位置エネルギーの大きさ

 
   
対象等
高校生
目的
位置エネルギーの大きさは、高さと共に増加することを確認する
準備
粘土、大きな釘、鉛球、1(m)定規、30(cm)定規、塩ビパイプ、板、スタンド
実験場所
物理実験室
方法


@ 粘土を1辺5cn以上の立方体にして、机上に置く。

A 釘を、釘に書いてある線の所まで粘土に垂直に差し込む。
  
B 塩ビパイプの指定された高さの小さな穴に釘を差し込み、鉛玉をその中に入れる。
  
C パイプの下部を粘土にかぶせるようにセットする。
  
D パイプが鉛直に立っていることを確認したら、鉛玉を上からパイプに入れ、とめてある釘を抜き、鉛玉を落下させる。

E パイプをスタンドからはずし、釘と粘土の境目を持って釘を引き抜き、打ち込まれた深さを定規で測定する。

F 高さを表の数値に従って順次高くし、同様の測定を行う。
   (粘土が変形した場合は、適当に整形する)

G 表の数値からグラフを書き、高さが高くなるほど、エネルギーが増加していることを確認する。

注意点
 ・ 塩ビパイプの穴は自分で開けました。結構大変です

 ・ 塩ビパイプが垂直でないとうまくいきません

 ・ 鉛玉がまっすぐ釘の頭に当たるとは限りません

 ・ 粘土の整形をきちんとしないと、釘が曲がったりします
結果  
 きちんとまっすぐ釘に当てることが出来れば、きれいな比例のグラフが出来ます
考察
応用等

 ・ 従来位置エネルギーの大きさが高さに比例することを教えるための実験は、フィルムケースに砂を入れて、そこに釘を差し込み、フイルムケースを落下させて行っていた実験が多かったように思い、その点を改善したつもりですが、まだまだ改良の余地があるようです。
  
備考
 この実験は困難校の理科Aで行いました。ともかく座学が苦手な生徒達の興味を惹きつけるというのが最大の実験のポイントです
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