物理の図が描けない(力・つり合い)→図→関係→式の順番を固定

中学受験理科の物理で力の矢印とつり合いの式を図で整理するイメージ

中学受験理科/物理 テーマ:力の矢印を描く→比べる場所を決める→つり合いの式にする
力の矢印
つり合いの式
図→関係→式

力の向きが分からず矢印を描けない。つり合いの問題になると、何と何を比べればよいか分からず式が立たない。解説を読めば分かるのに、次の問題では自分で同じように書けない。

このようなときは、きれいな図を描こうとするより、「力の名前→向き→比べる場所→式」の順に整理すると、どの部分を確認すればよいか見つけやすくなります。

この記事で分かること

  • 力の矢印を描くとき、問題を見たら最初に何を書けばよいか
  • つり合いの式を作る前に、上下・左右・支点まわりのどこを比べればよいか
  • 台の上の物体と、てこの問題を例に「図→関係→式」へつなげる方法

まずはこの形まで書ければOKです

たとえば「台の上に物体が静止している」という問題なら、最初から完成した図を描く必要はありません。物体にはたらく力を、次のようにメモします。

答案メモの例:台の上にある物体

↑ N(垂直抗力)
●
↓ W(重力)

ここまで書けば、「上下で比べる問題」と判断できます。次に「上向きの力=下向きの力」と言葉で整理し、N=Wへ進みます。

この記事では、このような答案メモの作り方と、てこの支点まわりで「重さ×距離」を比べる方法まで順番に確認します。

力の矢印の書き方|点・名前・向きの3つから始める

問題を読んでも最初の一本を描きにくい場合は、物体の絵から描こうとしていることがあります。ここでは、問題を見た直後に答案へ何を書くかを3段階に分けます。

問題文から答案メモへ変えるときの考え方

「台の上に物体が静止している」と書かれていたら、文章をそのまま絵にするのではなく、物体にはたらく力を拾います。

問題文

台の上に物体が静止している

拾う条件

下向きに重力W、上向きに垂直抗力N

答案メモ

↑N ● ↓W

このように、問題文から「力の名前」と「向き」を拾うと、必要な図だけを書きやすくなります。

NGになりやすい描き方

物体の絵を描くことに時間を使う

頭の中の状態

物体の形、台、ひも、背景などを丁寧に描こうとして、どの力を比べるかが見えにくくなる。

図の目的は、きれいな絵を完成させることではありません。問題文の条件を、式に使える形へ整理することです。

OKに近づく描き方

点・名前・向きだけを先に置く

書き込み例

点:物体の位置
名前:W、N、T、f など
向き:上・下・左・右

形を描き込む前に、「何の力が、どちら向きにはたらくか」を短く書くと、次に比べる関係を作りやすくなります。

1

点を置く

物体の正確な形ではなく、力を見る中心を点として置きます。

2

力の名前を書く

重力、張力、垂直抗力、摩擦など、どの力を見るのかを先に決めます。

3

向きを短い矢印で示す

名前が決まってから、上・下・左・右のどちら向きにはたらくかを示します。

図から式につながらないとき|3つに分けて確認する

矢印を書こうとしてもうまく整理できない場合や、図は書けても式につながらない場合は、確認する場所を分けてみましょう。何を描くか・矢印の意味・何を比べるかの3つに分けると、自分が見直す場所を見つけやすくなります。

確認①:何を描くか

物体の形や背景まで描こうとすると、必要な情報が見えにくくなることがあります。最初は、点・矢印・名前だけに絞ります。

確認②:矢印が何の力か

矢印を描いたら、それが重力なのか、張力なのか、摩擦なのかを確認します。矢印は名前とセットで扱います。

つり合いの式が作れないとき|比べる場所を先に決める

矢印までは描けるのに式を作りにくい場合は、数字を入れる前に「何と何を比べるか」が決まっているか確認します。上下・左右・支点まわりのどこを見る問題なのかを先に決めると、図から式へつなげやすくなります。

比べる場所 言葉のメモ 式にするときの形
上下で比べる 上向きの力の合計 = 下向きの力の合計 N = W、N+T = W など
左右で比べる 右向きの力の合計 = 左向きの力の合計 右向きの力 = 左向きの力
支点まわりで比べる 右回りのはたらき = 左回りのはたらき 重さ×距離 = 重さ×距離

具体例1:台の上にある物体

台の上に物体があり、上下のつり合いを見る場合は、物体にはたらく上向き・下向きの力を分けます。

図

上向き:N(垂直抗力)/下向き:W(重力)

