するため、最高点に達するまでの所要時間は短縮されます。

✅ 正解

45cm/s

1秒間に50回打点する場合、5打点ごとの時間は0.1秒となります。速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、4.5cmを0.1秒で割る計算を行います。したがって、4.5 ÷ 0.1 ＝ 45となり、平均の速さは45cm/sと導き出されます。

✅ 正解

運動エネルギー

物体が運動していることによって持つエネルギーを運動エネルギーと呼ぶ。このエネルギーは、他の物体に衝突してそれを動かすといった「仕事」をする能力の源となる。

✅ 正解

物体に進行方向の力がはたらかなくなっても、慣性によって元の運動状態を保とうとするから

物体にはたらく力がゼロになったとき、物体はその時の速度を維持しようとする「慣性」という性質を持っています。おもりが床に着くと、物体を前方へ引く力が失われますが、同時に摩擦などの運動を妨げる力もはたらかない理想的な条件下では、物体はそのままの速さで進み続けます。おもりが床に着くまでは「力が加わり続ける運動（加速）」であり、着いた後は「力がはたらかない運動（等速直線運動）」へと切り替わります。

✅ 正解

移動距離と経過時間

速さを定義するためには、物体がどれだけの長さを動いたかを示す「移動距離」と、その移動にどれだけの時間を費やしたかを示す「経過時間」の2つの要素が必要です。特定の瞬間の時刻ではなく、区間の幅（時間）を用いる点がポイントです。

✅ 正解

打点間隔が次第に広くなっていく

台車が斜面を下る際、重力の斜面方向の分力が働き続けるため、台車の速さは時間の経過とともに次第に大きくなる。記録タイマーは一定の時間間隔で打点を行うため、速さが大きくなるほど、その一定時間内に移動する距離が長くなり、結果として記録テープ上の打点間隔は広くなる。

✅ 正解

おもりにはたらく重力、浮力、ばねが引く力の3つの力がつり合っているため

物体が静止し続けるのは、慣性の法則により、物体にはたらく力の合力が0（つり合いの状態）であるためです。この実験設定では、下向きの重力と、上向きの浮力およびばねの弾性力の合計が一致しているため、おもりはその場に静止し続けます。

✅ 正解

平均の速さ

ある区間を一定の速さで移動し続けたと仮定して算出した速さを平均の速さと呼ぶ。記録タイマーのテープから求める速さは、その区間内での速さの変化を無視して「距離÷時間」で計算しているため、これに該当する。一方、スピードメーターが示すような、ごく短い時間に移動した距離から求められる速さは瞬間の速さと呼ばれる。

✅ 正解

慣性

物体がそれまでの運動の状態を維持しようとする性質を「慣性」と呼びます。この性質によって、静止しているものは静止し続け、動いているものは等速直線運動を続けようとします。ニュートンの運動の第1法則としても定義されています。

✅ 正解

位置エネルギーが減少し、運動エネルギーが増加する

物体が高い位置から低い位置へ移動すると、高さに比例する位置エネルギーは減少します。振り子の運動においては、減少した位置エネルギーが運動エネルギーに変換されるため、おもりの速さが速くなり、運動エネルギーは増加します。

✅ 正解

位置エネルギー：運動エネルギー ＝ 2：1

力学的エネルギー保存の法則により、点Aでの全エネルギー30Jは点Eでも維持される。点Eの高さは点Aの3分の2であるため、位置エネルギーは30J × 2/3 = 20Jとなる。残りのエネルギーは運動エネルギーに変換されているため、運動エネルギーは 30J – 20J = 10Jとなる。したがって、点Eでの比率は 20J：10J ＝ 2：1となる。高さの比がそのまま位置エネルギーの比になる点に注目することが重要である。

✅ 正解

等速直線運動

一定の速さ（等速）と、曲がることのない一直線の動きを組み合わせた名称です。この運動では、移動距離が時間に比例して増加するという特徴があります。

✅ 正解

等加速度直線運動

物体に一定の大きさと向きの力が働き続ける場合、速さは時間に比例して一定の割合で変化します。この運動を等加速度直線運動と呼びます。台車が斜面を下る際、斜面に平行な下向きの力が常に一定にかかるため、この運動が見られます。

✅ 正解

移動距離は、移動した時間に比例する

等速直線運動では、単位時間あたりに進む距離（速さ）が常に一定である。そのため、移動した時間が2倍、3倍になると、移動した距離も2倍、3倍となり、両者の間には比例関係が成り立つ。

✅ 正解

60cm/s

1秒間に60回打点するタイマーにおいて、打点の間隔1つ分にかかる時間は60分の1秒です。12cmの区間に間隔が12個あることから、この区間の移動にかかった時間は「1/60秒 × 12 = 0.2秒」となります。平均の速さは移動距離を時間で割って求めるため、「12cm ÷ 0.2秒」を計算して60cm/sとなります。打点の数そのものではなく、打点と打点の間の「間隔の数」を時間換算に用いるのがポイントです。

