相模原理科教室 2011 Ｙ字振子で絵を描こう 理科で遊ぼう会

理科教室：Ｙ字振子 はじめに 単振子 Ｙ字振子 質問コーナー (Q&A) 講座の進め方 解っていること、発見したこと、知りたいこと 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A)

なぜ、理科を勉強するの？ 将来の仕事に役立つはず 試験で良い成績を取るため 義務教育だから 　　： 楽しい、おもしろい

なぜ、理科を勉強するの？ すじみちを立てて考えることができるようになるため チームで協力して問題を解決する 答えのわからない問題の解決 論理的に説得する チームで協力して問題を解決する

理科教室：Ｙ字振子 はじめに 単振子 Ｙ字振子 質問コーナー (Q&A) 講座の進め方 解っていること、発見したこと、知りたいこと 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A)

キーワード 楽 ワクワクする 知る楽しみ 混乱の楽しみ 混乱　→　Aha! チャレンジ 失敗から学ぶ

ルール ＮＧワード　＝　「～ない」 わからない できない 　　：

ルール ＮＧワード　＝　「～ない」 どうしたら　・・・・　わかるだろうか？ どうしたら　・・・・　できるだろうか？ 　　：

実験の進め方 観察 ！ わかった ？ 次のなぜ 質問 仮説 まとめ 実験 検証

理科教室：Ｙ字振子 講座の進め方 単振子 Ｙ字振子 質問コーナー (Q&A) キーワード、ルール 解っていること、発見したこと、知りたいこと 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A)

単振子 グループでまとめる （3分） 各グループ１つづつ発表 解っていること 発見したこと 知りたいこと グループでまとめる　（3分） 解っていること 発見したこと 知りたいこと 各グループ１つづつ発表 発表することがなくなったら　「パス」

単振子 単振子の動き（動画） 304561101.mov 単振子の動き （ストロボ） 304561102.mov

単振子のポイント 糸につるしたおもりが１往復する時間は、おもりの重さなどによっては変わらないが、糸の長さによって変わる １往復する時間 [秒] 1.00 2.00 3.00 4.00 糸の長さ [cm] 25 100 225 400 糸の長さ ÷ 25 1 4 9 16

単振子 ～少し難しい話～ T 周期 l 糸の長さ g 重力加速度 振幅が小さい時 π 円周率 (3.1415・・) 単振子　～少し難しい話～ 振幅が小さい時 糸 T　 周期 π　円周率 (3.1415・・) l　　糸の長さ g　　重力加速度 　　　　　 (9.80665 m/秒2)

理科教室：Ｙ字振子 はじめに 単振子 Ｙ字振子 質問コーナー (Q&A) 講座の進め方 解っていること、発見したこと、知りたいこと 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A)

Ｙ字振子 観察する 軌跡を観察する グループごとに発表 糸の長さを調整すると動きはどう変わるか 単振子と何が違うか、共通点は何か 解ったこと、知りたいことをリストアップ 仮説を立ててみる 軌跡を観察する グループごとに発表 どんな軌跡ができたか 解ったこと、発見したこと、更に知りたいこと

理科教室：Ｙ字振子 はじめに 単振子 Ｙ字振子 質問コーナー (Q&A) 講座の進め方 解っていること、発見したこと、知りたいこと 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A)

質問コーナー

まとめ なぜ理科を勉強するの？ すじみちを立てて考えることができるようになるため チームで協力して問題を解決する 答えのわからない問題の解決 論理的に説得する チームで協力して問題を解決する

まとめ キーワード ルール 楽しむ チャレンジ ＮＧワード ＝ 「～ない」 ワクワク ＋ 混乱 失敗から学ぶ ＮＧワード　＝　「～ない」 わからない →　どうしたら　・・・・　わかるだろうか？ できない →　どうしたら　・・・・　できるだろうか

まとめ：実験の進め方 観察 教科書に 目を通す 予習 ！ ？ 質問 仮説 質問を作る (仮説) まとめ 復習 実験 検証 授業 わかった 次のなぜ 質問 仮説 質問を作る (仮説) まとめ 復習 実験 検証 授業

まとめ 単振子 振子の周期　～　糸の長さ どうして動くのか 重力 詳しいことは、高校や大学の物理で学ぶ Ｙ字振子

Backup

誤差について 振幅の影響 振り子が単振動する単振り子となるのは、先の重力と糸の張力の接線方向の合力Ｆの水平 成分ＦcosθがＦとほとんど変わらない範囲（接線方向と水平方向が平行に近いと捉えられる範囲）である。これは、cosθ≒１と見なせる、θが ５～10°以下の範囲であり、これより角度が大きいと周期は長くなる。エの実験で、１往復の時間が振幅によって変化したのは、角度が大きすぎたことによるもので、計測の誤差ではない。

誤差について デジタル機器の扱い デジタル式のストップウオッチを使って計測すると100分の１秒まで表示される。しかし、実際に計測してみると、同じ条件の実験にもかかわらず計測値は同 じにはならない。これは、人間が計測することなどが原因のさまざまな誤差が入ってくるためである。表示通り記録させるよりも四捨五入して記録させる指導を する必要がある。グラフを描いてみると、どれほどの違いを意識しないといけないのかがはっきり分かる。同じように、平均値を求めるのに電卓を使用する場合 があるが、電卓の８ケタなり12ケタの表示をそのまま記録することは意味がない。

誤差について 摩擦や空気抵抗の影響 摩擦や空気抵抗があると周期に影響があるように思われがちであるが、理論上、摩擦や空気抵抗は周期には影響しない。たしかに摩擦や空気抵抗があると、振り子が戻るのを妨げることになるが、それは周期にではなく、振幅に影響してくる。すなわち、同じ位置まで戻れなくなるのである。摩擦などによって運動が妨げられるが、動く距離も短くなるので、時間には影響しないのである。これは「減衰振動」と言われ、実際の振動はほとんどが減衰振動である。