1. 物体を引き上げるのに必要な仕事について調べる実験を行った。(1)~(5) の問いに答えなさい。ただし、 物体,滑車,ばねばかり、糸には たらく摩擦力や空気の抵抗と,滑車,ばねばかり,糸の重さ,および糸の伸び縮みは考えないものとする。 実験 図1のように, 滑車とばねばかりをとりつけた重さ2.4 N の物体を水平な床 の上に置く。ばねばかりの示す値がONの状態から、 物体が床を離れるまでば ねばかりをゆっくりと真上に引き上げる。 図1 図2 図3 実験 [2] 図2のように, 滑車とばねばかりをとりつけた重さ2.4 Nの物体を、 床から 10cm離れた位置に静止させる。この状態から、物体を1cm/sの速さで真上に 15cm引き上げる。 ばねばかり 実験 図3のように,滑車をとりつけた重さ2.4 Nの物体を,滑車を動滑車として 用いて、糸の片方の端にばねばかりをとりつけ, 床から10cm離れた位置に静 止させる。この状態から, 物体を一定の速さで真上に15cm引き上げる。 動滑車 滑車 物体 15cm 15cm 10cm 10cm (1) 図4は、実験口における,ばねばかりを引き上げ始めてからの時間と、 ばねばかりが物体を引く力の大きさの関係を表したグラフである。 図4 から考えて,実験口における,ばねばかりを引き上げ始めてからの時間 と,床から物体にはたらく垂直抗力の大きさの関係を表したグラフをか 2.年 計25点) 図4 4.8 ば ね 引ば 3.6 ぐか カり のが 24 大物 1 き体 1.2 きを 床 4.8 か 3.6 直物 抗体 カに24 のは 大た 12 きなさい。 (2) 実験において,ばねばかりを引き上げ始めてからの時間が0秒から 2.0秒の間にばねばかりが物体を引く力が物体に対してした仕事は何Jか、 求めなさい。 3)実験2において, 物体を15cm引き上げるのに必要な仕事は何Jか,求めなさ 0 「0 |2.0 3.0 1.0 20 0 3.0 ばねばかりを引き上げ 始めてからの時間(s) aIs メ 1.0 ばねばかりを引き上げ 始めてからの時間(s) × 0。 5点 (2 (4) 実験2と3のように,物体をある高さまで引き上げるのに必要な仕事の量は,道具を使っても便わ?。 O(2 J 5点 なくても変わらない。このことを何というか, 書きなさい。 (5) 実験2と3で,物体を真上に15cm引き上げるときの仕事率が等しいとき, 実験3における,ばねば 26 2.S J 5点 かりを引き上げる速さは何cm/s か,求めなさい。 仕事の原理5 (15 | m/s。に