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【中1理科】音の伝わり方をわかりやすく解説!ヘルツの計算問題の解き方とテスト対策

理科の問題集で勉強中 中学生
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中学生向けに、理科の定期テスト対策用として「音の伝わり方(音の大小や高低、音の伝わる速さ)など)」を解説し、一問一答問題や音の計算問題を用意しました。

テストによく出るポイントもまとめているので、ぜひ定期テストで高得点をねらいましょう!

※関連記事:中学理科の計算問題
※関連記事:【高校入試】理科でよく出る問題の一問一答

  1. 中学理科:音の伝わり方
    1. 振動で音が伝わる
    2. 音は空気中を伝わる
    3. 水や金属も音を伝える
    4. 音の速さの計算方法
      1. 音の速さを求める公式
    5. 気体より液体や固体のほうが音は速く伝わる
    6. 音の大きさは振幅で決まる
    7. 音の高さは振動数で決まる
    8. 弦の振動と音の大きさや高さ
  2. ヘルツ(Hz:振動数)とは?
    1. ヘルツの求め方の公式
      1. 周期とは?
    2. ヘルツを求める計算例
      1. 解き方:
    3. 中学生向けの覚え方のポイント
  3. 中学理科:音の一問一答問題
    1. 解答
  4. 音の速さの計算問題
    1. 解答
  5. ヘルツ(振動数)を求める計算問題と解答
    1. 問題1: 周期から振動数を求める
    2. 問題2: 波長と音速から振動数を求める
    3. 問題3: 複数の振動から周期を計算し、振動数を求める
    4. 問題4: 周期が長い場合の振動数
    5. 問題5: 波長、音速、周期のすべてを利用
  6. 【中1理科】音の伝わり方に関する実験例
    1. 頻出例①:音叉を使った振動観察の実験
    2. 真空ポンプを使った実験とその考察
  7. 中1理科テストで出る問題の傾向
    1. 計算問題(音速・振動数・波長)
    2. 音の高さや大きさに関する記述問題
  8. 中学理科の勉強法
    1. 教科書や参考書で単元理解を深める
    2. 問題集や学校のワークを解く
    3. 覚えていない用語や知識を覚えなおす
    4. 実験の目的・手順・結果・考察を覚える
    5. 記述問題の演習をする
      1. 問題と解答がずれていないか確かめる
      2. 解答の文末が適切な書き方になっているか確かめる
    6. 苦手単元はすぐにつぶしておこう
  9. 中学理科の問題集
    1. 『ひとつひとつわかりやすく。』
    2. 『理科 標準問題集』
    3. 『自由自在問題集 理科』
    4. 『改訂版 中学理科が面白いほどわかる本』
  10. まとめ

中学理科:音の伝わり方

音の伝わり方について解説します。

振動で音が伝わる

音は、物体が振動することで発生します。音が発生するとまわりの空気が振動し、その振動が波となって伝わっていきます。

音は空気中を伝わる

音は空気中を伝わります。空気のないところ(=真空)では音は伝わりません。

水や金属も音を伝える

音は空気中だけでなく、水などの液体や金属などの固体でも伝わります。

プールに潜っている状態で人に話しかけると声が聞こえますが、水中でも音が伝わるからです。

音の速さの計算方法

音が空気中を伝わる速さは「約340m/s(秒速340m)」です。気温などによっても変化します。

音の速さを求める公式

テストでは「音の速さ」を求める問題もよく出てきます。音の速さは以下の公式で求められます。

音の速さ(m/s)=音が伝わる距離(m)÷音が伝わる時間(s)

