単振動�B（合力の向きと練習問題）

本年度から双方向のやりとりを多く取り入れていきたいと思います。 これは「物理教育通信　No.146」（APEJ物理教育研究会　発行）の 岸澤眞一先生（現拓殖大学学習支援センター）「日々の授業を組み立てる(1)」に大きな影響を受けました。 課題のほとんどは岸澤先生の考えたものです。

１．導入

前回は単振動のグラフを予想して実験をしました。 そして最後に課題２の予想をしてもらい終わってしまいました。 今日はそこから出発します。

２．課題２（上昇中と下降中のばね振り子の合力はどちら向き？）

プリントの課題２をみてください。

回収したプリントから，つり合いの位置にある重力と弾性力の大きさは同じであることは， みんな理解できているようでしたので，上昇中と下降中の弾性力について予想を聞いてみます。

生徒の予想：
Ａ君：上昇中は重力より小さく下向きで，下降中も同じ。
私　：では最高点では？
Ａ君：最高点では上向きに重力と同じ。
私　：ということは最高点ではつりあっているんだね。
私　：では他の意見は？
Ｂ君：上昇中は重力よりも大きく上向きで，下降中は重力よりも小さく下向き。
私　：なぜそう思った？
Ｂ君：上昇中は上に動いているんだから合力が上向きでなければならないし，下降中は合力が下向きだから。
私　：では，（チョークを上に投げて）上に上昇しているときは上向きの力が働いている？
Ｂ君：いや，重力しか働いていない。えーわかんね。
私　：ではA君，チョークが最高点にきたとき，力はつりあっている？
Ｂ君：いや，重力しか働いていないですけど･･･。 私　：そうだよねー。他に意見は？（シーン）いまのところ正解がないんですけど・・・。
私　：では意見もないようなので，今回は私から解説します。

※Ａ君が青，Ｂ君が緑。

私　：まずこの問題には自然長の位置が定められていないので，正解はふた通りあります。 しかし，共通していることがあります。まず，ここ（適当なところに線を引いて）が自然長であったら･･･
Ｃ君：あーどれも伸びが同じなのか。
私　：その通り！ですので，（イ）（ウ）（エ）ともに弾性力は同じ大きさで上向きになるはずです。 もしくは自然長の位置がもっと上ならすべて下向きになるはずです。 そして「速度の向きと力の向きは必ず一致するとは限らない」のです。 「一致するのは，加速度の向きと力の向きです。」 ここでは，上昇しているときには減速しているので加速度はマイナス， 下降しているときは下向きに加速しているので加速度はマイナスというわけです。

グラフと台車の動きを連携させて簡単にまとめの説明をしました。
また，パソコン上でグラフをずらしていき，初期位相の話をしました。

３．単振動問題の解き方の基本的な流れ

簡単に単振動問題の解き方を伝授しておきましょう。

４．練習問題（鉛直ばね振り子）

では，練習問題をやってみましょう。

解答です。

授業を終えて。。。
やはり時間が足りない。課題２に関しては飛ばしてもいいかもしれない。 運動方程式のときにクリアしておかなければならない。 ただ，繰り返して問うことに意味があるようにも感じる。 まだ，演習と課題とどちらが大切であろうか？

← もどる 単振動�A

このページの 　トップへ

すすむ　→ 単振動�C