力と運動

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力と運動 by Mind Map: 力と運動

1. 第1回 オリエンテーション&調査

1.1. 座席について

1.1.1. 前後のドアに貼ってある名簿と座席表を照らし合わせて、 自分の席を確認してください

1.2. 今日の流れ

1.2.1. オリエンテーション(10分)

1.2.1.1. 自己紹介

1.2.1.1.1. 名前:竹内透

1.2.1.1.2. 担当:A,C,E組

1.2.1.1.3. 出身:徳島県

1.2.1.2. 物理とは

1.2.1.2.1. サイエンスの根幹

1.2.1.2.2. 自然現象を理解すること

1.2.1.3. 1年間の授業の流れ

1.2.1.3.1. 1学期 力と運動

1.2.1.3.2. 2学期 波

1.2.1.3.3. 3学期 エネルギー

1.2.1.4. 1学期について

1.2.1.4.1. 大まかな流れ

1.2.1.4.2. 評価について

1.2.1.5. 授業形式について

1.2.1.5.1. 反転授業

1.2.1.5.2. 予習&復習のURLはスプレッドシートに記載

1.2.1.5.3. 資料等はGoogleClassroomにアップロードします

1.2.1.6. その他

1.2.1.6.1. 特に報告がない限り、物理実験室に来てください

1.2.1.6.2. 授業日以外は基本いないので、当日の昼休み等に質問に来てください

1.2.2. 調査(40分)

1.2.2.1. 目的

1.2.2.1.1. 竹内の授業改善のために行う

1.2.2.1.2. 成績には影響しません

1.2.2.2. 構成

1.2.2.2.1. 物理の概念に関する問題(35問)

1.2.2.2.2. アンケート(42問)

1.2.2.3. 回答方法

1.2.2.3.1. Google Formで回答

1.2.2.3.2. Classroom上のURLから開いて回答する

1.2.2.3.3. あるいは問題用紙のQRコードをスマホで読み取って回答する

1.2.2.3.4. どちらもうまくいかない人はマークシートに記入(前に取りに来てください)

1.2.2.4. 注意点

1.2.2.4.1. 問題用紙は使い回すので何も書き込まないでください

1.2.2.4.2. フォームで回答し終わったら送信を押してください

1.2.2.4.3. 授業終了後問題用紙は持ち帰らず机に置いて帰ってください

2. 第2回 運動の表し方

2.1. 予習

2.1.1. 授業動画の視聴

2.1.1.1. スライド

2.1.2. フォームの回答

2.1.2.1. わからなかったこと

2.1.2.1.1. グラフに単位はつけないのか

2.1.2.1.2. 予習時にノートを作るべきか

2.1.2.1.3. ⊿の読み方、意味

2.1.2.1.4. グラフの軸の交点にOと書いてほしかった

2.1.2.1.5. 変位は位置の変化量なので単位はmなのか

2.2. 授業

2.2.1. 調査(15分)

2.2.1.1. 成績に影響しません

2.2.1.2. 授業改善、計画に役立てます

2.2.2. x-tグラフ、v-tグラフ(35分)

2.2.2.1. クリッカーについて

2.2.2.1.1. 押すと投票できます

2.2.2.1.2. 選択肢問題で、自分の考えに合う選択肢番号のボタンを押してください

2.2.2.1.3. 使ってみよう

2.2.2.2. 歩行運動のx-tグラフ(15分)

2.2.2.2.1. 距離センサーの説明

2.2.2.2.2. 問題1

2.2.2.3. 歩行運動のv-tグラフ(15分)

2.2.2.3.1. 問題2

2.2.2.3.2. x-tグラフとv-tグラフの関係

2.2.2.4. 問題3(時間があれば)

2.2.2.4.1. 電車のx-tグラフ

2.2.2.5. 問題4(時間があれば)

2.2.2.5.1. 速度が一番大きい地点

2.2.3. 振り返り

2.2.3.1. xは位置、vは速度、tは時間はテストに記載されますか?

