運動方程式の検証

1.目的

・一定の力が働いているとき,加速度は一定であることを知る。
・加速度は,力の比例し,質量に反比例することを理解する。

2.必要な器具

・パソコン(DataStudioを搭載)
・大型テレビ(大きなモニター・プロジェクターがあればよい)
・距離センサー
・0.5kgの台車+おもり0.5kg
・定力装置(0.48N,0.98N)
・ガイドレール(なくても構わない)

3.DataStudioの設定

・取込速度=50Hz
・「実験の設定」→「取込オプション」→「遅延開始」→「測定データ」を 「速度で0より大きく」に設定すると, 動き始めてから測定を開始します。
※ただし,どうしても手で押さえているので動いてしまい, 手を放していないのに測定を開始してしまいます。 すぐに手を放す練習が必要です(生徒にその場でやらせるのはちょっと難しい)。

4.実験方法

1.ガイドレールに定力装置を置きます。その反対端に距離センサーを置きます。

2.0.5kgの台車をガイドレールに置きます。

※台車には反射を良くするため,工作用紙を取り付けてあります。
3.台車に定力装置のひもを取り付け引きます。

4.DataStudioの「開始」ボタンを押します。
5.その瞬間に手を放します。
6.停止を押して,測定を終了します。

5.授業案

実験@:0.5kgの台車に0.5Nの力を加えたら。
手順
1.0.5kgの台車に0.5Nの力を加え続けたら,速度はどのように変化するか, 生徒にv-tグラフを予想してもらいます。
2.生徒同士で意見交換させます。
3.生徒の意見が違うポイントを明確にして実験します。
・ここでは,台車に一定の力を加えたら,一定の加速度が得られることを主眼にします。

実験A:質量や力を変えたら。
手順
1.実験@で得られた比例のグラフをベースに,質量を変えたときや力を変えたときの v-tグラフを予想させます。
2.生徒同士で意見交換させます。
3.生徒の意見が違うポイントを明確にして実験します。

実験プリント

実験結果

6.メモ書き

・グラフにマス目を入れると,定量的な視点を生徒は持つかもしれない。
・実験@は完全なグラフにすること。これがずれるとやり直しはきかない。

7.実際の授業へのリンク

25年度中学三年物理での授業

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