高等学校「理科1」のてびき-010/133page

生徒実験・実習・観察

(指導資料)　1　運動の記録　(1)　(2)

1　ねらい

斜面上に台車を置き、台車の動きはじめからの運動を記録タイマーで記録し、テープの打点から運動の状態を推論し、グラフを解釈する能力を養う。

図1　　

2　時間配当

運動の記録(1)　1時限　運動の記録(2)　1時限

3　準備と手順の留意点

[1]　台車が走れる長さ1m、幅0.30m以上のなめらかな板

[2]　台車の後部に、記録用テープをセロハンテープでつける

[3]　記録タイマーは斜面上部にマスキングテープでつける

[4]　テープの打点は間隔がだんだん大きくなる

[5]　板の上端の高さを変えて斜面のかたむきを大きくしたり、小さくしたりする。実験の時間を短縮するためにはグループごとにかたむきを変えるのもよい。

4　考察運動の記録　(1)

(1)　速度の変化を表すグラフ

(2)　テープの幅は時間間隔を表す。

(3)　かたむきが大きくなると、打点間隔も大きくなる度合が大きい。

(4)　右図のように、最初のテープの長さはテープを切った位置の時刻を0としたときの3打(ないし5打)後の時刻を表している。したがって、テープの半幅だけ右へ時刻をずらし、次のテープを上へのせるようにしてはりつけることになる。

図2　　

5　結果の考察　運動の記録　(2)

(1)　3打〜5打を単位としてテープを切るのはゆらぎと誤差を考えたからである。これが小さい場合は、時間間隔が小さいときの平均の速さ、即ち瞬間の速さになるわけである。

<V₁₂>=x₁-x₀/t₁-t₀　　V₁₂=lim x₁-x₀/t₁-t₀

→x₁-x₀=△x　t₁-t₀=△t　∴V=lim △x/△t=dx/dt

(2)　テープの長さのふえかた(図1の斜線部分)が同じであることは、単位時間ごとの速さの増加が等しいということで、等加速度運動を表している。

(3)　図1より△V/△t=aで加速度を表している。