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理科 中学生

中3 理科 物理についてです。 (7)でなぜこうなるのかが分かりません。 教えてください!!

1 図1は、小球を点Aからしずかにはなし, ループコースター上を転がしたときのようすを模式的に表したものである。 また、各点の高さは点B,F,Gを含む水平面を基準にしてはかったものとし,点C, Eの高さは円形にしたレールの 最高点である点Dの高さの半分であるとする。これについて,次の問いに答えなさい。 ただし、小球はレールからはな れることなく運動し, レールと小球の間の摩擦と空気の抵抗は考えないものとする。 図1 B Ep ac O F O G H 基準面 図2 EO エネルギーの大きさ 力学的エネルギー 小球のもつ 位置エネルギー (1) 小球がFG間を転がるときの運動を何というか。 その名前を書け。 (2) 運動する物体がもつエネルギーを何というか。 その名前を書け。 (3) 点Cと点Eでの小球の速さの大小関係を等号、不等号を用いて示せ。 (4) 次の文は,小球が点Hを通過したとき 小球にはたらく力と小球の 運動について説明したものである。文の中の ( ① ) ( ② ) にあてはまることばをそれぞれ書け。 E D C 小球の位置 小球には,運動の向きと ( ① ) 向きの力がはたらいているため, 小球の速さはだんだん ( ② )なる。 (5) 図1で,点Hを通過した後, 小球はどの高さまで進むと考えられるか。 次のア~エから1つ選び, その記号を書け。 ア 点Aと同じ イ点Aより高い ウ点Dと同じ 点Dより高く点Aより低い (6) 点A~Hの中で,小球のもつ (2)のエネルギーの大きさが等しくなる点の組み合わせとして正しいものを、次のア~ エからすべて選び, その記号を書け。 ア 点Aと点D イ 点Bと点F ウ点Eと点C エ点Aと点Ⅱ (7) 図2は,点Cから点Eまで小球の運動中のエネルギーの大きさの変化を表したものである。 点Cから点Eまでの小 球のもつ(2)のエネルギーの大きさを図2に示せ。 ただし, 小球のもつ力学的エネルギーと位置エネルギーの大きさ をそれぞれ太線で示している。 (8) 点Fと点Gの間にうすい布をはり、一定の大きさの摩擦力がはたらくようにし, 同様の実験を行うと小球の到達す る最高点は (5) に比べどうなるか。 簡単に書け。 (9) (8) のようになる理由を 「力学的エネルギー」, 「熱エネルギー」ということばを用いて簡単に書け。 |1 (1

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物理 高校生

高1物理基礎 力学的エネルギーの保存 です。 (1)についてで、力のつり合いによって求められるというのは分かるのですが、なぜ力のつり合いで求めるのか(なぜU=mghやU=1/2kx^2などの式では求めないのか)が自分では分からないのでどなたか教えてください。

→104~108 解説動画 基本例題22 力学的エネルギーの保存 質量mの小球を軽いばねでつるしたところ, ばねが自然の長さからd だけ伸びた状態で静止した。 このときの小球の位置を点Pとする。重力 加速度の大きさをg とする。 (1) ばね定数kをm, d, g で表せ。 (2) ばねが自然の長さとなる点Qまで小球を持ち上げ, 静かにはなした。 おもりが点Pを初めて通過するときの速さvをm, d, g で表せ。 解答 (1) 力のつりあいより kd-mg=0 よって k=mg (2) 点Pを重力による位置エネルギーの基準とする。 d 点 Q, P間での力学的エネルギー保存則より 指針 (2) 点Qと点Pそれぞれについて, ① 運動エネルギー, ②重力による位置エネルギー, ③弾 性力による位置エネルギーを考え,力学的エネルギー保存則の式を立てる。 0+mgd+0=1/2/m²+0+1/2/kde (1) の結果を代入して,”について解くと mgd= 12/2mv²+1/2xmgxd2 よって xd2 よってv=√gd 0000000- 伸び d kd PO Img d lllllll PO 伸び lllllll 伸び 速さ Ov

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