フロッピーディスクなどで簡単にできる加速度計 (‘97 川村先生) フロッピーディスクなどで簡単にできる加速度計 (‘97 川村先生) 物理学科４年 １２１０００８ 池松 尭俊
１．はじめに 我々は日常生活で加速度運動や慣性力を実感する。 ⇒「加速度」という言葉は小中学生にも身近な言葉。 しかし…高校まで加速度を学習しない！ 加速度は高校物理では高度な理解力が必要。 ⇒物理離れは物理授業の改善＝物理教師に求められている！ 私たちは電車や自動車などで加速度運動や慣性力を実感します。そういった意味で加速度という言葉は小中学生にも身近な言葉だということができます。しかし、加速度を初めて学習するのは高校物理です。また、高校物理では加速度概念や慣性力の学習では高度な理解力が求められます。昨今の物理離れでは物理教師に授業の改善を要求されます。。
１．はじめに 高校物理において理科Ⅰの廃止（＝加速度の概念を学ばない高校生が出る） 我々にはサイエンティフィック・リテラシーが求められる。 →簡単な物理教材の開発が求められる。 →今回はフロッピーケースを用いた加速度計を作製した。 さらに高校では理科Ⅰが廃止されたため、物理を履修しない、すなわち加速度の概念を学ばない高校生が出る可能性があります。現代では我々にはサイエンティフィックリテラシーが要求されます。こういったことを受けて多くの学習者が物理を学習しやすいような教材の開発が必要になってきます。そこで今回はフロッピーケースを用いて簡単な加速度計を作ります
２．作製方法 ボンドで止める フロッピーケースに色水を入れて水漏れしないように全体をボンドで封じる。 ⇒小中学生にも簡単に作成できた。 色水
３．利用方法 透明テープ 基準線 測定線 水平な台の上にフロッピーケースを置き、水面の両端の２点を取って基準線を引く。繰り返し使えるようにテープを貼っておく。電車などに乗って加速すると傾くのでその時の２点を取る。このときつり革も傾くので実感できる。 傾く
３．利用方法 基準面とのなす角θより加速度は… 𝑎=𝑔 tan 𝜃 (𝑚/ 𝑠 2 ) 𝑚𝑎 𝑚 𝑔 𝜃 𝑔 ′
Duzen , Nelson & Nelson (‘92) 薄いケースにゴムバンドで基準線 問題点：水面傾きを見るにとどまる。 愛知・岐阜物理サークル(‘88) 「ズバリ加速度計」 加速度を電気信号化してメータで計測 問題点１．製作に高度な技術が要求される ２．加速度計がブラックボックス化している。
４．生徒が測定した加速度測定の例 生徒の感想 最初は電車の中で少々恥ずかしかったがだんだん面白くなってきて快感に変わった。 授業中にみんなで電車に乗ってワイワイ実験したら面白かったのでは・・・
５．簡単に加速度の大きさが読みとれるタイプのその他の加速度計 力学台車や電車などでの瞬時の加速度を知りたい…！ １．空き箱に軸受けとして両側板にナットをボンドでつける。 ２．浮板に軸を取り付ける。 ３．浮板と垂直になるように浮板に指針をつける。 ４．浮板の軸を軸受けにはめる。 ５．空き箱の中に水を入れる。 ６．加速度の目盛りを側板に書き入れる。 力学台車や電車、バスなどで瞬時におおよその加速度の大きさを知りたい時には図のような加速度計も有効です。これを使うときはカセットテープケースや８ｍｍビデオテープケースを使います。箱が分厚いときは浮板を用いて水面の乱れに対処します。 ※演示用は縦20cm、横15cm
水なしの場合 →針が振れすぎる。 では粘度の高い液体では？ 今回の実験の目的はごくごく身近にあるものを使うこと。 ⇒身近な水が最も望ましい。
６．慣性力の授業において加速度計を用いる場合 加速度を授業でどのように学ぶ・・・？ →力学台車を外から観察し、等速直線運動や等加速度運動をストーリーで学ぶ。
６．慣性力の授業において加速度計を用いる場合 生徒が加速度運動を実感するのは乗り物の中にいるとき 乗り物の中で加速度計を用いる実験は日常生活と結びつきやすく効果的 同時につり革を観察することで慣性力理解を支援できる 教室の中でも加速度や慣性力を実感できる実験を！
７．おわりに 生徒がいつでも実験できるように実験器具はできる限り身近なものであることが望ましい。 ⇒リサイクルであれば手軽に作成可能。 自分で実験器具を作製できればより物理が身近なものに感じられ、物理離れを食い止められる。 ⇒物を作ると次々と新たなものが思いつく。 創造性は物理学習の目的の一つ ⇒「暗記の物理」から「創造性の物理」へ！
論文を読んで 身近なもので教材開発することは、教材費が安く済み、さらに生徒が物理をより身近に感じ、学ぶことができ、創造力を豊かにできるという点で大事だと思った。 フロッピーケースだけでなく現代に見合った容器(今回の実験教室ではCD/DVDケース)で教材を開発することも大事だと思った。 他のタイプの加速度計も作ってみたい。
ご清聴ありがとうございました。