手作りvs教材会社製!軍配は?振り子を使った力エネ測定実験

ケン博士
サイエンストレーナーの桑子研です。

手作りの教材、力学的エネルギーの測定実験に関する実験を行いました。この実験はスーパーボールに画鋲をさしてつくった振り子をつかって、力学的エネルギーの前後を測定して比較するというものです。

ナリカの「力学的エネルギー実験器」を参考にして、高さをその実験機とあわせて比較をしてみました。生徒の測定結果がこちらです。スーパーボールの重さは9.1gでした。

誤差率を計算させましたが、Aの誤差が真値であるといことではなく、どれくらいAとBには差があるのかを確認させるために行っています。どの班も、5cmから落とした(落差が3cm)データがもっとも誤差が大きくなっていました。ここから落とすのは難しくはないので、これは初速度と関係しているのかなと思います。

ナリカ製と比較をしてみると…

ナリカ製でも2.2cmの落差のものがもっとも誤差が大きくなりますが、やはりナリカのものはよくできているということがわかります。ナリカの製品のものは、振子が左右にぶれて簡易速度計にぶつからないように設定してあることもあり、おもりの重さが56gもあります(金属球)。対してスーパーボールにしてビースピにぶつかったときに壊れないようにという配慮をしていることから、やはり少なからず空気抵抗や初速度が関係していそうな気がしています。

生徒にとってみると、20cmの場所から落とすのはやはり大変なようで、短時間で複数回の実験をするということに苦労をしているようでした。力学的エネルギーが大きく変化してはいないようなことを感じ取ることはできた班もあったようです。本校は中3に実施をしていますが、高校の新指導要領解説で記載されているこの実験は、もう少しいろいろと改良をしてみようかなという気になりました(ナリカ製を買うというのも手の一つだと思います「力学的エネルギー実験器」)。

実験後には「楽しかった」という意見も多くかったです。

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。