2.2.3.1.1. 記載されない可能性が高いです

2.2.3.1.2. どの文字がどの意味かは覚えておきましょう

2.3. 復習

2.3.1. 確認問題に取り組む

3. 第3回 実験:台車の運動

3.1. 予習

3.1.1. フォームに回答

3.1.2. 動画の視聴

3.2. 授業

3.2.1. 各自予習内容やプリントの内容を踏まえて実験を進めていってください

3.2.2. 注意点

3.2.2.1. 力学台車の扱い方

3.2.2.1.1. 落とさないこと

3.2.2.1.2. 使っていないときはひっくり返す

3.2.2.1.3. 落とすと壊れます

3.2.2.2. 記録について

3.2.2.2.1. 各自がデータをとって分析する

3.2.2.2.2. 班で一つのデータを共有しない

3.2.3. 実験プリント

3.2.4. 振り返り

3.2.4.1. わかったこと

3.2.4.1.1. 実験に際して、実験の予想は様々な観点から予想することが重要である。 一つの点にこだわるのではなく、様々な角度から考えることが重要である。

3.2.4.1.2. 今回の授業の実験で水平面上では最初だけに力がかかるため比較的等速直線運動となり、 机との摩擦により少しずつ速度が落ちることがわかった。 一方斜面では一定の力がかかり続けるため等加速度運動に近い形の運動をすることがわかった。

3.2.4.1.3. 実験結果から、実験開始から速度が加速し、終了まで加速し続けることがわかった。 つまり進んだ距離と時間には規則的な比例関係はないことがわかった。

3.2.4.2. わからなかったこと

3.2.4.2.1. 平面では台車は一定の速度で運動をしていたのに、 記録テープには斜面での運動のようにプロットがされていた原因がわからなかった。

3.2.4.2.2. 課題で、x-tグラフの接線をひく意味がわからなかった。

3.2.4.3. 意見

3.2.4.3.1. カーボン紙を変えて欲しかったです

3.3. 復習

3.3.1. グラフの作成(実験データも入ったExcelファイルでクラスルームに提出)

3.3.2. 動画の視聴

3.3.3. 考察プリント(wordファイルでクラスルームに提出)

4. 第4回 加速度、等加速度直線運動

4.1. 予習

4.1.1. 授業動画の視聴

4.1.1.1. スライド

4.1.2. 確認問題に取り組む

4.1.2.1. わからなかったこと

4.1.2.1.1. 予習動画の最後に取り上げられた ∆x=v0t+1/2at^2のxはx-t グラフのx (つまり位置)を示しているのですか。

4.2. 授業

4.2.1. 加速度(10分)

4.2.1.1. (予習動画の確認)加速度とは

4.2.1.1.1. v-tグラフの傾き

4.2.1.1.2. 単位時間あたりの速度変化

4.2.1.2. 問題1. 物体が負の向きに動いている。 この物体が加速していく(速さが大きくなっていく)とき、加速度の向きは

4.2.1.2.1. 1.正の向き

4.2.1.2.2. 2.負の向き

4.2.1.2.3. 3.速さによる

4.2.2. a-tグラフ(10分)

4.2.2.1. 問題2.エレベーターのa-tグラフ(上昇)

4.2.2.1.1. (1)このエレベーターのv-tグラフを描きなさい

4.2.2.1.2. (2)このエレベーターの最高速度は何m/sか

4.2.2.1.3. (3)(2)は何km/hか

4.2.2.1.4. (4)このエレベーターの上昇距離は何mか

4.2.2.2. 板書

4.2.2.3. 実際の測定結果

4.2.2.3.1. 駅ビルのエレベータ

4.2.2.3.2. 台北101のエレベータ

4.2.2.3.3. 使ったアプリ

4.2.3. 斜面を上り下りする台車の運動(10分)

4.2.3.1. 問題3.

4.2.3.1.1. 実験結果

4.2.4. 振り返り

4.2.4.1. わかったこと

4.2.4.1.1. 物体が負の向きに動いていても、速度が減少していたら加速度の向きが正になり、 正の向きに動いていても速度が減少したら加速度は負の向きになるので、 物体の動く向きで加速度を決めず、 この二つの要素の組み合わせで判断するべきだとわかった。

4.2.4.1.2. 勾配があるとき下から上に台車を押すと、速度がゼロになる瞬間は本当に一瞬であるため、v-tグラフには反映されない

4.2.4.2. わからなかったこと

4.2.4.2.1. 問題3の斜面を登る時と、降るときの傾き加減がなぜ同じになるのかがわからない。

4.2.4.2.2. 振り子の際に際に最高到達地点で糸を切ると、 真下に落下するから最高到達地点では一瞬停止していると捉えることができると習ったため、 台車に坂を登らせた際も最高到達地点で一時停止すると考えたのですが、 なぜ一時停止しないのですか。

