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 解っていること、発見したこと、知りたいこと Ｙ字振子 講座の進め方 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 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 解っていること、発見したこと、知りたいこと Ｙ字振子 講座の進め方 観察、予想、検証 グループ発表 質問コーナー (Q&A) 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 解っていること、発見したこと、知りたいこと Ｙ字振子 キーワード、ルール 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） 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 理科教室：Ｙ字振子 はじめに 単振子 解っていること、発見したこと、知りたいこと Ｙ字振子 講座の進め方 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 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 解っていること、発見したこと、知りたいこと Ｙ字振子 講座の進め方 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 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：実験の進め方 教科書に 観察 目を通す ！ わかった 予習 ？ 次のなぜ 質問を作る 質問 (仮説) 仮説 まとめ 復習 実験 授業 検証 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。
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