この章の比較ペア（まとめ表）
| 比較ペア | A | B |
|---|---|---|
| 重力と垂直抗力(すいちょくこうりょく)の違い | 重力 | 垂直抗力 |
| 力の大きさだけの表記と矢印による表記の違い | 「3N」の表記 | 矢印での表記 |
| 弾性(だんせい)限界内と弾性限界を超えた状態の違い | 弾性限界内 | 弾性限界を超えた状態 |
1. 重力と垂直抗力(すいちょくこうりょく)の違い
| 比べる軸 | 重力 | 垂直抗力 |
|---|---|---|
| 力の出し手 | 地球 | 机(接している面) |
| 向き | 下向き(鉛直下向き) | 上向き(鉛直上向き) |
| 作用点 | 物体の中央(重心) | 本と机が接している面の中央 |
| 大きさ(質量300gの本) | 3N | 3N(重力とつり合う大きさ) |
| 矢印の長さ(1N=1cm) | 3cm下向き | 3cm上向き |
| つり合いでの役割 | 本を下に引く力 | 本を支え返す力 |
| 本が動かない理由 | 単独では本は落ちる | 重力とちょうど打ち消し合う |
なぜこの違いが生まれたのか
重力は地球が物体を引く力で、垂直抗力は机が本を支え返す力と、力の出し手が違うのがいちばんのポイント。机の上の本が動かないのは、この2つの力が「同じ大きさ・反対向き・一直線上」というつり合いの条件を満たしているから。本は何もしていなくても、地球と机の力がちょうど打ち消し合うことでじっとしていられる。
混同しやすいポイント
「本は止まっているから力がはたらいていない」と考えるのは誤り。実際は2つの力がつり合っているだけで、力ははたらいている。また垂直抗力は机から本への力で、本が机を押す力ではない点に注意。
テストでの聞かれ方
「机の上の本にはたらく力を矢印で表せ」「重力と垂直抗力の向き・大きさ・作用点を答えよ」が定番。質量を変えて「重力は何N」「矢印は何cm」を計算させる作図問題も頻出。1N=1cmの縮尺に注意。
2. 力の大きさだけの表記と矢印による表記の違い
| 比べる軸 | 「3N」の表記 | 矢印での表記 |
|---|---|---|
| 示せる情報 | 大きさのみ | 大きさ・向き・作用点すべて |
| 3要素の何を表すか | 1要素(大きさ)だけ | 3要素すべて |
| 向き | 分からない | 矢印の向きで表す |
| 作用点 | 分からない | 矢印の始点(根元)で表す |
| 大きさ | 数値で示す | 矢印の長さで示す(縮尺を決める) |
| 力の効果の判定 | 決まらない(不十分) | 一目で分かる |
| つり合い・合力の作図 | できない | できる(同じ縮尺で描く) |
なぜこの違いが生まれたのか
力を「3N」とだけ言われても、どっち向きか・どこにかかっているかが分からないと、その力が物にどう影響するかは決まらない。だから力を完全に表すには大きさ・向き・作用点の3要素が必要で、これらを1本にまとめて示せるのが矢印。矢印には長さ・向き・始点という3つの情報が自然に含まれているから便利。
混同しやすいポイント
矢印の先ではなく始点が作用点を示すのが基本ルール。先っぽから引いてしまうミスが多い。また縮尺を変えた矢印同士をそのまま比較してはいけない。作図問題では必ず「1N=○cm」と縮尺を決める。
テストでの聞かれ方
「力の3要素をすべて書け」「矢印の長さは何を表すか」が定番。「2Nを1cmで表すとき、5Nは何cmで表すか(答え:2.5cm)」のような縮尺の計算問題も頻出する。
3. 弾性(だんせい)限界内と弾性限界を超えた状態の違い
| 比べる軸 | 弾性限界内 | 弾性限界を超えた状態 |
|---|---|---|
| フックの法則 | 成り立つ | 成り立たない |
| 力と伸びの関係 | 比例(原点を通る直線) | 比例しない(直線にならない) |
| グラフの形 | 原点を通る直線 | 直線でなくなる |
| 手を離したとき | 自然長(元の長さ)に戻る | 元に戻らず伸びきる |
| バネ定数 | 一定 | あてはまらない |
| ばねばかりの使用 | 正しく力を測れる | 目盛りが正しく読めない |
| 理科の問題で扱う範囲 | ふつうはこの範囲 | 応用・注意事項として登場 |
なぜこの違いが生まれたのか
バネは加える力が小さいうちは伸びが力に比例し(これがフックの法則)、手を離せば元の長さに戻る。しかし力をかけすぎるとバネが伸びきってしまい、手を離しても元に戻らない。この境目を弾性限界と呼び、超えるとグラフは直線でなくなり、フックの法則は成り立たなくなる。
混同しやすいポイント
「フックの法則はどんなときでも成り立つ」と思い込むのは誤り。弾性限界を超えると比例関係はくずれる。グラフ問題では、原点を通る直線になっているかどうかでフックの法則が成り立つ範囲か判定する。
テストでの聞かれ方
「フックの法則とは何か説明せよ」「グラフから1Nで何cm伸びるかを読み取り、3Nのときの伸びを答えよ」が定番。「弾性限界を超えるとどうなるか」を記述で問う問題や、比例計算(例:1Nで2cm伸びるバネを6cm伸ばすには何N必要か→3N)も頻出。
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出典・最終更新
- 出典基盤：教科書(理科)の核となる事実と概念データに基づく整理。
- 編集方針：教科書頻出の混同ペアを、比較表と背景説明、混同ポイント、テストでの問われ方までセットで提示しています。
- 最終更新：2026-06-27