✅ 正解

慣性

走っている電車の中の人は、電車と同じ速度で運動しています。急ブレーキによって電車の速度が急激に変化しても、人はそのままの速度で運動を続けようとするため、進行方向へ倒れそうになります。このような、物体の運動の状態を維持しようとする性質を慣性といいます。

✅ 正解

乗客の体が、慣性によってそれまでの運動の状態を保とうとしたため。

動いている電車に乗っている人は、電車と同じ速さで運動しています。電車が急に止まっても、乗客の体には慣性があり、そのままの速さで進み続けようとする「状態を保とうとする性質」があるため、進行方向へ投げ出されるような動きが生じます。

✅ 正解

水平方向の力がつり合っているため、物体は等速直線運動を続ける。

手が物体から離れた後は、進行方向に力を加えるものがなくなります。摩擦や空気抵抗がない理想的な条件下では、物体には垂直方向の重力と垂直抗力しか働かず、これらは互いにつり合っています。水平方向には力が働いていない状態（力がつり合っている状態）となるため、慣性の法則により等速直線運動となります。

✅ 正解

2 cm/s

速さは「移動距離 ÷ 時間」という式で求めることができます。この現象では、10秒間で20センチメートル移動しているため、20 ÷ 10 = 2 となり、速さは2 cm/sとなります。時間の数値を距離で割ってしまうミスに注意が必要です。

✅ 正解

台車の速さが一定の割合で大きくなっている

一定の時間（この場合は0.1秒間）ごとの移動距離が一定の割合（2.4cmずつ）で増加していることは、台車の速さが一定の割合で増加していることを示している。斜面を下る台車には、重力の斜面に平行な分力が常に一定の大きさで働き続けるため、このような等加速度直線運動を行うことになる。

✅ 正解

平均の速さ

移動の途中で加速や減速があったとしても、それらをすべてならして「全行程を一定の速さで進んだ」とみなしたときの値を平均の速さと呼ぶ。これに対し、スピードメーターが示すような、ごく短い時間に移動した距離から求めた、絶えず変化するその時々の速さを瞬間の速さと呼ぶ。

✅ 正解

122.5cm/s

1秒間に50回打点する記録タイマーでは、打点の間隔1つ分にかかる時間は1/50秒、すなわち0.02秒である。11個の点が打たれているとき、打点の間隔（時間の区間）は10個分あるため、移動にかかった時間は 0.02秒 × 10 ＝ 0.2秒 となる。平均の速さは「移動距離 ÷ 時間」で求めるため、24.5cm ÷ 0.2秒 を計算して 122.5cm/s となる。打点数そのものではなく、打点間の「区間の数」を時間計算に用いることが重要である。

✅ 正解

平均の速さ

物体の速さは運動中に変化することが多いが、全移動距離を全かかった時間で割ることで、途中の変化を無視して一定の速さで動いたとみなした値を得ることができる。これを平均の速さと呼ぶ。これに対し、ごく短い時間に移動した距離から求めた、ある瞬間ごとの速さを瞬間の速さといい、自動車のスピードメーターなどはこれを示している。

✅ 正解

位置エネルギーは増加し、運動エネルギーは変化しないため、力学的エネルギーは増加する

運動エネルギーは物体の速さによって決まりますが、この実験では「一定の速さ」で引き上げているため、運動エネルギーは変化しません。一方で、位置エネルギーは物体の高さに比例して大きくなるため、おもりが上昇するにつれて増加します。力学的エネルギーは位置エネルギーと運動エネルギーの和であるため、位置エネルギーが増加した分、力学的エネルギーも増加することになります。

✅ 正解

19.2cm

記録タイマーによって記録された各テープの長さは、その一定時間内における台車の移動距離を示している。動き始めてから4本目のテープの終わりまでの合計移動距離を求めるには、1本目から4本目までのテープの長さをすべて足し合わせる必要がある。与えられた数値を加算すると、1.2 + 3.6 + 6.0 + 8.4 = 19.2 となり、合計の移動距離は19.2cmとなる。

✅ 正解

点Cを通過する瞬間

振り子の運動では、おもりが最も高い位置にあるときに位置エネルギーが最大となり、最も低い位置にあるときに運動エネルギーが最大となります。支点の真下にあたる「最下点」は、おもりが最も低い位置を通る点であるため、位置エネルギーが運動エネルギーに最も多く置き換わり、速さが最大になります。