言葉のメモ

上向きの力 = 下向きの力

式

N = W

具体例2:てこ・支点まわり

てこでは、左右の重さだけを見ても式は作れません。最初に支点を決め、それぞれの「重さ」と「支点からの距離」をセットで書きます。

図

左:重さ×支点からの距離/右:重さ×支点からの距離

言葉のメモ

左回りのはたらき = 右回りのはたらき

式

左の重さ×左の距離 = 右の重さ×右の距離

式に移る直前のチェック

  • 矢印に、W・N・T・fなどの名前が付いているか
  • 上下・左右・支点まわりのどれで比べるか決まっているか
  • 言葉のメモと式が同じ内容になっているか

よくある誤答と直し方|図から式までを見直す

解説を読んだ直後は分かるのに、自分で解くと同じところで間違える場合は、答えだけを直している可能性があります。ここでは、答案のどの段階まで戻って確認すればよいかを、よくある誤答から見ていきます。

よくあるミス

矢印は描いたが、名前がない

矢印の意味がはっきりしていないと、どの力を式に入れるのか分かりにくくなります。

NGメモ

↑ ↓ のように、向きだけを書く

OKメモ

↑N、↓W のように、力の名前を付ける

よくあるミス

上下と左右を混ぜて比べてしまう

比べる場所が途中で変わると、式の作り直しが起きやすくなります。

NGメモ

上向きの力と右向きの力を同じ式で比べる

OKメモ

上下なら上下だけ、左右なら左右だけで分けて書く

よくあるミス

支点まわりで、距離を書かずに式を作る

てこ・支点まわりの問題では、力だけでなく「支点からの距離」が必要になります。距離を書かないまま式を作ると、どの数値を使うか分かりにくくなります。

NGメモ

右の重さ = 左の重さ とだけ考える

OKメモ

右の重さ×距離 = 左の重さ×距離 と考える

家庭での練習方法|同じ順番で答案を書く

考え方を理解しても初見問題で同じように書けない場合は、毎回違う解き方をするのではなく、「図→関係→式」の同じ順番で答案を書く練習をします。長時間まとめて取り組むより、1問ごとに書く順番をそろえることが大切です。

区分 やること チェックすること
平日 1問だけ、点・矢印・名前を書く。式まで行けなくても、まず図を簡単にまとめる。 矢印に名前が付いているか
週末 3〜5問で「図→関係→式」まで通して解く。 言葉のメモから式にできているか
見直し 答え合わせの前に、図と式が対応しているか確認する。 図の矢印と式の項目が1対1で対応しているか

家庭学習だけでは見直す場所が分かりにくい場合

同じ順番で練習しても次の状態が続く場合は、「分かっていない」とひとまとめにするより、実際の答案のどこを見直せばよいか確認することが大切です。

  • 何度確認しても、矢印に力の名前を自分で付けられない
  • てこ、ばね、浮力など問題が変わると、どこを比べるか分からなくなる
  • 図や途中式を見ても、家庭ではどの段階から間違えたのか判断しにくい
  • 解説を読んだ後は分かるが、初見問題では同じ流れを再現できない

このような場合は、答えだけでなく、図・力の名前・比べる場所・言葉のメモ・式のどこを見直す必要があるかを確認することが大切です。家庭学習だけでは切り分けにくい場合は、講座案内や学習相談も確認してください。

FAQ(よくある質問)

最後に、力の矢印やつり合いの式を練習するときに確認しておきたい点をまとめます。

Q図を描くのに時間がかかって間に合いません
図が「絵」になっている可能性があります。点・矢印・名前の3部品に絞り、先に比べる場所(上下・左右・支点まわり)を決めてから言葉→式に進むと、作り直しを減らしやすくなります。
Q力の向き、つまり矢印を毎回判断しにくいです
矢印だけを先に描こうとせず、「何の力か」を決めてから向きを考えます。「名前を付ける→向きを描く→比べる場所を決める」の順にすると、確認する場所も見つけやすくなります。
Qつり合いの式が複数出てきてしまいます
比べる場所(上下・左右・支点まわり)が定まらないと候補が増えてしまいます。先にどこで比べるかを決め、「上向きの合計=下向きの合計」「右回り=左回り」など、言葉で関係をはっきりさせてから式にしてください。
Q支点まわりの問題で、どの距離を使うか判断しにくいです
最初に支点を決め、左右それぞれについて「重さ」と「支点からの距離」をセットで書きます。支点を決める前に式を作ろうとすると、使う距離が分かりにくくなるので、先に支点を確認しましょう。
Q圧力・浮力の図で混乱します
圧力・浮力では、力の向きだけでなく、面積・深さ・体積などの条件も整理する必要があります。これらの条件を含めて確認したい場合は、記事末尾の関連ページから進めます。
Q図は描けるのに計算で間違えます
図が描けても、単位・比例・検算の進め方が定まらないと計算ミスが残ることがあります。図そのものではなく計算の進め方を見直したい場合は、記事末尾の関連ページから確認してください。

次に読む記事と学習相談

ここまで確認したら、次は「どこをもう一度確認したいか」に合わせて進む先を選びます。

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自分の答案で確認したい場合

家庭学習だけでは、図・力の名前・比べる場所・式のどこを見直せばよいか切り分けにくい場合もあります。その場合は、講座案内や学習相談も確認できます。