例えば1020m離れた場所で雷が鳴り、その雷の音が3秒後に伝わったとしたら以下の計算で音の速さを求めます。

1020m÷3s=340m/s

気体より液体や固体のほうが音は速く伝わる

音は物質をとおしても伝わりますが、一般的に気体よりも液体や固体のほうが速く伝わります。

花火の音や雷鳴から音の速さや距離を求める問題がよく出てきますが、空気中なので「340m/ s」と指定されていることが多いです。

ですが、液体のほうが音は速く伝わるため、海底の深さを求める問題では「1500m/ s」のように指定されていることがよくあります。

問題文中の「音の速さを~とする」という指定を見落とさないよう気を付けましょう。

音の大きさは振幅で決まる

音の大きさは音源の揺れ幅(=振幅)で決まります。

  • 大きい音:振幅が大きい
  • 小さい音:振幅が小さい

音の高さは振動数で決まる

音の高さは音源が1秒間に振動する回数(=振動数)で決まります。

  • 高い音:振動数が多い
  • 低い音:振動数が少ない

また、音の振動数はHz(ヘルツ)で表します。100Hzなら、1秒間に100回振動しているという意味です。

弦の振動と音の大きさや高さ

弦をはじくと音が発生します。弦の音の大きさや高さは「弦をはじく強さ」「弦の太さ」「弦の長さ」「弦の張り方」の4つの条件で決まります。

  • 大きい音→弦を強くはじく
  • 高い音→細く短い弦を強く張る

ヘルツ(Hz:振動数)とは?

ヘルツは 「1秒間に何回振動しているか」 を表す単位で、振動数 とも呼ばれます。
例えば、振動数が50 Hzなら、1秒間に50回の振動が起きているということです。

ヘルツの求め方の公式

ヘルツを求める公式は次の通りです:

ヘルツの求め方の公式

周期とは?

  • 1回の振動にかかる時間のこと。
  • 単位は「秒 (s)」で表します。

ヘルツを求める計算例

例題:1回の振動にかかる時間が0.01秒の音の振動数を求めなさい。

解き方:

  1. 公式を使います:
ヘルツの求め方の公式
  1. 周期は0.01秒なので:
  1. この音の振動数は 100 Hz です!

中学生向けの覚え方のポイント

  1. 公式を覚える!
振動数(ヘルツ)を求める公式
  1. 単位を確認する!
    • 振動数は Hz、周期は 秒 (s)
  2. 身近な例で考える!
    • 高い音(ピアノの高音)は振動数が多い。
    • 低い音(ドラムの低音)は振動数が少ない。

    中学理科:音の一問一答問題

    (1)音は物体が(  )することで発生する。( )に入る語を答えてください。

    (2)振動して音を発生しているものを何といいますか。

    (3)音源が振動すると、その振動が(  )になって周りに伝わっていく。( )に入る語を答えてください。

    (4)音は空気中を伝わります。水などの液体や金属などの固体では伝わりますか。

    (5)以下の図のようにAの音さをたたいて音を鳴らすと、Bの音さも鳴りますか。

    (6)以下の図のように、Aの音さとBの音さの間に板を置くと、Bの音さは板を置かない場合とくらべて変わりますか。
    ア:変わらない イ:さらに大きくなる ウ:鳴りにくくなる

    (7)音の速さは距離を何で割ると求められますか。

    (8)1200m離れた場所で花火が打ち上げられました。それから4秒後に花火の音が聞こえたとき、伝わった音の速さは何m/ sですか。

    (9)音の大きさは振動の揺れ幅で決まります。振動の揺れ幅を何といいますか。

    (10)2つの音源を比較したとき、音が大きいのは振幅が大きいほうと小さいほうのどちらですか。

    (11)以下の波形では、A、Bのどちらの音のほうが大きいですか。

    (12)音の高さは音源が1秒間に振動する回数で決まります。1秒間に振動する回数を何といいますか。

    (13)2つの音源を比較したとき、音が高いのは振動数の多いほうと少ないほうのどちらですか。

    (14)以下の波形では、A、Bどちらのほうが音が高いですか。

    (15)振動数を表す単位をアルファベットで書いてください。

    (16)モノコードの弦をはじいて音を出す実験をします。弦を強くはじくと、音はどうなりますか。

    (17)モノコードの弦の長さが長いほど音はどうなりますか。

    (18)モノコードの弦を強くはるほど音はどうなりますか。

    (19)モノコードで高い音を出すには、弦の長さを①(長く/短く)して、太さを②(太く/細く)して、③(強く/弱く)はります。①~③に当てはまるほうを選んでください。