4.2.4.3. 意見・感想

4.2.4.3.1. 日頃よくみるもののはたらきかたをグラフにすると面白いことがわかった

4.2.4.3.2. もう少しシンキングタイムを設けていただけると、 根拠を含めて考察を深めて行けるような気がしました。

4.3. 復習

4.3.1. 確認問題に取り組む

5. 第5回 実験:自由落下

5.1. 予習

5.1.1. フォームに回答する

5.1.2. 実験方法の説明動画を見る

5.2. 授業

5.2.1. 注意事項

5.2.1.1. スタンドを倒さないように

5.2.1.2. スタンドの腕をしっかり固定する

5.2.1.3. 記録タイマーをしっかり固定する

5.2.1.4. おもりを足の上に落とさない

5.2.1.5. g型のものは水平にして使う

5.2.1.6. おもりの床からの高さも測っておこう

5.2.1.7. カーボン紙あります

5.2.2. 実験プリント

5.2.3. 振り返り

5.2.3.1. おもりの重さが重い方が、0.04sあたりの記録テープの長さが長い傾向がある。 しかし、これが重さによるものなのか、他の力が働いたからなのかはわからない。 また、必ずしも、おもりが重い方が長いとは限らないので、分析のときに詳しく調べてみる必要がある。

5.2.3.1.1. 軽いおもりは、記録テープの摩擦や空気抵抗の影響が大きく、遅くなる傾向があります。 100 g以下のおもりだと、結構遅くなっちゃいます。

5.2.3.2. どの重りの重さでも落下運動の速さはあまり変わっていないように見えた。 今回の実験では、重力の影響を受けた加速していく自由落下運動であることがわかった。

5.2.3.2.1. そのとおりですね。グラフにしてみると、極端に軽いおもり以外は、同じ傾きになるはずなので、確かめてみてください。

5.2.3.3. 記録テープの打点が一直線上に打たれていなかった。 落下させるときは一直線になっていたように見えたので、どうしてこのような打点になったのかよくわからなかった。

5.2.3.3.1. 紙テープがわずかに揺れていたのでしょう。まっすぐに落とすのはなかなか至難の技ですね。

5.2.3.4. 物体が落下し続けて加速し続ければいつか音速や光速に到達することはあるのか。(地球上でも可能か。)

5.2.3.4.1. 頑張れば音速に到達することはできるかもしれませんが、光速は絶対に無理です。 空気抵抗は速度に比例して大きくなるので、普通であれば音速に達するまでに空気抵抗と重力がつりあって一定の速度(終端速度という)で落下します。

5.2.3.4.2. 例えば蟻の終端速度は20 km/h程度で、どんな高いところから落としてもこの速度を超えることはないので、死にません。

5.3. 復習

5.3.1. グラフの作成

5.3.2. 参考動画の視聴

5.3.3. 考察プリント

5.3.3.1. 考察プリント記入例

6. 第6回 落体の運動

6.1. 予習

6.1.1. 授業動画の視聴

6.1.1.1. 前半

6.1.1.2. 後半

6.1.2. 確認問題に回答

6.2. 授業

6.2.1. 授業動画

6.2.2. 問題1

6.2.2.1. 鉛直投げ上げのa-tグラフ

6.2.2.1.1. A組 回答フォーム

6.2.2.1.2. C組 回答フォーム

6.2.2.1.3. E組 回答フォーム

6.2.2.2. 実験結果

6.2.2.2.1. 実験映像

6.2.2.2.2. a-tグラフ

6.2.2.2.3. v-tグラフ

6.2.3. 問題2

6.2.3.1. ホバークラフト

6.2.3.1.1. A組 回答フォーム

6.2.3.1.2. C組 回答フォーム

6.2.3.1.3. E組 回答フォーム

6.2.4. 問題3

6.2.4.1. 台車の上で小球を落とした時

6.2.4.1.1. 1回目

6.2.4.1.2. 2回目

6.2.5. 問題4

6.2.5.1. 自由落下と水平投射

6.2.5.1.1. 1回目

6.2.5.1.2. 2回目

6.2.6. 振り返り

6.2.6.1. わかったこと

6.2.6.1.1. インターネットが不安定で授業に参加することができませんでした。

6.2.6.1.2. 加速度と速度を自分が勘違いしていたことがわかった。

6.2.6.1.3. 基本的に物体は運動を続けようとするのだろうなとわかった。 上向きに物体を投げると、重力の下向きの力も受けながら、等速直線運動を続けるからあのようなグラフになるとわかった。

