中学 物理
「光・音・力」から始まる物理。動きと変化を、図と数字で見る。
目次
Unit 0 — 小学校の復習
Unit 1 を読むのに必要な「光・影・直進」の感覚を、絵で確認する。
① 光はまっすぐ進む
② 物が見えるしくみ
Unit 0 のまとめ
- 光はまっすぐ進む（直進する）
- 影は、光が物体に遮られてできる
- 物が見える＝光が物体で反射して目に届く
Unit 1 — 光の性質
光の直進・反射・屈折の3つのルールと、凸レンズのはたらきを身につける。
① 光の直進と光線
光は何もない空間（真空・空気・水・ガラスの中など、同じもの）ではまっすぐ進む。これを「直進」という。
光の通り道を線で表したものを光線という。理科では光線で考える。
目からウロコ：光は「見える」のではなく「届く」もの
夜空を進むレーザーは、横から見ると線として見える。でも宇宙空間ではレーザーは見えない ── 空気のチリに反射して初めて目に届くから。
つまり「光が見える」というより、「光が反射した結果が見える」。光そのものは、目に直接入ってこなければ何も見えない。
② 反射 — 跳ね返る光
光が物体の表面（特に鏡）に当たると跳ね返る。これが反射。
反射には法則がある ── 入射角と反射角がいつも等しい。
よくある間違い：角度を「鏡から」測る
入射角・反射角は鏡の面からではなく法線（鏡に垂直な線）から測る。
例：光が鏡に対して30°の角度で入ってきたとき → 入射角は60°（90° − 30°）。
鏡に映る像（鏡像）
📚 用語
- 入射光にゅうしゃこう境目に当たる前の光。
- 反射光はんしゃこう境目で跳ね返った光。
- 法線ほうせん境目（鏡）に垂直な線。角度を測る基準。
- 入射角／反射角法線から測った角度。反射の法則によりこの2つは等しい。
- 虚像きょぞう実際には光が集まっていないが、目には見える「鏡の中の像」。
練習① 反射
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phys-1-q1入試頻出
反射の法則を書きなさい。
入射角と反射角は等しい。（どちらも法線から測る）
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phys-1-q2
鏡に対して 30° の角度で光が入射した。入射角は何度ですか。
60°（法線から測るので 90° − 30° = 60°）
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phys-1-q3
あなたが鏡から1.2m離れて立っている。鏡の中の自分の像は、あなたから何m離れていますか。
2.4m（鏡の奥に1.2m → 自分から像までは1.2 + 1.2 = 2.4m）
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phys-1-q4
鏡に映る像のような、実際には光が集まっていない「見かけの像」を何といいますか。
虚像（きょぞう）
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phys-1-q5
ザラザラした紙の表面でも、光は反射している。「乱反射」と「正反射」のちがいを答えなさい。
正反射＝平らな面で、入射角と反射角が同じ向きで反射する（鏡）。乱反射＝凸凹した面で、入射光が様々な方向に散らばって反射する（紙、壁）。
③ 屈折 — 境目で曲がる光
光が空気と水のような違う物質の境目に入ると、進む向きが変わる。これが屈折。
逆向き（水→空気）に進むときは、屈折光は法線から遠ざかる方向に曲がる。
身近な例：水の中の棒が曲がって見える
全反射
水→空気 のように、屈折角＞入射角 の状況では、入射角を大きくしていくと屈折角が90°に達する。さらに大きくすると、光はすべて反射される。これが全反射。
目からウロコ：光ファイバーは「閉じ込められた光」
インターネットの通信に使う光ファイバーは、ガラス繊維の中で光を全反射させ続けて、遠くまで光を届けている。曲がりくねっていても外に漏れない ── 全反射のおかげ。
動画で見る
水中の棒が曲がる実験、全反射、光ファイバー：
④ 凸レンズと像
凸レンズは中央が厚いガラス。屈折を利用して光を集める。
凸レンズの3本の作図ルール
物体の位置で像が変わる
目からウロコ：カメラ・目・ルーペは全部「凸レンズ」
カメラのレンズも、人間の目の水晶体も、虫めがね（ルーペ）も、ぜんぶ凸レンズ。違うのは「物体までの距離」と「焦点距離」だけ。
同じ仕組みで、用途に応じて像のでき方を使い分けている。
よくある間違い：「実像」と「虚像」の混同
