運動量のイメージを高校生に教えるには？

質問

今、高校2年生に力学を教えていますが、運動量のイメージが湧かないと
いわれました。確かに、力とかエネルギーって、日常生活でも頻繁に
使う言葉ですし、イメージとしてわかりやすいようなのですが、
運動量はエネルギーとどう違うのかと聞かれてしまい、困っています。
もちろん、数学的な解析については教えてありますが。

そこで、力、運動量、エネルギーを卑近な例などで説明できないもので
しょうか。よろしければ、意見をお寄せ下さい。

ちなみに、教えている高校生は、いたって平均的な成績です。

回答No.3

tnt · ベストアンサー

私が塾講師をやっていたときには、
全部、力士を例にとって教えました。

小錦は体重があるので、動かすのには力が必要で
体重が重いからその分だけ運動量が多く、
他の力士にぶつかるとその運動エネルギーが相手に掛かるので
相手は簡単に飛んでしまう。
でも、小兵が必死にぶつかれば、小錦といえども多少は動く
って、感じです。

お礼

ありがとうございます！
さすが塾講師をやっていらしただけあって、とてもわかりやすいです！
これならわかってもらえるでしょう。僕も今までのモヤモヤがすっきり
晴れました（笑）
他の方の回答とともに、うまくまとめて説明してみますね。

回答No.4

stomachman

あまり卑近すぎるのも考え物では？

●エネルギーがスカラー量、つまり大きさだけを持つのに対して、運動量（や力や速度）はベクトル量です。大きさと方向を持っている。

●保存則の違いも重要です。
　完全弾性衝突の場合には、運動エネルギーも運動量も保存します。ところが、非弾性衝突の場合には、運動エネルギーは熱エネルギーなどに変化して一部失われるのに対し、運動量の方は保存されます。これは、熱運動（分子レベルでのランダムな運動）の平均運動量は（ベクトル量であるがゆえに）ゼロであるけれど、熱運動の平均エネルギー（つまり熱エネルギー）は（スカラー量であるがゆえに）0ではない、ということから説明できます。

　無重力空間に静止している粘土の塊に、もう一つ同じ質量の粘土の塊を速度v（速度には方向と大きさがあることに注意）でぶつけた時、両者がくっついてひとかたまりになったとします。これが非弾性衝突の典型例ですね。運動量は保存し、くっついた塊の速度はv/2になります。このとき、運動エネルギーは衝突前の半分になっています。

お礼

ありがとうございます。
確かに、力、運動量、エネルギーは力学の主要素であり、それは卑近な例で取り扱える
ほどやさしいものではないですよね。
物理が好きな生徒には、その辺りを説明してあげて、さらに力、運動量、エネルギーは
微分、積分でつながっているなんてことも説明してあげたいものです。

しかし、教える対象が物理のやや苦手な高校生だと、あまり難しいことを説明しても、
かえって物理が嫌いになってしまうだけなので、いかにして力、運動量、エネルギーを
教えてあげれば、物理の導入を理解してもらえるかがわからなかったのです。
質問の仕方があまりよくなかったことをお詫びします。

回答No.2

ryumu

私のイメージとしては・・・

　　　　　力；運動の変化の原因
　　　運動量；運動の激しさ
　エネルギー；運動をする能力

ですね・・・具体的でもないから分かりにくいでしょうかね？

お礼

ありがとうございます！
力、運動量、エネルギーを、「運動」という現象内ではどういう
役目をしていて、どう違うかを述べてくれているので、この３つの
関係と違いを理解しやすいですね。
これを参考に、うまく説明してみます。

回答No.1

k-841

力：人間の体にたとえて言うなら筋力です。「力が強い」の「力」はまさにこの「力」ですね。
運動量：運動している勢いです。
エネルギー：仕事をするために食べるごはんの量です。

逆にイメージが湧きにくいでしょうか？(汗

お礼

ありがとうございます！
なるほど、運動量を”勢い”と解釈すると確かに分かりやすいですね。
参考にさせて頂きます！