6.2.6.1.4. 落体の運動について、基本的に落体の速度、運動は質量にかかわらず同じようjな動きをするということがわかった。

6.2.6.1.5. 今回の授業でそれぞれの運動についての考え方がわかった。 それぞれの運動が保存され、その速度が合成されるという知識があればしっかりと運動の様子を考えることができた。 運動を予測する際には現在の運動を続け、 それを元に他方から力が加わるのであればその速度を合成すると運動の様子を考えることができることがわかった。

6.2.6.1.6. 真上にあげたときのa-tグラフが負で一定になる仕組みがわからなかった。等速直線運動をしているときは力が働いていないと聞いたことがあって、そこに力を加えてもその前の運動を続ける原理がよくわからなかった。

6.2.6.2. わからなかったこと

6.2.6.2.1. 真上にあげたときのa-tグラフが負で一定になる仕組みがわからなかった。

6.2.6.2.2. 等速直線運動をしているときは力が働いていないと聞いたことがあって、 そこに力を加えてもその前の運動を続ける原理がよくわからなかった。

6.2.6.2.3. 水平投射にも重力加速度は関係しているはずなのになぜ等速なのか。

6.2.6.3. 意見、感想

6.2.6.3.1. 話し合いができなかったです。

6.2.6.3.2. 一見難しそうに思えるが、理解できればそこまで難しいことではないのかもしれないと感じた。

6.3. 復習

6.3.1. 確認問題に取り組む

7. 第7回 探究活動:データ解析

7.1. 予習

7.1.1. 動画の視聴

7.1.1.1. グラフの変換方法

7.1.1.2. グラフの一部に近似直線を引く方法

7.1.2. 動画で視聴したファイル

7.1.2.1. x-t→v-t→a-t

7.1.2.2. a-t→v-t→x-t

7.2. 授業

7.2.1. 資料

7.3. 復習

7.3.1. 探求レポートの作成

8. 第8回 力と加速度の定性的関係

8.1. 予習

8.1.1. 動画を視聴する

8.1.2. 確認問題に取り組む

8.2. 授業

8.2.1. 授業動画

8.2.2. ゴムひもで台車を引いたときの実験映像

8.2.3. 問題1

8.2.3.1. 問題文

8.2.3.1.1. 議論用Googleスライド

8.2.4. 問題2

8.2.4.1. 問題文

8.2.4.1.1. 1回目の回答

8.2.4.1.2. 議論用Googleスライド

8.2.4.1.3. 2回目の回答

8.2.5. 問題3

8.2.5.1. 問題文

8.2.5.1.1. 1回目の回答

8.2.5.1.2. 議論用Googleスライド

8.2.5.1.3. 2回目の回答

8.2.6. 振り返り

8.2.6.1. わかったこと

8.2.6.1.1. 摩擦力はどの時もあるため、傾きがゼロということは、 摩擦力とゴムの力の合力がぜろということなので、 ゴムの力はまだ加わっているということがわかりました。

8.2.6.1.2. ゴムの力による運動では、速度はいったん加速した後減速することがわかった。 減速する理由は摩擦力など進行方向に対して逆向きの力が、進行方向にかけられる力よりも大きくなったからだと考えられる。 摩擦力は、この運動では常に物体に働いていることがわかった。

8.2.6.1.3. v-tグラフで速度が変化しなくなった時、必ずしも加わる力がゼロになったわけではないということに注意しなくてはいけないことがわかった。 つまり速度の変化がないということは反対向きに同じだけの力が働いている状態だということがわかった。

8.2.6.1.4. 加速度は物体に加わっている全ての力の合力なので、摩擦力を考えないといけない。 弾性の力は加わっている間は一定の加速度となるが、力がなくなると(緩むと)等速直線運動を本来ならする。 今回は摩擦力があったため減速していた。

8.2.6.2. わからなかったこと

8.2.6.2.1. 合力が0になるのは一瞬なのか、ある程度の間0なのか。

8.2.6.2.2. 問3の答えがt3である理由がしっかり理解できなかったです。 ゴムが台車に加える力がなくなり、摩擦力だけが加わるようになったからという認識であっていますか。

8.2.6.2.3. t3で完全にゴムがゆるんだという証拠はどこにあるのか? t2からt3の間のどこかでもよいのでは?

