問題：力とは何か、物体の運動や形の変化にふれて説明しなさい。

解答例：物体の運動状態や形を変える原因となるもの。

解説：力は速度を変えたり、物体を変形させたりします。

問題：力の三要素を答えなさい。

解答例：大きさ、向き、作用点。

解説：力を図で表すときに必要な3つの要素です。

問題：重力とはどのような力か説明しなさい。

解答例：地球が物体を地球の中心方向に引く力。

解説：地表付近では下向きに働きます。

問題：質量2.0kgの物体に働く重力の大きさを、g＝9.8N/kgとして求めなさい。

解答例：19.6N。

解説：W＝mg＝2.0×9.8＝19.6Nです。

問題：垂直抗力とは何か説明しなさい。

解答例：面が物体を面に垂直な向きに押し返す力。

解説：物体が面を押すと、面から反作用として受ける力です。

問題：摩擦力が運動を妨げる向きに働く理由を説明しなさい。

解答例：接触面どうしの相対的なすべりを妨げる力だから。

解説：摩擦はすべりやすべり出しに逆らいます。

問題：フックの法則を説明しなさい。

解答例：ばねの伸びは加えた力の大きさに比例する。

解説：F＝kxで表されます。

問題：ばね定数20N/mのばねを0.15m伸ばす力を求めなさい。

解答例：3.0N。

解説：F＝kx＝20×0.15＝3.0Nです。

問題：力のつり合いとはどのような状態か説明しなさい。

解答例：物体に働く力の合力が0の状態。

解説：静止または等速直線運動を続けます。

問題：作用・反作用の法則を説明しなさい。

解答例：物体AがBに力を及ぼすと、BはAに同じ大きさで反対向きの力を及ぼす。

解説：2つの力は別々の物体に働きます。

問題：慣性とは何か説明しなさい。

解答例：物体が現在の運動状態を保とうとする性質。

解説：静止中なら静止を、運動中なら等速直線運動を続けようとします。

問題：ニュートンの運動方程式を、力・質量・加速度の関係で説明しなさい。

解答例：加速度は合力に比例し、質量に反比例する。式はF＝ma。

解説：力が大きいほど加速度は大きく、質量が大きいほど小さくなります。

問題：質量3.0kgの物体に6.0Nの合力が働くとき、加速度を求めなさい。

解答例：2.0m/s²。

解説：a＝F/m＝6.0÷3.0＝2.0m/s²です。

問題：力がつり合っている物体が必ず静止するとは限らない理由を説明しなさい。

解答例：合力が0なら加速度が0なので、等速直線運動を続ける場合があるから。

解説：静止も等速直線運動も加速度0です。

問題：机の上の本に働く重力と垂直抗力は作用・反作用の組ではない理由を説明しなさい。

解答例：どちらも本に働く力だから。

解説：作用・反作用は別々の物体に働く一組の力です。

問題：水平方向に10Nと反対向きに4Nの力が働くとき、合力の大きさと向きを答えなさい。

解答例：6Nで10Nの力の向き。

解説：反対向きの力は差をとります。

問題：2つの力が同じ作用点に直角に働き、大きさが3Nと4Nのとき、合力を求めなさい。

解答例：5N。

解説：三平方の定理より√(3²＋4²)＝5Nです。

問題：斜面上の物体にはたらく重力を、斜面に平行な成分と垂直な成分に分ける理由を説明しなさい。

解答例：斜面方向の運動と面を押す効果を別々に考えやすくするため。

解説：斜面に沿う成分が物体を下らせます。

問題：動摩擦力が一定とみなせるとき、物体が減速する理由を説明しなさい。

解答例：運動方向と反対向きにほぼ一定の合力が働くから。

解説：反対向きの加速度が生じます。

問題：空気抵抗が速さとともに大きくなると、落下速度が一定に近づく理由を説明しなさい。

解答例：重力と空気抵抗がつり合い、合力が0に近づくから。

解説：このとき終端速度になります。

問題：質量4.0kgの物体に右向き18N、左向き6Nが働く。加速度を求めなさい。

解答例：右向き3.0m/s²。

解説：合力は12N、a＝12÷4.0＝3.0m/s²です。

問題：ばね定数50N/mのばねを8.0cm伸ばしたときの弾性力を求めなさい。