✅ 正解

軽いおもりを用いた場合と比べて、各区間の紙テープの長さの増え方が大きくなり、より短い時間で最高速度に達する。

物体にはたらく力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化（加速度）が大きくなります。重いおもりを用いることは、台車を引く力を大きくすることを意味するため、速さの増え方が急激になります。その結果、記録タイマーの各区間のテープの長さ（一定時間ごとの移動距離）はより早く増加し、目的の速度や場所に到達するまでの時間は短くなります。

✅ 正解

自由落下

物体が重力だけを受けて、初速度0の状態から真下に落ちる運動を自由落下と呼びます。この運動では、物体の速さが時間とともに一定の割合で増加します。

✅ 正解

区間の途中で速さが変化していても、その区間を一定の速さで移動したとみなした値である。

平均の速さは、移動の途中で実際に速さが変化していたとしても、全移動距離を全経過時間で割ることで、その区間を一定の速さで移動したとみなして算出する。これに対し、ごく短い時間に刻々と変化する速さは瞬間の速さと呼ばれ、区別される。

✅ 正解

67.0cm/s

平均の速さは「移動距離 ÷ 時間」で求めることができる。0.1秒後から0.3秒後までの合計の移動距離は、5.0cm + 8.4cm = 13.4cmであり、かかった時間は0.2秒間である。したがって、13.4 ÷ 0.2 = 67.0となり、この区間の平均の速さが導き出される。

✅ 正解

移動距離を時間で割ることで、その区間をずっと一定の速さで移動したとみなしたときの値である。

平均の速さは、実際の運動で速さがどのように変化していても、指定された区間の移動距離と時間のみに注目して算出される。そのため、その数値は「もしその速さのまま一定で動いていたら、同じ時間で同じ距離に到達する」という仮定上の一定の速さを意味している。これに対し、ごく短い時間に移動した距離から求める、絶えず変化する速さを瞬間の速さと呼ぶ。

✅ 正解

分子の熱運動

物質を構成する粒子は、温度に応じたエネルギーを持って動いており、これを分子の熱運動といいます。この運動は温度が高いほど激しくなり、温度が低くなるほど穏やかになるという性質があります。

✅ 正解

80 cm/s

ストロボスコープが1秒間に10回発光するとき、像と像の間の時間は0.1秒となる。金属球は0.1秒間に8cm移動しているため、速さを求める式「移動距離 ÷ かかった時間」に当てはめると、8cm ÷ 0.1s ＝ 80cm/sとなる。

✅ 正解

加える力が小さくなるため、仕事率は小さくなる

仕事率とは、単位時間（1秒間）あたりに行う仕事の量のことです。物体を一定の速さで動かす場合、仕事率は「力」と「速さ」の積で計算されます。道具を使用して必要な力が小さくなった状態で、動かす速さを変えないのであれば、1秒間あたりの仕事量（仕事率）は、力が小さくなった割合に応じて減少することになります。「同じ高さまで引き上げる」という結果（仕事の総量）ではなく、「単位時間あたりの負担」に注目することが重要です。

✅ 正解

50 cm/s

1秒間に50回打点する記録タイマーにおいて、5打点の間隔（5区間分）が進むのにかかる時間は0.1秒です。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出できるため、5cm ÷ 0.1s ＝ 50cm/sとなります。選択肢にある5m/sは単位が異なる（500cm/sに相当する）ため注意が必要です。

✅ 正解

重力と張力がつり合っており、大きさが等しい

物体が静止しているとき、物体にはたらく力はつり合いの状態にあります。垂直方向に注目すると、下向きの重力と、それを支える向きにはたらく上向きの張力は、大きさが等しく、一直線上で反対向きになっているため、物体は静止を維持します。

✅ 正解

斜面の傾きを一定に保つならば、放した高さを変えても速さが増加する割合は変化しない

物体の速さが変化するのは、物体に力が働いているからです。斜面上の物体には、斜面下向きに重力の分力が一定の大きさで働き続けるため、物体は「等加速度直線運動」を行います。この加速の度合い（速さが増加する割合）を決定するのは斜面の傾きであり、スタート地点である放した高さは影響しません。高い位置から放すと最終的な到達速さは大きくなりますが、それは加速している時間が長くなるためであり、加速の割合自体は一定です。

✅ 正解

どちらの物体も速さが等しいため、運動エネルギーの大きさは等しい

運動エネルギーの大きさは、物体の質量と速さによって決定される。この実験では2つの物体の質量が等しく、最終的な速さも同じであるため、加速の方法が水平方向か垂直方向（自由落下）かに関わらず、物体が持つ運動エネルギーの大きさは等しくなる。これは、静止していた物体に外部からなされた仕事の大きさが、最終的に物体が持つ運動エネルギーに変換されたことを意味している。

