授業での活用例~Ⅲ.水平な床に鉛直に衝突するボール~


授業での活用例

※Interactive Physicsの活用例をいくつか紹介します。あくまでもひとつの例であり,こちらに記したもの以外にもさまざまな場面で活用することが可能です。

Ⅲ.水平な床に鉛直に衝突するボール

水平な床へ鉛直に衝突を繰り返すボールの運動を考えます。
ボールと床が非弾性衝突する場合,衝突のたびにボールは高く上がらなくなり,やがて弾まなくなります。
このとき,衝突のたびにボールの「滞空時間」と「最高点の高さ」がどのように変化していくか考察させることで,運動の様子を理解させることができます。
Interactive Physicsでは,物体の運動と同時に x-t (y-t) グラフやvt グラフを表示できるため,変化の規則性を理解しやすくなります。
また,Interactive Physicsではボールと床との間の反発係数 e の値を自由に(都合よく)設定することができます。例えば e = 0.50 と設定すれば,滞空時間は 0.50 倍,最高点の高さは 0.25 倍ときりのよい値で変化していき,現象の規則性を理解しやすくなります。

反発係数 e をいろいろな値に変えながら再現して見せれば,衝突のたびにボールの「滞空時間」は e 倍に,「最高点の高さ」は e2 倍になっていくという規則性に気づきやすくなります。
このようなことを実物を使って行うのは難しいですが,Interactive Physicsであれば簡単に再現できます。

この題材は,「ボールが弾まなくなるまでの時間を求めよ」のような形で大学入試にも頻繁に登場します。入試対策としても,Interactive Physicsで運動のようすの感覚的な理解を深めておくことはとても効果的です。