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🔧 基本のしくみ

てこの基本のしくみ

🔧 てこの3点

てこの回転運動の中心でてこを支(ささ)えて動かない点支点(してん)、 てこに力を加える点力点(りきてん)、 加えた力が働(はたら)く点作用点(さようてん)といいます。 これをてこの3点といいます。

最重要ポイント:支点から力点までの長さが支点から作用点までの長さより長いほど、物に大きな力を作用させることができる。

支点物の重さ作用点加える力力点短い長いてこの3点力点が支点から遠い → 小さな力で大きな力を出せる!

📐 モーメントのしくみ

おもりの重さ」×「支点からの距離(きょり)」の値をモーメントといいます。

モーメント = おもりの重さ(g) × 支点からの距離(cm)

支点を中心にてこを時計回りに回転させようとする働きを時計回りのモーメント反時計回りに回転させようとする働きを反時計回りのモーメントといいます。

モーメントの計算支点120g?g10cm30cm反時計回り120×10=1200時計回り?×301200 = ? × 30 → ? = 40g

🎯 つり合いの2つの条件

条件 1

時計回りのモーメントの合計反時計回りのモーメントの合計

条件 2

上向きの力の合計下向きの力の合計

塾技のコツ:力が2つのときは逆比(ぎゃくひ)を使い、3つ以上のときはモーメントを使って計算しよう!

🔄 逆比(ぎゃくひ)のしくみ

てこがつり合うとき、力の大きさの比うでの長さの比の逆比になります。

逆比のしくみ支点80g20g5cm20cmうでの長さ 1うでの長さ 4うで 1:4 → 力 4:1(逆比!)→ 80g:20g
⚡ 力と運動てこ

てこの基本のしくみ

🔧 てこの3点

てこの回転運動の中心でてこを支(ささ)えて動かない点支点(してん)、 てこに力を加える点力点(りきてん)、 加えた力が働(はたら)く点作用点(さようてん)といいます。 これをてこの3点といいます。

最重要ポイント:支点から力点までの長さが支点から作用点までの長さより長いほど、物に大きな力を作用させることができる。

支点物の重さ作用点加える力力点短い長いてこの3点力点が支点から遠い → 小さな力で大きな力を出せる!

📐 モーメントのしくみ

おもりの重さ」×「支点からの距離(きょり)」の値をモーメントといいます。

モーメント = おもりの重さ(g) × 支点からの距離(cm)

支点を中心にてこを時計回りに回転させようとする働きを時計回りのモーメント反時計回りに回転させようとする働きを反時計回りのモーメントといいます。

モーメントの計算支点120g?g10cm30cm反時計回り120×10=1200時計回り?×301200 = ? × 30 → ? = 40g

🎯 つり合いの2つの条件

条件 1

時計回りのモーメントの合計反時計回りのモーメントの合計

条件 2

上向きの力の合計下向きの力の合計

塾技のコツ:力が2つのときは逆比(ぎゃくひ)を使い、3つ以上のときはモーメントを使って計算しよう!

🔄 逆比(ぎゃくひ)のしくみ

てこがつり合うとき、力の大きさの比うでの長さの比の逆比になります。

逆比のしくみ支点80g20g5cm20cmうでの長さ 1うでの長さ 4うで 1:4 → 力 4:1(逆比!)→ 80g:20g

3種類のてこ

てこは支点・力点・作用点の並び方で3つの種類に分けられます。 それぞれの特徴(とくちょう)をしっかり覚えましょう。

① 支点が中にあるてこ

力点と作用点の間に支点がある。加えた力より大きな力が出せる。

第1種のてこ(支点が中)支点作用点力点→ 加えた力より大きな力が出せる
例:ペンチ、バール、くぎぬき、はさみ、シーソー

② 作用点が中にあるてこ

支点と力点の間に作用点がある。加えた力より大きな力が出せる。

第2種のてこ(作用点が中)支点作用点力点→ 加えた力より大きな力が出せる
例:せんぬき、カッター(裁断機)、くるみ割り器、一輪車(手おし車)

③ 力点が中にあるてこ

支点と作用点の間に力点がある。細やかな動きが伝えられる。

第3種のてこ(力点が中)支点力点作用点→ 細やかな動きが伝えられる
例:和ばさみ、ピンセット、釣り竿(つりざお)、トング、箸(はし)

⚠️ 間違えやすいポイント

  • はさみは支点が中にある第1種のてこ。ペンチと同じ仲間です。
  • 和ばさみは力点が中にある第3種のてこ。洋ばさみ(ふつうのはさみ)とは種類がちがうので注意!
  • せんぬきは作用点が中にある第2種のてこ。支点が端(はし)にあります。
  • 第1種と第2種は力を大きくできるが、第3種は力を大きくできない(細かい作業向き)。

比較して覚えよう

⚖️ 3種類のてこ まとめ比較表

項目第1種第2種第3種
中にあるもの支点作用点力点
力の大きさ大きくできる大きくできる大きくできない
とくちょう大きな力を出す大きな力を出す細かい動き
覚え方「支(し)」が中 → 「し」ーソー「さ」が中 → 「さ」いだん機「り」が中 → ピンセットは「り」んしょう

🔧 身の回りの道具はどの種類?