    (20)以下のア~エの波形のなかで、①もっとも大きくて高い音、②もっとも小さくて低い音をそれぞれ選んでください。

    解答

    (1)振動

    (2)音源

    (3)波

    (4)伝わる

    (5)鳴る

    (6)ウ(鳴りにくくなる)

    (7)時間

    (8)300m/ s ※1200m÷4秒=300m/ s

    (9)振幅

    (10)大きいほう

    (11)B

    (12)振動数

    (13)多いほう

    (14)A

    (15)Hz

    (16)大きくなる

    (17)低くなる

    (18)高くなる

    (19)①短く、②細く、③強く

    (20)①ア、②エ

    音の速さの計算問題

    (1)1700m離れた場所で花火が打ちあがるのを見えた5秒後に音が聞こえました。このとき、音の伝わる速さは何m/ sですか。

    (2)いなずまが見えてから6秒後に音が聞こえました。音の伝わる速さが340m/ sのとき、いなずまから何m離れた地点にいますか。

    (3)A君が1020m離れた地点にいるBさんに向かって大きな声で呼びかけました。音の伝わる速さが340m/ sのとき、A君の声は何秒後にBさんに届きますか。

    (4)海面から海底に向かって音を出して測定機器で調べたところ、海底で反射した音が5.4秒後に返ってきました。この地点での海底の深さは何mですか。海水中の音の伝わる速さを1500m/ sとします。

    解答

    (1)340m/ s

    1700m÷5秒

    (2)1920m

    340m/ s×6秒

    (3)3秒後

    1020m÷3秒

    (4)4050m

    1500m×5.4秒÷2
    ※海面から海底を往復して5.4秒なので、片道はその半分の時間になります

    ヘルツ(振動数)を求める計算問題と解答

    ヘルツの計算問題を5問作成し、解答も付けました。いずれも基礎的な内容から応用まで段階的に解けるように構成しています。

    問題1: 周期から振動数を求める

    1回の振動にかかる時間(周期)が0.02秒のとき、振動数(ヘルツ)はいくつですか?

    解答:

    周期が0.02秒のときの振動数を求める計算式

    問題2: 波長と音速から振動数を求める

    空気中の音速は340 m/s、波長が2 mの音の振動数を求めなさい。

    解答:

    空気中の音速は340 m/s、波長が2 mの音の振動数を求める計算式

    問題3: 複数の振動から周期を計算し、振動数を求める

    1秒間に100回振動する音の振動数を求めなさい。

    解答: 振動数は1秒間の振動回数と等しいので、そのまま答えます。

    振動数=100 Hz

    問題4: 周期が長い場合の振動数

    1回の振動に0.5秒かかる音の振動数を求めなさい。

    解答:

    1回の振動に0.5秒かかる音の振動数を求める計算式

    問題5: 波長、音速、周期のすべてを利用

    ある音波の波長が3.4 m、音速が340 m/sのとき、その振動数を求め、1回の振動にかかる時間(周期)も求めなさい。

    解答: 振動数を求めます:

    音波の波長が3.4 m、音速が340 m/sのときの振動数を求める計算式

    周期を求めます:

    音波の波長が3.4 m、音速が340 m/sのときの周期を求める計算式

    振動数は 100 Hz、周期は 0.01秒 です。

    【中1理科】音の伝わり方に関する実験例

    中学で習う「音の伝わり方」では、いくつか頻出の実験があります。

    頻出例①:音叉を使った振動観察の実験

    音叉おんさを振動させて、その振動が空気を通じて伝わることを確認する実験です。

    音叉の実験

    音叉を叩いて振動させ、その波長をグラフで表示させます。音には振動として空気を伝わる性質があることが分かります。また、耳に近づけると振動が音としても感じられます。
    テストポイント

