◆問題
第２問 物体の運動に関する探求の過程について、後の問いに答えよ。
問１はこちら
Ｂさんは、水平な実験机上をなめらかに動く力学台車と、ばねばかり、おもり、記録タイマー、記録テープからなる図Ⅰのような装置を準備した。そして、物体に一定の力を加えた歳の、力の大きさや質量と物体の速さの関係を調べるために、次の２通りの実験を考えた。
【実験１】 いろいろな大きさの力で力学台車を引く測定を繰り返し行い、力の大きさと速さの関係を調べる実験。
【実験２】 いろいろな質量のおもりを用いる測定を繰り返し行い、物体の質量と速さの関係を調べる実験。
問２ 【実験１】を行うときに必要な条件について説明した次の文章中の空欄[ 8 ]・[ 9 ]に入れる語句として最も適当なものを、それぞれの直後の{ }で囲んだ選択肢のうちから１つずつ選べ。
それぞれの測定においては力学台車を一定の力で引くため、力学台車を引いている間は、[ 8 ]{①ばねばかりの目盛りが常に一定になる ②ばねばかりの目盛りが次第に増加していく ③力学台車の速さが一定になる}ようにする。
また、各測定では、[ 9 ]{①力学台車を引く時間 ②力学台車とおもりの質量の和 ③力学台車を引く距離}を同じ値にする。
解答はこのページ下に掲載します。
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◆解答
[ 8 ]では、「それぞれの測定においては力学台車を一定の力で引く」ときの条件を考えます。
力学台車を引いている間は、[ 8 ]{①ばねばかりの目盛りが常に一定になる ②ばねばかりの目盛りが次第に増加していく ③力学台車の速さが一定になる}ようにする。
力が一定だから、①ばねばかりの目盛りが常に一定になるが正解ですね。
ちなみに、②の場合は力が増大していくことになり、③の場合は力がはたらいていない(合力がゼロ)ですね。
【実験１】は「いろいろな大きさの力で力学台車を引く測定を繰り返し行い、力の大きさと速さの関係を調べる実験。」だから、力が小さい場合と大きい場合で速さがどう変わるかを調べる目的ですね。
質量が変化してしまうと速さの変化と力の大きさの関係がわからなくなってしまうので、質量を一定にする。と考えられます。
つまり、[ 9 ]は②力学台車とおもりの質量の和となります。
次の問題→Ａさんの仮定が誤りである理由
◆関連項目
等加速度運動まとめ、力～エネルギーまとめ
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