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
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。
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。
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。
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。
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。
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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