小6理科「てこが水平につり合うとき」つり合う条件をわかりやすく解説

小学6年生理科「てこのはたらき」で学習する、「てこが水平につり合うとき」について解説するよ。

てこは、ただ「重い方にかたむく」わけではないんだ。

力の大きさと支点からの距離の両方が、てこをかたむけるはたらきに関係しているよ。

シーソーや実験用てこの図を見ながら、「どんなときに水平につり合うのか」を考えていこう。

「支点・力点・作用点ってなんだっけ？」という人は、先に「支点・力点・作用点とは？」の解説ページを確認してね。

この記事で分かること

てこは、どちら側にかたむくのか
重さだけでなく、支点からの距離も関係すること
「てこをかたむけるはたらき」の求め方
てこが水平につり合う条件

てこが水平につり合うときのきまり

1. てこはどちらにかたむく？

まずは、身近なシーソーで考えてみよう。

くまごろう

2人が支点から同じ距離に座っていて、片方の人の方が重かったら、シーソーはどうなるかな？

たろう

重い人の方にかたむくね。

2人が支点から同じ距離に座っているなら、重い人の側の方が、シーソーをかたむけるはたらきが大きくなるよ。

てこは、てこをかたむけるはたらきが大きい側にかたむくよ。

ただし、ここで大切なのは、「重い方がいつでもかたむく」とは限らないということ。

その理由を、このあと見ていこう。

2. てこが水平につり合うのはどんなとき？

では、2人の重さが同じだったらどうなるかな？

2人の重さが同じで、さらに支点からの距離も同じなら、左右のかたむけるはたらきも同じになるね。

左右のかたむけるはたらきが同じになると、シーソーは水平につり合うよ。

たろう

じゃあ、重さがちがう2人だと、水平にはできないの？

くまごろう

ところが、そうとは限らないんだ。

3. 重さだけでなく「位置」も関係する

重さのちがう2人が、そのままシーソーに乗ると、こんなふうになることがあるよ。

でも、重い人は支点の近くへ、軽い人は支点から遠くへ動いてみると……。

たろう

あれ？重さがちがうのに、水平になった！

くまごろう

そう。ここがとても大切なんだよ。シーソーをかたむけるはたらきは、重さだけでは決まらないんだ。

てこをかたむけるはたらきを重さと支点からの距離の積で比べ、左右の値が違うと傾き、同じだと水平につり合うことを示した図

シーソーをかたむけるはたらきには、「力の大きさ」と「支点からの距離」の両方が関係している。

では、本当にどんなきまりになっているのかを、理科の実験で確かめてみよう。

4. 実験用てこで調べよう

てこのつり合いを調べる実験では、実験用てこを使うよ。

実験用てこの左右のうでは同じ長さで、おもりをつるしていないときは水平になっているよ。

左右のうでには、支点からの位置が分かるように1～6の目盛りが付いているんだ。

この目盛りにおもりをつるして、どんな組み合わせなら水平につり合うのかを調べるよ。

たとえば、左右のかたむけるはたらきが同じでないと……。

てこは水平にならず、どちらかにかたむくよ。

一方で、こんな組み合わせではどうかな？

左の6の位置に10g、右の3の位置に20gのおもりをつるし、実験用てこが水平につり合っている図

左は6の位置に10g、右は3の位置に20g。

たろう

右のおもりの方が重いのに、水平につり合っているね！

くまごろう

そう。ここから、「おもりの重さ」と「支点からの距離」の関係を調べてみよう。

5. てこをかたむけるはたらきのきまり

さっきの実験を計算してみよう。

左側は、10gのおもりを支点から6の位置につるしているので、

10 × 6 ＝ 60

右側は、20gのおもりを支点から3の位置につるしているので、

20 × 3 ＝ 60

たろう

どっちも60になった！

くまごろう

そう。てこでは、おもりの重さと支点からの距離をかけて考えることができるんだよ。

さらに、別の組み合わせでも見てみよう。

左のうでの6の位置に30gをつるしたとき、右のうででは6の位置に30g、3の位置に60g、2の位置に90g、1の位置に180gでつり合うことを示した図

この図では、左のうでの6の位置に30gのおもりをつるしているよ。

このとき、左のてこをかたむけるはたらきは、

30 × 6 ＝ 180

になるね。

右側も見てみると、

30gを6の位置 → 30 × 6 ＝ 180
60gを3の位置 → 60 × 3 ＝ 180
90gを2の位置 → 90 × 2 ＝ 180
180gを1の位置 → 180 × 1 ＝ 180

