ドラえもんから三角関数が!回転テーブルと単振動の実験

 

 

 

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単振動と円運動の関係を説明するときに、みなさんはどのようにして説明をしていますか?

私はいつも困っていました

等速円運動の様子と、そのときの影の動きを作図しながら説明をするのですが、
一部の生徒には伝わっても、全体にはなかなか伝わらなかったからです。

どうやれば、円運動の影としての単振動を、生徒全員にうまく伝えることができるのだろう?

そんなとき、やはり実験を目の前でやって、全員でどんな作図をしていきたいのか、
それを確認するのがベストだなと思い、回転テーブルとiPhoneを使って実験をしました。

それが好評だったので、みなさんにも共有したいと思います。
なかなか回転テーブルは自宅にはないでしょうが、傘を等速で回して行うことで
同じことができます(実際にやってみました)ので、お試しください。

科学のレシピ

用意するもの:回転テーブル(または傘)、目印、iPhoneまたはiPad(超速300連射)

手順:

用意するのは回転テーブルです。まずはじめに回転テーブルの1点に人形をつけます。

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そして、スイッチをいれて回転テーブルを回します。この様子を横で見ながら、
iPhoneアプリ「超速300連射」を使います。

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このアプリを使えば、最速1/30秒で、連続写真をとることができて便利です。

今回は1/10秒に1回を30枚にセットをして撮影をしました。

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撮影後に黒板に直接映像を投影します。そして、グラフをチョークで引いて、
x-tグラフを作ります。

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あとは1/10秒ごとにドラえもんの位置をプロットして、結ぶときれいな
正弦関数になります。

この様子をみていて、生徒が驚きの声をあげてくれました。

またそのあとにナリカのイージーセンスをつかって、
実際に単振動の様子を距離センサーで確認をしました。

キャプチャ

この演示実験をおこなってから、単振動の単元に入ると、すんなりと入ることができました。

ご家庭で傘で行う場合には、傘のさきに小さなビーチボールかまたは水風船をつけて、
等速でまわしながら写真撮影を行ってください。

おもったりもずっときれいに正弦波が現れるので、驚くとおもいます。

iPhoneやiPadがあると、おてがるに実験ができるのが良いところですね!

みなさんは単振動に入るときに、どんな工夫をしていますか?ぜひ教えて下さい(^^)

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桑子 研(くわこけん)
 1981年群馬県生まれ。サイエンストレーナーとして全国で実験教室やICT活用講演会を開いている。著書は『大人のための高校物理復習帳』(講談社)、『きめる!物理基礎』(学研)など10冊。