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理科 中学生

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4 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。

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