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2013年10月

平成24年度以降、中学理科の教科書では、電力量熱量仕事エネルギーの単位として、J(ジュール)が使われます。

中学2年では、電流の単元で、電力量熱量の単位としてJジュール)をもちいます。

中学3年では、運動とエネルギーの単元で、仕事エネルギーの単位としてJジュール)をもちいます。


電力量

電気器具の能力を表わす量が電力であるといわれますが、電気器具が1秒間消費する電気の量電力だという定義のほうがわかりやすい。

電力直列つなぎの乾電池を思いうかべてください。乾電池電力2が多いほど、電圧は大きく、流れる電流も大きいので、豆電球は明るく光ります。
私たちは、「電気の量」を「豆電球の明るさ」で意識します。
この「電気の量」が電力ですから、電力は電圧と電流で表わされます。
つまり、電力(W)=電圧(V)×電流(A)です。



そして、消費された電力総量電力量であり、電力量を表わす単位がJジュール)です。

1秒間という瞬間の電気の量が電力であり、電気をある時間使ったときに消費された電気の総量が電力量です。
電力量
電力量2










だから、電力は、(電圧×電流)×秒、つまり、電力×秒で表わされます。
電力量(J)=電力(W)×(s)


また、Jジュール)は、エネルギーの量を示す単位であり、電力量は、消費された電力の総量を表わすと同時に、消費された電力によって発生した電気エネルギーの量も表わしています。


熱量

電流の持つエネルギーは、他のエネルギーに変わることがあります。
電気エネルギーから他のエネルギーに変わるものとして、熱、光、音、運動などのエネルギーをあげることができます。

そのうちの熱エネルギーの量を、熱量といいます。
熱量の単位も、エネルギーなのでJジュール)です。

エネルギー保存の法則(あるエネルギーが別のエネルギーに変わってもエネルギーの総量は変化しないという物理学の法則)により、電気エネルギーが熱エネルギーに変わってもエネルギーの量は同じです。

だから、電気エネルギーがすべて熱エネルギーにかわったとすると、
熱エネルギー熱量
=電気エネルギー
=電力量
=電力×秒
となります。

つまり、電流によって発生する熱エネルギーの量、つまり熱量も、
熱量=電力量=電力×秒の式で求めることができます。

熱量J=電力(W)×(s)


また、実験で、質量1gの温度を1度上昇させるのに必要な熱エネルギーの量、熱量は、4.2Jであることがわかっています。

このことから、
熱量(J)=4.2×水の質量(g)×上昇温度(°C)
の式が成り立ちます。


仕事

物体に力を加えて、加えた力の向きに物体を動かしたとき、理科では、力は物体に仕事をしたといいます。

仕事の量もエネルギーの量で表わします。

仕事J)=の大きさ(N)×力の向きに動いた距離(m)

物を、ある高さまで持ち上げるときには、物体にはたらく重力と同じ大きさの力で持ち上げないといけないので、
仕事J)=重力の大きさ(N)×持ち上げた高さ(m)
となります。

物体を横にひっぱって動かすときは、物体にはたらいている摩擦力と同じ大きさの力でひっぱらないといけないので、
仕事J)=摩擦力の大きさ(N)×力の向きに動いた距離(m)
となります。

電力量(J)と熱量(J)と仕事(J)とは、エネルギーを表わす量としては同じ量ですから、1Jの電力量は1Jの仕事をするということになります。


仕事率

1秒間にする仕事の大きさが仕事率です。

仕事率W)=仕事J)÷s


ところで、電力量(J)=電力(W)×秒(s)でした。
この式を変形して、電力(W)=電力量(J)÷秒(s)

このことから、電力と仕事率とは同じ、つまり、電力は電気による仕事率を表わしていたということがわかります。


位置エネルギー

基準面からある高さにある物体が持っている、仕事をできる能力が位置エネルギーです。

位置エネルギーの大きさも、エネルギーなのでJ(ジュール)で表わします。
位置エネルギーある質量を持ち、ある高さにある物体は、同じ質量を持つ物体を同じ高さにまで持ち上げることができる、つまり、仕事をすることができるはずです。