✅ 正解

慣性

物体には、外部から力が加わらない限り、静止している物体は静止し続け、動いている物体はその速度で動き続けようとする性質があります。これを慣性と呼びます。この性質により、力がつり合っている状態では物体の運動の状態は変化しません。

✅ 正解

台車の速さが一定の割合で増加するため、各テープの長さは一定の割合で長くなっていく

斜面を下る運動では、進行方向に一定の力が加わり続けるため、速さが時間に比例して（一定の割合で）増加する。0.1秒ごとのテープの長さはその区間の平均の速さを表しているため、速さが一定の割合で増えるのに伴い、各テープの長さ（区間ごとの移動距離）も一定の割合で増加していくことになる。合計の移動距離が時間の２乗に比例するのと混同しないよう注意が必要である。

✅ 正解

運動エネルギー

物体が運動しているときに持つエネルギーを運動エネルギーと呼ぶ。風は空気という物質が移動している現象であるため、このエネルギーを持っている。風力発電では、この空気が持つエネルギーを風車で受け止めて回転させ、電気を取り出している。

✅ 正解

等速直線運動

物体に力がはたらいていないか、またははたらいている力が完全につり合っているとき、動いている物体はそのままの速さで進み続けます。このとき、速さが変わらず、かつ進む向きも変わらない（一直線である）運動を等速直線運動と呼びます。

✅ 正解

物体が単位時間あたりに移動する距離が変化していない

記録タイマーの打点の間隔は、その時間内に物体が移動した距離を表しています。この間隔が常に一定であるということは、どの時間を切り取っても移動する距離（速さ）が変わらない「等速直線運動」であることを示しています。速さが一定の割合で増える場合は、打点の間隔が次第に広くなっていきます。

✅ 正解

速さの変化の割合が大きくなり、特定の速さに達するまでの時間は短くなる。

斜面の傾きを急にすると、物体に働く重力のうち、斜面に平行な下向きの分力が大きくなります。物体に加わる力が大きくなると、単位時間あたりの速さの変化（速さの変化の割合）が大きくなるため、静止状態から特定の速さに達するまでに要する時間は、傾きが緩やかなときよりも短縮されます。

✅ 正解

70J

力学的エネルギーは「位置エネルギー ＋ 運動エネルギー」で表され、摩擦がない場合はこの値が常に一定（保存）される。最初の地点での運動エネルギーは、100J － 30J ＝ 70J である。再び同じ高さの地点に来たとき、高さが等しいことから位置エネルギーは変わらず30Jである。全体の力学的エネルギー100Jは保存されているため、この地点での運動エネルギーも 100J － 30J ＝ 70J となる。

✅ 正解

0.1秒間

記録タイマーの打点数は1秒間あたりの打点回数を示している。1秒間に60回打点する場合、1打点にかかる時間は60分の1秒となる。したがって、6打点分の時間は「60分の1秒 × 6」により0.1秒となる。このように区間を0.1秒ごとに区切ることで、速さの変化を視覚的に捉えやすくなる利点がある。

✅ 正解

42.0cm/s

平均の速さは、全体の移動距離をかかった全時間で割ることで算出する。まず、全移動距離は各区間の和（1.8 ＋ 3.0 ＋ 4.2 ＋ 5.4 ＋ 6.6）より21.0cmとなる。次に、1区間は0.1秒であるため、5区間分（AからEまで）の全時間は0.5秒である。したがって、平均の速さは 21.0 ÷ 0.5 ＝ 42.0cm/s と導き出せる。

✅ 正解

60 cm/s

速さは「移動距離 ÷ かかった時間」という式で求められます。この記録では0.1秒という一定の時間ごとに6cm移動していることがわかるため、6(cm) ÷ 0.1(s) = 60(cm/s) と計算されます。等速直線運動では、どの区間においてもこの速さが維持されます。

✅ 正解

0.1秒

記録タイマーが1秒間に60回打点する場合、1打点の間隔は60分の1秒を表す。6打点分の区間は、60分の1秒が6個分集まった時間に相当するため、計算すると10分の1秒、すなわち0.1秒となる。日本の東側（50Hz）では5打点ごとに区切ることで、同様に0.1秒間隔のデータを得ることができる。

✅ 正解

等速直線運動

ストロボ装置は一定の時間間隔で発光するため、物体の像の間隔が一定であれば、同じ時間内に進む距離が常に等しいことを示します。このように、一直線上を一定の速さで進む運動を等速直線運動と呼びます。

✅ 正解

どちらの台車も、常に同じ速さで斜面を下り、同時に下端に到達する。

物体の速さが変化する割合は質量によらないため、同じ斜面であれば、どの瞬間においても2つの台車の速さは等しくなります。したがって、同じ位置から同時にスタートさせれば、途中の経過も到着するタイミングも、質量の違いによる差は生じません。

