スリーエム仙台市科学館(3M SENDAI CITY SCIENCE MUSEUM)

運動と力 -重力を学ぼう-

授業について

物理学を学ぶ上での基本ともいえる力学について実験を通して学習します。私たちは日常生活でボールを投げたり,走ったり,物を持ち上げたりなど,力や運動に関わる現象を様々な場面で経験します。この授業ではとくに重力が関係する運動について実験を通して確かめ,運動と力の関係を探究します。

実験の内容

重力による加速度をしらべよう

  • 速度センサを使って,自由落下は運動の向きは変わらず,だんだん速くなることを確かめます。
  • だんだん速くなる運動において,単位秒間あたりに速さが増す割合を加速度といい,加速度を求めることで力の大きさを知ることができることを学習します。
  • 自由落下する物体の速さを2箇所の光ゲートセンサにより測定し,重力によって速さが増す割合(重力加速度)を測定します。
  • 落下する物体の質量や落下する物体の速度によって,重力加速度がどのようになるか実験を通し確かめます。
  • 重力加速度から100gの物体にはたらく重力の大きさを計算します。

垂直に投げ上げた物体(上昇中)の運動をしらべよう

  • 垂直に投げ上げた鉄球の速さを速度センサで測定し,速さの変化から加速度を求めます。
  • 垂直に投げ上げられた物体における運動と力の関係について学習します。
  • 重力の向きと運動の向きについて自由落下と比較します。

水平面上での鉄球の運動をしらべよう

  • 斜面から鉄球を転がし,水平面上での速さの変化を速度センサで測定します。
  • 斜面の角度を変え,水平面上での速さの変化を速度センサで測定します。
  • 実験の結果から水平面上を運動する鉄球における,運動と力の関係について学習します。

一定の速さで走っている台車から真上に打ち上げた物体の運動をしらべよう

  • 一定の速さで直進している台車から真上に打ち上げられた物体は,どこに落下するか予想します。
  • 斜面から台車を走らせ,水平面を直進中にプラスチック球を打ち上げる実験を行い,どのような運動になるか観察します。
  • 複雑な運動も,垂直方向の運動と水平方向の運動に分けて考えることにより理解できることを学習します。