問題：位置、変位、移動距離の違いを説明しなさい。

解答例：位置は基準点からの場所、変位は始点から終点への向きつきの変化、移動距離は実際に進んだ道のりである。

解説：変位は向きをもつ量なので、往復すると0になることがあります。

問題：平均速度と瞬間速度の違いを説明しなさい。

解答例：平均速度は一定時間全体の変位を時間で割ったもの、瞬間速度はある瞬間の速度である。

解説：グラフでは平均速度は割線の傾き、瞬間速度は接線の傾きに対応します。

問題：x-tグラフで直線の傾きが表す物理量を書きなさい。

解答例：速度。

解説：位置の変化量を時間の変化量で割ると速度になります。

問題：v-tグラフでグラフと時間軸に囲まれた面積が表す量を書きなさい。

解答例：変位。

解説：速度×時間の面積は、向きも含めた位置の変化を表します。

問題：等加速度直線運動で、加速度が正で速度が負の場合、物体の速さはどう変化するか説明しなさい。

解答例：はじめ速さは小さくなり、速度が0になった後は正の向きに速さが大きくなる。

解説：加速度と速度の向きが逆なら減速、同じ向きなら加速です。

問題：自由落下で空気抵抗を無視すると、質量の違う物体の加速度はどうなるか説明しなさい。

解答例：質量によらず同じ重力加速度になる。

解説：重力は質量に比例しますが、運動のしにくさも質量に比例するため加速度は同じです。

問題：鉛直上向きに投げた物体が最高点に達した瞬間、速度と加速度はどうなるか。

解答例：速度は0、加速度は下向きに重力加速度gである。

解説：最高点でも重力ははたらき続けるので加速度は0ではありません。

問題：水平投射で、水平方向と鉛直方向の運動を分けて考えられる理由を説明しなさい。

解答例：水平方向には加速度がなく等速運動、鉛直方向には重力による等加速度運動が独立に成り立つから。

解説：互いに直交する方向の運動は成分ごとに扱えます。

問題：力を受けていない物体の運動について、慣性の法則を用いて説明しなさい。

解答例：静止している物体は静止を続け、運動している物体は等速直線運動を続ける。

解説：合力が0なら速度は変化しません。

問題：作用・反作用の2力がつり合いの2力と異なる点を説明しなさい。

解答例：作用・反作用は別々の物体にはたらくため打ち消し合わず、つり合いの2力は同じ物体にはたらく。

解説：同じ大きさで反対向きでも、はたらく物体が違う点が重要です。

問題：一直線上を運動する物体の位置が x=2t^2+3t と表される。t=4秒の速度を求めなさい。

解答例：19m/s。

解説：速度は位置の時間変化率なので v=4t+3、t=4で19m/sです。

問題：初速度6.0m/s、加速度2.0m/s^2で5.0秒進む物体の変位を求めなさい。

解答例：55m。

解説：s=vt+1/2at^2=6.0×5.0+1/2×2.0×25=55mです。

問題：静止から加速度1.5m/s^2で8.0秒進んだ物体の速さを求めなさい。

解答例：12m/s。

解説：v=at=1.5×8.0=12m/sです。

問題：高さ45mの位置から物体を静かに落とす。g=10m/s^2として地面に達するまでの時間を求めなさい。

解答例：3.0秒。

解説：45=1/2×10×t^2よりt^2=9、t=3.0秒です。

問題：鉛直上向きに20m/sで投げ上げた物体が最高点に達するまでの時間を求めなさい。g=10m/s^2とする。

解答例：2.0秒。

解説：最高点ではv=0なので、0=20-10tよりt=2.0秒です。

問題：水平に15m/sで投げ出した物体が2.0秒後に落下する。水平距離を求めなさい。

解答例：30m。

解説：水平方向は等速運動なので15×2.0=30mです。

問題：質量4.0kgの物体に水平方向へ12Nの力を加える。摩擦がなければ加速度はいくらか。

解答例：3.0m/s^2。

解説：F=maよりa=12/4.0=3.0m/s^2です。

問題：質量2.0kgの物体に東向き10N、西向き4Nの力がはたらく。加速度の大きさと向きを答えなさい。

解答例：東向き3.0m/s^2。

解説：合力は東向き6Nなので、a=6/2.0=3.0m/s^2です。

問題：ばね定数200N/mのばねを0.050m伸ばすのに必要な力を求めなさい。

解答例：10N。

解説：フックの法則F=kxより200×0.050=10Nです。

問題：質量5.0kgの物体が水平面上で等速で動いている。動摩擦力が8.0Nなら、加えている力はいくらか。

解答例：8.0N。

解説：等速運動では合力が0なので、加える力は摩擦力と同じ大きさです。

問題：v-tグラフが0秒で4m/s、6秒で16m/sの直線である。この間の変位を求めなさい。

解答例：60m。