✅ 正解

慣性の法則

物体がそれまでの運動状態を維持しようとする性質を慣性と呼び、この性質によって成り立つ運動の決まりを慣性の法則といいます。力が働かない、もしくは力がつり合っている場合には、加速度が生じないため運動状態が変化しません。

✅ 正解

40cm/s

1秒間に60回打点するタイマーにおいて、6打点分（6区間）が経過するのにかかる時間は0.1秒である。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、4cmを0.1秒で割ることで、40cm/sという値が導き出される。

✅ 正解

速さがだんだん速くなると、打点と打点の間隔は次第に広くなっていく。

記録タイマーが点を打つ時間間隔は常に一定です。そのため、物体の速さが速くなればなるほど、同じ時間（1打点の時間）の間に移動できる距離が長くなります。この結果、記録テープ上の打点と打点の間の距離（打点間隔）は、速さに比例して広くなります。なお、1秒間あたりの打点数はタイマーの性能や電源の周波数によって決まっているため、速さによって変化することはありません。

✅ 正解

進行方向と同じ右向きに押し続ける力は存在せず、重力、垂直抗力、左向きの摩擦力のみがはたらいている

物体は慣性によって運動を続けているだけであり、手が離れたあとは進行方向に押し続ける力（推進力）ははたらかない。実際にはたらいているのは、上下方向でつり合っている重力と垂直抗力、そして運動を妨げ減速させる原因となる摩擦力のみである。

✅ 正解

等速直線運動

物体が一定の速さを保ちながら、曲がることなく一直線上を動く運動は、等速直線運動と呼ばれます。この運動では、移動した時間と移動距離が正比例の関係になります。

✅ 正解

乗客の体が、それまでの運動状態を維持しようとするから

電車がブレーキによって減速しても、乗客の体は慣性によってそれまでの運動状態（前方への移動）を維持しようとします。その結果、足元は電車とともに減速しますが、上半身はそのまま進み続けようとするため、前方に倒れそうになります。

✅ 正解

2.5 m/s

ストロボ写真に写っている小球が7個であるとき、小球が移動するのにかかった時間は、小球の間の区間の数から求めます。7個の小球の間には6つの区間があるため、移動にかかった時間は 0.1秒 × 6 = 0.6秒 となります。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で算出されるため、1.5m ÷ 0.6s = 2.5m/s となります。斜面での運動や速さは、水平面での速さの算出には含めないよう注意が必要です。

✅ 正解

150 cm/s

1秒間に8回発光するストロボライトの点灯間隔は、1÷8＝0.125秒である。小球の像が5つ記録されている場合、像と像の間の区間は4つ存在するため、移動にかかった合計時間は 0.125 × 4 ＝ 0.5秒となる。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められるため、75 ÷ 0.5 ＝ 150 cm/sと算出される。

✅ 正解

物体を引く力が仕事をしているため、物体の持つ力学的エネルギーは、引き上げられた高さに応じて大きくなっていく。

物体を斜面に沿って一定の速さで引き上げるためには、重力の斜面下向きの成分とつり合うだけの力を外部から加え続ける必要があります。この外部の力が物体に対して「仕事」を行うことで、物体の位置エネルギーが増加します。速さが一定である以上、運動エネルギーは変化していないため、結果として「運動エネルギー＋位置エネルギー」の合計値である力学的エネルギーは、引き上げられた高さ（された仕事の量）に比例して増加することになります。

✅ 正解

運動エネルギー

モーターは電気エネルギーを回転という「動き」のエネルギーに変換する装置です。物体が速さを持って動いているときに持っているエネルギーは運動エネルギーと呼ばれます。

✅ 正解

平均の速さ

物体の速さが変化している場合、特定の区間全体を一つの速さとしてみなしたものを平均の速さと呼びます。これに対し、スピードメーターなどが示す、ごく短い時間に移動した距離から求めた速さを瞬間の速さと呼び、区別されます。

✅ 正解

等速直線運動といい、移動距離を移動にかかった時間で割る。

物体が一直線上を一定の速さで移動する現象は等速直線運動と呼ばれる。この運動における速さを算出するには、物体が移動した全距離を、その移動に要した時間で割る必要がある。これは単位時間あたりにどれだけの距離を進んだかを表す指標となる。

✅ 正解

連結されているため、2つの物体の速さが常に等しいから

運動エネルギーは「1/2 × 質量 × (速さ)の2乗」で求められます。質量が等しいという条件がある場合、運動エネルギーの値を左右するのは速さのみです。ひもでつながれた物体は一体となって動くため、斜面を移動する物体も垂直に落下する物体も速さは常に一致します。したがって、質量と速さの両方が等しくなるため、運動エネルギーも等しくなります。

