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中3理科 力のつり合いを完全攻略!合成と分解で“見えない力”がスッキリわかる!

中3理科 ストーリーシリーズ
力のつり合いを完全攻略! 合成と分解で“見えない力”がスッキリわかる

中3理科 力のつり合いとは|同じ物体に働く力と反対向きの関係をわかりやすく解説

力のつり合いを完全攻略!合成と分解で“見えない力”がスッキリわかる!

もう苦手と言わせない!
「力のつり合い」をやさしく解説&練習問題に挑戦しよう!


中3理科 力のつり合いとは|同じ物体に働く力と反対向きの関係をわかりやすく解説

👊 1. 「力のつり合い」ってどんな状態? 綱引きでイメージしてみよう!

👦 ゆうと:「“力のつり合い”って、正直いまいちピンとこないんだよね。だいたい見えないからわからないよね。」

👧 あかり:「じゃあね、運動会の“綱引き”を思い出してみて。両チームが同じ力で引っ張り合ってたら、綱は動かないでピタッと止まってるでしょ?」

👦 ゆうと:「うんうん!あれってどっちも全力で引いてるのに動かないの、ちょっと不思議だよね。」

👧 あかり:「そう!あの“止まっている状態”こそが『力がつり合っている』ってこと。同じ大きさで反対向きの力がはたらくから、結果的に動かないんだよ。」

👦 ゆうと:「なるほど、力がなくなるんじゃなくて“打ち消し合ってる”んだね!」


中3理科 力のつり合いの3条件とは|一直線上・同じ大きさ・同じ物体の意味を整理

⚖️ 2. 力のつり合いの条件:3つのチェックポイント!

👧 あかり:「“力のつり合い”が起こるには、3つの条件があるんだよ。」

💡 ① 同じ物体に働くこと
別々の物体に力を加えてもダメ。同じ物体に2つの力が作用していること。

💡 ② 一直線上で反対向き
同じ直線上にあり、向きが真逆であること。
→ 右と左、上と下など、“真正面から引き合う”状態!

💡 ③ 強さがピッタリ同じ
片方が少しでも強ければ動いてしまう。
→ 大きさが等しいとき、はじめて“つり合う”!

👦 ゆうと:「同じ物体・反対向き・強さが同じ。この3つがつり合いのキホンだね!」


中3理科 垂直抗力と摩擦力とは|重力とのつり合いと摩擦力のはたらきを図で説明

🧍‍♂️ 3. 身近な力:垂直抗力と摩擦力

👦 ゆうと:「ただ立ってるだけのときも“つり合い”なの?」

👧 あかり:「そう!床が下向きの“重力”に対して、同じ大きさで上向きの“垂直抗力”を返してくれているんだよ。」

👦 ゆうと:「めりこまないのはそのおかげか!」

👧 あかり:「その通り。“重力”と“垂直抗力”がつり合ってるんだね。」

📦 摩擦力のひみつ
👧 あかり:「重い箱を押しても動かないとき、押す力と“摩擦力”がつり合ってるの。もう少し強く押すと“摩擦力の限界”を超えて動き出すんだよ。」

👦 ゆうと:「“動かない”にもちゃんと理由があるんだね!」


中3理科 力の合成とは|平行四辺形の法則と合力の求め方をやさしく図解

➕ 4. 力の合成とは? 平行四辺形の法則で1本にまとめる

👦 ゆうと:「“合成”って、何をすること?」

👧 あかり:「同じ点にはたらく2つの力を、1本の力(合力)で表すんだよ。」

🧭 合成の手順(平行四辺形の法則)

1️⃣ 同じ点Oから、2つの力F₁・F₂を正しい向き・長さで描く(例:1cm=10N)。
2️⃣ F₁の先端にF₂に平行な線、F₂の先端にF₁に平行な線を引く。
3️⃣ できた平行四辺形の対角線(Oからの線)が合力F。