    • 音は空気中で「縦波」として伝わること。
    • 音叉の振動が「音波」として伝わる仕組みを説明できるようにする。

    真空ポンプを使った実験とその考察

    真空ポンプ内にベルを設置し、空気を抜くことで、音が伝わらなくなる現象を確認する実験も良く出ます。

    空気が減ると音が徐々に小さくなり、完全な真空状態になると音が聞こえなくなることから、音が物質(媒質)を介して伝わることが分かります。

    テストポイント

    • 音は「媒質」がないと伝わらない。
    • 宇宙空間で音が聞こえない理由を説明できる。

    中1理科テストで出る問題の傾向

    計算問題(音速・振動数・波長)

    • 音速、波長、振動数の公式を用いた計算問題が頻出。
    • 例題:「音速が340 m/s、波長が2 mのときの振動数を求めなさい。」

    音の高さや大きさに関する記述問題

    • 高い音と低い音の違いを「振動数」、大きな音と小さな音を「振幅」で説明する問題。
    • 例題:「音が高くなると振動数はどのように変化しますか。」

    中学理科の勉強法

    理科は単元ごとに分かれているため、どうしても苦手単元が生まれやすいです。

    覚えられない、計算問題が苦手など、人によって得意・不得意はさまざまです。

    そこで、理科のテスト勉強をどうすれば良いかを簡潔に紹介します。

    ※関連記事:中学理科の勉強方法

    教科書や参考書で単元理解を深める

    まず、教科書や参考書を使って単元ごとにしっかり理解しましょう。

    理科は1つの知識や解き方をいくつもの単元で使えるわけではありません。「前回のテストで高得点だったから今回のテストも大丈夫!」と思っていると失敗しがちです。

    単元ごとにしっかり理解しておきましょう。

    問題集や学校のワークを解く

    いくら理解を深めても、アウトプットしないと記憶には定着しづらいです。

    単元を理解できたら、すぐに市販問題集や学校のワークを使って演習しましょう。

    学校の授業を受けたらその日のうちに教科書を読みなおし、問題集で演習するのが理科で高得点を取るコツです。

    覚えていない用語や知識を覚えなおす

    問題を解いたらすぐに答え合わせをしましょう。

    覚えきれていなかった用語や知識があれば、すぐ覚えなおし、その問題を解きなおします。

    繰り返し正解することで記憶に定着しやすくなります。

    • 公式の確認
      振動数の公式(周期、波長、音速との関係)をしっかり覚える。
    • 単位を意識
      周期(秒)、波長(メートル)、音速(m/s)など単位を間違えないこと。
    • 繰り返し練習
      よく似た問題を繰り返し解くことでテスト対策になります!

