理科ラボ

実験道具 / 中学3年 物理

車の運動と記録タイマー

水平な面・下り坂・登り坂で台車を走らせ、記録タイマーのテープを0.1秒ごとに切ってグラフにしよう。速さの変わり方が、テープの長さの変化として見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 運動の種類を選ぶ水平・登り坂・下り坂を選び、坂の角度・初速・摩擦を決めます。
  2. 台車を走らせる「運動スタート」を押すと台車が動き、記録タイマーが1/50秒ごとにテープに点を打ちます。
  3. グラフにする止まったら「グラフ作成」を押します。テープを5打点(0.1秒)ごとに切って並べたグラフができます。

全5ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

🚗 車の運動シミュレーター — 等速直線運動・登り坂・下り坂

① 運動の種類

② 角度選択(ドラッグで調整)

③ 条件設定

準備完了
経過時間0.00 s
速さ0.00 m/s
移動距離0.00 m

運動のようす

グラフ作成(横軸20区間固定)

やってみよう

ミッションに挑戦

上から順に進めると、少しずつわかるようになっています。「このミッションを始める」を押すと、テープが消えて始めの条件になります。走らせるのとグラフを作るのは自分で。

ミッション 1

水平な面を走らせる

摩擦のない水平な面で台車を走らせ、テープのグラフを作る。

  1. 「運動スタート」を押そう。
  2. 台車が止まったら「グラフ作成」を押そう。
  3. 0.1秒ごとのテープの長さはどうなっている?

見るところテープの長さが変わるか。

やってみたら開こう:わかること

テープの長さがどれも同じ=同じ時間に同じ距離だけ進んでいる。一直線上を一定の速さで進む運動を「等速直線運動」という。運動の向きに力がはたらいていないとき、物体は等速直線運動を続ける(慣性)。

ミッション 2

下り坂を走らせる

下り坂で台車を走らせ、テープのグラフを作る。

  1. 「重力・分力を表示」にチェックを入れてから、「運動スタート」を押そう。
  2. 止まったら「グラフ作成」を押そう。
  3. テープの長さはどう変わっている?

見るところテープの長さの増え方。

やってみたら開こう:わかること

テープが一定の割合で長くなる=速さが一定の割合で大きくなる。斜面では、重力の斜面に平行な分力が運動の向きにはたらき続けるので、速さが増え続ける。

ミッション 3

坂を急にすると?

坂の角度を大きくして、速さの増え方をくらべる。

  1. まず10°のまま走らせてグラフを作り、形を覚えておこう。
  2. 角度を30°以上にして、もう一度走らせてグラフを作ろう。
  3. グラフの傾きはどう変わった?

見るところ角度とテープの増え方の関係。

やってみたら開こう:わかること

坂が急なほど、斜面に平行な重力の分力が大きくなり、速さの増え方も大きくなる。90°にすると、物体はまっすぐ落ちる(自由落下)。

ミッション 4

登り坂を走らせる

勢いをつけて登り坂を走らせ、テープのグラフを作る。

  1. 「運動スタート」を押そう。
  2. 止まったら「グラフ作成」を押そう。
  3. テープの長さはどう変わっている?

見るところテープの長さの減り方。

やってみたら開こう:わかること

登り坂では、重力の斜面に平行な分力が運動と逆向きにはたらくので、速さが一定の割合で小さくなる。

ミッション 5

摩擦があると?

水平な面に摩擦をつけて走らせ、等速直線運動とくらべる。

  1. 摩擦係数μを0.1以上にしよう。
  2. 走らせて、止まったら「グラフ作成」を押そう。
  3. ミッション1のグラフとどうちがう?

見るところ摩擦があるときのテープの変化。

やってみたら開こう:わかること

摩擦力は運動と逆向きにはたらくので、水平な面でも速さがだんだん小さくなり、やがて止まる。

この道具でわかること

運動テープ(0.1秒ごと)力
等速直線運動(水平・摩擦なし)長さが同じ運動の向きに力がはたらかない
下り坂一定の割合で長くなる運動の向きに重力の分力
登り坂一定の割合で短くなる運動と逆向きに重力の分力
摩擦ありだんだん短くなる運動と逆向きに摩擦力

0.1秒ごとのテープの長さは、その間の平均の速さに比例します(長さ[cm]÷ 0.1[s]= 平均の速さ[cm/s])。

この実験道具は、現役の理科の先生が作ったシミュレーターを、作者の許可を得て理科ラボ向けに編集したものです。値や動きは学習用の模型で、実際の実験の結果と同じになるとは限りません。