- 実像＝スクリーンに映る、実際に光が集まっている像（さかさま）
- 虚像＝スクリーンには映らない、見かけの像（同じ向き・大きい）
「実像はさかさま、虚像は同じ向き」をまず覚える。
📚 用語
- 屈折くっせつ境目で光の向きが変わること。
- 全反射ぜんはんしゃ水→空気のような場面で、入射角が大きいと光が外に出ず全部反射する現象。
- 焦点しょうてん凸レンズで光軸に平行な光が集まる点。
- 焦点距離しょうてんきょりレンズの中心から焦点までの距離。f で表す。
- 実像じつぞうスクリーンに映る、さかさまの像。
- 虚像きょぞうスクリーンに映らない見かけの像。同じ向きで大きい。
練習② 屈折と凸レンズ
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phys-1-q6
光が空気から水に入るとき、屈折角と入射角はどちらが大きいですか。
入射角の方が大きい（屈折角＜入射角、屈折光は法線に近づく）
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phys-1-q7
水中から空気に出ようとする光が、入射角を大きくしていったとき、ある角度を超えると全部反射してしまう現象を何といいますか。
全反射
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phys-1-q8
全反射の応用例を1つあげなさい。
光ファイバー（インターネット通信や内視鏡）／ダイヤモンドの輝き
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phys-1-q9
凸レンズで、光軸に平行な光が集まる点を何といいますか。
焦点
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phys-1-q10
焦点距離10cmの凸レンズの前、20cmの位置に物体を置いた。物体の位置は「焦点距離の何倍」ですか。
2倍（2f の位置）
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phys-1-q11
前問の状態でできる像の大きさ・向きを答えなさい。
物体と同じ大きさで、さかさま（倒立）の実像
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phys-1-q12
凸レンズの前、焦点よりも近い位置に物体を置いた。どんな像ができますか。
同じ向き（正立）で、物体より大きい虚像（ルーペで物を見たときの状態）
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phys-1-q13
スクリーンに映すことができる像はどちらですか。
実像虚像
実像（実際に光が集まっているのでスクリーンに映る）
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phys-1-q14
凸レンズの3本の作図ルールのうち、「光軸と平行に進む光」はレンズを通過後どうなりますか。
反対側の焦点を通る
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phys-1-q15
凸レンズの中心を通る光はどうなりますか。
そのまま直進する（屈折せずに通り抜ける）
⑤ 光の色（白色光と分光）
太陽の光（白色光）は、実は7色の光の集まり。プリズムで分けると虹のように見える。
目からウロコ：「リンゴが赤い」とは「赤い光だけを反射する」こと
白色光（全色入り）がリンゴに当たると、リンゴは赤い光だけを反射し、ほかの色は吸収する。だから目には赤く見える。
つまり「物体の色」は、物体そのものの色ではなく、その物体がどの色の光を反射するかで決まる。
黒い服は全色を吸収するから黒く見え、白い服は全色を反射するから白く見える。
Unit 2 — 音の性質
音は振動が波として伝わるもの。「音源・媒質・速さ・三要素」をマスターする。
① 音源と振動
音を出すもとを音源という。音源は必ず振動している。ギターの弦、太鼓の皮、声帯、スピーカーのコーン ── すべて振動している。
② 音は波として伝わる — 媒質が必要
音は波として伝わる。音を伝える物質を媒質（ばいしつ）という。空気・水・固体ぜんぶ媒質になれる。真空中では伝わらない。
目からウロコ：「音が伝わる」とは「振動がバケツリレーされる」こと
空気の粒（分子）が、音源の振動を受けて隣の粒を押す → 隣の粒がまた隣を押す ── このバケツリレーで「振動の波」が伝わる。
粒そのものは大して動かない。動いているのは「振動」というパターンだけ。
