高等学校「理科1」のてびき-022/133page
運動の法則 (2)
年 組 No. 氏名
1 ねらい
力学台車と記録タイマーを用いて、運動の第2法則を確かめる。ここでは台車にのせるおもりを変えて台車を引き、力が一定のとき、生じる加速度は物体の質量に反比例することを確かめる。
2 準備
力学台車、記録タイマー、電源、ゴムひも4本(長さ約40cm)、おもり4個(れんが、砂袋など)、台車止め木、C型クランプ2個、目じろし付木棒(長さ約70cm)、ものさし、紙テープ、セロハンテープ、グラフ用紙、台はかり(教室に1台、共同で使う)
3 方法
(2) 1) 水平な机の上に力学台車をおき、(その1)の図のように記録タイマー、車止めを配置する。タイマーに通した紙テープの端を台車の下部にセロハンテープにつける。また、ゴムひもの一端を台車の前端に、他端を木棒の釘にかける。
2) 共同実験者に台車を押さえてもらい、ゴムひもが一定の長さに伸びるまで(木棒の目じるしのところまで)引く。そのときの長さをはかっておく。
3) 共同実験者はタイマーのスイッチを入れ、合図して台車をはなす、実験者は合図にあわせて木棒を引き、ゴムひもの長さを一定に保ちながら約1mほど走らせる。
(注意) 一定の力で引くことはむずかしいので、はじめにタイマーのスイッチを入れないでおいて何度か練習し、なれてからスイッチを入れて実験するとよい。
4) 2,3回ほど実験し、テープをとり出し、端の方に符ちょうを記入しておく。
5) 台車の重さをはかる。
6) 台車におもりを1個、2個、3個とのせ、それぞれの場合について前と同じ実験を行なう。
7) とり出したテープのそれぞれに、たとえば<1コ>、<2コ>など符ちょうを記入する。また、それぞれの場合の(台車+おもり)の重さをはかる。
4 処理
(1) それぞれのテープについて処理する。
1) 打点の不明なはじめの部分はすて、打点の明りょうな点を始点に等打点数(たとえば10打点)ごとに区切って、各区間ごとの距離をはかってその平均の速さをもとめ、表にあらわす。
2) 各区間ごとの平均の速さと時間の関係をグラフ(V-tグラフ)にあらわす。
3) グラフの傾きから、それぞれの実験における加速度をもとめる。
(2) 4) 加速度と物体(台車+おもり)の質量との関係をグラフ(a-mグラフ)にあらわす。
5) a-mグラフは曲線になる。そこで、横軸に1/質量をとったグラフ(a-1/mグラフ)もかく。