身近な科学 | よく聞かれる質問 | ||||||||||||||||||||||||||||||
中学3年生が持つ思考力で深く学ぶ | |||||||||||||||||||||||||||||||
仕事 : 仕事(物質を動かしたときに仕事をする) | |||||||||||||||||||||||||||||||
運動とエネルギー | |||||||||||||||||||||||||||||||
〇 仕事 ⇔ | 大きなテーマ | 仕事 : 物質に対しての力(N)が大きいほど仕事は大きい | |||||||||||||||||||||||||||||
物質に対しての移動させた距離(m)が大きいほど仕事は大きい | |||||||||||||||||||||||||||||||
仕事、仕事の原理、仕事率 | |||||||||||||||||||||||||||||||
仕事 :式 仕事 = 力 × 距離 | |||||||||||||||||||||||||||||||
(1) 仕事 | 力を加え、動いた距離の積をいう | 1(ジュール)= 1N × 1m = 1 (Nm) | |||||||||||||||||||||||||||||
仕事の単位 : J (ジュール) (J=Nm) | 力が2Nで4m動いた仕事 | 力 10N(ニュートン)で1m動かしたときの仕事は 10 J (ジュール)です。 | |||||||||||||||||||||||||||||
式 仕事(J) =力の大きさ(N)×距離(m) | |||||||||||||||||||||||||||||||
2N | 2N | ||||||||||||||||||||||||||||||
仕事(J) =2 N×4m=8J(ジュール) | ![]() |
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仕事の原理(左表 | : 道具を使った場合(小さな力にする場合、滑車、斜面、てこがある) | |||||||||||||||||||||||||||
4m | 力の大きさが小さくなるが、距離は長くなり、仕事の大きさは変わらない。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
(2) 仕事の原理 | 力(N) | 距離 h = 1m | これを、「仕事の原理」という | ||||||||||||||||||||||||||||
物を持ち上げる場合 | 道具 | 直接 | 定滑車 | 動滑車 | 斜面 | てこ | |||||||||||||||||||||||||
向きが | 一方を固定 | 力が下がり | 力が下がり | 仕事率 | : 仕事率が大きいほど仕事率がよい。(10Jの仕事を2秒ですると、5Wまたは、5Nm/秒) | ||||||||||||||||||||||||||
ようす | そのまま | 変わる | 滑車が動く | 距離がの | 距離が伸 | 仕事率が小さくなると仕事率が悪い。(10Jの仕事を5秒ですると、2Wまたは、2Nm/秒) | |||||||||||||||||||||||||
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2 | 仕事率の単位 | : 1 J の仕事を 1 秒ですると、仕事率は、1 w (ワット)という | |||||||||||||||||||||||||||
1 | 1 | 1 J の仕事を 2 秒ですると、仕事率は、0.5 w (ワット)という | |||||||||||||||||||||||||||||
持ち上げる | 吊るした 滑車 |
滑車が動く 滑車質量なし |
30°斜面 | 長さ1
: 2 のてこ |
1W(ワット) | ![]()
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仕事(J) 時間(秒) |
= W(ワット | ![]() |
1J 1秒 |
= 1W | ||||||||||||||||||||
加えた力 | 10N | 10N | 5N | 5N | 5N | ||||||||||||||||||||||||||
動いた距離 | h (1) | h(1) | 2h(2) | 2h(2) | 2h(2) | ![]()
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仕事(Nm) 時間(秒) |
= Nm/秒 | |||||||||||||||||||||||
仕事 | 10J | 10J | 10J | 10J | 10J | m/秒 は 速さの式 m/秒 となる | |||||||||||||||||||||||||
道具を使うと、力は小さくなるが距離は伸びる。「仕事の大きさは変わらない」 | 仕事率は、力かける速さの式でもある。(仕事率=力(N)×速さ(v)= Nm/秒) | ||||||||||||||||||||||||||||||
(3) 仕事率 | 速さ : | 速さはモーターの回転でも発生する。回転が速ければ,巻き上げる長さも長い。 | |||||||||||||||||||||||||||||
道具 | 直接 | 定滑車 | 動滑車 | 斜面 | てこ | モーターの回転は、電流が大きいと速い | |||||||||||||||||||||||||
仕事率=仕事/時間 | 仕事 | 10J | 10J | 10J | 10J | 10J | モーターの回転は、電圧が高いと速い | ||||||||||||||||||||||||
W = J/s | 時間(s) | 1 | 2 | 4 | 10 | 2 | モーターの回転は、電流と電圧に比例する。 | ||||||||||||||||||||||||
仕事率(W) | 10 | 5 | 2.5 | 1 | 5 | 1W(ワット) | 電流 × 電圧 = 1A × 1V = 1W ( A 電流の単位、アンペア、V 電圧の単位、ボルト) | ||||||||||||||||||||||||
W=Nm/s | |||||||||||||||||||||||||||||||
(W:ワット 、N:ニュートン 、m:メートル 、s:秒 ) | 1 J/秒 = 1 A・V = 1W となる | ||||||||||||||||||||||||||||||
( 10 J/秒 = 10 A・V = 10 w (ワット)) | |||||||||||||||||||||||||||||||
まとめ | 仕事=力(N)×距離(m) | 仕事率 | 電力 | ||||||||||||||||||||||||||||
仕事の原理 道具を使っても仕事は変わらない | |||||||||||||||||||||||||||||||
仕事率(W)=仕事/時間 | 仕事率×時間=仕事 | 電力×時間=電力量 | |||||||||||||||||||||||||||||
J (ジュール) | W秒 | ||||||||||||||||||||||||||||||
「学び合い」 @ 学習後「AIに残すことば」 要旨 を各自記録する。 | 熱量 | Q熱量(電流による発熱量) | |||||||||||||||||||||||||||||
AIに残すことば: 仕事率は、仕事を時間で割ったものである。 | 仕事率 W(ワット)or Nm/s | ||||||||||||||||||||||||||||||
仕事に道具を使うと、仕事率は小さくなるが距離が長くなり、仕事は変わらない | |||||||||||||||||||||||||||||||
検索項目 | 仕事 | 力 | 距離 | 時間 | |||||||||||||||||||||||||||
他に考えられる検索項目 | 電力 | 電力量 | 仕事率 | ||||||||||||||||||||||||||||
※ 関連した検索項目を考え、自然界を深く考え、知る。 | |||||||||||||||||||||||||||||||
「学び合い」 A 一覧 に同じ文章が書かれていないか調べる。 | |||||||||||||||||||||||||||||||
「AIに残す言葉」から「検索項目」(関連)を考えることで深く学び | |||||||||||||||||||||||||||||||
考える学習へつなげよう | |||||||||||||||||||||||||||||||
検索項目 | 内 容 | ||||||||||||||||||||||||||||||
仕事率 | 一定時間にする仕事の量をいう。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
仕事率 | 仕事率はW(ワット)であらわされる。 1Nの仕事を1秒で行うと1Wである。 | ||||||||||||||||||||||||||||||
一覧(運動とエネルギー) | |||||||||||||||||||||||||||||||