目 的：速さの測定を通して､物理の実験の基礎をマスターする。
準 備：配線カバー、木片（1cm厚）、両面テープ、鋼球、ストップウオッチ
方 法：配線カバーにマジックでつけた印（Ｂ点）と、カバーの端（Ｃ点）との間の距離を物差しで測定する。
配線カバー、木片、両面テープを用いて、図のように装置を組む｡
点Ａに鋼球を置き、静かに手をはなす｡
鋼球が点Ｂを通過してからＣを通過するまでの時間をストップウオッチで測定する｡
同じことを３回繰り返して平均をとる。
鋼球がＢＣ間を通過する速さを計算する｡
木片の段数を２～５段に増やして実験を行う｡
考 察：速さｖと落差ｈは比例するか? 縦軸にｈ、横軸にｖをとって結果をグラフ化せよ。
縦軸にｈ、横軸にｖの2乗をとって結果をグラフ化せよ。
目 的：動きながら物を見るとどのように見えるか。相対速度を頭の中だけで考えると混乱するので、ビデオカメラを通して実際に見てしまおうという実験です。
準 備：キャスター付き台、超小型ビデオカメラ、トランスミッター、室内アンテナ、テレビ、地球儀
方 法：キャスター付き台の上に超小型ビデオカメラとトランスミッターを乗せ、生徒Ａに押して等速で歩かせる。私Ｂが地球儀を持って少し離れた所に立ち、矢印のように歩く。
静止した観測者（一般の生徒）には、各々の速度は図の矢印ように観測される。
「Ａから見るとＢはどう動いているように見えるだろうか？ 理屈の上では近づいてくるように見えるはずだが、実際はどうか？ ビデオカメラの視点で見てみよう」
そういって、再び歩く。こんどは、ビデオカメラを地球儀に向け、撮影した様子を、トランスミッターと室内アンテナを介してモニターに映し出す。
「理屈通り近づいてくるように見えるだろうか？」
結 果「うわ、ほんまや！」生徒は歓声をあげます。やったね(^_^)。私しゃ、この声を聞くために生きているようなモンですわ
（約３８０円)
界面活性剤が水の表面張力を弱めることを観察する。水にストローを浮かべ、水面の一点に洗剤をつけると、ストローは逆方向に滑っていく。もう一度、繰り返すためには水を取り替えねばならない。
(2)輪ゴムの両端に力を入れて引き、上と同様に１本目と２本目の結びを０にあわせ、次の結びを10cmにする。他の結びもほぼ10cm間隔になる。 (1)輪ゴムは製品にかなりむらがある。予備実験をして、引いたときに同じ長さになるものを選んでおく。(2)ゴムひもに等間隔に目印を付けて行ってよい。
(1)白地図を厚紙に貼り、埼玉県の形に切り抜いておく。
(2)端の方２カ所に穴をあけひもをつけておく。そのひもには長い糸をつけておく。
(3)黒板につるし、一方の糸におもりをつけて下げ、糸をセロテープで固定する。
(4)もう一方の糸についても、(3)と同様に行い重心を求める。
(5)重心の位置を細い棒で支える。
(1)図のように箱を置いて、なぜ落ちないか考えさせる。
(2)指の上に鉛筆を立てる方法を考えさせ、図のように解答。
(3)安定なつりあいと、不安定なつりあいについて説明。
(4)(5)(6)重心と支点の位置関係を把握する。
(6)は重心が低い生徒（おしりが重い子）は立つことができる。(6)のイスは木製の重いものが良い。パイプイスだったらいくつか重ねて使う。
(1)はじめ、ブラックボックスにして演示。なぜ坂を登るか、意見を求めた後、中を見せて、重心は落下していることを示す。
(2)生徒に作らせて、しばらく遊ばせた後、空気抵抗の作用点と重心の関係を示す。
(3)図のように二重風船を作り、放り投げる。風船はよたよたと不規則な動きをするように見える。しかし、ＶＴＲに撮影してコマ送りで見せると、風船はきれいな放物線を描いていることが分かる。(2)の紙は上質紙でよいが、あまり大きくしない方がよい。ハガキ大ぐらいがよい。
(3)の風船は、はじめに重ねておいてから、内側の風船だけ水を入れてしばり、それから、外側の風船を膨らませて作る。
(1)丸棒をぶら下げる。Ｌ1：Ｌ2＝２：４
