24年度の万有引力
01:ケプラーの法則
02:中心力場における運動
03:中心力場における運動②
04:万有引力の法則
05:探究課題①
06:万有引力による位置エネルギー
07:探究課題②
24年度の単振動
01:水平面でばねに繋がれた物体の運動
02:単振動の数学的表現
03:鉛直ばね振り子
04:単振り子
05:連成運動
カレンダーから「春分の日」「夏至」「秋分の日」「冬至」「次の春分の日」を探し,その間隔が等しくないことをケプラーの法則という観点から考えてみました。
また,太陽系の惑星の半長軸および公転周期のデータから両対数グラフを作成し,惑星同士を結ぶ法則について考えました。
日本物理教育学会次世代形成WGのレクチャーシリーズ第7回でいただいたデータをもとに軌道計算のシミュレーションを行いました。
スマートカートを使用し,振動の様子センサで記録しました。
実験前に,位置,速度,加速度,力を各点で予想し,実験を行いました。
この実験から,それぞれの量が三角関数で表現されることがわかります。量の時間変化が三角関数の正弦関数(余弦関数)で表される振動でを単振動と呼ぶことにし,その量を求めていきます。
ただし,高校物理の範囲では,その運動方程式を解くことが困難なため,既習事項である円運動をもとに,円運動の射影を単振動とし,解析していくことにしました。
水平に引き続き,鉛直方向のばねの振動もモーションセンサを使用し,観察します。
おもりをつけた時のばねのつりあいより,ばね定数を求め,その値から角振動数や周期を求めました。また,Geogebra等を利用してその関数(理論値)をシミュレーションしました。
実際の運動については,モーションセンサにより上記のような実験結果を得ました。
csvで書き出すことで,理論値と組み合わせてみるチャレンジを行う人もいました。
振れ角を小さくし,実験を行いました。近似線を引き,その傾きから重力加速度の大きさを求めました。
また,水平ばね振り子の際の生徒リフレクションに運動方程式の質量と,重力の質量による周期の違いについての質問があったので,「慣性質量」「重力質量」の話を簡単にしました。
パフォーマンス課題に近いですが,連結した2物体の運動のグラフを予想し,そして,その結果を表現する課題を設定しました