物理基礎の概要

結局何なのかまとめる。

【1】力学(運動と力)

物がどう動くかのルール

速さ・速度・加速度

速さ:どれくらい早く進むか

速度:速さ+進む向き

加速度:速くなったり遅くなったりする“変化の速さ”

等速直線運動/等加速度運動(落下など)

等速直線運動 速さがずっと同じで、まっすぐ動く運動

等加速度運動 毎秒、同じだけ速さが変わる運動。

例:落下(毎秒どんどん速くなる)。

力の種類(重力・摩擦・張力・垂直抗力)

重力:地球が引っ張る力

摩擦:すべりをじゃまする力

張力:ひもに引っ張られる力

垂直抗力:床や机が押し返す力

力の合成・分解

合成:2つ以上の力を“まとめる”

分解:1つの力を“2つに分けて考える”

ニュートンの法則(F = ma)

力(F)=質量(m)× 加速度(a)

力が大きい→よく動く

重い→動きにくい

仕事、運動エネルギー

仕事 力が物を動かしたときにした“はたらき”。

公式:仕事 = 力 × 動いた距離

 

運動エネルギー 動いている物がもつエネルギー。

速いほど大きい、重いほど大きい。

力学的エネルギー保存

運動エネルギー+位置エネルギーの合計は変わらない。
(空気抵抗や摩擦がなければ)

 

【2】熱

ものが温まったり冷めたりするときのしくみ。あたたかさがどう動くかの話

熱と温度の違い

熱(エネルギー):ものを温めたり冷やしたりする“エネルギー”そのもの。
温度:どれくらいあたたかい/つめたいかを示す“数字”。
→ 同じ温度でも、大きい鍋の方が「熱」は多い。

熱量、比熱

熱量:ものが受け取ったり出したりする熱の量。
比熱:1g の物質の温度を1℃上げるのに必要な熱量。
→ 比熱が大きい=温まりにくい(例:水)。
→ 比熱が小さい=温まりやすい(金属)。

伝導・対流・放射

伝導:物体の中を熱がじわ~っと伝わる。(金属のスプーンが熱くなる)
対流:あたたかい空気や水が上に上がり、冷たいものが下がって入れ替わる。(風呂、鍋の中)
放射:光のように熱が飛んでくる。(太陽の熱、ストーブの前が暖かい)

気体の状態のイメージ

気体の粒は自由に動き回り、広がろうとする

温めると粒が速く動き、膨張する

冷やすと粒の動きが遅くなり、縮む
(風船を温めるとふくらむのはこれ)

【3】波(光・音)

“波”という形で広がるものの性質。光や音がどう広がるかの話。

波の特徴(周期・振動数・波長・速さ)

周期:1回ゆれるのにかかる時間
→ ブランコが1往復する時間みたいなもの

振動数:1秒に何回ゆれるか
→ たくさんゆれれば「振動数が大きい」

波長:波の「山から山までの長さ」
→ 長い波/短い波の違い

速さ:波がどのくらいのスピードで進むか
→ 音の速さ、光の速さなど

反射・屈折

反射:光や音が跳ね返る
→ 鏡に映る、山びこが返る

屈折:光が曲がる
→ 水の中でストローが曲がって見える

レンズの基本

凸レンズ(とつ):真ん中がふくらんでいる
→ 虫メガネ。光を「集める」。

凹レンズ(へこ):真ん中がへこんでいる
→ 近視のメガネ。光を「広げる」。

レンズは 光を集めたり広げたりして、見え方を変える道具。

音の性質

音は空気のゆれが伝わることで聞こえる

振動数が大きい → 高い音

振動数が小さい → 低い音

ゆれの大きさが大きい → 大きな音

電磁波(光、赤外線、紫外線など)

電磁波は「空気がなくても進む波」

とても速い(光の速さ)

種類によって性質が違う

可視光:目に見える光(虹の7色)

赤外線:あたたかさを伝える

紫外線:日焼けの原因

全部、波の長さや振動数の違いで種類が決まる。

【4】電気

電気がどんなふうに流れるか。電気の“流れ方”のルール。

電流・電圧・抵抗

電流:電気の流れの大きさ(どれだけ流れているか)

電圧:電気を「押し出す力」

抵抗:電気の流れにくさ(細い道ほど流れにくいイメージ)

オームの法則

電気の基本ルール。
電圧 = 電流 × 抵抗(V = I × R)

押す力(電圧)が強いほど電流が増える

抵抗が大きいほど電流は流れにくい

直列・並列回路

直列(1本道)

電流は同じ

抵抗は「足し算」されて大きくなる

電圧は分け合う

 

並列(分かれ道)

電圧が同じ

道が増えるので電流が増える

抵抗は「道が増えるほど小さくなる」

電力・電力量

電力(W):1秒あたりどれだけ仕事するか
→ 電力 = 電圧 × 電流(P = VI)

電力量:どれくらい電気を使ったか
→ 家の電気料金の「kWh」がこれ

静電気(クーロン力のイメージ)

プラスとマイナスは 引き合う

同じ符号(プラス同士・マイナス同士)は 反発する

これが クーロン力(静電気で物がくっついたり離れたりする力)

※計算までは深くやらず、「くっつく/はなれる」のイメージが大事。

電場の考え方

電気の力が「空間に広がっている」と考えるイメージ

プラスのまわり → 外向きに力が広がる

マイナスのまわり → 内向きに力が集まる

電場は「電気がここに来たら、どっちへ引っ張られるか」を示す矢印

【5】原子

この世界を作っている“とても小さいつぶ”の話

原子の構造(陽子・中性子・電子)

陽子(+):原子の中心(原子核)にある、プラスの粒

中性子(0):同じく原子核にある、電気なし

電子(−):原子核のまわりを回る、小さくて軽い粒
➡ 原子は「+と−がつり合って、全体では電気ゼロ」

原子番号・質量数

原子番号:陽子の数(=その元素を決める数字)

質量数:陽子+中性子の数
➡ 原子の“重さの目安”になる。

同位体

陽子の数が同じで、中性子の数だけ違う原子。

性質はほぼ同じだけど、重さが微妙に違う。
例:水素(H)と重水素(D)

放射線(α・β・γ)

暗記ポイントは“中身の違い”。

α(アルファ)線:ヘリウムのかたまり(重い・飛ぶ距離短い)

β(ベータ)線:電子(軽い・遠くまで飛ぶ)

γ(ガンマ)線:電磁波(光の仲間・めっちゃ貫通する)

半減期

ある放射性物質の量が 半分になるまでの時間。

固有の“決まった時間”で減っていく。
➡ 何時間もつかを判断するときに使う。

核エネルギーのイメージ

原子核が割れたり(核分裂)、くっついたり(核融合)すると、
ものすごく大きなエネルギーが出る。

1つの原子で出るエネルギーがとても大きいのが特徴。
原子力発電・太陽の光などはこのエネルギーを使っている。