力学
力の実験
一定の外力で箱が静止から等加速度運動するのを観察 — a = F/m。
力の実験 — インタラクティブな力学シミュレーション。一定の外力で箱が静止から等加速度運動するのを観察 — a = F/m。 ブラウザで使える無料の仮想物理実験室。SI 単位のライブ測定とガイド付きチュートリアルを備えています。
ニュートン第二法則
物体に働く合力は加速度を生みます：F = ma。力が大きい、または質量が小さいほど加速度は大きくなります。
ニュートン第二法則は力・質量・加速度を結びつけます。摩擦のない床のブロックに水平方向の力が一つだけ働くとき、合力はその力に等しく、ブロックは静止から合力の方向へ等加速度で動き始めます。
- F = ma
- a = F / m
捜査概要
ラボを開く前に質問を計画する
このブリーフは事前レンダリングされたページを反映しています。探究の問い、競合する予測、変数の役割、支配する法則、設定、分析と発展の問いを、この順序で表示します。
運転に関する質問
摩擦のない床で、一定の力で箱を押す。同じ力でより重い箱を押すと、軽い箱より速く、遅く、それとも同じ割合で速度が増すか？
検討する予測
- 重い箱の方が速く加速する
- 両方の箱が同じ割合で加速する
- 重い箱の方がゆっくり加速する
可変的な役割
設定するもの：
- 質量 (kg)
- 加えた力 (N)
測定するもの：
- t = 1 s での速さ (m/s)
- t = 1 s での運動量 (kg·m/s)
実験の進め方
- 力の実験プリセットを開く。摩擦のない床に一つの箱が静止し、一定の力一つが前方へ押している。
- 速度プローブが箱に付いていることを確認し、インスペクターパネルで箱の質量と加えた力の強さを確認する。
- 以下の各行について、インスペクターで箱の質量と力の強さを指定値に合わせ、正確に 1 秒（60フレーム）シミュレーションを実行し、プローブの速度を読む。
支配方程式
ニュートンの第二法則 — F = m·a
物体に働く合力は、質量と加速度の積に等しい。ここでは一定の力一つが静止から箱を加速するので、固定した時間の後に測定した速度から、その力が生んだ加速度が分かる。
運動量 — p = m·v
運動量は質量と速度の積である。すべての試行は静止から始まるため、1秒時点の運動量は、同じ押す力が異なる質量の箱にどれだけ運動を与えたかを示す。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- 各行について、加えた力を質量で割る。その値は、1秒後に測定した速さとどう比較できるか？今計算した量は何か？
- 1行目と3行目（同じ力、異なる質量）を比較する。同じ 1 秒の押しで、質量を2倍にすると結果の速さはどれだけ変わったか？
実験以外での活用
- この床は摩擦がない。箱に小さな一定の摩擦力も働く場合、速さの表示はどう変わるか予測する。加えた力を質量だけで割ることが、なお得られる加速度を予測するか？
- ショッピングカートと荷物を積んだ配送トラックは、同じ力を生むエンジンでどちらも押せる。データを使い、両者が同じ割合で速度を増さない理由を説明する。
- AP Physics 1 — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- AP Physics C: Mechanics — Unit 2: Force and Translational Dynamics
- IB Physics — A.2 Forces and momentum
- General High School Physics — Forces & Newton's laws
- NGSS High School Physics — Forces and Newton's second law
- Middle School Physical Science — Force, mass, and motion
- 力の実験へようこそ
- ブロックを選択
- 再生
- 等加速度
- データを開く
- 完了です！
インタラクティブなシミュレーションを開いてシーンを構築し、再生ボタンを押し、リアルタイム測定とガイド付きチュートリアルで探索しましょう。