③ 音の速さ
音の速さは媒質によってちがう。空気中では 約 340 m/s（気温15℃）。固体や水の中では音はもっと速く伝わる。
雷で距離を測る
光と音の速さに大きな差があることを利用すると、雷までの距離が分かる。
④ 音の三要素 — オシロスコープで見る
音を波の形で見ると、3つの特徴で区別できる。振幅・振動数・波形。
よくある間違い：「振動数」と「振幅」の混同
- 振動数＝1秒間に何回振動するか（縦軸の「波の数」） → 音の高さ
- 振幅＝波の高さ（横軸からの高さ） → 音の大きさ
波形を見て「波が多い＝高い、背が高い＝大きい」と覚える。
📚 用語
- 音源おんげん音を出すもとの物体。必ず振動している。
- 媒質ばいしつ音を伝える物質。空気・水・固体など。真空は媒質にならない。
- 振動数しんどうすう1秒間に何回振動するか。単位 Hz（ヘルツ）。音の高さを決める。
- 振幅しんぷく波の高さ。音の大きさを決める。
- 音色おんしょく波形のちがいによる音の個性。楽器や声を区別する手がかり。
練習③ 音の性質
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phys-2-q1
音源には共通の特徴があります。それは何ですか。
振動していること
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phys-2-q2
真空中では音が伝わらない理由を書きなさい。
音を伝える媒質（空気などの物質）がないから。
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phys-2-q3
空気中（気温15℃）の音の速さは何 m/s ですか。
約340 m/s
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phys-2-q4入試頻出
雷が光ってから音が聞こえるまでに5秒かかった。雷までの距離は何mですか。
340 × 5 = 1700m（約1.7km）
詰まったら → 単位の復習（m/s, km）に戻る
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phys-2-q5
音の三要素を答えなさい。
音の高さ・音の大きさ・音色
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phys-2-q6
振動数が大きいほど、音はどうなりますか。
高くなる
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phys-2-q7
振幅が大きいほど、音はどうなりますか。
大きく（うるさく）なる
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phys-2-q8
同じ「ラ」の音をギターとフルートで出した。違う楽器だと分かるのは、何がちがうからですか。
波形がちがう（音色がちがう）
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phys-2-q9
振動数の単位は何ですか。
Hz（ヘルツ）
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phys-2-q10
音は空気・水・鉄のどれを最も速く伝わりますか。
鉄（固体）。固体 ＞ 液体 ＞ 気体 の順で速い。
Unit 3 — 力のはたらき
力の3要素・矢印表記・フックの法則・つり合いを覚え、簡単な計算ができるようになる。
① 力の3要素 — 矢印で表す
力は大きさ・向き・作用点の3つで決まる。これを矢印で表すと一目で分かる。
② いろいろな力
③ フックの法則 — ばねの伸びは力に比例
ばねを引くと伸びる。引く力を2倍にすると、伸びも2倍。これがフックの法則（比例関係）。
④ 力のつり合いと単位
目からウロコ：「ニュートン (N)」は重さの単位
1N（ニュートン）は、地球上で約100g の物体にはたらく重力とほぼ等しい。
つまり 1円玉 100枚 ≒ 1N、500ml ペットボトル ≒ 5N。
質量[g]と重力[N]は別物だが、地球の表面では100gごとに1Nと覚えれば実用上OK。
よくある間違い：「質量」と「重さ」の混同
- 質量＝物質の量。単位 g, kg。場所が変わっても変わらない（月でも1kg）
- 重さ＝重力の大きさ。単位 N。場所で変わる（月では地球の1/6）
📚 用語
- 力の3要素大きさ・向き・作用点。矢印で表す。
- ニュートン（N）力の単位。地球上では約100gにかかる重力 ≒ 1N。