    実験の目的・手順・結果・考察を覚える

    理科は実験の問題がよく出てきます。単元ごとに代表的な実験がありますので、それぞれの実験で「目的」「手順」「結果」「考察」まで覚えておくと便利です。

    テストではこの4つのいずれか(もしくはすべて)が問題になります。

    覚えておくだけで正解できます。

    記述問題の演習をする

    80点以上を取りたい人は記述問題の演習もしましょう。

    理科でよく出てくる記述問題も、前述のような実験問題です。ここでも、「目的」「手順」「結果」「考察」を覚えておくと正解しやすくなります。

    問題と解答がずれていないか確かめる

    記述問題では、問題と自身の解答がずれていないか確かめましょう。

    原因を聞かれているのに結果を書いていると大きく減点されます。

    解答の文末が適切な書き方になっているか確かめる

    問題の問われ方によって解答の文末の書き方は決まっています。

    • なぜですか?→~(だ)から
    • 何のためですか?→~(の)ため
    • どのような違いですか?→Aは~で、一方Bは…という違い

    理科では特に「なぜ?」「何のため?」を聞く記述問題が多いです。

    文末を「~(だ)から」「~(の)ため」とするのを忘れないようにしてください。

    これだけで2-3点拾えます。

    苦手単元はすぐにつぶしておこう

    前述のように、理科は得意/不得意が単元ごとに分かれやすいです。

    苦手単元は中3になって高校受験勉強をはじめると大きな障壁になります。

    逆に、苦手単元を1つも残さずに中3を迎えられれば、受験対策でかなり有利になります。

    学校の授業を受けて問題集を解き、「この単元難しいかも」と感じたら、すぐ苦手克服に乗り出しましょう。

    いつもより復習の頻度を増やす、解説のくわしい参考書を併用するなどすれば克服しやすいです。

    中学理科の問題集

    最後に、中学理科のおすすめの問題集・参考書を紹介します。

    『ひとつひとつわかりやすく。』

    1冊目に紹介するのは「ひとつひとつわかりやすく。」のシリーズです。

    この問題集は基礎的な内容に特化しています。

    解説はイラスト多めで視覚的に分かりやすく、理科に苦手意識の強い人でもスムーズに勉強に入れます。

    学年ごとに分かれているので、高校入試対策で必要な単元の入っているものだけ利用するのにも便利です。

    演習問題は少ないので、学校のワークなどで補うと良いでしょう。


    中1理科をひとつひとつわかりやすく。改訂版 (中学ひとつひとつわかりやすく)

    出版社:学研プラス

    『理科 標準問題集』

    2冊目は「標準問題集」のシリーズです。

    解説はややシンプルですが、問題の質の高さで定評があります。

    しっかりと理解して解く問題が多く、着実にレベルアップできます。

    丸暗記に頼ってなかなか点数が伸び悩んでいる人に特におすすめです。中1~中3まで学年ごとに分かれています。


    中学1年 理科 標準問題集: 中学生向け問題集/定期テスト対策や高校入試の基礎固めに最適! (受験研究社)

    出版社:受験研究社

    『自由自在問題集 理科』

    3冊目は「自由自在」です。流行の浮き沈みの多い問題集のなかで、数十年前から一貫して人気のあるシリーズです。

    解説が分かりやすく、問題量も豊富です。基礎から難問まで幅広い問題が掲載されているので、理科が苦手な人から難関高校志望者まで使えます。


    中学 自由自在問題集 理科: 基礎から難関校突破まで自由自在の実力をつけるスーパー問題集 (受験研究社)

    出版社:受験研究社

    『改訂版 中学理科が面白いほどわかる本』

    最後に紹介するには「面白いほどわかる」のシリーズです。

    教科書以上に解説がくわしく、たくさんの図版を使って臨場感ある解説で理解が深まります。

    これ1冊で中学3年間を網羅しています。


    改訂版 中学理科が面白いほどわかる本

    出版社:KADOKAWA

    まとめ

    いかがでしょうか。

    中学理科の「音の伝わり方」について解説し、一問一答問題や音の速さの計算問題を用意しました。

    音は振動で伝わり、振動数が多いと高い音になり、振動の揺れ幅(振幅)が多いと大きい音になります。

    音の伝わる速さを求める問題は公式に当てはめると解きやすいです。

    問題集などで繰り返し解いて練習しましょう!

    ※関連記事:光の屈折:入射角・反射角や屈折の仕方などの解説と一問一答問題

    Z会 中学生コースの案内

    ※Z会について下記記事でくわしく紹介しています。
    【中学生向け】Z会タブレットコースの進め方:成績上位を取って難関校に合格する方法を解説

    【参考】
    ベネッセ教育情報
    教育出版

    プロフィール
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    福地 暁です。
    20年以上教育に携わり、現在は個別指導の塾を経営しています。

    これまで3000組以上のご家庭を担当させていただき、中学受験(灘中・御三家など最難関含む)、高校受験、大学受験(医学部・旧帝大含む)への合格をアシストしてきました。

    この記事では中学受験、高校受験、大学受験、英検・TOEIC対策、中学生・高校生の定期テスト対策など、さまざまな学習アドバイスをしています。

    みなさまの学びにプラスになる情報をお伝えしていきます!
    よろしくお願いします。

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