一般小学生
まとめ
【定義】
斜面を運動する物体が衝突した際の衝撃の大きさやエネルギー量を、移動した距離によって定量的に測定するために用いられる木製の塊。
まとめ
斜面を転がる球の速さと水平投射距離は、球をはなす高さによって決定され、高さが増すほど速さと飛距離も増大する。球の重さや斜面の傾きが変化しても、はなす高さが同一であれば水平投射距離は変化しない。一方、木片を動かすエネルギーの大きさは、球の高さと重さ(質量)の両方に比例する。
解説
斜面を転がる物体の運動は、重力によって加速される運動である。物体をはなす位置が高くなるほど、斜面の下端に到達した際の速さは増し、空中に飛び出した後の水平到達距離も長くなる。
実験によれば、物体をはなす高さが4倍になると、下端での速さは2倍、飛び出す距離も2倍となる。このとき、斜面の傾きや物体の重さを変えたとしても、はなす高さが同じであれば水平方向に飛ぶ距離は一定に保たれる。
衝突によって木片が移動する距離は、物体が持っていたエネルギーの大きさを表している。この移動距離は、物体の重さと高さのそれぞれに比例して大きくなる。これは、高い位置にある物体が持つ位置エネルギーが運動エネルギーに変換され、木片を動かす「仕事」として消費されるためである。
補足
物体の速さは、高さの平方根に比例して増加する。そのため、高さを4倍にすると速さは√4=2倍となる。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
木片(もくへん)は、坂道をころがってきた玉が当たったときに、どれくらい動いたかをはかって、玉のちからの強さを調べるために使います。
玉をはなす場所が高ければ高いほど、玉のスピードは速くなり、遠くまでとんでいきます。また、玉の重さが重いほど、そしてはなす場所が高いほど、木片を遠くまでおし動かすことができます。
玉が重くなっても、はなす高さが同じなら、とんでいく距離(きょり)は変わらないという不思議なきまりもあります。実験を通して、高さや重さがどのように動きに関係しているかを学びましょう。
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