問1図を見て選ぶ10点
振り子がいちばん低い位置を通るとき、運動エネルギーはどうなっているか。
- ア 最大
- イ 0
- ウ 位置エネルギーと同じ
答えと解説
答え：ア（最大）
いちばん低い位置では、位置エネルギーが最小で、その分運動エネルギーが最大（速さが最大）になります。
よくあるまちがい：低い所＝速い＝運動エネルギー大。
中学3年 理科｜力学的エネルギーの保存
力学的エネルギーの保存の標準問題
この教材のために作ったオリジナル問題です。入試過去問は掲載していません。
定期テストくらいの問題です。計算はノートや紙でして、答えの数字だけを入れましょう。まちがえたらヒントが出ます。「類題」で数字を変えた問題を何回でも練習できます。
0 / 8 問
問2図を見て選ぶ12点
空気の抵抗やまさつがないとき、振り子は反対側でどこまで上がるか。
- ア はなした高さより低い
- イ はなした高さより高い
- ウ はなした高さと同じ
答えと解説
答え：ウ（はなした高さと同じ）
力学的エネルギーが保存されるので、はなした高さと同じ高さまで上がります。
よくあるまちがい：力学的エネルギーの保存。
問3選んで答える12点
振り子のおもりが、はしの位置（いちばん高い位置）にあるとき、正しいものはどれか。
- ア 位置エネルギーが最大で、運動エネルギーは0
- イ 運動エネルギーが最大で、位置エネルギーは0
- ウ どちらも0
答えと解説
答え：ア（位置エネルギーが最大で、運動エネルギーは0）
はしの位置では一瞬止まるので運動エネルギーは0、高さが最大なので位置エネルギーは最大です。
よくあるまちがい：はし＝止まる＝運動エネルギー0。
問4計算12点
振り子のおもりがはしの位置で20Jの位置エネルギーをもつ。（最も低い位置を基準とし、抵抗は考えない）最も低い位置を通るときの運動エネルギーは何Jか。
答えと解説
答え：20J
- 力学的エネルギー＝20J（はしでは運動エネルギー0）
- 最も低い位置では位置エネルギー0なので、運動エネルギー＝20J
よくあるまちがい：位置＋運動はいつも同じ。
問5計算12点
力学的エネルギーが40Jの振り子。ある位置で位置エネルギーが10Jのとき、運動エネルギーは何Jか。（抵抗は考えない）
答えと解説
答え：30J
- 40−10＝30J
よくあるまちがい：力学的エネルギーから位置エネルギーをひく。
問6図を見て選ぶ12点
空気の抵抗などがあると、振れ幅がだんだん小さくなる。減った力学的エネルギーはどうなったか。
- ア 消えてなくなった
- イ 熱などに移った
- ウ おもりの中にたまった
答えと解説
答え：イ（熱などに移った）
抵抗やまさつによって、力学的エネルギーの一部が熱や音に変わりました。エネルギー全体の量は保存されています。
よくあるまちがい：力学的エネルギーは減っても、エネルギー全体は保存される。
問7選んで答える12点
ジェットコースターが、まさつのないレールの上を走る。はじめの高さより高い山をこえられるか。
- ア こえられる
- イ 速ければこえられる
- ウ こえられない
答えと解説
答え：ウ（こえられない）
止まった状態から下り始めたなら、力学的エネルギーは、はじめの位置エネルギーと同じです。それより高い所までは上がれません。
よくあるまちがい：力学的エネルギーは、はじめの高さで決まる。
問8記述18点
振り子のおもりの位置エネルギーと運動エネルギーが、どのように移り変わるかを説明しなさい。（抵抗は考えない）
答えと解説
答えの例
おもりが下がると位置エネルギーが運動エネルギーに変わり、いちばん低い位置で運動エネルギーが最大になる。上がると運動エネルギーが位置エネルギーに変わり、はしで運動エネルギーは0になる。2つの和（力学的エネルギー）はいつも一定である。
採点のポイント：下がると位置→運動、上がると運動→位置に変わる／2つの和（力学的エネルギー）は一定
よくあるまちがい：「和が一定」まで書く。