写真を切って並べたらグラフになった？ストロボ写真で学ぶ速さの秘密
「止まっている写真なのに、動きが見える」。そんな不思議な写真を、授業でつくってみました。
現在、理科の授業では、記録テープを使って物体の運動を解析する学習を進めています。本当は動画を撮って全員が自分の端末で解析できると理想的なのですが、それは環境上むずかしいのが現状です。そこで、演示実験としてモーションショットを使い、ストロボ風の写真を撮影しました。動いている物体の位置を、一定の時間ごとに1枚の写真に重ねて写したものです。
3つの運動を1枚の写真に写してみよう
まずは、水平面での物体の運動です。
＜水平面での物体の運動の様子＞
次に、斜面上での物体の運動です。
＜斜面上での物体の運動の様子＞
最後は、物体を静かに手放したときの落下運動（自由落下）です。
＜落下運動の様子（自由落下）＞
3枚を見比べると、像と像の間隔にそれぞれ違いがあることに気づくはずです。間隔が広ければ、その間に物体が長い距離を進んだ（速い）ということです。逆に、間隔がせまければ、ゆっくり動いていたことになります。
この「間隔の変化」こそが、運動を読み解くカギです。水平面では間隔がほぼ一定に近くなり、斜面や落下では間隔がだんだん広がっていきます。これは、速さが時間とともに増えていることを表しています。さて、実際の写真ではどうなっているでしょうか。ぜひじっくり観察してみてください。
写真を「記録テープ」に変身させよう
これらの写真は、生徒が自分で解析できるように、Googleスライドの背景として貼り付けてあります。
解析の一例を紹介します。記録テープを使った実験と同じように、像と像の間の距離に合わせて四角形を貼り付けます。そして、その四角形をコピーして、動かしながら並べていきます。
記録テープを1本ずつ切って台紙に貼るのと、同じ作業をスライド上でやっているわけです。
並べてみると、グラフが姿を現す
四角形を左から順にそろえて並べてみましょう。すると、あら不思議。v-tグラフ（速さと時間のグラフ）やx-tグラフ（位置と時間のグラフ）の形が浮かび上がってきます。
グラフは苦手という人も多いですが、こうして「写真の中の距離」からつくっていくと、グラフが単なる線ではなく、物体の動きそのものを表していることが実感できます。落下運動なら、時間がたつほど四角形が長くなり、階段のように右上がりに並ぶはずです。これは、重力によって速さが一定のペースで増え続けている証拠です。
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