(2)Ｂにおもりを１個つけ手を離す。右回りに回転していく。おもりを取り去る。
(3)Ａにおもりを２個つけ手を離す。左回りに回転していく。
(4)Ａにおもりを２個、Ｂにおもりを１個つけ手を離す。つりあう。
(5)(4)のおもりをつけたまま、Ａの位置を３目盛りのところにして手を離す。左回りに回転する。
(1)ろうとの中へ、でんぷん粉または砂糖を入れる。
(2)火をつけたろうそくを置き、ビニール袋をかぶせる。針金でビニール袋をささえる骨を作り、袋をかぶせる。
(3)口で吹き、粉を吹き上げる。
意外性のある実験を通して、力は物と物の間の相互作用であることを意識させる。
(1)縮めたジャンピングトーイとボールを接触させて下げ、トーイが左へ振れるのと同時に、ボールは右へ振れるのを観察する。ボールが無いと、トーイは動かないことも示す。
(2)浮力の反作用を示す。指をつっこむだけでも良い。
(3)磁力の反作用を示す。
(4)プロペラが空気から反作用を受けることを示す。
かごの中の鳥の話などもからめ発問し、討議させながら進める。
(1)（ア）と（イ）のバネが同じ長さ（伸び）になることを示す。
(2)（イ）（ウ）の伸びｂ、ｃは（ア）の伸びａに比べてどうなるか。
(1)２人でバネばかりを押し合って目盛りを読む。２人でバネばかりを引き合って目盛りを読む。
(2)衝突するとバネばかりが押し縮められ、最も縮んだ位置でボール紙が止まるので、後で押し合った力の大きさが読める。
台車Ｂを持って、台車Ａを引っ張る。バネが最も伸びた位置でボール紙が止まる。台車が引き合う力の大きさが分かる。
磁石Ａ，Ｂ、紙筒の重さを別々に測っておく。上図のように磁石Ａ，Ｂを反発させるようにのせたら重さはいくらになるか？予想させてからやると良い。
(2) ア）おもりの重さを測る。
イ）おもりを全部水につけ、浮力の大きさを測る。
ウ）はかりで水槽＋水の重さを測る。おもりを水中につるした状態で秤の目盛りはどうなるか？
(2)力の大小と速度変化（加速度）
(3)質量と力と加速度の関係
実験は２人で行い、一人が棒を押さえ、もう一人が台車を同時に離す。
(1)空の台車と、台車＋同質量のおもり（または台車を重ねる）をゴム１本で引いて比較する。
(2)空の台車２台をそれぞれ、ゴム１本と２本で引いて比較する。
(3)(1)で空の台車をゴム１本、台車２台分をゴム２本で引いて比較する。(1)と(2)の効果が打ち消し合って、棒に同時に到着する。
力は直接接触しているものから受ける。物体の運動状態は、物体に外から働く力（外力）によって決まる。
(1)ＡとＢは質量が等しい台車。糸を引く力が１０のとき、糸２の張力がいくらになるか予測させる。
１）１０以上、２）１０以下、３）１０
（答えは、３）が圧倒的に多い）
(2)図のようにセットする。台車Ａには押し引きバネばかりの重さ分のおもりを載せて、質量を等しくしておく。押し引きバネばかりを手でもって引き、適当なときに両方の台車を手で押して止め、はかり１とはかり２の値を比べる。（はかり１の値ははかり２のほぼ２倍）
解説：いっしょに１０動くとき、Ａ，Ｂの台車ともに５の力で引かれる。Ｂは右に５，Ａは左に５，右に１０引かれる。
１）バネばかりを引くときは、ゆっくりと小さな力（６０～８０ｇ重）で引く。
２）バネばかりが３台あれば、Ａ，Ｂに１台ずつ互いに引き合うようにつけ、３台目でＡを引くようにする。
(1)垂直抗力の値を変えて、最大静止摩擦力の大きさを比較する。（動き出す直前の目盛り）
(2)斜面を作り、１枚の板磁石Ａが滑る角度にする。同じ角度で、もう１枚の板磁石Ｂで、磁石の反発力を利用して板磁石Ａを斜面に押しつける。Ｂを取り去るとＡは斜面を滑り落ちる。
(1)洗剤をホワイトボードにたらし摩擦を小さくすると、磁石はすべり落ちる。
(2)ベニヤ板でも磁石は押しつけられればくっつく。
(3)自由落下中は抗力が無くなるので、摩擦も無くなる。磁力が意外と遠くまで及ぶことも注目させ、摩擦力が無いと物体は安定して静止できないことも気づかせる。
