比例関係

一般小学生

まとめ

解説

物質が化学変化を起こす際、反応に関わる物質の質量の間に一定の割合が成り立つことを「定比例の法則」と呼びます。例えば、銅を加熱して酸素と結びつける酸化の実験では、銅と酸素の質量比は常に4:1となります。同様に、マグネシウムと酸素の質量比は3:2です。このように決まった割合で反応が進むため、一方の物質の質量が分かれば、それと過不足なく反応するもう一方の物質の質量を計算によって正確に求めることが可能です。

また、物理分野における「フックの法則」も比例関係の代表例です。ばねに加わる力の大きさとばねののびは正比例の関係にあり、おもりの重さを2倍、3倍にすると、ばねののびも同様に2倍、3倍になります。滑車を介して力の向きを変えたり、複数のばねを直列並列に組み合わせたりする複雑な構成であっても、各部分にかかる荷重を分析することで、全体の変位を導き出すことができます。

コラム

比例関係は、石灰石塩酸の反応による二酸化炭素の発生や、亜鉛と酸の反応による水素発生など、多くの化学反応で見られます。ただし、反応物の一方が完全になくなると、それ以上は反応が進まなくなるため、グラフは途中で水平になります。この「折れ曲がる点」の数値を読み取ることで、過不足なく反応した物質の量を特定する計算問題が頻出します。

小学生のみなさんへ

比例ひれ」とは、片方のものの大きさが2倍、3倍になると、もう片方の大きさも同じように2倍、3倍になるという決まったルールのことです。

たとえば、理科の実験で使う「ばね」におもりをつるすとき、おもりの重さを2倍にすると、ばねののびる長さも2倍になります。また、金属きんぞく燃焼ねんしょうさせるとき、金属きんぞくの重さを2倍にすれば、くっつく酸素さんその重さも2倍になります。このように、世の中には「決まった割合」で変化するものがたくさんあります。

この関係をグラフにかくと、0の地点からまっすぐななめにのびる直線になります。この直線を調べれば、まだ実験していない重さのときに、どれくらい変化するのかを正確せいかくに予想することもできるのです。

ルラスタコラム

ばねがのびるルールを見つけたのは、イギリスのフックという科学者です。実は、このルールはばねが強すぎて壊れたり、のびきってしまったりすると当てはまらなくなります。ルールが守られる「限界」があるのも、科学の面白いところですね。

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