「物が引き上げられる距離」はどの単元（分野）で学習しますか？

物理分野の「仕事とエネルギー」の単元で学習します。

「物が引き上げられる距離」のテストや受験での重要度はどれくらいですか？

中学受験では「A」、高校入試では「S」、大学受験では「B」の重要度です。中学入試・高校入試の頻出事項。仕事の原理の計算における重要概念。

物が引き上げられる距離とは？中学受験・高校受験の頻出ポイントをわかりやすく解説

一般小学生

まとめ

物が引き上げられる距離: 滑車などの道具を用いた際に、物体が垂直方向に実際に移動した高さ

仕事の原理に基づき、力を小さくするほど移動距離は長くなる
定滑車では「ひもを引く距離」と一致するが、動滑車では異なる
計算問題では「ひもを引く距離」との区別が正答の鍵となる

解説

仕事の大きさ（J）は「物体にはたらく力（N）×力の向きに動かした距離（m）」で定義されます。道具を使っても必要な仕事の総量は変わらないという「仕事の原理」があるため、重いものを小さな力で持ち上げようとすると、その分だけ長い距離を動かさなければなりません。

例えば、動滑車を1つ使うと、ひもを引く力は物体の重さの半分で済みますが、ひもを引く距離は「物が引き上げられる距離」の2倍必要になります。以下の表は、滑車の種類による違いをまとめたものです。

項目	定滑車	動滑車（1個）
ひもを引く力	物体の重さと同じ	物体の重さの半分
ひもを引く距離	引き上げ距離と同じ	引き上げ距離の2倍
仕事の大きさ	変化しない	変化しない

コラム

実際の計算問題では、物体（おもり）の重さだけでなく、動滑車自体の重さを考慮しなければならないケースがあります。例えば、100gのおもりと20gの動滑車を組み合わせた装置では、合計120gの物体を持ち上げることになります。このとき、おもりを10cm引き上げるためには、ひもを20cm引く必要があり、仕事の計算も合計重量の1.2Nをもとに行います。このように、物理現象を考える際は「目的の移動距離」と「操作した距離」を明確に分けることが重要です。

小学生のみなさんへ

重い荷物を持ち上げるとき、滑車かっしゃという道具を使うことがあります。このとき、荷物が実際に真上に上がった高さのことを「物が引き上げられる距離」といいます。

動くタイプの滑車（動滑車）を使うと、荷物を軽い力で持ち上げることができます。でも、その代わりにひもをたくさん引っぱらなければなりません。例えば、荷物を10センチ持ち上げたいとき、ひもは20センチも引く必要があります。

「力は楽になるけれど、動かすきょりは長くなる」というルールを覚えておきましょう。

ルラスタコラム

クレーン車などの大きな機械も、この仕組みを使って重い鉄骨などを持ち上げています。小さなモーターの力で重いものを動かすための、大切な知恵なんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】動滑車を1つ使って物体を10cm引き上げる場合、ひもを引く距離は何cmになるか。

20cm

【応用】動滑車を使うと、なぜ「ひもを引く距離」が「物が引き上げられる距離」よりも長くなるのか、その理由を答えなさい。

仕事の原理（道具を使っても仕事の大きさは変わらないという法則）により、動滑車で引く力を半分にする代わりに、引く距離を2倍にする必要があるため。

【実践】 100gのおもりを20gの動滑車で吊るし、10cm引き上げるのに必要な仕事は何Jか答えなさい（100gの物体にはたらく重力を1Nとする）。

0.12J（おもり100gと動滑車20gの合計120g、つまり1.2Nの物体を0.1m引き上げる計算になるため）

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