実験．運動の法則
１．目 的 物体の質量を一定にして、物体に加える力と加速度
の関係を調べる。また、物体に作用させる力を一定にして、物
体の質量と加速度の関係を調べる。
２．準 備 物 バネばかり付き力学台車、記録タイマー、記録用テ
ープ、滑車、スタンド、おもり、糸、ものさし、砂袋
３．操作の要点 図のようにして糸におもりをつけ力学台車を引っ張
り、力学台車の動く様子を、記録タイマーを使って記録用テー
プに記録し加速度を求める。
実験Ⅰでは台車全体の質量を一定にした場合の、力学台車を引く力
と加速度の関係を調べる。
実験Ⅱでは他のグループの実験結果を参考にし、力学台車を引く力
を一定にした場合の、台車全体の質量と加速度の関係を調べる。
４．方法・結果
実験Ⅰ
(1) 力学台車にバネばかりを固定し、その力学台車全体の質量Ｍ(kg)
を測る。
(2) ＡグループはそのままＭ(kg)の力学台車を使い、他のグループは
力学台車に砂袋を乗せ、力学台車全体の質量がＢグループは 1.5Ｍ
(kg)、Ｃグループは 2Ｍ(kg)、Ｄグループは 2.5Ｍ(kg)になるよう
にして、実験を行う。
(3) 力学台車に固定したバネばかりに、約 1.5ｍの糸を一直線になる
ように取りつけ、滑走面と平行になるように滑車の位置を調節する。
(4) まず、記録タイマーを作動させる前に、糸に50ｇのおもりをかけ
て力学台車を走らせてみる。そのときのバネばかりの表示は、おも
りの表示よりやや小さくなることを確かめる。この力が力学台車を
引く力Ｆ１(gw)である。
この値を忘れないように記録テープに書いておくとよい。
(5) 記録のとり方は、力学台車を手で押さえ、バネばかりの目盛りが
(4)で求めたＦ１(gw)を指す状態で記録タイマーを作動させ、静かに
力学台車を手放し行う。
(6) 同様にしておもりを100ｇ、150ｇ、200ｇと変え、それぞれの場
合の力学台車を引く力Ｆ２(gw)、Ｆ３(gw)、Ｆ４(gw)を予め調べ、記
録テープに記録をとる。
(7) 加速度の算出は次のようにする。下図のように記録テープの上に
３打点間隔で、０,１,２,･････８の番号を記入する。
算し表に記入する。この値が点１での速さになる。（Ｔ＝0.1ｓ）
同様にして点２,３･･･７での速さを求め、下の表にまとめる。
(8) ４種類ある記録テープからそれぞれの表にまとめてグラフ①をか
き、直線の傾きより加速度α１、α２、α３、α４を求める。
・おもり５０ｇの表 ・おもり１００ｇの表
（Ｆ１＝ ，α１＝ ） （Ｆ２＝ ，α２＝ ）
・おもり１５０ｇの表 ・おもり２００ｇの表
（Ｆ３＝ ，α３＝ ） （Ｆ４＝ ，α４＝ ）
(9) (8)の結果をもとにして、力Ｆと加速度αの関係を表すグラフ ② をかく。
グラフ① グラフ②（質量一定）
υ(cm/s) α(cm/s２)
（ただし、Ｍ＝ ｋｇ）
(2) (1)の表をもとにして、質量ｍと加速度αの関係を表すグラフ ③ をかく。
５．考 察
(1) グラフ②から、力学台車を引く力Ｆと加速度αの間には、どんな
関係があるといえるか。また、その関係式をグラフ②から求めよ。
(2) グラフ③、グラフ④から、質量ｍと加速度αの間には、どんな関
係があるといえるか。また、その関係式をグラフ③、グラフ④から
求めよ。
