力学
斜面上の荷重
荷重がゆっくり下るのを観察 — 斜面は持ち上げより小さい力で済みます。
斜面上の荷重 — インタラクティブな力学シミュレーション。荷重がゆっくり下るのを観察 — 斜面は持ち上げより小さい力で済みます。 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。
斜面（単純機械）
斜面を使うと、より長い距離にわたって小さな力を加えるだけで荷重を持ち上げられます — 距離と力のトレードオフです。
理想的には、行われた仕事は重力位置エネルギーの増加量に等しくなります。より長く緩やかな斜面は、荷重を斜面に沿ってより遠くまで動かす代わりに、必要な押す力を減らします。
- W = Fd = mgh（理想）
- F_parallel = mg sin θ
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
荷重を静止から放し、斜面角を急にすると、同じ時間後の速さはどうなりますか？
検討する予測
- より速く加速します。急な斜面ほど加速度が大きくなります。
- 同じ速さになります。角度は加速の速さに影響しません。
- より遅く加速します。急な斜面ほど加速度が小さくなります。
可変的な役割
設定するもの：
- 斜面角 (deg)
- 荷重質量 (kg)
- 経過時間 (s)
測定するもの：
- 速度 (m/s)
- 運動エネルギー (J)
実験の進め方
- 力学 sandbox で Ramp & Load プリセットを開きます。
- 斜面を選び、Inspector でこの試行の傾斜角を設定します。
- 上端から荷重を静止で放し、指定された経過時間後の速度をプローブで読み取ります。
支配方程式
運動エネルギー — KE = ½·m·v²
荷重が斜面を下ると、加速に伴い運動エネルギーは速度の二乗で増え、速度を2倍にすると KE は4倍になります。
重力位置エネルギー — PE = m·g·h
摩擦のない斜面では、下降で失う重力位置エネルギーが全て獲得する運動エネルギーに変換され、熱として失われません。
印刷用ワークシートで生徒が求めるもの
- v = g sin θ · t を用いて各行の期待速度を計算し、プローブの値と比較します。
- 3回とも荷重質量は 3 kg で角度だけが変わります。摩擦のない斜面で質量と加速度がどう関係するか述べます。
実験以外での活用
- 質量の異なる2つの荷重を同じ角度から同時に放します。どちらが先に底へ着きますか？データで正当化します。
- 実際の斜面には摩擦があります。摩擦があれば測定速度は v = g sin θ · t の予測より高いか低いか、理由とともに答えます。
- AP Physics 1 — Unit 3: Work, Energy, and Power
- AP Physics C: Mechanics — Unit 3: Work, Energy, and Power
- IB Physics — A.3 Work, energy and power
- General High School Physics — Work, energy & power
- NGSS High School Physics — Energy accounting in systems
- 斜面による荷重へようこそ
- 荷重を選択
- 再生
- 荷重を持ち上げる
- 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。