8.2.6.3. 意見や感想

8.2.6.3.1. 最後の問題が難しかったです。

8.2.6.3.2. 第3問がむずかしかった。

8.3. 復習

8.3.1. 確認問題に取り組む

9. 第9回 運動方程式

9.1. 予習

9.1.1. フォームに回答する

9.2. 授業

9.2.1. 授業動画

9.2.2. 授業プリント

9.2.2.1. 希望があったので一応添付しておきます

9.2.2.2. 使いたい人は使ってください

9.2.3. 問題1

9.2.3.1. 問題文

9.2.3.1.1. 1回目の回答

9.2.3.1.2. 議論用googleスライド

9.2.3.1.3. 2回目の回答

9.2.4. 問題2

9.2.4.1. 問題文

9.2.4.1.1. 1回目の回答

9.2.4.1.2. 議論用googleスライド

9.2.4.1.3. 2回目の回答

9.2.5. 振り返り

9.2.5.1. 力は速度ではなく加速度に関係していて、力が一定に働いているなら加速度が一定になるということになる。 また、減速しているときは、加速度が負の向きになっている。

9.2.5.2. 力の大きさと速度には比例の関係があり、物体の質量と速度の関係には反比例の関係がある。 これを運動方程式ma=Fで表せる。

9.2.5.3. 運動方程式という便利な式を使えば、未来の運動まで予測できるということがわかった。 式を暗記しても良いが、どのような関係によってその式になるかをきちんと理解しておくことも大切だと思った。

9.2.5.4. 今回の授業で運動方程式がどうして成り立つのかがわかった。 今まで、いろいろな運動の法則を学習してきたが、この方程式を利用すれば、等速直線運動なども説明できるのではないかと感じた。

9.3. 復習

9.3.1. 確認問題に取り組む

10. 第10回 運動の法則

10.1. 予習

10.1.1. フォームに回答する

10.2. 授業

10.2.1. 授業プリント

10.2.2. 問題1

10.2.2.1. 問題文

10.2.2.1.1. 議論用Googleスライド

10.2.3. 問題2

10.2.3.1. 問題文

10.2.4. 問題3

10.2.4.1. 問題文

10.2.5. 問題4

10.2.5.1. 問題文

10.2.6. 振り返り

10.2.6.1. 運動方程式ma=Fに当てはめれば、予想しにくい運動でも簡単に予測することができる。 2つのものを比較するときは、具体的な数字がわかっていなくても、mやFがどちらの方が大きいか考えれば、aの大小も分かる。

10.2.6.2. 今までは、等加速度運動なのか等加速度直線運動なのか具体例を考えてでしか判別できなかったけれど、 運動方程式を使えばすぐにわかることなのだと分かった。すごく便利だと思った。

10.2.6.2.1. 今までは結果からどういう運動をしているとしか言えませんでしたが、 運動方程式を使うと、こんな運動になるはずだ、ということが予測できて嬉しいですよね

10.2.6.3. 物体の運動を考えるときは合力を考えることが一番重要である。 ある物体に力が働いていても合力0ならば物体は運動しない。

10.2.6.3.1. 運動しないとは限りません

10.2.6.3.2. 合力が0なら止まっている物体は止まり続け、動いている物体は等速直線運動を続けます

10.2.6.4. 問題2 台車の重力によって摩擦力が大きくなり、BはAに比べて落ちるのが遅くなる。

10.2.6.4.1. 原因は摩擦ではなく、質量です

10.2.6.4.2. 摩擦がなくても、おもりAのほうが先に落ちます

10.2.6.4.3. 質量は、物体の加速度の生じにくさを表しています

10.2.6.4.4. おもりB+台車のほうが質量が大きいので、速度が変化しづらく、おもりAのほうが先に落ちたのです

10.3. 復習

10.3.1. 確認問題に取り組む

11. 第11回 重力

11.1. 予習

11.1.1. フォームに回答する

11.2. 授業

11.2.1. 授業プリント

11.2.2. 問題1

11.2.2.1. 問題文

11.2.2.1.1. 正解:2

11.2.2.1.2. 定性的な考え方

11.2.2.1.3. ちゃんと解析しても加速度は同じ

11.2.3. 問題2

11.2.3.1. 問題文

11.2.3.1.1. 正解:B

11.2.3.1.2. シュミレーション

11.2.4. 問題3

11.2.4.1. 問題文

11.2.4.1.1. 正解:2

11.2.4.1.2. 速度は鉛直方向にしか変化していない

11.2.4.1.3. つまり加速度が生じているのは鉛直下向きなので、重力のみが働いていることがわかる

11.2.5. 問題4

11.2.5.1. 問題文

11.2.5.1.1. 正解:1

11.2.6. 振り返り

11.2.6.1. 今回の授業で物体の運動の方向について、ベクトルの成分に分解することを再び考えることができた。上下方向、左右方向などの運動の特徴がわかれば様々な運動について予測できると思った。