✅ 正解

ばねののびは静止時よりも大きくなり、重りには下向きの力が加わる。

物体には、現在の運動状態を維持しようとする慣性という性質があります。エレベーターが上向きに加速すると、重りはその場にとどまろうとするため、加速する方向とは逆向き（下向き）に慣性による力がはたらきます。その結果、重りは静止時よりも強く下方に引かれることになり、ばねののびは大きくなります。

✅ 正解

その0.1秒間における台車の平均の速さ

記録タイマーの5打点（50ヘルツの場合）は0.1秒という時間を表します。この区間の移動距離を時間（0.1秒）で割って求めた値は、その区間内における平均の速さを意味します。斜面を下る運動では速さが刻々と変化するため、厳密には各瞬間の速さは異なりますが、一定区間の計算では平均の速さとして扱います。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動する際、実際には速さが変化していることが多いが、移動距離を時間で割ることで、全区間を一定の速さで進んだとみなした値を求めることができる。これを「平均の速さ」と呼ぶ。これに対し、ごく短い時間に移動した距離から求めた、その時々の速さを「瞬間の速さ」という。

✅ 正解

一定の速さで一直線上を進み続ける

摩擦や空気抵抗が無視できる水平面上では、台車の進行方向に力がはたらきません。このような条件下では、慣性によって台車はそれまでの速さと向きを保とうとするため、等速直線運動を続けることになります。

✅ 正解

6打点分の時間間隔が0.1秒となり、その後の速さの計算が容易になるから

1秒間に60回打点する設定では、6打点ごとの区切りが0.1秒というきりの良い数値になる。速さを求める計算において、移動距離を時間（0.1秒）で割る際、距離を10倍するだけで単位時間あたりの速さが算出できるため、実験データの処理効率が非常に高くなる。

✅ 正解

全周剥がすと電流が流れ続け、半回転ごとに受ける力の向きが逆になって回転が妨げられるが、半分残せば電流が切れる間に慣性で回り、一方向への回転が維持されるから。

コイルが半回転すると、磁界の中にある導線の位置関係が逆転するため、電流を流し続けると受ける力の向きが逆になってしまい、回転がスムーズに進みません。エナメルを半分だけ剥がすことで、逆方向の力を受けるタイミングでは電流を遮断し、その間は慣性によって回転を維持させることで、常に一定の方向へ回転し続けることが可能になります。

✅ 正解

40 cm/s

50Hzの記録タイマーで5打点ごとにテープを区切った場合、その区間の時間は0.1秒となります。平均の速さは「移動距離 ÷ かかった時間」という計算式で求められるため、4.0cm ÷ 0.1秒を計算すると、40cm/sという値が導き出されます。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動する際、実際には速くなったり遅くなったりすることが多いが、移動した全距離をそれにかかった時間で割ることで、単位時間あたりに平均してどれだけの距離を移動したかを算出することができる。これを平均の速さと呼び、自動車のスピードメーターや記録タイマーの打点間隔などで示される極めて短い時間の速さである「瞬間の速さ」と区別される。

✅ 正解

物体に力が働いていないか、あるいは働く力がつり合っているため、等速直線運動をしている。

記録タイマーのテープを一定の打点数（一定時間）ごとに切ったとき、その長さは各区間の平均の速さに比例します。テープの長さが一定になったということは、同じ時間内に移動した距離が常に等しいことを意味し、物体は等速直線運動を行っています。ニュートンの運動の第1法則（慣性の法則）により、物体が等速直線運動をしているときは、物体に力が働いていないか、受けている力がつり合っている状態にあります。

✅ 正解

記録テープの打点数から移動にかかった時間を求め、その間の移動距離を時間で割る。

記録タイマーは一定の時間間隔で打点を行う装置であるため、打点の数を確認することで経過時間を特定できます。平均の速さは、その時間内に物体が移動した距離を時間で割ることで算出されます。なお、打点の間隔が広くなるのは速さが速くなっていることを示し、50Hzの地域での5打点は0.1秒に相当します。

✅ 正解

物体がそのときの運動の状態を保とうとする慣性という性質

物体には、外部から力が加わらない限り、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのままの速さで等速直線運動を続けようとする「慣性」という性質があります。摩擦のない水平面では進行方向に力がはたらかないため、慣性によって小球は等速直線運動を続けます。

✅ 正解

その区間における物体の平均の速さが、他の区間と比べて最も速い。

ストロボ写真は、シャッターが開いている間に一定の時間間隔で光を当てることで、物体の位置を記録する手法です。隣り合う物体間の時間はすべて等しいため、速さ（距離 ÷ 時間）は移動した距離（間隔の広さ）に比例します。したがって、間隔が最も広い場所は、同じ時間で最も長い距離を移動したことを意味し、平均の速さが最も速くなります。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動した全距離を、その移動に要した時間で割ることで、途中の速さの変化を考慮せず、全行程を一定の速さで移動したとみなして算出した値を平均の速さという。これに対し、スピードメーターなどが示す、ごく短い時間に移動した距離から求めた速さを瞬間の速さと呼ぶ。