(4)両手を近づけていくと、必ず重心で手が一致する。摩擦の法則を導入する。
(1)のホワイトボードが無い場合、塩ビ板等を黒板に貼り付けて用いる。
(4)は物差しでなくとも、何でもよい。途中では片手だけ先行したりするが、最後は必ず重心で一致するので、驚きが大きい。
(1)ざらざらした面となめらかな面では、どちらが摩擦が大きいか考えさせる。
(2)ぬらしたスライドグラスを図のように下げ、密着した面同士がくっついてしまうことを示す。
(3)密着した部分の分子間力によって摩擦が説明できることを示す。
(1)板を次第に傾け、物体が滑り出すときの角度を測り、そのtanを求める。（摩擦係数と比較）
乾いたアスファルト、ぬれたアスファルトとタイヤの間の摩擦係数から、車がどのくらいの坂道を登れるか作図する。
(2)砂山を作って角度を求める。砂同士の摩擦係数から求めた摩擦角と比較する。
あらかじめ、水平面上で摩擦係数を測定しておく。
(2)は富士山の写真を用意して比べると、ほぼ一致する。
(1)弾になるビー玉の数と、飛び出すビー玉の数が等しくなることを観察。
(2)連振り子を１０円玉で作り遊んでみる。
(3)市販の連成振り子も演示。
玉の個数が的の個数より多い場合が意外性があるようで、効果がある。
連振り子は高価だが、結果はあざやかでよい。
(1)バネ棒を押し縮めた台車を向かい合わせて、両者を適当な長さのひもで結んでおく。バネのロックをはずし、ひもがピンと張ったとき、離れた地点の真上でひもを手で押さえ、ｘとｙを比較する。（ｘ：ｙは速さの比に相当する）
(2)吸盤をつけた台車を２台用意し、それをゴムひもで結んで伸ばしてから、同時に離す。台車は合体後どちらに動くか。
(1)ひもの長さはあらかじめ予備実験をして結果がうまくできる長さにしておく。
(2)台車を同時に離すために、一人で実験を行う。ゴムがゆるんだところで、ゴムを指で軽くつまみ上げると台車同士が合体しやすい。
(1)紙の上にカバーグラスを置き、その上に、ビー玉を落として、どのぐらいの高さで、グラスが割れるかを調べる。
(2)ぞうきんの上で、同様にして調べる。
カバーグラスは、あまり飛び散ることはないが、一応、机の上には、新聞紙等を広げておく。
(1)台ばかりの上に板を置き、その上に、スーパーボールを落とし、針がどこまで振れるか見る。
(2)同じぐらいの高さから、ハネナイトボールを落とし、同様に観察する。
両方のボールの質量が、同じであることを示しておく。
木の板はできるだけ重い物を使う方が、針の動きが安定して見やすい。
(1)１ｍの高さからボールを落とし、跳ね上がった最高点で目盛りを読む。
(2)やはりスーパーボールが最高。ハネナイトボール（非弾性球）がおもしろい。スーパーボールとハネナイトボールを半分ずつ貼り合わせた球が面白い。落とす高さｈによって、ｅの値が変わる可能性があることを指摘しておく。
運動量保存。超新星など、一度縮んだものが元の大きさ以上に飛び散る原理を考える。
(1)まず１個のスーパーボールを落とし、元の高さ以上に跳ね返らないことを確認。
(2)２個以上落とすと下のボールは地面に押しつけられ、上のボールは元の高さよりもはるかに高く跳ね上がる。スーパーボールは３個以上重ねても良い。まっすぐに落とすこと。
(1)ティッシュペーパーと１０円玉を同時に落下させる。
(2)ティッシュペーパーを丸めて、１０円玉と同時に落下させる。さらに、１０円玉をティッシュペーパーでくるんでも良い（最も重い）
(1)カードが水平になるように割り箸の端をしっかり握り、先端をしならせてから放す。各々、鉛直落下、水平投射で１０円玉が飛び出すが、同時に落下することを音で確かめる。
(2)ハネナイトボールが弾まないことを示した後、横に投げる。水平方向の運動は保持されることが分かる。
(1)図のようにセットし、パイプをのぞきながら、缶に照準を定める。
(2)パイプにたまをこめ、勢いよく吹く。