解説：台形の面積で(4+16)×6÷2=60mです。

問題：上向きに30m/sで投げた物体が、投げた点に戻るまでの時間を求めなさい。g=10m/s^2。

解答例：6.0秒。

解説：上昇に3.0秒、下降に3.0秒かかるため合計6.0秒です。

問題：斜面を下る台車の加速度が一定であることを、記録タイマーの点間隔から説明しなさい。

解答例：同じ時間ごとの点間隔の増え方が一定なら、速度の増加量が一定であり加速度一定と分かる。

解説：点間隔は速度の大きさに対応します。

問題：雨滴が終端速度に達したとき、重力と空気抵抗の関係を説明しなさい。

解答例：重力と空気抵抗がつり合い、合力が0になる。

解説：合力が0になると加速度が0となり、一定速度で落下します。

問題：エレベーターが上向きに加速するとき、床から受ける垂直抗力が重力より大きくなる理由を説明しなさい。

解答例：上向きの合力が必要なので、垂直抗力が重力より大きくなるから。

解説：N-mg=maとなります。

問題：水平投射で落下時間が投げ出す速さに依存しない理由を説明しなさい。

解答例：落下時間は鉛直方向の運動で決まり、鉛直方向の初速度と重力加速度だけに関係するから。

解説：水平方向の速さは水平距離だけを変えます。

問題：質量3.0kgの物体を鉛直上向きに18Nで引く。g=10m/s^2のとき加速度を求めなさい。

解答例：下向き4.0m/s^2。

解説：重力は30N、合力は下向き12Nなのでa=12/3.0=4.0m/s^2です。

問題：床上の物体を押しても動かないとき、静止摩擦力はどのように決まるか説明しなさい。

解答例：物体が動き出さない範囲では、加えた力と同じ大きさで反対向きにはたらく。

解説：最大静止摩擦力までは必要なだけ大きさが変わります。

問題：半径rの円運動で速さvが一定でも加速度がある理由を説明しなさい。

解答例：速度の大きさは一定でも向きが変化しているため、中心向きの加速度がある。

解説：速度はベクトルなので向きの変化も加速度です。

問題：等速円運動の向心加速度を、速さvと半径rを用いて書きなさい。

解答例：v^2/r。

解説：円運動では中心向きに大きさv^2/rの加速度が必要です。

問題：幅12mの川を、岸に対して垂直に3.0m/sで進む船が、流れにより下流へ8.0m流された。川の流速を求めなさい。

解答例：2.0m/s。

解説：渡る時間は12/3.0=4.0秒、流速は8.0/4.0=2.0m/sです。

問題：斜方投射で最高点の速度が0にならない理由を説明しなさい。

解答例：最高点で鉛直成分は0になるが、水平方向の速度成分は残るから。

解説：空気抵抗を無視すると水平方向の速度は一定です。

問題：質量1.0kgの物体を糸でつり、上向き加速度2.0m/s^2で引き上げる。糸の張力を求めなさい。g=10m/s^2。

解答例：12N。

解説：T-mg=maよりT=10+2=12Nです。

問題：傾き30度の摩擦のない斜面上の物体の加速度を求めなさい。g=10m/s^2、sin30度=0.5。

解答例：5.0m/s^2。

解説：斜面方向の重力成分はmg sin30度なので、加速度はg sin30度=5.0m/s^2です。

問題：2つの物体を軽い糸でつないで引くとき、糸の張力が外力と同じにならない場合がある理由を説明しなさい。

解答例：外力は2物体全体を加速させるが、張力は一方の物体だけを加速させる内部の力だから。

解説：どの物体に着目するかで力のつり合い式が変わります。

問題：空気抵抗が速度に比例する落下運動で、時間とともに加速度が小さくなる理由を説明しなさい。

解答例：速くなるほど上向きの抵抗が大きくなり、重力との差である合力が小さくなるから。

解説：加速度は合力に比例します。

問題：v-tグラフが一度時間軸を横切る場合、変位と移動距離の求め方の違いを説明しなさい。

解答例：変位は符号つき面積の和、移動距離は各部分の面積の絶対値の和で求める。

解説：速度の符号が向きを表すためです。

問題：動く台車の上から真上に投げた球が台車に戻る理由を、慣性で説明しなさい。

解答例：球は投げた後も台車と同じ水平方向の速度を保つため、空気抵抗を無視すれば台車とともに進むから。

解説：鉛直方向だけを見ると投げ上げ運動、水平方向は等速運動です。

問題：質量mの物体を半径r、速さvで等速円運動させるために必要な向心力を求めなさい。

解答例：mv^2/r。

解説：F=maに向心加速度v^2/rを代入します。

問題：斜方投射の到達距離が角度45度で最大になる理由を、水平成分と鉛直成分の関係から説明しなさい。

解答例：到達時間を長くする鉛直成分と、前へ進む水平成分の積が最も大きくなる角度が45度だから。

解説：同じ初速なら到達距離はsin2θに比例し、θ=45度で最大です。