✅ 正解

衝撃によって得た速さを維持したまま、等速直線運動を続ける

物体にはたらく力が完全につり合っているとき、合力は0となります。慣性の法則に基づき、合力が0の状態にある動いている物体は、その速度と向きを維持しようとします。したがって、摩擦力と他の力が打ち消し合ってつり合いが保たれている限り、物体は等速直線運動を継続します。

✅ 正解

物体にはたらく重力の斜面に平行な成分が、運動している間、常に一定の大きさで加わり続けているため

斜面の傾きが一定である場合、物体にはたらく重力を「斜面に平行な方向」と「斜面に垂直な方向」に分解したとき、斜面に平行な成分の大きさは常に一定となります。物体に一定の大きさの力が加わり続けると、物体の速さは一定の割合で変化（加速）するという性質があるため、斜面を下る物体の速さは一定の割合で増加します。

✅ 正解

記録タイマーは一定の時間間隔ごとに点を打つ性質があり、打点間の距離がその時間内における物体の移動距離を直接表しているから。

速さは「移動距離 ÷ かかった時間」で求められます。記録タイマーは交流電流の周波数に基づいて、一定の周期（時間）で打点を行う装置です。したがって、打点間の「かかった時間」は常に一定であり、打点間の「移動距離」の変化がそのまま「速さ」の変化を反映することになります。この原理があるため、打点間隔が広がれば速くなり、狭まれば遅くなっていることが分かります。

✅ 正解

50cm/s

平均の速さは「移動距離 ÷ 時間」の式で算出される。60Hzの記録タイマーにおける6打点の間隔は0.1秒である。この0.1秒間に台車が5.0cm移動したことがわかっているため、5.0 ÷ 0.1 を計算すると50となる。したがって、この区間の平均の速さは50cm/sである。

✅ 正解

1.5m/sのまま変わらない。

斜面を下る物体の運動において、摩擦や空気抵抗が無視できる場合、速さが変化する割合は物体の質量に関わらず一定となります。台車の質量を200gから600gへと3倍に増やしても、速さが変化する割合（加速度）には影響しないため、1.5m/sという値は維持されます。

✅ 正解

小球の速さが速くなるにつれて、運動エネルギーは増加する

運動している物体が持つエネルギーを運動エネルギーといいます。運動エネルギーの大きさは物体の速さと質量に関係しており、質量が一定の場合、速さが速くなるほど運動エネルギーは大きくなります。斜面を下る小球は重力の影響で速さがしだいに速くなるため、運動エネルギーは増加していきます。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動する際、実際には速くなったり遅くなったりすることが多いが、全移動距離を移動にかかった時間で割ることで、一定の速さで動いたとみなして計算することができる。これに対して、スピードメーターが示すような、ごく短い時間に移動した距離から求めた、その時々の速さを「瞬間の速さ」と呼び、区別する必要がある。

✅ 正解

59.5cm/s

全体の平均の速さを求めるには、全区間の合計距離を合計の時間で割る必要がある。まず、合計の移動距離は 2.2 ＋ 4.7 ＋ 7.2 ＋ 9.7 ＝ 23.8cm である。次に、1区間（6打点）は0.1秒であるため、4区間分の合計時間は 0.1 × 4 ＝ 0.4秒となる。よって、全体の平均の速さは 23.8 ÷ 0.4 ＝ 59.5cm/s と計算される。各区間の速さの平均をとるのではなく、全体の距離と時間を用いることが重要である。

✅ 正解

平均の速さ

物体の運動には速さの変化が伴うことが多いが、移動の始まりから終わりまでの全距離を、その移動にかかった全時間で割ることで、区間全体を一定の速さで移動したとみなすことができる。これを平均の速さと呼ぶ。一方、スピードメーターに表示されるような、ごく短い時間に移動した距離から求めたその時々の速さは瞬間の速さと呼ばれる。

✅ 正解

移動距離は経過時間に比例して増加する

等速直線運動では「速さ」が常に一定であるため、移動距離は（速さ × 時間）という式で表されます。このため、時間が2倍、3倍になれば移動距離も2倍、3倍となり、両者の関係は比例関係になります。

