問5 Kさんは,小球の運動と力学的エネルギーについて調べるために,次のような実験を行っ
た。これらの実験とその結果について,あとの各問いに答えなさい。 ただし、小球にはたら
く摩擦や空気の抵抗は考えないものとする。また, レールの厚さは考えないものとし、小球
の高さは床からの高さに等しいものとする。
〔実験1〕 図1のように, 水平な床の上に, まっすぐなレール2本をなめらかにつないでスタンドで固
定し,水平なレール上に図2のような速さ測定器と木片を置いた装置を用いて,次の ①, ②
の順に操作を行った。 表は, それらの結果をまとめたものである。
① 質量 10gの小球を,小球の高さが10cm となるレール上に置き, 静かに手を離して木片
と衝突させ,そのときの小球の速さと木片の移動距離を測定した。 次に、小球の高さを
20cm, 30cm と変えて、同様の測定を行った。
② 小球の質量を20g, 30g と変えて、①と同様の測定を行った。
スタンド
水平な床
レール
10cm
表
小球の質量 〔g〕
小球の高さ[cm]
小球の速さ 〔m/s]
木片の移動距離 [cm]
小球
速さ測定器
10
10 | 20
30
1.40 1.98
2.42
2.0 4.0 6.0
木片
20
10
20 30 10
1.40
1.98
2.42 1.40
4.0 8.0 12.0 6.0
さ測定器
図2
30
20 30
1.98 2.42
12.0 18.0