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力学的エネルギー 8班 廣島望，福嶋悠太，二村有哉，正平浩佑，松尾佳奈 1.滑車（定滑車） 100ｇのおもりを持ち上げる 必要な力 引いた距離と 持ち上がった距離 1.滑車（定滑車） ○おもりの重さと同じ力が必要 ○手で引いた距離 ll おもりが動いた距離 動滑車を使うと どうなるのか？？？ 1.滑車（動滑車） ＜実験方法＞ 動滑車にかかった糸の一端をスタンドに固定し， おもりを高さ10ｃｍまで静かに持ち上げる。そ のときのばねばかりも目もりを読む。また，糸 を引いた距離（ばねばかりの下端が上昇した距 離）をはかる。 （おもり35ｇ使用） 1.滑車（動滑車） ＜実験結果＞ ばねばかりの目もりは0.17Nだった。 おもりを10ｃｍ持ち上げるためには，20ｃｍ糸を引かなければ ならなかった。 つまり，動滑車を使うと・・・ 糸を引く力⇒おもりと滑車にはたらく重力の１/２倍 糸を引く距離⇒直接手でおもりを持ち上げた距離の２倍 1.滑車（動滑車） ＜留意点＞ ・糸を引くときは垂直に引くように注意する。 ・定滑車の実験を行ってから行うと比較しやすい。 ・おもりの重さを重くしないと，糸を引く力が１/２倍になったことを 実感しにくい。 （→大きな動滑車を使って人を持ち上げる・・・ などの実験ができるとよい） 1.滑車（定滑車＋動滑車） ＜方法＞ 右図のように、動滑車を二つ用いて組み 合わせ、ばねばかりで重さをはかる。 ＜結果＞ １㎏の重りを引くと250ｇになり、引く 長さは、4倍になった。 1.滑車（動滑車＋定滑車） ＜実験上の留意点＞ ・動滑車のみ、定滑車のみの場合と比較しながら実験を行い、引くときの 力の差や、引くときの必要な距離などの違いを感じられるようにする。 おもりは重いもののほうが、引く力が軽くなることを実感しやすい。 装置自体が不安定なため、紐はゆっくりと引くようにする。 紐を引く力は、動滑車の重さも含まれるため、軽いものを使うようにす る。 2.位置エネルギー この実験は，位置エネルギーの大きさと高さや質量の関係を調べる実験である。 〈実験器具〉 小球（質量が異なる2種類の鉄球） レール 木片 スタンド ものさし 2.位置エネルギー ＜実験方法＞ ①装置を組み立てる。 ②小球を転がして，衝突した木片が動いた距離を測る。 （高さを2倍，3倍と規則的に変えていく。） ③質量が異なる小球で②と同じ活動を行う。 2.位置エネルギー ＜実験結果＞ 小球：大 小球：小 1回目 2回目 3回目 平均 21.9 高さ(cm) / 距離(cm) 20 9.2 9.4 9.7 9.4 17.7 18.0 15 7.4 7.8 7.8 7.7 12.3 11.8 12.4 10 5.2 5.2 5.3 5.2 6.4 6.2 6.1 5 2.6 2.6 2.6 2.6 高さ(cm) / 距離(cm) 20 1回目 2回目 3回目 平均 22.1 22.4 21.3 15 17.4 18.9 10 13.0 5 5.8 高さが高いほど，また小球の質量が大きくなるほど位置エネル ギーは大きくなる 2.位置エネルギー ＜留意点＞ 木片が大きすぎると，高さや質量を変えても, 木片が動く距離があまり変わらなく なってしまう。 同じレールと木片を使用しないと摩擦力の差が出てしまい，データにも差が生じ てしまう。 小球が軽くて，木片が動かない場合があるため，そのときはフィルムケースに ワッシャーを入れて木片の代わりにする必要がある。 小球を転がすために手離すときに，運動エネルギーを与えないように注意する必 要がある。 小球の大きさによって位置エネルギーが変化するのではなく，小球の質量によっ て位置エネルギーが変化することを理解させるように説明する必要がある。 ３．運動エネルギー ＜実験器具＞ レール，木片，速度計， ビー玉（10g），ステンレ ス球（20g），鉄球 （30g） ビー玉 鉄球 ステンレス球 ３．運動エネルギーの実験 ＜実験方法＞ ①レールの先に木片 を置く。 ②重さの違う球を レールの上に置き， 速さを変えて転がす。 ばねのついた （速さは速度計で測 発射台 定する） ③各球を木片に当て て，動いた木片の距 離を測定し，表やグ ラフに示す。 速度計 木片 ３．運動エネルギー ＜実験結果＞ 運動エネルギーの実験 9 鉄球 8 木片の距離 (cm) 7 ステンレス球 6 ビー玉 5 4 3 2 1 0 1 1.2 1.4 1.6 1.8 速さ 2 2.2 2.4 球の重さが重ければ重いほど，速さが速ければ速い ほど木片の動く距離は長くなる！！ ３．運動エネルギー ＜留意点＞ ・ 10gのビー玉を使用する場合，木片ではなくフィルムキャップに粘土を 入れたものを使用する。 ・ 装置がない場合，木片だけでなく，球もフィルムキャップにし，中に 入れる粘土の量で球の重さに変化を出しておく。 ＜注意点＞ ・ 速度計と木片の間はある程度空けておく必要がある。 ・ 結果が２つあるので，条件制御を行う。