11.2.6.2. 力は接触しているものにしか働かないことがわかった。 斜方投射を考えるときは、鉛直投げ上げ運動を考慮する必要があることがわかった。 力が加わり続けるということは、常に速度が変わり続けることと同意であることがわかった。 どの向きに速度が変化しているのかを考える必要がある。

11.2.6.3. 斜方投射運動の地面に物体が着く時間は、物体の滞空時間であり鉛直方向の運動により決まる

11.2.6.4. 問題2が分からなかった。 問題文にAとBの距離が明記されていないし、AとBで同じ質量、同じ大きさの弾を使ったかも分からない。 また、AとBで同じ大きさの力を加えて弾を放ったかどうかも不明。 自分は答えが4(これだけではわからない)だと思ったが、授業では答えが3(B)だと言っていた。何故か教えて欲しい。

11.2.6.5. 問題2がよくわかりませんでした。初速度に関わらず低い方が早く着くという認識でいいですか?なぜかなのかがわかりません。

11.2.6.5.1. 軌道がわかれば、AとBの初速度の大小関係がわかります

11.2.6.5.2. 鉛直方向の初速度の大小関係は、最高点の高さにあらわれています

11.2.6.6. 今までも物体が押し出された後などのコマ送りの図では、重力以外に進行方向の向きに矢印が書かれていたと思うが、その矢印は何を表していたのか。

11.2.6.6.1. 速度を表していました

11.2.6.6.2. 速度の矢印なのか力の矢印なのか、注意して判断する必要がありますね

11.3. 復習

11.3.1. 確認問題に取り組む

12. 第12回 作用反作用の法則

12.1. 予習

12.1.1. 動画の視聴

12.1.2. フォームに回答する

12.2. 授業

12.2.1. 授業プリント

12.2.2. 問題1

12.2.2.1. 問題文

12.2.2.1.1. 正解:2

12.2.3. 問題2

12.2.3.1. 問題文

12.2.3.1.1. 正解:2

12.2.4. 問題3

12.2.4.1. 問題文

12.2.4.1.1. 正解:2

12.2.5. 問題4

12.2.5.1. 問題文

12.2.5.1.1. 正解:2

12.2.5.1.2. 作用反作用の法則

12.2.6. 問題5

12.2.6.1. 問題文

12.2.6.1.1. 正解:1

12.2.6.1.2. 作用反作用の関係

12.2.6.1.3. 力のつりあいと作用反作用のちがい

12.2.7. 問題6

12.2.7.1. 問題文

12.2.7.1.1. 正解:2

12.2.8. 振り返り

12.2.8.1. 作用反作用の法則では、主語と目的語を入れ替えた関係であり、説明するときもそのように書く。 作用があれば反作用が常にあり、同じ作用線上であり力が等しい。

12.2.8.2. 作用反作用は力を及ぼし合っている2つの物体に注目するが、力の釣り合いはある一つの物体に注目しているという違いなどを例題を通して学んだ。

12.2.8.3. 同じ力を受けても、質量の小さい方が吹っ飛ぶのは、運動方程式より、 質量の小さい方が加速度が大きくなるためであることもわかった。

12.2.8.4. 作用と反作用はどんな条件であっても大きさが等しくなることがわかった。 また、釣り合いは一つの物体に対して働く力で、作用反作用は二つの物体に対して働く力なので、混同しないように気をつけなければいけないことがわかった。

12.2.8.5. 今回の授業でわからなかったことは反作用・作用が同じ力になる理由が理解できていない。

12.2.8.5.1. 作用反作用の法則がなぜ成り立つのかは、「世界がそうなっているから」としか言いようがありません

12.2.8.5.2. 物理はなぜその法則が成り立つのか、という答えは与えてくれません

12.2.8.5.3. 「なぜかわからないけどそうなっている」という法則を使って、現象をどのように説明するか、というのが物理です

12.2.8.6. 問題5で「⒈ 箱Bが机を押す力」と「⒊ 箱Bにかかる重力」は、実際の力としては同じものだけど、力の名称が違うということですか?

