力学的エネルギーと仕事に関する (1
6
)の問いに答えなさい。 ただし, 空気抵抗や小球とレール
の摩擦は考えないものとし, 小球のもつエネルギーはすべて木片を動かす仕事に使われるものとする。
(12点)
図11のように,長さ6cmのレールを7本用いてコースを組み立てた。 質量 10gの小球を2cmの
高さから静かに手をはなし, レール上に置いた木片に当て、木片の移動距離を調べた。次に, はなす高
さを4cm,6cm,8cm にかえて静かに手をはなし, 木片に当て, 木片の移動距離を調べた。同様の操
作を質量 30g, 45gの小球についても行い, 木片の移動距離を調べた。 図12は, その結果をまとめて
グラフにしたものである。
図 11
レール
・6cm
8cm
6cm
小球 木片
4 cm
2 cm
ものさし
図 12
6.0
45 g
木片の移動距離
5.0
4.0
30 g
X 3
3.0
2.0
cm
1.0
10gいど
0
4am 30
0
2
4
6
8
高さ(cm)
10m 10
2:1.5=6:x
Cm
cm
2x
9
4.5
9:2
(1) 小球が斜面を下っているとき,小球の進行方向にはたらく力の大きさは,時間の経過とともにど
うなるか。 次のア~エの中から最も適切なものを1つ選び、記号で答えなさい。
ア 小さくなる。
イ 大きくなる。
ウ変化しない。
エ大きくなったあと一定になる。
(2) 小球を高さ6cmからはなしたときの, 小球の質量と木片の
移動距離との関係を表すグラフを,図13にかきなさい。
(3)質量 90gの小球を用いて同様の実験を行ったところ, 木片
の移動距離は 12.0cmであった。
①このとき,小球をはなした高さは何cmか。計算して答え
なさい。
② この小球が①の高さにあるときにもつ位置エネルギーは,
質量 30gの小球が高さ6cmにあるときの何倍か。 計算して
答えなさい。
hom
図 13
いどう
45g 6mm
8cm
90g 12cm
木片の移動距離
6.0
5.0
4.0
3.0
2.0
(cm) 1.0
0
0
10 20 30
40
小球の質量(g)
44
300
