図1

　力学的エネルギー保存則より，
　　　　……（1）
　また，飛び出してから着地するまでの時間をt，水平到達距離を x として，
　　　　　………………（2）
　　　　……………………（3）
　以上より，となる。この計算値と実験結果を照合し，うまく合っていれば，力学的エネルギー保存則は成立していることになる。
　この方法は，簡単な道具だけで比較的よい結果を導くことができ，教師にとっては使いやすい実験である。しかし，理論の展開に力学的エネルギー保存以外の要素が含まれているため，力学的エネルギー保存の検証なのか，放物運動の検証なのか，生徒にとってはわかりにくさが感じられる面も含まれている。
　この方法で，放物運動を利用する理由は，最下点でのおもりの速さを知るためである。従来は，物体の速さをダイレクトに測定する方法に乏しく，あったとしても高価であったり自作の必要があったりで，生徒実験に気軽に使えるようなものではなかった。そのため，放物運動を利用することで，速さの直接測定を避けていたのだといえよう。

　ビースピの外観を図2aに示す。青いボタンを1.5s長押しすると速度測定モードになる。裏には2つのLEDゲートがあり（図2b），物体が2つのゲートの前を横切ると，その時間間隔から自動的に速さが測定され，km/h単位で液晶画面に数値が表示される。

図2a

図2b

ii）　実験装置

　これを用いて，振り子の最下点の速さを測定すれば，放物運動を使うことなく，力学的エネルギー保存則を直接示すことができると考え，図3aのような装置を組んだ。

図3a

図3b

• おもりとして，比熱測定用の分銅を用いた。
• 重心位置を示すために，分銅の中央に幅1mmのテープを巻き，上からセロテープで補強した。
• 分銅の下面に紙片を貼り付け，LEDゲートの光を切るようにした。
• 分銅を2本の糸でつるし，振動面が安定するようにした。また，糸が伸びないよう，ケブラー繊維の糸を用いた。
• 振り子の支点を支持するための棒には，しならないようアルミのチャンネル材を用い，鉄製スタンドの支持具で固定した（図3b）。
  

iii）　実験方法

図4a

図4b

図4c

• 分銅重心の最下点が机面上h＝4cmの高さになるよう，振り子をセットする。重心の高さを測定しやすいよう，鋼尺を角材にとりつけ，机面に垂直に立てて測定する（図4a）。
• 最下点位置にビースピを両面テープで固定する。
• ビースピの青ボタンを長押しして，速度測定モードにする。
• 振り子の糸をピンと張り，分銅の重心が机面上高さH になるように持ち上げる（図4b，4c）。
• 静かに手をはなす。分銅が最下点を通過したら，すかさず分銅を手で受ける。
• ビースピの液晶に表示された速度v の値を読む。
• 同じことを3回行い，平均をとる。
• H を5通り変えて，測定する。
  

iv）　実験結果

　式（1）より， と計算される。上の実験で得られたv の値をm/sまたはcm/sの単位に換算し， の計算結果と比較し，うまく合っていれば，力学的エネルギー保存則は成立しているといえる。

v）　評価

　45人×2クラスで生徒実験を行ったところ，各班とも数％の誤差で結果を出すことができ，実験方法としては満足できるものであったといえよう。
　ただ，分銅の重心高さの測定に，もう少し工夫が必要である。また，生徒にとっては，定められた高さから静かに分銅を離すことが意外に難しく，この点でも改良が必要である。