✅ 正解

直接手で引き上げる場合

物体の速さは「物体の移動距離 ÷ かかった時間」で求められる。直接引き上げる場合は、4m ÷ 8s = 0.5m/s となる。定滑車の場合、仕事率5Wで4m（仕事量 20N × 4m = 80J）を引き上げるのに要する時間は 80J ÷ 5W = 16s であるため、速さは 4m ÷ 16s = 0.25m/s となる。動滑車の場合は、物体が4m上昇するのに16秒かかっているため、速さは 4m ÷ 16s = 0.25m/s である。したがって、直接手で引き上げる場合が最も速い。動滑車を使っても速さが速くなるとは限らない点に注意が必要である。

✅ 正解

慣性

物体には、外部からの力が作用しない場合、あるいは力が作用していてもそれらがつり合っている場合に、現在の運動の状態を維持しようとする性質が備わっている。これを慣性と呼び、静止しているものは静止し続け、動いているものは等速直線運動を続ける原因となる。

✅ 正解

物体に力がはたらかないとき、慣性によって現在の運動状態が維持されるため

物体が等速直線運動を行うのは、その物体に力がはたらいていない、あるいははたらいている力が完全につり合っているときです。このとき、物体が持つ「慣性」という性質により、速度（速さと向き）を変えずに運動を続けるという原理が成立します。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動する際、実際には速さが変化していることが多いですが、移動距離をかかった時間で割ることで、全区間を一定の速さで移動したと仮定した値を求めることができます。これを「平均の速さ」と呼び、記録タイマーのデータなどから特定の区間の運動を分析する際に用いられます。

✅ 正解

コイルが回転の勢い（運動状態）を維持しようとする慣性の性質を持っているため。

エナメルを半分だけ剥がしたコイルは、半回転ごとに「電流が流れて磁場から力を受ける状態」と「電流が遮断されて力を受けない状態」を繰り返します。電流が流れない間は磁場からの力（電磁力）は得られませんが、それまでの回転による運動状態を維持しようとする慣性という性質があるため、コイルは止まらずに次の半回転へと進むことができます。

✅ 正解

平均の速さ

物体が移動する際、途中で速さが変化することがあるが、その変化を無視して全区間を一定の速さで移動し続けたとみなして算出した値を平均の速さと呼ぶ。これは「移動距離 ÷ かかった時間」という式で定義される。

✅ 正解

曲線軌道のその地点における接線の方向

物体が曲線運動をしているとき、その物体の速度の向きは常に変化していますが、どの瞬間においても速度の向きはその地点での軌道の接線方向を向いています。慣性とは、物体に力が加わらない限り「その瞬間の速度の向きに等速直線運動を続ける」性質であるため、運動を制限していた力がなくなった瞬間に、物体は接線方向へと進むことになります。

✅ 正解

運動エネルギーがすべて位置エネルギーに変換される

物体が斜面をのぼるとき、速さが減少する代わりに高さが増していきます。これは、物体が持っていた運動エネルギーが位置エネルギーに変換されていることを意味します。最高点では速さが0になるため、最初に持っていた運動エネルギーのすべてが、その高さにおける位置エネルギーに入れ替わったと考えることができます。

✅ 正解

外部から物体に対して仕事が行われた場合、その仕事の分だけ力学的エネルギーが変化するから。

力学的エネルギー保存の法則が成り立つのは、重力や弾性力以外の力が仕事をしない場合に限られます。本問のように、モーターが電気エネルギーを消費しておもりを引き上げるという「外部からの仕事」が加わる場合、おもりが持つ力学的エネルギーの総和はその仕事の分だけ増加します。このように、外部とのエネルギーのやり取りがある状況では力学的エネルギーは一定に保たれません。

✅ 正解

原点を通る右上がりの直線

物体に一定の力が加わり続けると、物体の速さは時間の経過に比例して一定の割合で増加します。このとき、時間と平均の速さの関係をグラフに表すと、原点を通る右上がりの直線となり、等加速度直線運動の特徴を示します。

✅ 正解

小球どうしの間隔がすべて等しく、一直線上に並んでいる

等速直線運動は「速さが一定」であるため、同じ時間内に進む距離は常に同じになります。したがって、一定時間ごとのストロボ写真では小球の間隔はすべて等しくなります。また、「一直線上」を進むため、記録された小球の軌跡は直線状になります。

✅ 正解

物体には進行方向と同じ向きに一定の大きさが力が加わり続けている

0.1秒ごとの移動距離が3.0cmから9.0cmまで2.0cmずつ一定の割合で増えています。これは物体の速さが一定の割合で速くなっている「等加速直線運動」であることを示しています。物体が等加速直線運動を行うのは、進行方向に一定の大きさの力が加わり続けているときであるため、この説明が適切です。

✅ 正解

等速直線運動

物体が水中で一定の速さで動いているとき、物体にはたらく力の合計がゼロになっています。このように、速さと向きが一定のまま進む運動を等速直線運動と呼びます。空中では重力によって加速されますが、水中では水の抵抗や浮力の影響を受けるため、最終的にこの状態に達します。