このページは、Mr.Taka　中学校理科の授業記録　３年（2004年度）です

導入　運動とは何か？
　　　（記録タイマーの基本操作）

　　→　応用編：加速度を求める
　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2004　6　1（火）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１理科室
　１年物理では、いろいろな力（弾性の力（垂直抗力）、重力（引力）、磁力、電気の力、摩擦力、遠心力）を学習した。３年物理『運動とエネルギー』では、記録タイマーを使った実験を連続４、５回行う予定だが、初日の今日は「運動とは何か？」、子どもらしい幅広い概念を聞いてみたい。授業後半は記録タイマーの基本操作を練習する。

（上：１秒で６０回打点する記録タイマー）
・　記録タイマーの２つの電極には交流１００Ｖが流れているらしい？
　→　名古屋は６０回／秒（Ｈｚ）、東京では５０回／秒（Ｈｚ）
・　記録テープには裏表があって、表面は電流を流す
・　電流が流れると、テープが焦げる
・　テープを引っ張り、焦げ痕から速さを計算する

---

◎　授業の流れ
１　運動とは何か？
　とっても具体的な抽象的なものまで出てきたが、理科的な深まりは今１つ。表面的な盛り上がりやギャグに終わった。残念無念。

２　記録タイマーの使い方
　演示しなから、以下の点について注意する。
＜注意事項＞
・　感電しないこと
・　記録タイマーを６０Ｈｚにセットすること
・　記録テープには裏表があること
・　テープの表面を入れないと、電極の間に電流が流れないこと
・　テープを逆さから入れると、電極が曲ってしまうこと
・　同じ位置で電流を流し続けると、電極が燃えてまうこと

（上：本校理科室には、２つのタイプの記録タイマーがあった）
・　右の新しいものは、感電しないし故障が少ないし打点間隔も変えれるけれど、視覚的に面白くない。不便で危険でも、煙りを出しながら実験しなければ実感が湧かない。

３　生徒実験『基本操作：記録タイマー』
　記録テープを手で引っ張るだけだが、だんだん速く引っ張ると教科書４１ページのように階段状の結果が出る。説明するより、生徒本人に実験させた方がよい。はっきり言って、説明はいらない。とにかくやらせれば良い。

（上：１人１メートルずつ配付し、自由なスピードで引っ張らせる）

（上：６打点毎に鋏で切り、下端を揃えて順に貼る。）

◎　発見とまとめ
　「だんだん速くなる」「だんだん遅くなる」「同じ速さ」の３つに分類させた後、「同じ速さ」については、テープの高さからどちらが速いか考えさせる。間違える生徒はいない。

◎　応用編：加速度を求める　　　　2023年6月22日黄色部分を追記 　背中にテープをつけてダッシュすれば（写真下）、自分の加速度を求められます。１秒間で５m 走ることができるなら、記録テープ５m を腰に付けて屋外で実施したいです。また、ジャンプすれば、その加速度を求めることもできます。
↓	いきなり 加速度！ 　本時は「記録タイマーの基本操作」なので、加速度まで紹介するのは不適切な気もします。 　しかし、記録テープを手で引っ張れば、必ず加速します。始めから最後まで等速で引っ張り続けることは無理です。何しろ、始めは速さゼロですからね。しかも、記録タイマーは１秒間に60回（名古屋の場合）打点するので、加速する割合を詳細に記録してしまいます。 　そこで、加速を意識させた上で、等速の記録テープ作りに挑戦させるのも一案です。次のように話してみましょう。 　「基本は、始めから最後まで同じ速度で引っ張ることです。もし、完璧に同じ速さなら、テープ処理からできるグラフは変化なしです。しかし、初心者には無理かな（ふふふ）。もちろん、上手な人はすぐに水平なグラフになりますが、下手な人は水平になるまで、つまり、等速になるまでに時間がかかったり記録テープを引き終わっても加速し続けたりすると思います。ま、頑張ってください」 　注意：必ずタイマーのスイッチを押してから、記録テープを引き始めるように指示すること。さもないと、ほぼ完璧な等速の記録テープができる。 　という風に加速度を始めから意識させても良いでしょう。というか、生徒実験に加速度は絶対に含まれているので、避けて通ることは不可能です（もちろん、あえて加速度という言葉を使わない方法もありますが、中学生なら日常的に何度か耳にしている言葉でしょう）。
↓
↓
↓
となると、連続写真で紹介したスタートダッシュは、加速度の単純な例としてわかりやすいと思います。写真では記録テープを背中に付けていますが、実は、記録テープなしでも加速度を求めることができます。 　スタートダッシュ（１秒間）はすべて同じ割合で加速し続けた（同じ加速度）と仮定すれば、走った距離を計るだけで加速度を求められます。
加速度が同じと仮定するなら、わざわざ１秒間に60回も打点させる必要がない。記録タイマーの設定を１回/秒（１秒間に１打点）にしても同じなら、記録タイマーそのものを使う必要がない。 　次に、具体的な計算練習してみましょう。まず、小学校で習う速さを求めてから加速度（速さの変化の割合）を計算しますが、この問題の場合は「速さ」の方が難解です。
１秒間で５m 進んだとすると、その速さは５m / 秒（距離 ÷ 時間）です。しかし、よく考えてください。この場合、初めは速さゼロです。したがって、５m / 秒という速さは「平均の速さ（始めの１秒間の平均の速さ）」です。スタートダッシュ時の速さはすべての瞬間、瞬間で違うのです。 　次に加速度を求めます。
加速度はすべての瞬間で同じ、速さは同じように変化している、速さの変化の割合は同じ、と仮定されているので、加速度は速さ ÷ 時間（１秒間）で求めることができます。以下はその計算式です。 始めの１秒間の加速度（速さの変化の割合 ）＝ 速さ　 ÷時間 始めの１秒間の加速度（速さの変化の割合 ）＝ 速さ　 ÷１秒 始めの１秒間の加速度（速さの変化の割合 ）＝５m /秒 ÷１秒 始めの１秒間の加速度（速さの変化の割合 ）＝５m /秒秒

◎　Ａさんの学習プリント


＜評価基準＞
１　自然事象への関心・意欲・態度
　Ｂ　自宅から鋏、のり、短い定規、そして、第１分野の教科書を持参できる
２　科学的な思考
　Ｂ　記録タイマーによる打点の間隔と運動の速さの関係を正しく指摘できる
３　実験・観察の技能・表現
　Ｂ　記録テープを６打点毎に切り、綺麗に添付できる
４　自然事象についての知識・理解
　Ｂ　記録タイマーによって物体の運動が記録できることが理解できる

---

授業を終えて
　記録タイマーの基本操作と理論については、教師の説明は有害無益。実際に触らせた方が１００倍効果があります。

←　前　時 １学期中間テスト返却

次　時　→ 実験１　自由落下運動（速さ）