解答例：4.0N。

解説：8.0cm＝0.080m、F＝50×0.080＝4.0Nです。

問題：摩擦のある水平面で物体を一定速度で引くとき、引く力と摩擦力の関係を説明しなさい。

解答例：大きさが等しく向きが反対である。

解説：一定速度なら加速度0、合力0です。

問題：質量1.5kgの物体を鉛直上向きに24Nで引き上げる。g＝10N/kgとして加速度を求めなさい。

解答例：上向き6.0m/s²。

解説：重力15N、合力9N、a＝9÷1.5＝6.0m/s²です。

問題：エレベーターが上向きに加速するとき、体重計の値が大きくなる理由を説明しなさい。

解答例：上向きの加速度を生じさせるため、床から受ける垂直抗力が重力より大きくなるから。

解説：体重計の値は垂直抗力に対応します。

問題：斜面の角度が大きくなると、物体が下りやすくなる理由を重力の成分で説明しなさい。

解答例：斜面に平行な重力の成分が大きくなるから。

解説：斜面方向の合力が大きくなります。

問題：質量2.0kgの物体を3.0m/s²で加速させるのに必要な合力を求めなさい。

解答例：6.0N。

解説：F＝ma＝2.0×3.0＝6.0Nです。

問題：作用・反作用の力が互いに打ち消し合わない理由を説明しなさい。

解答例：別々の物体に働く力だから。

解説：同じ物体に働く力だけを合成します。

問題：静止摩擦力が必要な大きさだけ変化するとはどういう意味か説明しなさい。

解答例：物体がすべり出さない範囲で、外力につり合う大きさになるということ。

解説：最大静止摩擦力を超えるとすべり出します。

問題：質量5.0kgの物体に20Nの力を加えるが、動摩擦力が5.0N働く。加速度を求めなさい。

解答例：3.0m/s²。

解説：合力は15N、a＝15÷5.0＝3.0m/s²です。

問題：斜面上の物体が静止しているとき、斜面方向の重力成分と静止摩擦力の関係を説明しなさい。

解答例：大きさが等しく、向きが反対でつり合っている。

解説：合力が0なので静止を保ちます。

問題：質量mの物体に一定の力Fを加え続けると、速度ではなく加速度が一定になる理由を説明しなさい。

解答例：運動方程式F＝maより、Fとmが一定ならaが一定だから。

解説：速度は時間とともに変化します。

問題：台車Aが台車Bを押す力と、BがAを押し返す力について、大きさと向きを説明しなさい。

解答例：大きさは等しく、向きは反対。

解説：作用・反作用の一組です。

問題：質量2.0kgの物体に、右向き6Nと上向き8Nが働く。合力の大きさと加速度の大きさを求めなさい。

解答例：合力10N、加速度5.0m/s²。

解説：合力は√(6²＋8²)＝10N、a＝10÷2.0＝5.0m/s²です。

問題：糸でつるした物体が静止しているとき、張力と重力の関係を説明しなさい。

解答例：同じ大きさで反対向き。

解説：合力が0なので静止します。

問題：2物体を糸でつないで引くとき、全体の加速度を先に求めるとよい理由を説明しなさい。

解答例：2物体をまとめて考えると内部の張力を消して外力だけで運動を考えられるから。

解説：全体に運動方程式を立てると簡単になります。

問題：上向き加速度aで動くエレベーター内の質量mの物体について、床から受ける垂直抗力を式で表しなさい。

解答例：N＝m(g＋a)。

解説：上向きを正にするとN−mg＝maです。

問題：水平方向の力Fで質量mの物体を引き、動摩擦係数をμ、重力加速度をgとする。加速度を式で表しなさい。

解答例：a＝(F−μmg)/m。

解説：動摩擦力はμmgで、合力はF−μmgです。

問題：斜面角θ、摩擦なしの斜面で物体が下る加速度を、重力加速度gを使って表しなさい。

解答例：g sinθ。

解説：斜面方向の重力成分はmg sinθなのでa＝g sinθです。

問題：力の分解を使う問題で、座標軸を運動方向に合わせる利点を説明しなさい。

解答例：運動方程式を成分ごとに簡単に立てられるから。

解説：不要な成分をつり合いとして処理できます。