定期テスト対策 ／ 中学3年
中3 仕事とエネルギー
定期テスト前のまとめ
出やすいことを図で見直し、あやしいところは動かして確かめ、最後に問題を解く。この順番で、テスト前の短い時間に見直せるようにまとめました。
- 図で読むあやしい図に印をつける
- 動かして確かめる印の単元を動かしてみる
- 確認問題（5問）まちがえたら解説を読む
- 標準問題（8問）計算まで解く
印はこの端末に残ります。テスト範囲は、学校の先生の案内を確認してください。
仕事と仕事率
理科の仕事は「力の向きに動いた距離」で決まります。疲れたかどうかとは別のものです。
仕事の計算
仕事〔J〕＝力の大きさ〔N〕×力の向きに動いた距離〔m〕。単位はジュール。距離は cm を m に直して計算する。
仕事が0になる場面
力を加えていても、力の向きに動かなければ仕事は0J。持ったまま水平に運ぶときの手の力は上向きで、動く向きと垂直。
水平に引くときの仕事
一定の速さで引くとき、引く力は摩擦力と同じ大きさ。その力に、引いた距離をかける。物体の重さをかけない。
仕事率
仕事率〔W〕＝仕事〔J〕÷かかった時間〔s〕。1秒あたりの仕事で、グラフでは傾きが急なほど大きい。同じ荷物を同じ高さへ上げれば、仕事は時間によらず同じ。
まちがえやすい点
×力を加えていれば、仕事をしている
○力の向きに動かなければ、仕事は 0J
×速く上げるほど、仕事が大きくなる
○大きくなるのは仕事率。仕事は時間によらない
1問チェック
質量 3kg の物体を 2m 持ち上げる仕事は？（100g の物体にはたらく重力を 1N とする）
60J。3kg の物体の重さは 30N なので、30 × 2 = 60 です。
重さ 50N の荷物を持ったまま、水平に 10m 歩いた。手の力がした仕事は？
0J。手の力は上向き、動いた向きは横で、力の向きには動いていません。
120J の仕事を 30 秒でした。仕事率は？
4W。120 ÷ 30 = 4 です。
動かして確かめる・問題を解く
動画で見直す
再生すると YouTube に移ります。ほかの動画は動画一覧から探せます。
道具と仕事の原理
道具で力は小さくできても、仕事は小さくなりません。力が半分なら、距離は2倍です。
定滑車
力の大きさも距離も変わらず、力の向きだけを変えられる（下へ引くと荷物が上がる）。
動滑車
2本のひもで支えるので、引く力は荷物の重さの半分。そのかわり、ひもを引く長さは荷物が上がる高さの2倍になる。
斜面
斜面を使うと、引く力は小さくなるが、動かす距離は長くなる。摩擦を考えなければ、仕事は持ち上げるときと同じ。
てこ
支点から遠いところを押すと、力は小さくてすむ。そのぶん押し下げる距離は長くなり、仕事は変わらない（てこの重さは考えない）。
| 方法 | 引く力 | 引く距離 | 仕事 |
|---|---|---|---|
| 直接持ち上げる | 20N | 1m | 20J |
| 定滑車 | 20N | 1m | 20J |
| 動滑車 | 10N | 2m | 20J |
| 斜面（長さ2m） | 10N | 2m | 20J |
まちがえやすい点
×動滑車を使うと、仕事も半分になる
○力は半分、距離は2倍。仕事は同じ（仕事の原理）
×定滑車でも、引く力が半分になる
○定滑車で変わるのは力の向きだけ
1問チェック
重さ 40N の荷物を、動滑車で 3m 上げる。引く力・引く長さ・仕事は？
引く力 20N、引く長さ 6m、仕事 120J。20 × 6 = 120 で、直接持ち上げる 40 × 3 = 120 と同じです。
重さ 60N の荷物を、長さ 3m の斜面で高さ 1.5m まで上げる。斜面に沿って引く力は？（摩擦は考えない）
30N。仕事は 60 × 1.5 = 90J。斜面でも同じ 90J なので、90 ÷ 3 = 30 です。
動かして確かめる・問題を解く
エネルギー
ほかの物体に仕事をする能力がエネルギー。形を変えても、全体の量は変わりません。
位置エネルギー
高い所にある物体がもつエネルギー。高いほど、質量が大きいほど大きい。
運動エネルギー
運動している物体がもつエネルギー。質量が大きいほど、速さが大きいほど大きい。速さが2倍で約4倍、3倍で約9倍になる。
力学的エネルギーの保存
振り子が下りると位置エネルギーが運動エネルギーに移り変わり、上がると元へもどる。2つの和は一定に保たれる。
エネルギーの保存と変換効率
エネルギーは形が変わっても全体の量は変わらない。変換効率〔%〕＝目的のエネルギー÷入れたエネルギー×100。
まちがえやすい点
×速さが2倍なら、運動エネルギーも2倍
○速さが2倍で約4倍。質量が2倍なら約2倍
×振り子が止まると、エネルギーは消えた
○熱や音に移っただけ。総量は変わらない
1問チェック
振り子で、運動エネルギーがいちばん大きいのはどこ？（摩擦や空気の抵抗は考えない）
いちばん低い位置。位置エネルギーがすべて運動エネルギーに移り、速さも最大です。
A の位置から静かにはなした振り子は、反対側のどの高さまで上がる？（摩擦や空気の抵抗は考えない）
A と同じ高さ。力学的エネルギーが保存されるので、はなした高さまで上がって一瞬止まります。
100J の電気エネルギーで、30J の光エネルギーが得られた。変換効率は？
30%。30 ÷ 100 × 100 = 30 です。残りの 70J は熱などに移っています。
動かして確かめる・問題を解く
印をつけたところ：0個
図の下の「あやしい」に印をつけると、ここに見直す教材が並びます。
まとめて印刷する
中3の標準問題は、学年まとめのPDF（問題・解答・解説）もあります。確認問題一覧の上から開けます。
学ぶ順番や範囲は学校・教科書によってちがいます。テスト範囲は、学校の先生の案内を確認してください。