中3理科「仕事の原理」を完全マスター！ スロープ（斜面）・動滑車・てこをゆうと＆あかりが超わかりやすく解説！

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「なんでスロープは楽なの？」――“仕事の原理”をやさしく完全理解！

👦ゆうと：「ねえ、あかり。駅のスロープって階段より楽に感じるけど、なんで？」
👧あかり：「良いところに気づいたね！それは仕事の原理で説明できるんだよ。」

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① 仕事の原理ってなに？

👧あかり：「かんたんに言うとね、どんな道具を使っても、必要な仕事（エネルギー）の量は変わらないってことなんだ。」
👦ゆうと：「え、スロープでも他の方法や道具でも“楽になる”のに、同じなの？」
👧あかり：「うん。“楽”っていうのは必要な力が小さくなるってこと。でもその分、動かす距離が長くなるの。だから結局、力×距離＝同じになるんだよ。」

📘 まとめ式

仕事（J）＝ 力（N） × 距離（m）

➡ 力が小さい ⇔ 距離が長い
➡ 全体の仕事量は同じ（＝仕事の原理）

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② スロープ（斜面）で考えよう

👧あかり：「40kg（＝400N）の“お化けカボチャ”を3mの高さに上げるとしよう。斜面の長さは8mだよ。」
👦ゆうと：「重そうだね…！」

• 垂直に持ち上げる：400N × 3m ＝ 1200J
• 斜面を使う：仕事＝同じ1200J
  　→ 力＝1200J ÷ 8m ＝ 150N

👧あかり：「力は軽くなったけど、引く距離は長くなったよね。」
👦ゆうと：「“力×距離”が同じだから、結局エネルギーは変わらないのか！」

✅ 仕事の原理（斜面版）
垂直に持ち上げた仕事 ＝ 斜面で持ち上げた仕事

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③ 動滑車で考える

👧あかり：「次は動滑車だよ。これは“力が半分、距離が2倍”がキーワード！」
👦ゆうと：「なんで半分になるのかは、いまいちわからないなぁ。」
👧あかり：「それはこのあとでくわしく説明するね。🔎
　→ 動滑車のしくみがわからない人は、下の“補足コラム”も読んでみよう！」

• 4kg（＝40N）の物体を0.5m上げる
  • そのまま上げる → 40N × 0.5m＝20J
  • 動滑車使用 → 力 20N、距離 1m
    　　→ 20N × 1m＝20J（同じ！）

