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カテゴリ : 小学・中学 理科


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 中2 動物 生物の分類(動物と植物)
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 中2 動物 無せきつい動物

 中2 天気 露点・湿度
 中2 天気 雲・霧・露・霜と、雲のでき方
 中2 天気 上昇する大気の温度と雲、フェーン現象
 中2 天気 寒冷前線・温暖前線の通過と風向

 【超速まとめ】 化学変化 分解・化学式・化学反応式
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 中2 化学変化 塩化コバルト紙
 中2 化学変化 原子記号・化学式 中学生の学習法
 中2 化学変化 化学反応式 中学生の学習法
 中2 化学変化 酸化・燃焼・さび
 中2 化学変化 還元
 中2 化学変化 化学変化と質量比(定比例の法則と原子量・分子量)
 中2 化学変化 化学変化とグラフ(1) 基礎・基本
 中2 化学変化 化学変化とグラフ(2) 発展・入試レベル
 中2 化学変化 水の電気分解のしくみ

 【超速まとめ】 電流
 中2 電流 直列・並列回路の電流・電圧
 中2 電流 電流回路の計算問題(1)直列・並列回路と電流・電圧・抵抗
 中2 電流 電流回路の計算問題(2)オームの法則 基本問題
 中2 電流 電流回路の計算問題(3)オームの法則 標準問題
 中2 電流 電流回路の計算問題(4) グラフの問題
 中2 電流 電力・電力量・熱量
 中2 電流 電力量と熱量、水の温度上昇、J(ジュール)とcal(カロリー)
 中2 電流 左手の法則でフレミングになり損ねた話

 【超速まとめ】 成長と生殖・遺伝
 中3 遺伝 遺伝とメンデルの法則

 【超速まとめ】 天体 自転・日周運動・公転・年周運動
 【超速まとめ】 太陽系・惑星・月・太陽・銀河系
 中3 天体 地球と宇宙(1)(地球の自転と天体の日周運動)
 中3 天体 地球と宇宙(2)(地球の公転と天体の年周運動)
 中3 天体 黄道上を太陽は西から東へ動く(天体と東西南北)
 中3 天体 地球と宇宙(3)(太陽系・銀河系)
 中3 天体 地球と宇宙(4)(金星の公転周期)
 中3 天体 太陽の自転と黒点の動き
 中3 天体 月(1)月の自転と公転
 中3 天体 月(2)日食と月食

 【超速まとめ】 水溶液とイオン
 【超速まとめ】 酸とアルカリ・中和
 中3 イオン・酸・アルカリ イオン
 中3 イオン・酸・アルカリ 酸・アルカリ・中和とイオン
 中3 イオン・酸・アルカリ 中和点を電流で見つける
 中3 イオン・酸・アルカリ 化学電池
 中3 イオン・酸・アルカリ イオン化傾向と酸化・還元、電池

 中3 運動 力の合成と力の分解 基礎
 中3 運動 力の合成と分解 いろいろな問題
 中3 運動 速さ・平均の速さ・瞬間の速さ
 中3 運動 慣性と慣性の法則
 中3 運動 運動・エネルギーの発展問題(1)(力の合成・分解と斜面)
 中3 運動 運動・エネルギーの発展問題(2)(落下運動)
 中3 エネルギー 位置エネルギー・運動エネルギー・力学的エネルギー保存の法則
 中3 エネルギー 力学的エネルギー保存の法則の発展問題
 中3 仕事 仕事・仕事の原理・仕事率・仕事とエネルギー
 中3 仕事 摩擦力(まさつりょく)

 中3 高校入試 理科 中1・2範囲 重要事項の覚え方
 中3 高校入試 中1で学ぶ理科の公式
 中3 高校入試 中2で学ぶ理科の公式
 中3 高校入試 中3で学ぶ理科の公式
 中3 高校入試 中学理科とJ(ジュール)

参照サイト様働きアリ
大阪で20年以上に渡って中学、高校入試の指導を行ってこられた先生による学習サイトを参考にしています。

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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