課題の背景
「物理基礎」 1学期力学分野 パフォーマンス(レポート) 課題
力学は, 物体にはたらく力に着目することによって, 現実に起こる現象を解明・予測する学問で
す。一見すると予想と反する現象が観測されたとしても, 物体にはたらく力に基づいて注意深く考
察すると,一貫した原理・原則に従って現象が生じていることを確認できます。 また, 力学の考え
方 力のつりあいや作用・反作用の法則等) を用いると, 物体が静止するという何の変哲もない現
象から, 物体が持つ固有の性質(質量,体積,密度など) を知ることができるのです。
課題
右図に示すように, 台はかりの上に水の入ったビーカーを乗せて, ばねは
かりに取り付けられた糸に物体をつるして水中に完全に沈めます。 このと
き物体を沈める前と後の台はかりの示す値とばねはかりが示す値をそれぞ
れ測定します。 上述の実験を同じ質量 (約115 ~ 120g 程度とする) で異なる
体積を持つ球形の物体 A, B, C (A: 直径4cmの球, B: 直径5cm の球,
C:直径 6cmの球) の場合で行います。
ばねはかり
異なる体積の物体を沈めたときの測定結果から, 台はかりが示す値の変化
の規則性について、 以下の点に注意を払いつつ, 分かりやすくまとめてみま
しょう。 必要であれば, 水の密度を1.0g/cm3として考えても良いです。
(1) 実験手順を簡潔に示して, 実験によって得られた測定値を正確に, 整理して表にまとめる。
(2) 台ばかりの値の変化の規則性について, 力のつりあいや作用・反作用の法則に基づいて解釈し
て,分かりやすくまとめる。
台はかり
本課題を踏まえた発展的内容
上記の実験で見出された法則を活用して, 右図のような複雑な形状を持つ未
知の物体Xの密度 (水の密度よりも大きい) を測定する簡潔な方法を提案し
てください。 また, 水の密度よりも小さい物体の密度を測定するにはどのよう
にすれば良いでしょうか。
■本課題における評価ポイント
課題レポートでは,科学的な思考/表現プロセスの全体が評価対象になるので、他の人にも伝わる
ように,自分の考え方を, 言葉 数式・図表などを用いながら、 分かりやすく説明してください。
なお,本課題では考察部分の記述から主に次の点について評価します(ルーブリックを参照)。
力のつりあいと作用・反作用の法則を適切に使いこなしている。
• 台はかりが示す値の変化について, ばねはかりの値と関連づけるなど, 実験結果に基づいて科
学的に妥当性の高い考察を提示している。
•
各物体にはたらく力の矢印の作図をするなど, 図表や言葉数式などを用いて, 分かりやすく
書かれている。