位置エネルギーの大きさは、するとしたらできるであろう仕事の量と等しくなります。




だから、
位置エネルギーJ)=その物体にはたらく重力N)×基準面からの高さm
となります。


まとめ

J(ジュール)は、中学理科では4つのものを表わします。

電力量J)=電力(W)×(s)

熱量J=電力(W)×(s)

仕事J)=の大きさ(N)×力の向きに動いた距離(m)

位置エネルギーJ)=その物体にはたらく重力N)×基準面からの高さm

電力量は電気のエネルギー量、熱量は熱のエネルギー量、仕事は仕事のエネルギー量、位置エネルギーは高い位置にある物体が持つエネルギー量を表わしています。





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運動とエネルギー

運動

速さ(m/秒)=移動距離(m)/移動にかかった時間(秒)
速さ



等速直線運動

距離(cm)=速さ(cm/秒)×時間(秒)
距離










エネルギー

位置エネルギー)=物体にはたらく重力)×基準面からの高さ

運動エネルギー)=1/2×質量(kg)×速さ(m/秒)×速さ(m/秒)


力学的エネルギー保存の法則

位置エネルギー+運動エネルギー=最初にもっていた位置エネルギー


落下運動と加速度

落下する物体の瞬間の速さ(m/秒)=9.8(m/(秒×秒))×落下時間(秒)
瞬間の速さ


落下距離(m)=1/2×速さ(m/秒)×落下時間(秒)
=1/2×9.8(m/(秒×秒))×落下時間(秒)×落下時間(秒)


仕事

仕事)=の大きさ()×力の向きに動いた距離

仕事率)=仕事)/時間(


天体

地球の自転と日周運動

北極星の高度=その地点の緯度(北緯)

星の1時間に動く角度=1日360度÷24時間=15度


地球の公転と年周運動

星座の1ヶ月に動く角度=360度÷12ヶ月=30度


太陽の南中高度

春分(3月)・秋分(9月)=90度-緯度

夏至(6月)=90度-緯度23.4度

冬至(12月)=90度-緯度23.4度




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電流

回路

直列回路を流れる全電流(A)=抵抗を流れる電流(A)抵抗を流れる電流(A)
直列回路と電流










並列回路を流れる全電流(A)=抵抗を流れる電流(A)抵抗を流れる電流(A)
並列回路と電流













直列回路にかかる全電圧(V)=抵抗にかかる電圧(V)抵抗にかかる電圧(V)
直列回路と電圧












並列回路にかかる全電圧(V)=抵抗にかかる電圧(V)抵抗にかかる電圧(V)
並列回路と電圧













直列回路の全抵抗(Ω)=抵抗(Ω)抵抗(Ω)
直列回路と抵抗









1/並列回路の全抵抗(Ω)=1/抵抗(Ω)+1/抵抗(Ω)

(並列回路の全抵抗は、回路を構成するそれぞれの抵抗より小さい値になります。)
並列回路と抵抗














※並列回路の全抵抗を求める式は指導要領外です。


オームの法則

オームの法則










電圧(V)=電流(A)×抵抗(Ω)
電流(A)=電圧(V)/抵抗(Ω)
抵抗(Ω)=電圧(V)/電流(A)




電力

電力)=電圧(V)×電流(I)

電流=電力/電圧

電力量W時)=電力(W)×時間(時間)


熱量

熱量)=電力(W)×時間(秒)


天気

湿度

湿度(%)=空気1立方mに含まれている水蒸気量(g)/その気温での飽和水蒸気量(g)×100
湿度



※空気1立方mに含まれている水蒸気量×100を先に計算してから、その後わり算の筆算をすると四捨五入が簡単になります。

水蒸気量=飽和水蒸気量×(湿度/100)
水蒸気量


湿度=露点での飽和水蒸気量/その気温での飽和水蒸気量×100
湿度と露点




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身のまわりの現象



反射の法則 入射角=反射角



音の速さ(m/秒)=音源までの距離(m)/音が伝わる時間(秒)
音の速さ


距離=速さ×時間
時間=距離/速さ



圧力
N/平方m)=の大きさ(N)/力がはたらく面積(平方m)
圧力



1Pa=1N/平方m
力=圧力×面積
面積=力/圧力

水の圧力(N/平方m) 深さ1cmにつき100N/平方m

浮力)=0.01×密度(g/立方cm)×押しのけた体積(立方cm)
浮力


浮力(N)=空気中で測った重さ(N)-水中で測った重さ(N)