👦ゆうと：「あ、やっぱり同じ！ラクになった分、たくさん引っ張ってるんだね。」

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④ てこ（レバー）で考える

👦ゆうと：「てこって、理科でやった“支点・力点・作用点”のやつだよね？」
👧あかり：「そうそう！ てこも“仕事の原理”で説明できるんだよ。」

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① まずは身近なてこをイメージしてみよう

👧あかり：「シーソーや缶切り、ハサミも全部“てこ”の仲間なんだ。
てこは小さな力で大きなものを動かすための工夫なんだよ。」

👦ゆうと：「力が小さくなるなんてすごい！でもどうしてそうなるの？」

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② 支点からの距離がカギ！

👧あかり：「支点（し点）から遠いほど、小さい力で動かせるんだ。
だから、長い棒を使うと“てこ”の力が大きくなるの。」

📘 てこのきほん式

力の大きさ × 力の腕の長さ ＝ 重さ（作用点の力） × 重さの腕の長さ

これが“てこのつり合いの法則”だよ。

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③ 数値で考えてみよう！

👧あかり：「じゃあ、例題で考えてみよう。」

問題：
支点から右に0.5mのところに20kg（＝200N）のお米の袋を置きます。
左に2.0mの棒の先を押して持ち上げたいとき、どれくらいの力が必要でしょう？

🧮 考え方
お米の袋がされた仕事＝200N×0.5m
人がした仕事＝xN×2.0m
この2つは等しから、200N×0.5m＝xN×2.0m
x＝50N　　

👧あかり：「つまり、50Nの力で持ち上げられるの！
直接持ち上げると200Nも必要だったのに、4分の1の力でできたんだね。」

👦ゆうと：「すごい！ でも何か代わりに損してる感じがするけど…？」

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④ そう、“距離”が長くなる！

👧あかり：「そのとおり！ 力が小さくなるかわりに、手を動かす距離が長くなるんだよ。」

同じ仕事量になるように、

• 米袋を0.2m（20cm）持ち上げると、
• 手の方は4倍の距離、つまり0.8m下げる必要がある。

仕事（力×距離）＝200N×0.2m＝40J
てこ側＝50N×0.8m＝40J

👧あかり：「ね？ “力が4分の1になった分、距離が4倍”で、仕事の量は同じでしょ？」

👦ゆうと：「ほんとだ！ “ラクになる＝たくさん動かす”ってことなんだね！」

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⑤ てこも「仕事の原理」にあてはまる！

📘 まとめ

比べ方	力	距離	仕事（力×距離）
手で直接持ち上げる	大きい(200N)	短い(0.2m)	同じ
てこを使う	小さい(50N)	長い(0.8m)	同じ

👧あかり：「てこもスロープや動滑車と同じ。“力を小さくすれば距離が長くなる”んだよ。」
👦ゆうと：「なるほど！力の比と距離の比が反対になるんだね。」

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🪄図でイメージ（文字で表現）

        ↑ 200N（重さ）
        ■ 米袋
        |
      支点●──────────────◎ あかりが押す（50N）
         0.5m　　　　　　2.0m

👧あかり：「長い方（力の腕）が4倍だから、力は1/4でOK。でもその分、手を4倍動かすんだね。」

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✅ まとめ（てこ版）

• 支点からの距離が長いほど、小さな力で動かせる。
• 力が小さくなるかわりに、動かす距離は長くなる。
• 結局、仕事（力×距離）の量は同じ＝仕事の原理！

👦ゆうと：「“ラクになるけど、たくさん動かす”っていうのは、スロープや滑車と全く同じだね！」
👧あかり：「そう！ てこも滑車も斜面も、“自然界のルール”は共通なんだよ。」

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⑤ よく出る道具の関係まとめ

道具	力の大きさ	距離	仕事の量
斜面（スロープ）	小さくなる	長くなる	同じ
動滑車	1/2になる	2倍になる	同じ
てこ（長い腕）	小さくなる	長くなる	同じ

📘 覚え方：

「力をへらすと、動かす距離がのびる。」

これが“仕事の原理”の正体！

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🧭 よくあるミスTOP3

ミス	直し方
①　kgのまま計算	100g＝1Nに直す（例：40kg＝400N）
②　cmのまま代入	必ずmに直す（例：20cm＝0.2m）
③　動かす距離を取り違える	てこ・滑車・斜面の動かす側の距離

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🔧 発展：合体問題に挑戦！（斜面＋動滑車）

問題
長さ8m・高さ2mの斜面に、動滑車をつけて20kg（＝200N）の荷物を持ち上げます。摩擦はなし。
① 垂直に持ち上げた仕事は？
② 引く力は？
③ 引く距離は？

解答
① 200N × 2m ＝ 400J
② 斜面を使うと：400J ÷ 8m ＝ 50N
　→ 動滑車で力は1/2 → 25N
③ 斜面距離8m × 動滑車で2倍 → 16m

👦ゆうと：「おお！ラクになったけど、16mも引っ張るのか！」
👧あかり：「そう。道具を組み合わせても、“仕事の原理”は変わらないんだよ。」

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🔍 目で見る“力と距離”のイメージ図

[垂直持ち上げ]
  ↑400N
  ■
  |
  3m

[斜面]
 →（150N）＿＿＿＿＿＿＿＿■
           ／
         ／
       ／
    3m 高さ

[動滑車]
  ↓20N
  ○＝＝＝■（荷物40N）
     ↑↑
     2本で分担

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💬 まとめ

• 「仕事の原理」＝どんな道具を使っても仕事（力×距離）は同じ！
• 力を小さくした分だけ距離は長くなる。
• 1N＝100g、距離はm単位に必ず直す！
• 入試の合体問題（斜面＋滑車）でも考え方は同じ！

