理科ラボ

実験道具 / 中学3年 物理

慣性の法則(飛行機と電車)

飛んでいる飛行機からボールを落としたり、走っている電車の中でジャンプしたりしよう。動いている物体が、そのまま動き続けようとする性質(慣性)が見えてきます。

使い方

3ステップ
  1. 場面を選ぶ「飛行機」か「電車」を選びます。速さや高さはスライダーで変えられます。
  2. 落とす・ジャンプする飛行機では「落とす!」でボールを落とし、電車では「ジャンプ!」で人がジャンプします。
  3. 動きを見る軌跡や、一定時間ごとの位置(ストロボ)を表示して、横向き・縦向きの動きを読み取ります。

全3ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。

慣性の法則
シミュレーター

飛行機の設定

速さ
高さ

🎯 的あてゲーム

命中 / 投下0 / 0

結果

落下時間― ボールの横方向の移動距離― その間の飛行機の移動距離― ボールの落下距離(縦)― 横向きの速さ― 縦向きの速さ―

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再生速度

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、始めの条件になります。

ミッション 1

飛行機からボールを落とす

飛んでいる飛行機からボールを落とし、ボールがどこに落ちるかを見る。

  1. 「落とす!」を押そう。
  2. 落ちている間、ボールは飛行機のどこにある?
  3. 地面から見ると、ボールはどんな道すじで落ちた?

見るところボールと飛行機の位置関係、ボールの道すじ。

やってみたら開こう:わかること

飛行機から落としたボールは、飛行機と同じ横向きの速さで進み続ける(慣性)ので、落ちている間も飛行機の真下にある。地面から見ると、横向きの等速直線運動と、下向きにだんだん速くなる運動が合わさって、曲線をえがいて落ちる。

ミッション 2

的に当てる

ボールを地面の的に命中させる。

  1. 的の真上で落とすと当たる?
  2. どこで落とせば当たるか考えよう。
  3. 速さや高さを変えると、落とす場所はどう変わる?

見るところ落とす場所と、落ちる場所の関係。

やってみたら開こう:わかること

ボールは落ちる間も前に進み続けるので、的の手前で落とす必要がある。飛行機が速いほど、また高いほど(落ちる時間が長いほど)、手前で落とさなければならない。

ミッション 3

電車の中でジャンプ

走っている電車の中でジャンプして、着地する場所を見る。

  1. 「ジャンプ!」を押そう。
  2. 電車の中から見ると、人はどこに着地した?
  3. 外(地面)から見ると、人はどれだけ動いた?

見るところ電車の中から見た動きと、外から見た動きのちがい。

やってみたら開こう:わかること

電車の中の人は、ジャンプしても電車と同じ速さで前に進み続ける(慣性)ので、電車の中から見るとまっすぐ上下して、もとの場所に着地する。外から見ると、電車といっしょに前に進みながらジャンプしている。

この道具でわかること

わかること
慣性物体がそれまでの運動の状態を続けようとする性質
慣性の法則力がはたらかない(つり合っている)とき、静止している物体は静止し続け、動いている物体は等速直線運動を続ける
飛行機から落としたボール横向きは飛行機と同じ速さで進み続け、飛行機の真下に落ちていく
電車の中のジャンプ電車と同じ速さで進み続け、もとの場所に着地する

空気の抵抗は考えていません。

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。