12.2.8.6.1. 別の力です

12.2.8.6.2. 箱Bにかかる重力の反作用は、箱Bが地球を引く力です

12.2.8.6.3. 箱Bにかかる重力は、箱Bが受けている力であり、箱Bが机を押す力は、机が受けている力です

12.3. 復習

12.3.1. 確認問題に取り組む

13. 第13回 動摩擦力

13.1. 予習

13.1.1. フォームに回答する

13.2. 授業

13.2.1. 授業プリント

13.2.2. 授業動画

13.2.3. 問題1

13.2.3.1. 問題文

13.2.3.1.1. 1回目の回答

13.2.3.1.2. 議論用Googleスライド

13.2.3.1.3. 2回目の回答

13.2.3.1.4. 正解:2

13.2.4. 問題2

13.2.4.1. 問題文

13.2.4.1.1. 1回目の回答

13.2.4.1.2. 議論用Googleスライド

13.2.4.1.3. 2回目の回答

13.2.4.1.4. 正解:3

13.2.5. 問題3

13.2.5.1. 問題文

13.2.5.1.1. 1回目の回答

13.2.5.1.2. 議論用Googleスライド

13.2.5.1.3. 2回目の回答

13.2.5.1.4. 正解:1

13.2.6. 振り返り

13.2.6.1. 質量が大きくなればその分動かしにくくなるが、それに伴って力も大きくなるから結果的にv-tグラフの形は変わらないことがわかった。 実際は質量でなく、垂直抗力によって同摩擦力が変化するということも、授業を通して理解できた。

13.2.6.2. 磁力と質量の異なる磁石を黒板にくっつけて、横に引く力の大きさを比較する事例を通して、動摩擦力の大きさは垂直抗力に比例することもわかった。

13.2.6.3. 動摩擦力の大きさは、垂直抗力の大きさとその物体の材質に左右されるが、速度や質量そのものには関係しない。

13.2.6.4. (問1に関して) 横を底とした運動には、重力が関係しないため、質量を考慮しない。 黒板から磁石が外れることも、考える必要があるのかと考えたが、 最初の時点でくっついていて、横向きに力を加えるだけなので、質量についてはこの場合考慮しない。 Bの方が、磁力の反作用である垂直抗力が大。 同じ黒板上で実験を行なっているので、動摩擦力は等しい。(張力と動摩擦力は対応せず) よって垂直抗力と動摩擦力の和である抗力は、Bの方が大きい。 よって大きな力を加える必要があるのは、B

13.2.6.4.1. 動摩擦力は、Bの方が大きいです。今回の場合、等速で磁石を引っ張っているので、 張力と動摩擦力はつりあいの関係にあります。

13.2.6.4.2. また、これは間違いやすいのですが、磁力の反作用は、垂直抗力ではありません。

13.2.6.4.3. 磁石にはたらく磁力は、「黒板が磁石を引く力」なので、その反作用は、黒板にはたらく「磁石が黒板を引く力」ですね。

13.2.6.4.4. 垂直抗力は、「黒板が磁石を押す力」なので、その反作用は、「磁石が黒板を押す力」になります。

13.2.6.5. (問2に関して) 車輪の運動のとき張力は、進行方向と逆方向に働く。従って、動摩擦力が進行方向に働く。 運動しているものの速さに関係なく、動摩擦力の大きさは一定。 動摩擦力の大きさは、接触する物体表面の材質やその状態で決まる。

13.2.6.6. (問3に関して) この実験は下を底とした運動で、問1とは異なり質量(重力)が関係する。 おもりを乗せた方が重力が大きくなり、垂直抗力が大きくなる。 (動摩擦力は同じ地面なので、等しい。)よって抗力はおもりを乗せた方が大きくなる。

13.2.6.6.1. 動摩擦力は、垂直抗力が大きいおもりを載せたプラレールのほうが大きくなります

13.2.6.6.2. よって、合力が右向きになるので、右に動きます

13.2.6.7. 動摩擦力と作用反作用の法則を両方考える必要があることがわかった。

13.2.6.8. 3で作用反作用の法則が成り立つのかと思ってしまったので、よくわからなくなった。

13.2.6.8.1. 作用反作用の法則は常に成り立ちます

13.2.6.8.2. 右に動いたのは、合力が右向きだからです

13.2.6.8.3. 図で考えるとこんな感じ

13.2.6.9. 最後の問題で、動摩擦力が大きい方の電車の方向に進む意味が理解できませんでした。 動摩擦力は進みにくさを表す指標なのに、それが大きい方に進むのはなぜですか。