力の合成の方法

👦 ゆうと:「つまり、2本の矢印を1本にまとめるってことか!」

👧 あかり:「そう。そして、まとめた“合力”の向きに、物体が動こうとするなんだ。」


中3理科 力の分解とは|長方形の法則を使った水平・鉛直方向の分力の求め方

➗ 5. 力の分解とは? 平行四辺形を作図で2方向にわける

👦 ゆうと:「じゃあ“分解”はその逆?」

👧 あかり:「その通り!1本の力を決まった2方向(水平と鉛直など)にわけるのが“分力”だよ。」

📏 分解の手順(長方形の法則)

1️⃣ 分ける2方向(例:水平・鉛直)を先に決める。
2️⃣ スケール(1cm=10Nなど)を決める。
3️⃣ 力Aを描き、その先端から2方向に平行線を引く。
→ できた2辺(OPとOQ)が分力!

力の分解の方法

👦 ゆうと:「“合成の逆”って覚えればいいんだね!」


動画で確認

中3理科 斜面の重力分解とは|斜面に平行・垂直な力と垂直抗力の関係を解説

🏔️ 6. 斜面の重力分解:これが実戦の定番!

👧 あかり:「斜面の問題は、重力Wを“斜面に平行”と“斜面に垂直”に分けるのがコツ。」

  • 斜面に平行方向A:物体をすべらせようとする力
  • 斜面に垂直方向B:斜面を押しつける力(このBと垂直抗力Nがつり合う)
斜面上の台車にはたらく力

⛰️ 斜面が急になるほど…
A(すべらせる力)は大きく、B(押しつける力)は小さくなる!

👦 ゆうと:「なるほど、だから坂が急だとすべりやすいんだ!」


中3理科 力の作図のコツ|平行四辺形の法則・始点・スケール設定をミスなく描く方法

⚙️ 7. 図作成の3ルール

🧩 ① 始点をそろえる:すべて同じ点Oから描く。
🧩 ② スケールを守る:1cm=10Nなど、きちんと設定。
🧩 ③ 平行を意識する:補助線は“正確な平行”で!

👧 あかり:「この3つを守れば、作図ミスはほとんどなくなるよ!」

中3理科 力の考え方Q&A|合力・分力・摩擦力・つり合いの違いをやさしく説明

🔍 8. 力の考え方Q&A(考え方を深める!)

Q1 👦 ゆうと:「“力がつり合ってる”って止まってる時だけ?」

👧 あかり:「いい質問!動かずにいる時だけじゃなく、“等速直線運動”のときもつり合ってるんだよ。速さが変わらない=合力が0Nなんだ。」

Q2 👦 ゆうと:「“合力”って、何がわかるの?」

👧 あかり:「2つの力を1つにまとめると、その物体が“どの方向に・どれくらい動こうとするかがハッキリするよ。」

Q3 👦 ゆうと:「“分力”って、なんでわざわざ分けるの?」

👧 あかり:「考えたい方向が決まってるとき(たとえば斜面上)に、整理しやすくするためだよ。」

Q4 👦 ゆうと:「どうして力は“矢印”で表すの?」

👧 あかり:「力には“大きさ・向き・はたらく点”の3つの情報があるから!矢印なら一度に表せるんだ。」

Q5 👦 ゆうと:「“力がつり合ってる”=“合力が0”って同じ?」

👧 あかり:「その通り!合力が0Nということは、力がつり合っていて速さが変わらないという意味なんだ。」

中3理科 力のつり合いまとめ|図で理解する合成・分解・重力・摩擦の基本

🎯 9. ここだけは絶対におさえる!

つり合いとは:動かない or 等速直線運動(合力0N)
つり合いの3条件:同じ物体・一直線で反対向き・同じ強さ
垂直抗力と重力:上と下で支え合うペア
摩擦力:動きをじゃまする方向に働く
合成と分解:まとめる・わける(平行四辺形の法則)
図で考える! 始点・スケール・平行をそろえる

中3理科 力のつり合い 確認問題|基本10問とチャレンジ15問で合成・分解・摩擦力を総復習

🧭 10. 確認問題(基本10問+チャレンジ15問)

確認問題(基本編)

① 力の3つの要素は何ですか?