ソレノイドのヒステリシスが効いてくることがあるので、くぎは頭ではなく、先端をつけるようにし、電圧はできるだけ低く抑える。
缶はアルミの方が大きく凹むので迫力が増す。
(1)落下中、ばねは自然長になる。
(2)落下中、水はこぼれない。
ＶＴＲ「宇宙の授業」などを見せる導入に使う。
運動方程式、仕事－エネルギーの原理、運動量変化と力積。物体の運動を考えるのには、様々な視点があることを、台車を使った実験の解析を通して学ぶ。
(1)台車（質量ｍ1）を分銅（質量ｍ2）で引き、その運動をタイマーで記録テープにとる。５打点ごとに区切り、表（ｔ、ｘ、△ｘ、ｖ）を作る。
(2)ｖ－ｔグラフを描き、傾きから加速度ａを求める。
(3)運動方程式 (ｍ1＋ｍ2）ａ＝Ｆ－ｆより動摩擦力の大きさｆを求める。
(4)エネルギーの原理
（Ｆ－ｆ）Ｘ＝1/2・（ｍ1＋ｍ2）(ｖ2・ｖ2－ｖ1・ｖ1）
が成り立つことを確かめる。
(5)力積の法則
（Ｆ－ｆ）△ｔ＝ｍｖ2－ｍｖ1
が成り立つことを確かめる。
ｖ1、ｖ2はｖ－ｔグラフで適当なところを設定する。（△ｔ、ｘが決まる）
ｘは、△ｔ間の移動距離
(1)振り子の長さ１ｍの周期をＴ＝2π・（Ｌ／ｇ）1/2乗 より計算。Ｔ＝2.0秒
(2)振り子の長さ１ｍで１０周期分の時間を測定し、(1)を確かめる。
(3)振り子の長さ0.50m、0.25mでは周期はそれぞれどうなるか予測し、１０周期分の時間を測定して確かめる。
(4)振り子の長さ１ｍで、振幅を(1)の２倍程度にして、１０周期分の時間を測定し、(2)と変わらないことを確かめる。振幅はあまり大きくしない。
周期の測定は、振動の中心（指標を置く）を通過する時を基準とする方がよい。
質量の異なる金属球で周期を測定する実験を加えると良い。
(1)強いバネ、弱いバネそれぞれについて、フックの法則が成り立つことを示す。また、強弱それぞれのバネの伸び具合から、バネ定数を比較する。
(2)弱いバネについて、分銅１個と２個の場合について、１０周期分の時間を測定。ア）
を行った後、イ）については、ア）の何倍になるか予想させてからやるとよい。
(3)強いバネで分銅１個の場合について、１０周期分の時間を測定し、(2)のア）と比較する。予想をしてからやると良い。
振幅は小さく。周期の測定は、つりあいの位置を通過するところを基準とする方が良い。
振幅を変えて周期を測定する実験を加えても良い。
使用器具：黒板貼り付けフック（ゴム板磁石で作る）弱いバネと強いバネ 分銅（30g程度） ２個ストップウォッチ
ゴム磁石製紙抑え（指標に使う）
(1)図の装置をまず横から見せ、等速円運動であることを示す。
(2)図のように、真横から照らし、影を観察すると、球が単振動しているように見える。製作材料：ベニヤ板 ＤＣモーター（マブチ１４０）ギヤ 乾電池、ボックス スチロール球
(2)振り子の振動数は長さで決まること、振動数が同じ振り子には振動が伝わることを示す。
(2)他のスポンジがどのぐらいの振動数で共振を始めるか予想させ、振動数を変えてみる。スポンジは箱に接着してある。下が固定端、上が開放端になるのもよく見えるので、観察させる。おせんべいの空き箱スポンジ（大きな塊で購入、次のように切る）太さ30mm四方、長さ100～300mmぐらい
(1)図のように装置をつなぎ、両側に引っ張る。このとき、各々のバネに加わっている力と、伸びを確定する。
(2)バネとバネの間を押さえ、両側のおもりをはなす。どちらが多くひっぱったか、確認する。
運動量と力積の関係でとらえることもできる。
角運動量保存則 ― 回転の勢い（向き、強さ）は保存されることを示す。
(1)回っているコマは放り投げても回転面が変化しない。
(2)地球ゴマを回して、持ってみる。向きを変えようとすると、意外と大きな抵抗を受ける。
(3)図の通り
(1)自転車の車輪をはずして、把手をつけたものを持ち、向きを変えてみる。
(2)同じものを回転させてから持つと、なかなか向きを変えられない。