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🪶補足コラム：動滑車（どうかっしゃ）のひみつ

🔎「動滑車ってどんなもの？」と思った人はここをチェック！

👦ゆうと：「“動滑車”って聞いたけど、よくわからない…。」
👧あかり：「じゃあ簡単に説明するね！」

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① 動滑車とは？

「滑車」はロープをかけて重いものを動かす“車（くるま）”のこと。
中でも「動滑車（どうかっしゃ）」は、荷物といっしょに動く滑車のことだよ。

• 固滑車：天井に固定。力の向きだけ変える。
• 動滑車：荷物と一緒に動く。力が半分になるけど、距離が2倍になる。

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② なぜ力が半分になるの？

荷物は2本のロープで支えられているから！
ロープが2本あれば、それぞれが半分ずつ力を分け合う。

例）荷物が400Nの重さなら、1本あたり200N。
→ 引く力は200NでOK！

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③ なぜ距離が2倍になるの？

ロープを1m引くと、2本のロープの分だけ動く。
つまり荷物は 0.5mしか上がらない。

➡ 力が半分になるかわりに、距離が2倍！
➡ 「力×距離」は同じだから、仕事の量は変わらない。

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④ まとめ

覚え方	内容
力の大きさ	半分になる
動かす距離	2倍になる
仕事の量	同じまま
理由	2本のロープで支えるから

👧あかり：「“2本で支えるから半分の力でOK、でも2倍動かす！”って覚えよう！」
👦ゆうと：「うん、これなら忘れなさそう！」

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💬 先生のまとめ

• 「仕事の原理」＝どんな道具を使っても仕事（力×距離）は同じ！
• 力を小さくした分だけ距離は長くなる。
• 1N＝100g、距離はm単位に必ず直す！
• 入試の合体問題（斜面＋滑車）でも考え方は同じ！

👦ゆうと：「“仕事”って、結局“力と距離のバランス”なんだね！」
👧あかり：「そう！道具をうまく使えばラクになるけど、全体のエネルギー量は変わらない。それが自然の法則だよ。」

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💬 Q&Aでわかる！「仕事の原理」の考え方

Q1　力が小さくなるのに、なんで仕事の量は同じなの？

👦ゆうと：「スロープを使うと力が小さくなるのに、どうして仕事の量は同じなんだろう？」
👧あかり：「いい質問！　“仕事”は“力×距離”で決まるでしょ？ 力を半分にすると、距離を2倍にしないと同じ仕事量にならないの。」
👦ゆうと：「あっ、だから“力が小さいほど長く動かす”んだね！」
👧あかり：「そう。どんな道具を使っても“力×距離”が同じになる――これが仕事の原理の基本なの。」

Q2　動滑車では、なんで力が半分になるの？

👦ゆうと：「動滑車って、どうして引く力が半分になるの？」
👧あかり：「ロープが2本で荷物を支えてるからだよ。2人で1つの荷物を持てば、1人あたりの力が半分になるでしょ？ あれと同じ原理！」
👦ゆうと：「なるほど！ 2本のロープが“力を分け合う”ってことなんだね！」
👧あかり：「そうそう。だから“2本なら1/2、3本なら1/3”って考えると、入試でもすぐ解けるよ。」

Q3　てこで力が小さくなるのは、どうしてなの？

👦ゆうと：「てこって、支点から遠いほど軽く感じるよね？　なんで？」
👧あかり：「支点から遠いほど“てこの腕の長さ”が長くなるから。長い棒は小さい力でも大きく動かせるでしょ？　力×距離のバランスで決まるの。」
👦ゆうと：「あっ、“力が小さいけど長く動かす”っていうスロープと同じ考え方だ！」
👧あかり：「その通り！　“てこ”も“滑車”も“斜面”も、全部“仕事の原理”でつながってるんだよ。」

