ミッション 1
斜面を使うと？
斜面の角度を変えて、入力の仕事と出力の仕事をくらべる。
- 「重力・斜面に平行な力を表示」にチェックを入れて、「計算する」を押そう。
- 坂の角度を変えて、もう一度「計算する」を押そう。
- 斜面を引く力と、入力・出力の仕事はどうなった？
見るところ斜面の角度と、引く力・仕事の関係。
やってみたら開こう：わかること
斜面を使うと、物体を引き上げる力は小さくなるが、そのぶん動かす距離が長くなる。そのため、仕事の量（力×距離）は直接持ち上げるときと変わらない（仕事の原理）。
実験道具 ／ 中学3年 物理
斜面・定滑車・動滑車を使って物体を持ち上げ、加えた力と動かした距離から仕事を計算しよう。道具を使うと力は小さくできても、仕事の量は変わらないことが見えてきます。
全4ミッション。もちろん、自由に組み立ててもOK。
やってみよう
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。計算するのは自分で。
ミッション 1
斜面の角度を変えて、入力の仕事と出力の仕事をくらべる。
見るところ斜面の角度と、引く力・仕事の関係。
斜面を使うと、物体を引き上げる力は小さくなるが、そのぶん動かす距離が長くなる。そのため、仕事の量（力×距離）は直接持ち上げるときと変わらない（仕事の原理）。
ミッション 2
定滑車で物体を引き上げ、仕事をくらべる。
見るところ引く力の大きさと向き、引いた距離。
定滑車は力の向きを変えるだけで、引く力の大きさも、引く距離も、直接持ち上げるときと同じ。仕事の量も変わらない。
ミッション 3
動滑車の数を変えて、引く力と引く距離の変化を見る。
見るところ動滑車の数と、引く力・引く距離の関係。
動滑車を1個使うと、引く力は半分になるが、ひもを引く距離は2倍になる。仕事の量は変わらない（仕事の原理）。
ミッション 4
摩擦をつけて、入力の仕事と出力の仕事をくらべる。
見るところ摩擦があるときの、入力と出力の仕事の差。
摩擦があると、摩擦に逆らう分だけ余計に仕事が必要になり、入力の仕事が出力の仕事より大きくなる。差の分は熱などになる。
| 道具 | 引く力 | 引く距離 | 仕事 |
|---|---|---|---|
| 斜面 | 小さくなる | 長くなる | 変わらない |
| 定滑車 | 同じ（向きが変わる） | 同じ | 変わらない |
| 動滑車1個 | 1/2 | 2倍 | 変わらない |
仕事［J］＝ 力［N］× 力の向きに動いた距離［m］。道具を使っても仕事の量が変わらないことを「仕事の原理」といいます（摩擦などがないとき）。ここでは100gの物体にはたらく重力を1Nとして計算しています。
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。