Question

ゆ

解説お願いします。
メモ読んでもよく分からないです…

3 斜面を持つ台に固定したレールの上に置いた球を転がして、次の実験をした。これについて、あとの
〔実験〕 図10のように、球をいろいろな高さから静かに転がし、木片に衝突させたところ、木片は球と一
緒に動いて止まった。このとき木片が働く距離を、 球を転がす高さと、球の質量を変えてくり返し
測定した。 図11は、質量20g, 30g, 60g の球を用いて実験したときの、 球を転がす高さと木片の
動いた距離との関係を表したものである。
図10
(3)
ものさし
ものさし
図11
木片の動いた距離
[cm]
(1) 球を転がす高さを8.0cmにしたとき、球の質量と木片の動
いた距離の関係として正しいものを、 右のグラフのア~オ
から1つ選び、記号で答えなさい。
位置エネルギーは、球の高さに比例し、球の質量に比例す
ると考えられる。このことより、質量 30gの球が高さ 12.0
の高さにあるときの位置エネルギーは、質量 60g の球
が何cmの高さにあるときの位置エネルギーと同じである
と考えられるか。
この装置を用いて、質量 48g の球を10.0cmの高さから転
がすと、木片は何cm動くと考えられるか｡
16
14
12
10
8
6
4
2
0
木片の動いた距離
0246 ( 10 12 14
球を転がす高さ[cm]
[cm]
(1) エ
(2) 質量30gで12.0cmの高さ
図をみて、
6.0cm
木の動いた距離が同じになるようにする。
(3) 図11より10cmの高さからのとき 60gの球
va
48㎞の球
16
114230
8
6
4
2
0
0
8
質量60g
質量30g
質量20g
20
アイ
40
球の質量 [g]
10cm熟く
山
60
ウ
(H)
オ
動く

Answer 1

mo1

●木片の動いた距離を、エネルギーになぞらえています

――――――――――――――――――――――――――――
(1)「球を転がる高さを8.0cmにしたとき」と書いてあるので

　　図11のグラフで、8.0cmの時を読み取ると

　　　{60gで8cm，30gで4cm，20gで約2.7cm}

　　これが当てはまるのが、問いのグラフでは、エとなります

(2)「位置エネルギーは、球の高さに比例し、球の質量に比例する」

　　★エネルギーを等しくするときは、高さを(a)倍、質量を(1/a)倍

　　★高さが(a)倍、質量が(b)倍なら、エネルギーは(ab)倍

●30gで高さ12.0cmと【等しいエネルギー】という条件なので

　　質量が{30g→60g}で2倍なので、同じエネルギーにするためには

　　高さを(1/2)倍にしないといけないことになります
　　
　　　つまり、12cm→6cmとします

●30gで高さ12cmで6cm動くときを基準に

　48gで高さ10cmのときを考えると

　　30g→48g　で、質量が、48/30＝8/5倍

　　12cm→10cm　で、高さが、10/12＝5/6倍

　エネルギー　つまり、動く距離は　(8/5)×(5/6)＝4/3倍

　　6cm×(4/3)＝8cm