👉 答え:大きさ・向き・はたらく点(作用点)
💬 力は矢印で表し、この3つの情報を1本で示す。

② 力のつり合いとは、どんな状態ですか?

👉 答え:合力が0になっている状態
💬 物体が止まっている、または一定の速さで動いているとき。

③ 力がつり合う3つの条件を答えなさい。

👉 答え:①同じ物体にはたらく ②一直線上で反対向き ③大きさが等しい

④ 垂直抗力とは、どんな力ですか?

👉 答え:物体を支える力。接している面に垂直に働く。
💬 床や机などが、下から物体を押し返す力。

⑤ 重力とは、どんな力ですか?

👉 答え:地球が物体を中心方向に引く力。
💬 はたらく点は物体の“重心”。地球の中心に向かってはたらく。

⑥ 摩擦力とは、どんな力ですか?

👉 答え:物体の動きをじゃまする力。
💬 物体が動こうとする向きと反対向きにはたらく。

⑦ 物体が動かないとき、押す力と摩擦力の関係は?

👉 答え:つり合っている(大きさが等しい)
💬 このときの摩擦力を「静止摩擦力」という。

⑧ 合力とは何ですか?

👉 答え:2つ以上の力を1つにまとめた力。
💬 物体に実際に働く“1本分の力”として考える。

⑨ 分力とは何ですか?

👉 答え:1つの力を、2つの方向に分けた力。
💬 たとえば重力を「斜面に沿う力」と「垂直な力」に分ける。

⑩ 力の合成は、どんなときに使う考え方ですか?

👉 答え:2つの力が同時にはたらくときに、1つの合力で考えるとき。
💬 作図では平行四辺形の対角線を使う。

⑪ 力の分解は、どんなときに使う考え方ですか?

👉 答え:1つの力を、考えたい2方向に分けて考えるとき。
💬 たとえば重力を、斜面に平行な方向と斜面に垂直な方向に分ける。

⑫ 斜面上の物体にはたらく「垂直抗力」と「重力」の関係は?

👉 答え:垂直抗力は、重力を分解した“垂直方向の分力”と釣り合う。
💬 残りの“斜面方向の分力”が物体をすべらせる力になる。

⚡ チャレンジ問題(応用・考え方編)

① 机の上に本が置かれています。
この本にはどんな力がはたらいており、それらの関係はどうなっていますか?

👉 答え例: 下向きに重力、上向きに垂直抗力。 2つの力がつり合っているので、本は静止している。

② 下向きに 3N の重力がはたらく物体を、上向きに 3N の力で持ち上げています。このとき、物体の速さはどうなりますか?

👉 答え例: 上向きと下向きの力がつり合っているので、速さは変わらない(静止または等速直線運動)。

③ 右向きに 5N、左向きに 3N の力がはたらく物体があります。この物体にはたらく合力の大きさと向きを答えなさい。

👉 答え例: 合力 2N、右向き。 (大きい方の力−小さい方の力で求める)

④ ある物体に、東向きに 4N、西向きに 4N の力が同時にはたらいています。この物体の運動のようすはどうなりますか?

👉 答え例: 合力が 0 なので、静止しているか、等速直線運動をしている。

⑤ 綱引きで、左右のチームが同じ力で引っ張り合っています。ロープが動かない理由を「合力」という言葉を使って説明しなさい。

👉 答え例: 右向きと左向きの力が等しく反対向きではたらき、合力が 0 だから。

⑥ 斜面の上に静止している物体があります。この物体にはたらく3つの力を答えなさい。

👉 答え例: 重力(下向き)、垂直抗力(斜面に垂直上向き)、摩擦力(斜面に沿って上向き)。

⑦ ⑥の物体がすべらない理由を説明しなさい。

👉 答え例: 斜面下向きの重力の分力と、斜面上向きの摩擦力がつり合っているため。

⑧ 「重力を2つの方向に分けて考える」のはなぜですか?