Q4　どうして「距離」がそんなに大事なの？

👦ゆうと：「問題を解くときって、つい“力”ばかり見ちゃうけど、なんで“距離”がそんなに大事なの？」
👧あかり：「いいところに気づいたね。力が小さくても、距離を長くすれば同じエネルギーになる。つまり“距離”がエネルギーの使い方を決めるんだよ。」
👦ゆうと：「つまり、力だけじゃなくて“どれだけ動かしたか”もセットで考えるってこと？」
👧あかり：「そう！ 物理は“力”と“距離”がペアで登場する。だから単位もN（ニュートン）とm（メートル）をセットで使うんだ。」

Q5　道具を使ってもエネルギーが減らないの？

👦ゆうと：「道具を使うと楽になるんだから、エネルギーが減ってるように感じるけど？」
👧あかり：「実は“楽になる”＝“エネルギーが減る”じゃないの。力は減っても、動かす距離がのびてるから、トータルの仕事量は変わらないの。」
👦ゆうと：「じゃあ、スロープでも滑車でも、使うエネルギーは同じなんだ！」
👧あかり：「そう。ただし、摩擦があるとちょっと多めに必要になるけど、それは“効率”の話。次の回でやろうね。」

🌟まとめ

• 「力が小さくなる＝距離がのびる」
• 「道具が変わっても“仕事の量”は同じ」
• 「すべては“力×距離＝一定”という考え方で説明できる」
• 「エネルギーは消えるわけじゃない、形を変えて使われるだけ」

✅先生からアドバイス

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導入（短縮版🧮確認問題コーナー（中3理科：仕事の原理）

👧あかり：「ここまでの復習をしてみよう！」
👦ゆうと：「一問ずつ確かめながらやると、テスト前でも安心だね！」）

🔹① 用語の確認（基本のキホン）

🔹② 計算問題（基本）

🔹③ 応用（考え方）

👧あかり：「これができたら、“仕事の原理”はもうバッチリ！」
👦ゆうと：「うん！あとはミスしやすい単位変換だけ気をつけよう！」

🚀チャレンジ問題（入試レベル）

👦ゆうと：「“仕事の原理”の計算　もうすこしやってみない。」
👧あかり：「じゃあ、本番レベルのチャレンジ問題で練習してみよう！」

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💡アドバイス

・必ず「単位」をそろえて計算する（Nとm）
・考え方は「力が小さくなった分、距離が長くなる」
・問題を見たら、まず どの道具（斜面・滑車・てこ） の話かを整理して考えること！

🎬エンディングストーリー

👦ゆうと：「ふぅ〜、今日の“仕事の原理”は頭使ったな〜。
でもさ、これで僕も“仕事名人”になれた気がする！」

👧あかり：「え、ゆうとが“仕事名人”？ それ、部屋の掃除もしない人が言う？😅」

👦ゆうと：「いやいや、今日はノート3ページも書いたんだよ！
“仕事＝力×距離”だから、シャーペンを動かした距離もちゃんとカウントしていいでしょ！」

👧あかり：「…それ、物理的には“仕事”になるけど、テストの点にはならないからね（笑）」

👦ゆうと：「うわ〜、やっぱりそこ突っ込むか〜！
でも、今日の俺はちょっと違うぞ。力が小さくても、コツコツ距離をのばせば“仕事の量”は増えるんだ！
だから僕も、“少しずつ続ける”作戦で頑張る！」

👧あかり：「お、いいこと言うじゃん！
勉強も同じだよ。短時間でもコツコツ積み重ねれば、必ず力になる。
“力を半分にしても、距離を2倍”――努力も同じで、小さな努力を長く続けることが大きな成果につながるんだよ。」

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✨今日も小さな一歩を積み重ねていきましょう。

勉強も「力×距離」です。
いきなり大きな力を出すよりも、毎日コツコツ続ける距離をのばすほうが、結果は大きくなります。

少しずつの努力が積み重なって、やがて「できた！」という大きな力に変わります。