13.2.6.9.1. 摩擦力は常に進行方向と逆向きにはたらくわけではなく、面どうしの相対的な運動を妨げる向きに働きます

13.2.6.9.2. 今回の場合、プラレールが進もうとする方向を前とすると、タイヤは机の面に対して後方に回っていきます。 摩擦力は、それを邪魔しようとして前向きにはたらきます

13.2.6.9.3. 自転車とかタイヤで動いている乗り物が前にススムのも同じ原理ですね

13.3. 復習

13.3.1. 確認問題に取り組む

14. 第14回 静止摩擦力、力のつりあい

14.1. 予習

14.1.1. 動画を視聴する

14.1.2. フォームに回答する

14.2. 授業

14.2.1. 授業動画

14.2.2. 授業プリント

14.2.3. 静止摩擦のシュミレーション

14.2.4. 問題1

14.2.4.1. 問題文

14.2.4.1.1. 1回目の回答

14.2.4.1.2. 議論用Googleスライド

14.2.4.1.3. 2回目の回答

14.2.4.1.4. 正解:3

14.2.5. 問題2

14.2.5.1. 問題文

14.2.5.1.1. 1回目の回答

14.2.5.1.2. 議論用Googleスライド

14.2.5.1.3. 2回目の回答

14.2.5.1.4. 正解:2

14.2.6. 問題3

14.2.6.1. 問題文

14.2.6.1.1. 1回目の回答

14.2.6.1.2. 議論用Googleスライド

14.2.6.1.3. 2回目の回答

14.2.6.1.4. 正解:2

14.2.7. 問題4

14.2.7.1. 問題文

14.2.7.1.1. 1回目の回答

14.2.7.1.2. 議論用Googleスライド

14.2.7.1.3. 2回目の回答

14.2.7.1.4. 正解:1

14.2.8. 振り返り

14.2.8.1. ・一般に、静止摩擦係数よりも動摩擦係数の方が小さい。 ・質量が大きくなると、摩擦力だけでなく重力も大きくなるので摩擦角は変わらない。 ・複数の力を考えるときには、力の分解・合成を平行四辺形から考えることが大切。

14.2.8.2. 摩擦力は動摩擦力と静止摩擦力の二つがある。静止摩擦力は質量によらず、物体が動き出す直前に最大となる。 動摩擦力は物体が地面から受ける垂直抗力に比例し、物体が受ける力によらず一定である。

14.2.8.2.1. よくまとまっています、そのとおり!

14.2.8.3. 物体が静止している時はその物体に働く力と静止摩擦力の大きさは同じである

14.2.8.4. 問題3の実験を中学の時に行った気がするのですが、あれも摩擦力(静摩擦力)の実験だったのかということに驚きました。 また、静摩擦力は動かない時が一番大きくて、動き始めるとだんだんと少なくなるということがわかりました。

14.2.8.4.1. まぎらわしいですが、問題3は摩擦力関係ないです

14.2.8.4.2. 問題2で力を分解して考えたので、それに関連して力の合成分解の問題をやりました

14.2.8.5. 静止摩擦係数の方が動摩擦係数の方が大きいことがわかった。摩擦角は質量mに依存しない。 斜面に並行の方向=斜面に垂直な方向×静止摩擦係数という式が成り立つ。比が同じになるためである。 角度の問題は合力で考えて、どちらの矢印が長いかを見る。合力の判断も並行し変形で行う。近づけると変わる。

14.2.8.6. 問題3、4で平行四辺形を描くときに、どのような場合に滑車にかかっている力の大きさの矢印を考え、 どのような場合に滑車を用いて引く力の矢印を引くのかがあまりよくわからなかった。

14.2.8.6.1. もちろん滑車からも力を受けますが、滑車によって張力の向きは変わりますが、 大きさが変化することはないので、滑車から受ける力は考えなくても大丈夫です。

14.2.8.7. 授業の問題の回答も後から見るときに忘れてしまうので載せて欲しい。

14.3. 復習

14.3.1. 確認問題に取り組む

15. 第15回 探究活動:計画

15.1. プリント

16. 第16回 探求活動:実験(奇数班)、計画(偶数班)

17. 第17回 探求活動:実験(偶数班)、解析(奇数班)

18. 第18回 探求活動:実験(奇数班)、解析(偶数班)

19. 第19回 探求活動:実験(偶数班)、解析(奇数班)

20. 第20回 探求活動:発表準備

20.1. 調査

21. 第21回 探求活動:発表