中学３年理科　運動とｴﾈﾙｷﾞー　まとめテスト４・解答

中学３年理科　運動とｴﾈﾙｷﾞー　まとめテスト４・解答

４、図１のように、振り子のおもりをＡの位置から静かに放したところ、最も下の位置Ｂを通過し、Ｃの位置まで達する振りこの運動をしました。

これについて、次の問いに答えてください。ただし、糸の伸びと質量、空気の抵抗や摩擦はないものと考えます。

（１）おもりがＡからＣに達するまでの運動を、発光間隔を一定にしたストロボスコープを使って写真撮影をしました。

その写真をもとにおもりの位置を正しく図示したものをつぎのア～エから選び、記号で答えてください。

☆ Bを通過するときに、位置エネルギーが運動エネルギーになりそのときの速さが一番速くなります。

そのため、基準面付近の振り子の速さが速くなり、ストロボスコープの写真はB付近の間隔が広くなります。

答え　エ

（２）おもりの高さを次のア、イのように変えると、おもりの位置エネルギーが大きいのはア、イのどちらになりますか？

ア、図１のＡより４０ｃｍ高くするとき。

イ、図１のＡより２０ｃｍ低くするとき。

☆ アの方が基準面Bより高い位置になりますから、位置エネルギーが大きいことがわかります。

答え　ア

（３）図２は、おもりの位置と運動エネルギーの関係を示しています。Ｂの高さを基準面にしたとき、

ＡからＣの範囲でおもりの力学的エネルギーを表すグラフを解答欄に書き入れてください。

☆ 力学的エネルギーは、位置エネルギーと運動エネルギーの和になりますから。

力学的エネルギー ＝位置エネルギー＋運動エネルギー＝一定となり、

グラフで表すと、Bの高さを基準面として考えると、位置エネルギーが最も小さくなり

運動エネルギーが最大になりますから。Bを基準に平行な直線になります。

答え　図