問題ＰＤＦ
スコップで雪かきをしていた太郎さんは、
お父さんからスコップの持ち方について教えてもらいました。
（１）
スコップのどこを持つと雪かきがしやすいですか。
下図のなかから２つ選びなさい。
お父さんからスコップの持ち方がてこに関係していると聞いた太郎さんは、
さっそくてこについて調べてみました。
すると、表１のように３種類あることがわかりました。
（２）
直接持ち上げることのできないような重たいものでも、
小さな力で持ち上げることのできるてこの種類を、
表１からすべて選び、てこの番号で選びなさい。
（３）
次の①～④の道具では、どのようなてこが利用されていますか。
当てはまるてこを、表１から選び、それぞれてこの番号で答えなさい。
ただし、同じ番号を複数回使用してもかまいません。
（４）
爪切りでもてこが使われています。
下図のように爪切りを机の上に置いて、持ち手のＡにゆっくり力を加えると、
Ｅの部分ではたらく力は加えた力のおよそ何倍になりますか。
最も適切なものを次のなかから選びなさい。
ただし、各区間の距離は表２のようでした。
（ア）0.2倍 （イ）0.5倍 （ウ）0.7倍 （エ）２倍
（オ）５倍 （カ）７倍 （キ）10倍
太郎さんはてこと関係したものがないか、さらに調べてみたところ、
家にあったおもちゃのピアノも関係していることがわかりました。
そこで、ピアノを図のように分解して、その構造を調べ、結果をまとめました。
（５）
次の文章は、調べた結果とてこの関係をまとめたものです。
文章中の①～⑦に適する語句を、以下の語群から選び、それぞれ記号で答えなさい。
ピアノの中には金属のパイプが入っており、鍵盤を押すと中のハンマーが動き、そのハンマーが金属のパイプを叩く構造だった。鍵盤とハンマーの動きから、表１の（①）が組み合わさっていることがわかる。なお、各区間の距離の比をＧＨ：ＨＪ＝ＫＪ：ＪＩ＝１：２として、ハンマー先端のＫを指で押さえることを考えると、鍵盤のＧを押す力の（②）の力がＫを押さえた指にはたらく。
また、金属のパイプは、鍵盤をゆっくり押したときにはハンマーが届かない高い位置に設置されていた。これは、金属のパイプをハンマーで叩いたときに（③）ようにするためである。なお、鍵盤を押す力を変えずに、鍵盤やハンマーの長さを変えて、一番大きな音を出せるようにするには、ＧＨの長さを（④）、ＨＪの長さを（⑤）、ＫＪの長さを（⑥）、ＪＩの長さを（⑦）ことを一度に行えばよい。
<語群>
①：（ア）てこ１とてこ１ （イ）てこ１とてこ２ （ウ）てこ１とてこ３
（エ）てこ２とてこ２ （オ）てこ２とてこ３ （カ）てこ３とてこ３
②：（ア）約0.3倍 （イ）約0.5倍 （ウ）約1.5倍 （エ）約２倍 （オ）約３倍
③：（ア）力が伝わりやすい （イ）力が大きくなりすぎない
（ウ）音がすぐに消えない （エ）音量が変わらない （オ）音の高さが変わらない
④～⑥：（ア）少し長くし （イ）変えないで （ウ）少し短くし
⑦：（ア）少し長くする （イ）変えない （ウ）少し短くする
＠解説＠
（１）ア・エ
エはグリップ部分なので握る。スコップを支える支点となる。
力が働く作用点は雪をかきとる部分で、あいだに力点がくる。
モーメントは〔力×支点からの距離〕。
なるべく少ない力で雪かきをするには力点を支点から遠ざける。
力点を作用点に近づければいい。
（２）１・２
少ない力で作用点に大きな力を働かせるには、
【力点から支点までの距離＞作用点から支点までの距離】にすればいい。
てこ１とてこ２。
（３）①１②２③１④３
手を握って接触する場所が、力を加える力点。
支点は動かない。
力を加えたことで大きく動き、物として機能する場所が作用点。
プルタブはフタを押し下げるところが作用点。
（４）カ
類題を経験していると有利。
爪切りは、てこが上下に２つある。
Ａに力を加えるので、接触地点のＡが力点。
Ａの力がＤに伝わり、Ｄが下のてこを下に押す。
つまり、Ｄは上のてこの作用点であり、同時に下のてこの力点である。
Ａに加えた力を①とすると、Ｄに働く力は⑨。
Ｅに働く力は、⑨×８/10＝○7.2
Ａの7.2倍の力がかかることになる。
（５）①ウ②ア③ウ④ウ⑤ア⑥ア⑦ウ
①②
前半はてこ１（力点Ｇ、支点Ｈ、作用点Ｊ）。
後半はてこ３（支点Ｉ、力点Ｊ、作用点Ｋ）。
Ｇに①の力を加えると、Ｊは〇１/２。
Ｋは〇１/２×２/３＝〇１/３。
鍵盤Ｇを押す力の１/３倍（約0.3倍）の力がＫに働く。
③
発想力が試される。
おもちゃのピアノはハンマーが金属パイプを叩き、金属パイプが振動することで音が鳴る。
もし、鍵盤を押しっぱなしにしたときにハンマーが金属パイプに接する状態だと、
金属パイプの振動が抑えられるので音がすぐ消える。
ハンマーが金属パイプを叩いたあと、反動や重力でハンマーが金属パイプから離れるようにする。
④～⑦
理解していれば一貫して正解できるので、差がつきやすい。
大きな音を出す＝Ｋに大きな力を働かせる。
【力点から支点までの距離＜作用点から支点までの距離】にすればいい。
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