身のまわりの物質

物質

密度
g/立方cm)=物質の質量(g)/物質の体積(立方cm)
密度



質量=密度×体積
体積=質量÷密度

溶液

濃度
(%)=溶質の質量(g)/溶液の質量(g)×100
濃度



溶質の質量=溶液の質量×(濃度/100)
溶液の質量=溶質の質量÷(濃度/100)


植物

顕微鏡

顕微鏡の倍率=接眼レンズの倍率×対物レンズの倍率


大地

地震

地震波の速さ(km/秒)=伝わった距離(km)/かかった時間(秒)
地震波の速さ



距離=速さ×時間
時間=距離÷速さ





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今日も中3受験生対象に。
是非やっておいてほしいのが理科・社会の1・2年範囲の復習です。

国・英・数の3科目は、勉強してすぐ成績が上がるという科目ではありませんが、理科・社会は、勉強をしたらした分、すぐ結果に出ます。
さらにこの2科は、応用問題といえるものがほとんどない。勉強さえしておけば高得点を狙える科目でもあります。重要な2学期の実力テストで5教科400点をとりたいとして、理・社で190点とれたら、残りの3教科は平均70点をとれば到達します。

さて、理科の重要事項の覚え方です。範囲は中学1・2年範囲に限定しました。


最重要事項を語の定義とともに正確に覚えよう

コツ1:最頻出語をまずおさえる
コツ2:言葉だけでなく、定義も覚えると武器になる


各単元で1個か2個、よく出題される最重要語があります。これらは、語の意味も言えるように、(例:磁力のはたらく空間→磁界、磁界→磁力のはたらく空間、の両方がすぐ思いうかべられるように)、正確に覚えておきましょう。全部で19問。正しい漢字で書けないと点にならないことはもちろんです。

【問い:次の言葉にあたる語を答えなさい】
1.水中から空気中に光が進むとき、すべて境界面で反射する現象
2.空気の重さによる圧力
3.砂糖やでんぷんなどの、炭素を含む化合物
4.物質がそれ以上とけることのできない水溶液
5.液体を沸騰させ、出てくる気体を冷却して再び液体として取り出すこと
6.水を水蒸気として気孔から大気中に出す現象
7.おしべで作られた花粉がめしべの柱頭につくこと
8.岩石が表面からもろくなり崩れていくこと
9.地層が堆積した当時の環境がわかる化石
10.P波が来てからS波が届くまでの、小さな立て揺れが続く時間
11.磁石の力がはたらく空間
12.磁界の変化によってコイルに流れる電流
13.2種類以上の原子からできている物質
14.化学変化の前後で質量の総量が変わらないこと
15.無意識に(大脳が関係しないで)、刺激を受けたらすぐに起こる反応
16.消化液に含まれる、食物を消化するのに不可欠な物質
17.血液中の血しょうが毛細血管からしみ出たもの
18.子が親の体内である程度育ってから生まれ出ること
19.空気が含むことのできる水蒸気の最大量

【答え】
1.全反射
2.大気圧(気圧)
3.有機物
4.飽和水溶液
5.蒸留
6.蒸散
7.受粉
8.風化
9.示相化石
10.初期微動継続時間
11.磁界
12.誘導電流
13.化合物
14.質量保存の法則
15.反射
16.消化酵素
17.組織液
18.胎生
19.飽和水蒸気量


理科では公式が最重要、式、単位を一言一句正確に

コツ3:理科の核は公式である
コツ4:理科では単位が重要、式は単位を示し、単位で式がわかる

どの科目にも、完全に自分のものにしておかないといけない核にあたるものがあります。理科では公式です。公式を不正確にしか覚えていない、覚えていても使いこなせないと、理科の得点は伸びません。
また、理科の公式と単位の関係を把握しておきましょう。単位は、原則として公式をそのまま反映しています。公式を知っておれば単位がわかりますし、単位を見ればどういう式から求められたものかがわかります(例:圧力。力N÷面積cm2だから単位はN/cm2、逆に単位がN/cm2ということは公式はN力÷cm2面積)。
1・2年範囲だと、公式とは言いにくいものを無理やり含んでも9問しかありません。