- フックの法則ばねの伸びは加えた力に比例する。
- 質量物質の量。kgやg。場所が変わっても不変。
- 重さ重力の大きさ。Nで測る。場所で変わる。
練習④ 力のはたらき
- phys-3-q1力の3要素を答えなさい。
大きさ・向き・作用点
- phys-3-q2地球が物体を引く力を何といいますか。
重力
- phys-3-q3100gの物体にはたらく重力は約何Nですか。
約1N
- phys-3-q4あるばねは1Nで3cm伸びる。5N加えると何cm伸びますか。
15cm（フックの法則：3×5=15）
- phys-3-q5フックの法則を式で書くとどうなりますか。
ばねの伸び = ばね定数 × 力（伸び ∝ 力、グラフは原点を通る直線）
- phys-3-q6机の上に置いた本にはたらいている力を2つ答えなさい。
重力（下向き）と垂直抗力（上向き）。この2つがつり合って静止している。
- phys-3-q72つの力がつり合う3つの条件を書きなさい。
① 大きさが等しい ② 向きが反対 ③ 同一直線上にある
- phys-3-q8「質量」と「重さ」のちがいを書きなさい。
質量は物質そのものの量で場所が変わっても変わらない（g、kg）。重さは重力の大きさで場所で変わる（N）。月では地球の1/6になる。
- phys-3-q9滑り台を滑り降りる物体に、進む向きと逆向きにはたらく力を答えなさい。
摩擦力
- phys-3-q10ばねや弾力のあるものが、元の形に戻ろうとして生じる力を何といいますか。
弾性力（だんせいりょく）
Unit 4 — 電流と回路
電流(A)・電圧(V)・抵抗(Ω)の関係（オームの法則）と、直列・並列回路の特徴を理解する。
① 回路の基本
電気が流れる輪を回路という。電池（電源）・導線・電球（抵抗）・スイッチをつないだ閉じた輪。
② 直列回路と並列回路
③ オームの法則
電圧 V [V]・電流 I [A]・抵抗 R [Ω] の関係：
目からウロコ：オームの法則は「水路」のイメージ
電圧 = 水を押す力／電流 = 流れる水の量／抵抗 = 細い管。
押す力（V）が強いほど流れる水（I）は増える。管が細い（R大）と流れる水は減る。
式 V = IR は「押す力 = 水の量 × 管の細さ」と読める。
📚 用語
- 電流でんりゅう回路を流れる電気の量。単位 A（アンペア）。
- 電圧でんあつ電流を流す力。単位 V（ボルト）。
- 抵抗ていこう電流の流れにくさ。単位 Ω（オーム）。
- オームの法則V = I × R。電圧と電流は比例。
練習⑤ 電流と回路
- phys-4-q1電流・電圧・抵抗の単位をそれぞれ答えなさい。
電流：A（アンペア）、電圧：V（ボルト）、抵抗：Ω（オーム）
- phys-4-q2オームの法則を式で書きなさい。
V = I × R（電圧 = 電流 × 抵抗）
- phys-4-q3入試頻出6Vの電池に12Ωの抵抗をつなぐと電流は何Aになりますか。
I = V ÷ R = 6 ÷ 12 = 0.5A
- phys-4-q42Aの電流が流れているとき、3Ωの抵抗にかかる電圧は何Vですか。
V = I × R = 2 × 3 = 6V
- phys-4-q5直列回路で、電流はどこでも同じか、場所によって変わるか。
どこでも同じ
- phys-4-q6並列回路で、各枝にかかる電圧は同じですか、違いますか。
どこでも同じ（電源の電圧と等しい）
- phys-4-q75Ωと10Ωの抵抗を直列につないだ。合成抵抗は何Ωですか。
15Ω（直列：R = R₁ + R₂）
- phys-4-q8電流計は回路にどのようにつなぎますか。
直列につなぐ（測りたい部分に直列）
- phys-4-q9電圧計は回路にどのようにつなぎますか。
並列につなぐ（測りたい部分に並列）
- phys-4-q10100Vの電源に20Ωの電熱線をつないだとき、流れる電流を答えなさい。
I = 100 ÷ 20 = 5A
Unit 5 — 電流と磁界
電流のまわりにできる磁界、磁界が電流を動かす力、電磁誘導の3つを身につける。
① 電流が磁界をつくる（右ねじの法則）
導線に電流を流すと、まわりに同心円状の磁界ができる。電流の向きと磁界の向きは右ねじの関係。
② コイルとモーター
磁界の中に電流を流すと、電流に力がはたらく。コイルにすると回転する力になる ── これがモーターの原理。
③ 電磁誘導 — 磁界の変化で電流が生まれる
コイルの近くで磁石を動かすと、電流が流れる。これが電磁誘導。発電機の原理。
目からウロコ：「電流→磁界」も「磁界→電流」も両方OK
電流を流せば磁界ができる（モーターの原理）。逆に、磁界を変化させれば電流が生まれる（発電機の原理）。
