【中3理科】仕事・仕事率の計算問題の要点まとめ・テスト対策問題

【中3理科】仕事・仕事率の計算問題の要点まとめ・テスト対策問題です。

仕事・仕事率の計算式の要点

仕事は、物体に加えた力の大きさと、力の向きに動いた距離との積で表せます。仕事の単位は、ジュール（記号J)を用います。物体に1Nの力を加え、力の向きに1ｍ動かしたときの仕事が1J。

仕事率は、一定の時間にどれだけの仕事をするかという割合のことです。仕事の単位は、ワット（記号W)を用います。1Jの地事を1秒間に行ったときの仕事率が1W。1W＝1J÷1S

【仕事の例題】
物体を50Nの力で上に2ｍ持ち上げたとき、手が物体にした仕事の大きさは、100Jです。
（途中式）50×2＝100　（解答）100J

■ 仕事の種類

• 物体を持ち上げる仕事…一定の速さで持ち上げるとき、物体にはたらく重力とつり合う力を加え続ける必要があります。
• 物体を床の上で動かす仕事…一定の速さで動かすとき、物体にはたらく摩擦力とつり合う力を加え続ける必要があります。
• 摩擦のある仕事…5kgの物体を水平に2m引いたとき、ばねばかりの目盛りは、たえず30Nを示していました。このときの仕事の大きさは、60Jとなります。

仕事の原理

仕事の原理とは、動滑車などの道具を使って仕事をすると、力は小さくなりますが、力をはたらかせる距離は大きくなり、結果として仕事の大きさは変わりません。

滑車による仕事

• 定滑車による仕事…物体を持ちあげる力の大きさも、ひもを引く距離も、滑車を使わない場合と変わらないので、仕事の大きさに変わりはありません。
• 動滑車による仕事…ひもを引く力の大きさは物体と滑車にはたらく重力の1/2になりますが、ひもを引く距離は2倍になるので、仕事の大きさには変わりがありません。
• てこによる仕事…物体を持ち上げるのに必要な力は小さくてすみますが、動かす距離が大きくなるので、仕事の大きさには変わりがありません。
• 斜面での仕事…斜面にそって引き上げる力は直接真上に持ち上げる場合より小さくてすみますが、動かす距離が長くなるので、仕事の大きさには変わりがありません。

【問題】仕事・仕事率の計算問題

【問1】次の問いに答えなさい。ただし滑車の重さは考えず、質量100ｇの物体にはたらく重力の大きさを1Nとします。

1. 定滑車を使って、質量3kgの物体を水平面から2ｍ引き上げました。物体にされた仕事は何Jか。
2. 動滑車を使って、質量8kgの物体を水平面から60ｃｍ引き上げました。手がした仕事は何Jか。
3. 10秒間に質量2ｋｇの物体を水平面から2ｍ持ち上げた。仕事率は何Wか。

【問2】100ｇの物体にはたらく重力の大きさを1Nとして、次の問いに答えなさい。

1. 200ｇの物体を3m持ち上げられるのに、必要な仕事は何Jか。
2. 3kgの物体を80cm持ち上げるのに必要な仕事は何Jか。

【解答】仕事・仕事率の計算問題

【問1】

1. 60J
2. 40J
3. 4W

【問2】

1. 6J
2. 24J