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仕事やエネルギーに関する実験I ~実験Ⅲを行った。 下の〔問1〕 ~ 〔問7〕に答えなさい。 ただし,
質量100gの物体にはたらく重力の大きさを1Nとし, 実験で用いる糸やばねばかりの質量,糸の伸び,
台車と斜面の間の摩擦はないものとする。
実験Ⅰ 「仕事について調べる実験」
(i) 質量500gの台車を真上にゆっくりと一定の速さで 30cm そのまま引き上げる ① 仕事
を行った (図1)。
(ii) 質量500gの台車を, なめらかな斜面に沿って平行に60cm 引き, もとの高さから30cm
の高さまでゆっくりと一定の速さで引き上げる仕事を行った (図2)。
台車
30cm
ばねばかり
表1 実験結果
電流 [A]
0.2
ものさし
そのときの落下時間も測定した。
(i) (ii) の操作を5回行い, 測定結果の平均値を表1
にまとめた。
図 1 そのまま引き上げる場合の仕事
実験ⅡⅠ 「エネルギーの変換について調べる実験」
(i) 床から2.0mの高さに設置された台に滑車つきモーターを固定し, 豆電球, 電流計,電
圧計を使って図3のような回路をつくり, 滑車に質量55gのおもりを糸でとりつけた。
(ii) おもりを床から2.0mの高さまで巻き上げた後, 床まで落下させて発電し、 ある程度安
定したときの電流と電圧の値を読みとった。 また,
豆電球
電圧〔V〕
1.1
落下時間 〔s〕
1.4
60cm
9
基準面
ばねばかり
台車
A
40cm
図2 斜面を使う場合の仕事
実験Ⅲ 「小球の位置エネルギーと運動エネルギーについて調べる実験｣
(i) レールを用意し, 小球を転がすためのコースをつくった (図4)。
(ii) BCを高さの基準 (基準面)として,
押し出すようす
高さ40cmの点Aより数cm高いレール
上に小球を置き, 斜面を下る向きに小
球を指で押し出した。 小球はレールに
沿って点A, 点B, 点Cの順に通過し
て最高点の点Dに達した。
電流計 電圧計
小球
木片
図3 実験装置
【わかったこと】
床から2.0mの高さにある質量55gのおもりの位置エネルギー1.1J のうち, X %が豆
電球を光らせる電気エネルギーに変換されたと考えられる。このことから, おもりの位置
エネルギーがすべて電気エネルギーに変換されないことがわかった。
30cm
B
C
図4 小球が運動するコース
滑車つき
モーター
糸
おもり
落下の向き
レールー
YD
60cm