【問い:次のものを求める公式をいいなさい】
1.光の反射の法則
2.音が空気中を伝わる距離
3.圧力
4.密度
5.オームの法則
6.電力
7.電流による発熱量
8.銅と酸素が化合するときの比
9.湿度

【答え:単位も重要】
1.入射角=反射角
2.340m/秒×秒
3.力÷面積(N/cm2)
4.質量÷体積(g/cm3)
5.V=IR、I=V/R、R=V/I
6.電流×電圧(W)
7.電力×秒(J)
8.銅:酸素=4:1
9.水蒸気量÷飽和水蒸気量×100(%)


覚えるときはまとめて

コツ5:ものを覚えるときグループごとに

どうやら、人間の頭は、単独でものを覚えるより、グループごとにまとめて覚えたり、反対のものを一緒に覚えたり、他のものにからめたほうが覚えやすいようにできているようです。覚えやすいし、忘れません。
少し多くて33問あります。

【問い:それぞれについてまとめておきましょう】
1.光の性質3つ
2.凸レンズでできる像2つ
3.音の大きさ、高さは何で決まるか
4.2力がつりあうための3条件
5.気体の集め方3つ
6.溶けている物質、溶かしている液体
7.BTB液の色の変化
8.固体から液体に、液体から気体に変化するときの温度
9.気孔を出入りする気体3つ
10.葉脈の種類2つ
11.双子葉類と単子葉類との違い
12.堆積岩6種類
13.火山岩と深成岩の組織
14.地震が発生した場所とその真上の地点
15.地震の揺れ2つ
16.直列回路と並列回路の特徴 
17.理科の物質の変化の仕方2つ 
18.化学変化2つ 
19.物質を分けると2つ 
20.酸化と燃焼の違い 
21.銅・硫化鉄・酸化鉄・酸化銅・酸化マグネシウムの色 
22.神経系を2つに分類する 
23.さらに末梢神経を2つに分ける 
24.消化液5種類(新教科書では腸液とは言わないので消化「液」は4種) 
25.デンプン、タンパク質、脂肪は何になって消化されるか 
26.赤血球、血しょうは何を運んでいるか 
27.心臓から出て行く血液と心臓に戻る血液 
28.体温の変化の仕方による動物の分類 
29.雲量による天気の決め方 
30.露点とは 
31.高気圧と低気圧の違い 
32.前線4種類 
33.ヨウ素液、ベネジクト液、塩化コバルト紙の色の変化 

【答え】
1.直進・反射・屈折
2.虚像と実像
3.大きさ:振幅、高さ:振動数
4.同一直線上・向きは逆・大きさ等しい
5.水上置換・上方置換・下方置換
6.溶質・溶媒
7.酸性:黄、中性:緑、アルカリ性:青
8.融点と沸点
9.水蒸気・二酸化炭素・酸素
10.網状脈と平行脈
11.主根・側根とひげ根、維管束の並び方、網状脈と平行脈(前が双子葉類)
12.れき岩・砂岩・でい岩・凝灰岩・石灰岩・チャート
13.斑状組織と等粒状組織
14.震源と震央
15.初期微動と主要動
16.直列回路は電流が同じ、並列回路は電圧が同じ
17.状態変化と化学変化
18.分解と化合
19.純粋な物質と混合物
20.光と熱を出す酸化が燃焼
21.(順に)赤かっ色、黒、黒、黒、白
22.中枢神経と末梢神経
23.感覚神経と運動神経
24.だ液、胃液、すい液、胆汁、(小腸)
25.(前から順に)ブドウ糖、アミノ酸、脂肪酸とグリセリン
26.赤血球:酸素、血しょう:二酸化炭素と栄養分と不要物
27.動脈、静脈
28.恒温動物、変温動物
29.0,1:快晴、2~8:晴れ、9,10:曇り
30.水蒸気が水滴にかわる温度
31.高気圧:下降気流で時計回りに吹き出す、低気圧:上昇気流で反時計回りに吹き込む
32.寒冷前線、温暖前線、停滞前線、閉塞前線
33.(前から順に)青紫色、赤かっ色、青色から赤色



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