この双方向の関係が、電気と磁気の世界の核心。スマホもエアコンも電車も、すべてこの2つの組み合わせ。
📚 用語
- 磁界じかい磁石や電流がつくる磁石の力の領域。
- 右ねじの法則電流の向きと磁界の向きの関係を示すルール。
- 電磁誘導磁界の変化でコイルに電流が流れる現象。
- 誘導電流電磁誘導で流れる電流。
練習⑥ 電流と磁界
- phys-5-q1電流のまわりにできる磁界の向きを決める法則を何といいますか。
右ねじの法則
- phys-5-q2導線に上向きに電流を流したとき、まわりの磁界の向きは時計回り・反時計回りどちらですか。
反時計回り（右ねじを上に進めるとき、回す方向が反時計回り）
- phys-5-q3モーターの原理を一言で説明しなさい。
磁界の中で電流を流すと、力がはたらいてコイルが回転する。
- phys-5-q4フレミング左手の法則で、親指・人差し指・中指はそれぞれ何の向きを示しますか。
親指：力、人差し指：磁界、中指：電流
- phys-5-q5電磁誘導とは何ですか。
コイルの中の磁界が変化することで、コイルに電圧が生じて電流が流れる現象。
- phys-5-q6発電機が電磁誘導で電気をつくる仕組みを書きなさい。
コイルを磁石の中で回す（または磁石を動かす）ことで、磁界の変化を作り、誘導電流を発生させる。
- phys-5-q7磁石をコイルから速く動かすと、誘導電流の大きさはどう変わりますか。
大きくなる（磁界の変化が速いほど電流が大きい）
- phys-5-q8家庭のコンセントから来る電流は、直流・交流のどちらですか。
交流
- phys-5-q9電流を強くしたとき、まわりの磁界の強さはどうなりますか。
強くなる
- phys-5-q10コイルの巻き数を増やすと、磁界・電流による力はどうなりますか。
強くなる（巻数が多いほど磁界・力が増す）
Unit 6 — 運動とエネルギー
速さ・等速直線運動・仕事・エネルギーの保存を理解する。物理の集大成。
① 速さの計算
② 等速直線運動と力
力がはたらかないとき、物体は等速直線運動を続ける（慣性の法則）。
力がはたらくと、その向きに加速する（運動の法則）。
③ 仕事
物体に力を加えて動かしたとき、力 × 距離 を「仕事」という。単位は J（ジュール）。
④ エネルギーとその保存
エネルギーには2種類：位置エネルギー（高い場所にある）と運動エネルギー（動いている）。
この2つの和「力学的エネルギー」は摩擦がなければ保存される。
目からウロコ：ジェットコースターは「位置 ⇄ 運動」の交換
頂上：位置エネルギー最大、運動エネルギー最小（ゆっくり）
底：位置エネルギー最小、運動エネルギー最大（最高速）
合計はずっと同じ ── これが力学的エネルギー保存則。
📚 用語
- 速さ単位時間に進む距離。m/s, km/h。
- 等速直線運動速さも向きも変えずに直進する運動。力がはたらかないとき。
- 仕事力 × 距離。単位 J（ジュール）。
- 位置エネルギー／運動エネルギー高さ／速さに対応するエネルギー。
- 力学的エネルギー保存則摩擦がなければ位置エネ + 運動エネ = 一定。
練習⑦ 運動とエネルギー
- phys-6-q1速さを求める公式を書きなさい。
速さ = 距離 ÷ 時間
- phys-6-q2200mを40秒で走るときの速さは何 m/s ですか。
200 ÷ 40 = 5 m/s
- phys-6-q360 km/h は何 m/s ですか。
60000 m ÷ 3600秒 = 約16.7 m/s（または 60 ÷ 3.6）
詰まったら → 単位の換算ルール（km→m, h→s）に戻る
- phys-6-q4等速直線運動とは何ですか。
速さも向きも変えずに、まっすぐ進む運動。力がはたらいていないとき。
- phys-6-q55Nの力で物体を3m動かしたときの仕事は何Jですか。
5 × 3 = 15 J
- phys-6-q6力をかけても物体が動かなかったとき、仕事は何Jですか。
0J（物理学では「動いた距離」がゼロなら仕事はゼロ）
- phys-6-q7位置エネルギーが大きくなる条件を書きなさい。
物体の質量が大きいほど、また、高さが高いほど大きい。
- phys-6-q8運動エネルギーが大きくなる条件を書きなさい。
物体の質量が大きいほど、また、速さが大きいほど大きい。
- phys-6-q9力学的エネルギー保存則を書きなさい。
摩擦や空気抵抗がなければ、位置エネルギー + 運動エネルギー = 一定。
- phys-6-q10ジェットコースターが頂上から底に降りるとき、位置エネルギーと運動エネルギーはどう変わりますか。
位置エネルギーは減り、運動エネルギーは増える。合計はほぼ一定（保存則）。