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イントロ

グラフで運動を読む

運動を線の形で見る

グラフは運動の絵ではなく、『時間に対して何がどう変わるか』を記録したものです。傾きや横ばいの意味が分かると、文章がなくても運動を追えるようになります。

定義

運動グラフ

教科書では
時間に対して、位置や速度がどう変わるかを表したグラフです。
言いかえると
線の形そのものが実際の道の形を表すのではなく、縦軸の量が時間とともにどう変わったかを記録しています。だから右上がりに見えても、斜めの坂を進んでいるとは限りません。
公式

まずは傾きで読む

運動グラフの最初の入口は、何のグラフでも『傾きが何を表すか』を押さえることです。

位置-時間グラフ

位置-時間グラフでは、線の傾きが速度 v を表します。

  • 速度
使うときのコツ

横ばいなら傾き 0 で、その区間は止まっています。

速度-時間グラフ

速度-時間グラフでは、線の傾きが加速度 a を表します。

  • 加速度
使うときのコツ

右上がりなら正、右下がりなら負と読みます。

解くコツ

まず『傾きで読む問題か』を確認し、そのあとに面積を使うかどうかを考えます。

比較
比べる点位置-時間グラフ速度-時間グラフ
傾きで分かること速度加速度
面積で分かることふつうは使わない変位
横ばいの意味止まっている一定の速度で進む

比べる点傾きで分かること

位置-時間グラフ
速度
速度-時間グラフ
加速度

比べる点面積で分かること

位置-時間グラフ
ふつうは使わない
速度-時間グラフ
変位

比べる点横ばいの意味

位置-時間グラフ
止まっている
速度-時間グラフ
一定の速度で進む

位置-時間グラフは傾き、速度-時間グラフは傾きと面積が読み取りの中心です。

図解上段に位置時間グラフ、下段に速度時間グラフを並べ、横ばい区間の意味が変わることを示した図
上段の x-t グラフでは横ばいが『位置が変わらない』ことを表し、下段の v-t グラフでは横ばいが『速度が一定』を表します。同じ横ばいでも、縦軸が違えば意味が変わることをここで切り分けます。
公式

速度-時間グラフでは面積も使う

速度-時間グラフだけは、傾きだけでなく下の面積からも答えを出せます。

速度-時間グラフの面積

時間軸との間の面積が、その区間の変位 Δx を表します。

  • 変位
使うときのコツ

長方形や三角形の面積に分けると、変位をそのまま計算できます。

解くコツ

v-t グラフを見たら、傾きで加速度、面積で変位と読み分けます。

図解速度時間グラフの長方形部分を色で塗り、その面積が変位になることを示した図
一定の速度で進む区間では、v-t グラフの下にできる長方形の面積がそのまま変位になります。『速さの高さ』と『時間の長さ』を掛けると距離になる、という見方を図で固定します。
場面
速度-時間グラフで、最初の 2 s は 3 m/s、その後の 1 s は 0 m/s を表している。
順に考えると
最初の 2 s に進んだ変位は、長方形の面積として 3 × 2 = 6 m と読めます。その後の 1 s は速度が 0 なので、変位は増えません。速度-時間グラフでは、縦の値を見るだけでなく、下の面積が何を表すかまで使えると計算問題に対応しやすくなります。
ここが結論
この 3 s 全体の変位は 6 m です。速度-時間グラフでは面積が変位になることを押さえましょう。
確認

確認テスト 1

Q1

位置-時間グラフが横ばいの区間は、どんな状態を表していますか。

確認

確認テスト 2

Q1

速度-時間グラフで、グラフと時間軸にはさまれた面積が表すものはどれですか。

まとめ

まとめ

  1. 1

    位置-時間グラフは位置の変化を見る

  2. 2

    位置-時間グラフの傾きは速度を表す

  3. 3

    速度-時間グラフの傾きは加速度、面積は変位を表す

  4. 4

    縦軸が何かを確認してから線の形を読む