本当に直線?ばねの伸びと力の関係を確かめてみよう!

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フックの法則を確かめるための実験の紹介です。中学1年生用の実験で、基本的なものなのですが、浮力の実験で使うおもりを再利用しました。

中学受験では「バネの伸びは力に比例する」ということが、グラフとなってよく出題されます。しかし、その関係が実際に一次の式、直線で表せるのかどうかについては、小学校で確かめていない生徒もいるようです(もちろん実験をしてたしかめた生徒もいます)。

この実験では、実際にバネにおもりをつるして、その時のバネの伸びを定規で計測し、グラフを描いてみて、フックの法則がなりたっているのかどうかを調べるための実験です。

写真にあるように左側にばねばかり、右側に通常のばねを取り付けました。ばねに吊るすおもりについては、浮力で使う35グラム、70グラムのおもりを再利用しました。このバネにおもりを引っ掛けていきます。

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フックは大クリップを曲げて作りました。

左側にあるニュートンバネばかりは、そこにおもりがつるされたときに、グラムとニュートンの比較をするために使うものです。なかなかニュートンという単位が身近ではないため、実際に確認をするために使います。

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実際に実験をしてみると非常にきれいに直線が描けると言うことがわかります。簡単にできるためおすすめです。

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注意することとしては、クランプのハサミでバネにはしっかりはさむように、途中で落ちないようにネジをしっかりとしめることと、おもりをバネに急に引っ掛けて、バネを伸ばしすぎて壊さないようにすることです。またいいたずらが多く、バネを引き伸ばして壊してしまう生徒が多いため、バネは1回ずつ回収をするといいと思います。

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プロフィール

桑子 研
桑子 研(くわこけん) 1981年群馬県生まれ。共立女子中学高等学校の理科教諭を務めるかたわら、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)など科学啓蒙書・参考書・絵本など10冊。東京書籍の教科書編集委員・ナリカサイエンスアカデミー公認講師。

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幼児から高校生までの科学実験教室をひらいています。また教師のための実験×ICT講座を全国で行っています。