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太郎さんと花子さんは、 先生と一緒に、 振り子の運動とエネルギーの移り変わりについて調
べるため、次の実験を行った。 あとの (1)~(4) の問いに答えなさい。 ただし、 物体間の摩擦や
空気抵抗、糸のたるみは考えないものとする。
実験 1
【手順】
① 図1のような装置をつくり、 小
球の最下点を点Pとした。
2 図2のように、点Pから20cm
の位置にある点Aまで小球を持ち
上げた。 また､小球が2個のセン
サーの間を通る位置に簡易速度計
を置いた。
⑤点Aから小球を静かにはなしたところ、小球は簡易速度計を通過したあと、基準面
から4cmの位置にある点Bを通過した。
図3
エネルギーの
大きさ
0
点B
図1
点P
スタンド
点A
小球
太郎さんと花子さんは、 実験1の結果について先生と話し合っている。
先生: 振り子の運動では、 位置エネルギーが運動エネルギーに移り変わっていますね。
太郎:図2の小球が運動しているときの、小球がもつ位置エネルギーと運動エネルギーの
大きさの変化を図3のように表しました。
花子:小球の位置が最も高い点Aでは、位置エネルギーが最大になっています。小球の位
置が最も低い点Pでは、運動エネルギーが最大になっています。
先生 : そうですね。 では、図3をもとにして、各点でのエネルギーの大きさを比べてみま
しょう。
【位置エネルギーの大きさの変化】
点B
4cm
JA エネルギーの
大きさ
図2
-9-
0
簡易速度計し
点P
20cm
B
基準面
点A
【運動エネルギーの大きさの変化】
点P
点A
実験1のあと、 太郎さんと花子さんは、エネルギーの移り変わりについて先生と話し合って
いる。
太郎 : 先生、 実験1では、 位置エネルギーと運動エネルギーの移り変わりを調べました。
エネルギーにはいろいろな種類があるので、エネルギーの移り変わり方は、1通り
ではなく、 何通りもあるのでしょうか。
先生:そうですね。 運動エネルギーが光エネルギーや熱エネルギーに移り変わったり、弾
性エネルギーが力学的エネルギーに移り変わったりするなど、 何通りもありますね。