入試では「この道具はどの種類のてこですか?」という問題がよく出ます。代表的な道具を覚えましょう。

ペンチ第1種
バール(くぎぬき)第1種
はさみ第1種
シーソー第1種
天びん第1種
せんぬき第2種
カッター(裁断機)第2種
くるみ割り器第2種
一輪車(手おし車)第2種
和ばさみ第3種
ピンセット第3種
釣り竿(つりざお)第3種
トング第3種
箸(はし)第3種

🎯 入試頻出(ひんしゅつ)Q&A

Q. 力点と作用点の間に支点があり、大きな力を出すことができる道具はどれ?

A. ペンチ、はさみ、バールなど(第1種のてこ)。支点が中にあり、力点が支点より遠いので大きな力が出せます。

Q. 和ばさみとふつうのはさみのちがいは?

A. ふつうのはさみは第1種(支点が中)、和ばさみは第3種(力点が中)。和ばさみは力を大きくできないが、細かい動きができます。

Q. せんぬきはなぜ第2種のてこ?

A. せんぬきはビンのフタ(作用点)が支点と力点の間にあります。支点がビンのフチ(端)で、もう一方の端が力点です。

Q. 一輪車(手おし車)はなぜ第2種?

A. 車輪(しゃりん)が支点、荷物が作用点(中)、手で持つところが力点です。作用点が支点と力点の間にあるので第2種です。

実験で理解しよう

🧪 実験:てこのつり合い

棒(ぼう)におもりをつるして、水平につり合わせる実験です。 棒とひもの重さは考えないものとします。

例題 1:基本のモーメント計算

下の図のようにてこがつり合っています。おもりアの重さを求めなさい。

120g40g10cm15cm30cm反時計回り120×10=1200時計回り40×15 + ア×30= 600 + ア×30

とき方

  1. 反時計回りのモーメント:120 × 10 = 1200
  2. 時計回りのモーメント:40 × 15 + ア × 30 = 600 + ア × 30
  3. つり合いの条件より:1200 = 600 + ア × 30
  4. ア × 30 = 600
  5. ア = 20g
例題 2:逆比を使う計算

下の図のようにてこがつり合っています。おもりアの重さと支点にかかる力を求めなさい。

支点20g5cm20cm

とき方(逆比を使う)

  1. うでの長さの比は 5 : 20 = 1 : 4
  2. 力の比は逆比で 4 : 1
  3. 「1」が20gにあたるので、ア = 20 × 4 = 80g

支点にかかる力

  1. 上向きの力(支点) = 下向きの力の合計
  2. 支点にかかる力 = 80 + 20 = 100g
力のつり合い上向きの力= 100g80g20g
例題 3:おもりが3つ以上のとき

右の図のようにおもりをつるし、棒を水平につり合わせました。おもりAとBの重さを求めなさい。(棒の重さは考えないものとします。)

AB30g20cm15cm30cm|20cm15cm10cm

とき方(モーメントで計算)

まずBの重さを求める(うでの比で逆比)

  1. Bと30gのうでの長さの比:15 : 10 = 3 : 2
  2. 力の比は逆比:2 : 3
  3. 「3」が30gにあたるので、B = 20g

次にAの重さを求める

  1. 反時計回り:A × 20 + B × 15 = A × 20 + 20 × 15 = A × 20 + 300
  2. 時計回り:30 × 30 = 900
  3. つり合い:A × 20 + 300 = 900
  4. A × 20 = 600
  5. A = 30g

(別解)Aと30gのうでの比でも求められる

  1. Aのうで:20、30gのうで:30 → 比 20:30 = 2:3
  2. 力の逆比 → 3:2
  3. ... ただしBもあるので、3つ以上はモーメントで解く方が確実!

📝 計算のコツまとめ

  • 力が2つのとき → 逆比が速い!(うでの長さの比をひっくり返す)
  • 力が3つ以上のとき → モーメントで計算!(時計回り = 反時計回り)
  • 支点にかかる力 → 上向きの力 = 下向きの力の合計
  • 棒の重さを考えるときは、棒の重心(じゅうしん=中央)に重さがかかると考える
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てこの3点のうち、てこを支えて動かない点を何という?