力学的エネルギーの保存の練習問題です。位置エネルギー、運動エネルギーについても理解しておく必要もあり、入試でもよく出題される単元となります。また、エネルギーは単独で出題されることは少なく、そのことを含んだ「物体の運動」と組み合わされて出題される。内容的には「力学的エネルギーとその保存」についてで、他のエネルギーの形の出題は、すくなくなっています。それでは、中３理科の「エネルギー（位置・運動・力学的・変換など）」のまとめです。
目次
エネルギー
エネルギーはいろいろな姿に移り変わる。エネルギーは、運動、熱、音、光、電気など他の物体にいろいろなはたらきをする能力。
- いろいろなエネルギー：電気エネルギー、熱エネルギー、光エネルギー、音エネルギー、化学エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギー、弾性エネルギーなど。
位置エネルギー
位置エネルギーは高いところにある物体が持つエネルギー。
- 物体の高さとの関係は、比例する。
- 物体の質量との関係は、比例する。
- 位置エネルギーの大きさは、（高さ）×（質量）に比例。
運動エネルギー
運動エネルギーは、運動している物体が持つエネルギー。
- 物体の速さとの関係は、2乗に比例する。
- 物体の質量との関係は、比例する。
- 運動エネルギーの大きさは（速さの2乗）×（質量）に比例。
電気エネルギーと熱エネルギー
電気エネルギー：モーターに電気を流すと模型の自動車を動かすことができる。
熱エネルギー：水を熱で水蒸気ですると物体を動かすことができる。
力学的エネルギー
エネルギーが変換する前後でエネルギー量は変化しない。
- 力学的エネルギー：位置エネルギーと運動エネルギーは合わせた呼び方。
力学的エネルギーの移り変わり
- 位置エネルギーと運動エネルギーは互いに移り変わることができる。
力学的エネルギー保存の法則
- 位置エネルギーと運動エネルギーの和はいつも一定である。
エネルギーの変換
電気ストーブは電気エネルギーを熱エネルギーに変化する。エネルギーの移り変わりは、互いに他のエネルギーに移り変わる。
- 火力発電：石油の化学エネルギー→熱エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギー
- 水力発電：位置エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギー
- 原子力発電：核エネルギー→熱エネルギー→運動エネルギー→電気エネルギー
- 電灯：電気エネルギー→熱エネルギー→光エネルギー
エネルギーの保存
エネルギーが変換する時、一部は熱エネルギーになる。エネルギーの保存は、エネルギーが別のエネルギーに変換される時、一部は熱エネルギーに変わってしまうが、この熱エネルギーも含めると変換する前後でエネルギーの総和変化しない。
化学エネルギー
- 物質の持つエネルギーを化学エネルギーという。
化学エネルギー：熱量などの物質が持つエネルギー。化学変化するときに熱エネルギーや電気エネルギーなどを取り出すことができる。
力学的エネルギーの保存の練習問題
次の問いに答えよ。
- エネルギーとは、他の物体に何をする能力のことか。
- 位置エネルギーは、物体の何と何に比例して大きくなるか。
- 運動エネルギーは、物体の質量に比例し、何の2乗に比例するか。
- 物体の質量を3倍、速さを2倍にすると運動エネルギーは何倍になるか。
- 位置エネルギーと運動エネルギーの和を何というか。
- 空気の抵抗や摩擦がない場合、５はどうなるか。
- ６のことを何というか。
- 10mの高さにある物体が、斜面を下って6mの高さA点を通過し、最下点の0m地点を通過した。最下点を通過するときの運動エネルギーはA点を通過するときの運動エネルギーの何倍か。
解答
- 仕事
- 高さと質量
- 速さ
- 3×22＝12倍
- 力学的エネルギー
- 一定なる。
- 力学的エネルギーの保存（力学的エネルギー保存の法則）
- 2.5倍
運動とエネルギーの実験問題
次の運動とエネルギーの実験の実験手順をよみ、次の問いに答えなさい。ただし、質量100ｇの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし、空気の抵抗や摩擦、および糸の質問については考えないものとする。
- 質量600ｇの金属級と糸を用いて振り子をつくったあと、糸の端をO点に固定し、金属球をO点の真下のB点に静止させた。
- 次の、B点から金属球を手で持ち上げ、糸がたるまないようにして金属球A点に静止させた。
- 2のあと、A点で静止させていた金属球から静かに手を離したところ、金属球はB点を通ったあと、C点まで振れ、一瞬静止した。
- 3の金属球の運動を、1秒間に5回発光するストロボスコープを使って撮影し、そのストロボ写真をもとに、図のように、金属球の運動のようすを紙にかきうつした。このとき、基準となる高さをB点の高さとし、A点の高さも記入した。
＜図＞
問1 仕事率
手順2で金属球をB点からA点まで持ち上げるのに、3.0秒かかったとすると、手が金属球に対して行った仕事率は何Wか求めよ。
問2 はたらく力
次の文の中にには、手順3での金属球の運動と金属球にはたらく力について、まとめた内容のです。文章中の（ア）（イ）に適切な数値や言葉を入れなさい。
問3 速さの進化
手順3で、金属球がA点からB点まで振れる間に金属球が行った運動において、金属球の速さはどのように変化したと考えられるか、簡潔に書け。
解答
- 0.4W
- ア1.2 イいる
- しだいに早くなった