たろう

全部、かけ算の答えが180になっている！

このように、てこをかたむけるはたらきは、力の大きさと支点からの距離を使って考えることができるよ。

てこをかたむけるはたらき

＝力の大きさ × 支点からの距離

実験用てこでは、おもりが重いほど、てこに加わる力も大きくなるので、おもりの重さと支点からの位置を使って比べることができるんだ。

つまり、「重いかどうか」だけを見るのではなく、「支点からどれくらい離れているか」も合わせて考えることが大切だよ。

6. てこが水平につり合う条件

では、「かたむく場合」と「水平につり合う場合」を比べてみよう。

シーソーでは重さだけでなく支点からの距離もつり合いに関係することを3つの場面で示した図

左の図では、

左：10 × 6 ＝ 60
右：10 × 3 ＝ 30

なので、60 ＞ 30。

左側のかたむけるはたらきの方が大きいため、てこは左側へかたむくよ。

右の図では、

左：10 × 6 ＝ 60
右：20 × 3 ＝ 60

なので、60 ＝ 60。

左右のかたむけるはたらきが同じなので、てこは水平につり合うんだ。

てこが水平につり合う条件

左の「てこをかたむけるはたらき」＝右の「てこをかたむけるはたらき」

たろう

「重い方にかたむく」じゃなくて、重さと支点からの距離をかけて比べればいいんだね！

くまごろう

その通り。これが「てこが水平につり合うとき」の一番大切なきまりだよ。

てこを動かして、水平につり合わせてみよう

ここまで分かったら、「ゆみねこのてこ実験ラボ」で実際におもりを動かして、てこが水平につり合う組み合わせを見つけてみよう！

おもりの重さと支点からの距離を変えながら、まずは「どちらにかたむくかな？」と予想してから確かめると、てこのつり合いのきまりがもっと分かりやすくなるよ。

もっと大きな画面で使ったり、自由実験でもっといろいろな組み合わせを試したい人は、「ゆみねこのてこ実験ラボ」を開くいてみよう！

では、簡単な問題で確認してみよう。

左のうでの3の位置に20gのおもりをつるしました。右のうでの6の位置におもりをつるして水平にするには、何gのおもりが必要かな？

答えを見る

答え：10g

左のはたらきは、20×3＝60。
右側も60になればよいので、□×6＝60。
□＝10だから、10gのおもりをつるせば水平につり合うよ。

7. 重要語句まとめ

言葉	意味
実験用てこ	てこのつり合いなどを調べるために使う、左右に目盛りが付いた実験器具
てこをかたむけるはたらき	力の大きさと支点からの距離によって決まる、てこをかたむけようとするはたらき
水平につり合う	左右のてこをかたむけるはたらきが同じになっている状態

8. テスト対策ポイント

テスト直前チェック

てこは、てこをかたむけるはたらきが大きい側にかたむく。
てこをかたむけるはたらきには、力の大きさと支点からの距離の両方が関係する。
てこをかたむけるはたらき＝力の大きさ×支点からの距離
左右のてこをかたむけるはたらきが同じとき、てこは水平につり合う。
同じ距離なら、力が大きい側のかたむけるはたらきが大きくなる。
同じ力なら、支点から遠い側のかたむけるはたらきが大きくなる。
「重い方が必ず下がる」と覚えるのではなく、力の大きさと支点からの距離をセットで考える。

ここまで学習できたら、「てこが水平につり合うとき」のテストやドリルにも挑戦してみよう！

小6理科「てこが水平につり合うとき」テスト対策練習問題
 【小6理科】「てこのつり合い」重要語句ドリル
 【小6理科】「てこをかたむけるはたらき」内容理解ドリル
 【小6理科】「てこのつり合い」計算ドリル
 【小6理科】「てこのつり合い」図解問題ドリル

くまごろう

てこのつり合いのきまりが分かったら、次は「てこを利用した道具」について学習しよう！

9. 参考文献・参考資料

※本記事では、小学6年生で学習する「てこの規則性」に合わせて、てこをかたむけるはたらきと、水平につり合う条件を説明しています。

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青山学院大学教育学科卒業。TOEIC795点。２児の母。2019年の長女の高校受験時、訳あって塾には行かずに自宅学習のみで挑戦することになり、教科書をイチから一緒に読み直しながら勉強を見た結果、偏差値20上昇。志望校の特待生クラストップ10位内で合格を果たす。 ※サイト全体の運営実績についてはこちらにまとめています。