seegongsik
中学1年生 (12-13歳)

中1 重力と弾性力 わかりやすく

Gravity & Elasticity

天井につるしたばねの先におもりをかけると、ばねはのびてからある長さで止まりますが、それは地球がおもりを下に引く重力と、のびたばねがおもりを上に引く弾性力の大きさが等しくなったからです。 重力の大きさである重さは、質量にその場所の重力の強さgをかけた値なので、同じ物体でも月では地球の約1/6の重さになりますが、物質の量である質量はどこでも同じです。 ばねののびはかけた力に比例し（フックの法則）、この性質を利用して力の大きさをはかる道具がばねばかりです。 おもりの質量を100 gずつふやすと、のびが4.9 cmずつ同じように大きくなることと、同じおもりが月ではどれだけ軽くなるかをいっしょに見られます。

ばねにおもりをつるすと

300 g
💡 ばねが止まるわけ
①おもりには、地球が下に引く重力がはたらく。
②ばねがのびると、もとの長さにもどろうとする弾性力がおもりを上に引く。
③ばねがのびるほど弾性力は大きくなり、重力と同じ大きさになる長さでおもりが止まる。
④だから、おもりが重いほど二つの力が等しくなる位置が下になり、ばねは大きくのびる。

重さと質量はちがう

重さ（重力の大きさ）
W = mg
重さ（N） = 質量（kg） × 重力の強さ(N/kg)。地球ではg ≈ 9.8 N/kgなので、質量1 kgの重さは約9.8 Nである。
🔍 質量と重さ
①質量は物体をつくる物質の量で、どこではかっても同じ。単位はkgやgで、上皿てんびんではかる。
②重さは物体にはたらく重力の大きさで、場所によって変わる。単位はNで、ばねばかりではかる。
③月の重力の強さは約1.6 N/kgで、地球(9.8 N/kg)の約1/6である。
④だから地球で重さ60 Nの物体は月では約10 Nになるが、質量はそのままである。

弾性力とフックの法則

フックの法則
F = kx
弾性力（N） = ばね定数(N/m) × のび（m）
ばね定数k
k = Fx
kが大きいほどかたいばねで、同じ力でものびにくい。
📐 フックの法則の読み方
①ばねののびは、かけた力に比例する。力が2倍ならのびも2倍。
②比例定数kをばね定数といい、ばねごとにちがう。
③図のばねはk = 20 N/mなので、1 Nかけると5 cmのびる。
④大きすぎる力をかけると弾性の限界をこえ、ばねはもとにもどらなくなり、そのときはこの法則が成り立たない。

試験ポイント整理

公式のまとめ
W = mg, F = kx
重さ = 質量 × 重力の強さ、弾性力 = ばね定数 × のび
🎯 試験ポイント
①質量（kg）と重さ（N）はちがう量である。質量はどこでも同じで、重さは場所によって変わる。
②W = mgで地球のgは約9.8 N/kg、月では約1/6。
③フックの法則F = kx：のびは力に比例する。
④ばねばかりはこの弾性力で重さをはかる。
⑤つるしたおもりが止まっていれば、重力と弾性力の大きさは等しい。

例題と単元テスト

例題 1
質量2 kgの物体の地球上での重さは何Nか。(g = 9.8 N/kg)
1
重さはW = mgで、質量に重力の強さをかけて求める。
2
W = 2 kg × 9.8 N/kg = 19.6 N である。
▸ 19.6 N
同じ2 kgでも月では2 × 1.6 = 3.2 Nになり、重さだけが小さくなって質量はそのままである。
例題 2
ばね定数20 N/mのばねにおもりをつるしたところ、0.1 mのびた。おもりにはたらく弾性力の大きさはいくらか。
1
フックの法則より、弾性力F = kxである。
2
F = 20 N/m × 0.1 m = 2 N。おもりが止まっていれば、おもりの重さも2 Nである。
▸ 2 N
のびがcmで与えられたら、まずmに直す。10 cm = 0.1 mである。
単元テスト類題
重力と弾性力についての説明として正しいものは？
①質量は場所によって変わる
②重さはW = mgで求め、場所によって変わる
③月での重さは地球より大きい
④フックの法則はF = kxで、伸びと力は反比例する
⑤ばね定数kが大きいほどよく伸びる
▸ ② 重さはW = mgで求め、場所によって変わる
1
重さはW = mgで、gは場所によってちがうので、重さも場所によって変わる。したがって②が正しい。
2
質量はどこでも同じで（①）、月での重さは地球の約1/6で小さく（③）、フックの法則ではのびと力は比例し（④）、kが大きいほどのびにくい（⑤）。
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最終更新

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