👉 答え例: 斜面上では物体の動きが「斜面に沿っている」ので、重力を「斜面に平行な力」と「斜面に垂直な力」に分けると考えやすくなるから。

 右向きに 3N、上向きに 4N の力が同時にはたらく物体があります。
このときの合力の大きさを求めなさい。

👉 答え例 合力の大きさ=√(3²+4²)=5N。向きは右上方向。

合力の作図方法
⑩ ⑨のように、2つの力をまとめて考える方法を何といいますか?

👉 答え:力の合成。

⑪ 右上に 10N の力がはたらいている。これを、縦と横の2つの方向に分けるときの考え方を説明しなさい。

👉 答え例: 10N の矢印を対角線とする平行四辺形を作り、縦と横の辺の長さを「分力」として考える。

⑫ ⑪のように、1つの力を2方向にわけることを何といいますか?

👉 答え:力の分解。

⑬ ある物体に 3つの力がはたらいて静止しています。このとき、3つの力の関係はどうなっていますか?

👉 答え例: 3つの力の合力が 0N。 つまり、1つの力が残り2つの力の合力とつり合っている。

⑭ 次の文を完成させなさい。
「力がつり合っているとき、物体の速さは(   )で、合力は(   )である。」

👉 答え: 速さは変わらず、合力は0。

⚡ 図で考える力

A F₁とF₂の合力を作図しなさい。


B 矢印の力を点線方向の2つの力に分けなさい。
C 図を見てね。重力Wを斜面に平行な方向Aと、垂直な方向Bに分けてみよう。
(1) 斜面に平行なAと垂直なBを描こう。
(2) これらの力の名前は?
(3) 斜面が急になるとAはどうなる?
(4) Bに釣り合う力は何かな?

(1) 図 (2)A:斜面に沿って落ちる力  B:斜面を垂直に押す力 (3)大きくなる (4) 垂直抗力

斜面上の台車にはたらく力
D 図1を見てね。6kgの物Aを先生が1人で持ってるのに対して、同じ物をB君とCさんは2人でひもを引っ張って支えてるよ。
(1) 先生が引っ張る力は何N?
(2) 2人の引く力を矢印で表そう。図2を使う。
(3) 3人の力の強さを大きい順に並べよう。

(1)60N (2)図2からB:10N C:10N (3)A,B,C

🌱 11. メッセージ ― 見えない力を想像する力へ

「力のつり合い」は、目に見えない世界を“見える形”にする学びです。
最初は矢印だらけで難しく見えたかもしれません。
でも、一つひとつの線が世界の仕組みを描く言葉なんです。


💬 今日の学びを思い出そう

  • 「つり合い」=合力0N
  • 「垂直抗力」=支える力
  • 「摩擦力」=動きをじゃまする力
  • 「合成」=まとめる、「分解」=わける
  • 「まず矢印を描く」ことから始めよう

👧 あかり:「なんだか“世界の裏側”が見えた気がするね!」
👦 ゆうと:「うん、理科って“見えない力を想像する授業”なんだ!」

🌈 理解することは、見る力を手に入れること。
矢印を描くたび、君の中の“見えない力”も育っています。
焦らず、自分のペースで進もう。
今日の努力が、必ず次の発見につながるはずです。

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宮城野区幸町、鶴ケ谷、近所の公立中学校の子たちが楽しく通っています。2年連続合格率100%。毎年、在籍生全員が自己最高順位を更新。「家ではできない」「勉強の仕方がわからない」から、勉強が「できる」「好きになる」に成長⤴ 「第二の家」とは卒業生たちの言葉です。