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実験10 音の三要素をオシロスコープでみる2016 11 16(水)〜22(火)
理科室はじめに
学級の人気者に歌をうたってもらいます。マイクをオシロスコープになげば、声に合わせた波形がモニターに現れます。その波形の様子を見ながら、音の三要素について学習しましょう。なお、本時の記録は図1〜図3のみです。詳しい内容は別ページ『実験10 音の三要素をオシロスコープでみる1年(2012年)』をご覧ください。
本年度の記録
図1:マイクを持って熱唱するA君A君が持つマイクはオシロスコープに接続されています。その画面をみんなに見せるため、実物投影機を使います。投影した画面は、黒板上のモニターで映ります。なお、図2の実験台には音叉があります。音叉の音をオシロスコープで調べると、美しい正弦波が現れます。強く叩くと、正弦波は大きな振幅になりますが、時間ともに小さくなっていきます。音叉の音がだんだん小さくなっていくからです。減衰していく様子はとても美しいものなので、5回連続して観ても飽きないほどです。5回繰り返し観測することで、音の大きさ=振幅、であることが直感的に理解できるようになります。
図2:カラオケ会場のような理科室、黒板の上にあるオシロスコープのモニター歌をうたう勇気ある生徒がいない場合は、超音波を発生できる人はいませんか? と問いかけてみましょう。放課中、とんでもない声を出して遊ぶ男子がいるものです。何人かの男子が推薦されるので、オシロスコープで観察してみましょう。音程が高いほど、周波数が高くなります。オシロスコープの波の数は、多くなります。
中学1年男子の多くは変声期前の美しいボーイソプラノです。もちろん、女子はさらに1オクターブ高い声が出ます。オシロスコープを見ながら、最高音を出せる友だちを調べてみましょう。
図3:本時の板書(クリックすると拡大します)
以下は、過去の記録の抜粋です
音の三要素
(実際の音)
高 さ
(音階、音程)
(ドレミファ・・・)
大きさ
音 色
(音源や楽器がもつ特色)
オシロ
スコープ波の形 ・1つの波の幅 ・1つの波の高さ ・波のぎざぎざ
(特徴的な形)名 称 ・振動数、周波数
(1秒間の波の数)・振 幅 ・な し 単 位 ・Hz(回/秒) ・dB(デシベル)
・ホン・な し 備 考 ・音が高くなる=
振動数が増える音が大きくなる=
振幅が大きくなる・好きな人の声はすぐ判る
・おんさは音色がない・物体は固有振動数をもつ ・固有な大きさはない ・音源には固有な音色がある
表4:実験10 音の三要素をオシロスコープでみる1年(2012年)から
図5:Bさんの学級の板書
図6:C組の板書
図7:D組の板書
図8:E君の学習プリント(クリックすると拡大します)
表9:実験11 いろいろな音1年(2002年)から
オシロスコープ
(波 形)振 幅
(1つの波の高さ)振動数
(1つの波の幅)ぎざぎざ
(波の特徴的な形)
音の3要素
(実際の音)大きさ 高 さ
(音階、音程)
(ドレミファ・・・)音 色
(楽器による違い)音が大きくなると、
振幅は大きくなる。音が高くなると、
振動数は増える。・好きな人の声はすぐ判る
・おんさは音色がない単位: dB(デシベル)
あるいは、ホン単位: Hz(回/秒) 単位: な し - ・波 長
・物体には固有振動数がある・波 形
・音源には固有な音色がある
終わりに
14年前も4年前も同じように、盛りだくさんの実験をしています。盛りすぎだと思うのですが、これだけやらないと面白くないし、面白くなければ学習する意味がないので、本当に困ったものです。1番の原因は、授業時間が確保されていないことなので、文科省の方で何とかしてください。解決策(2019年2月23日(土)22時18分記す)
解決策は簡単です。(1)総合の時間を廃止、(2)道徳の教科化を中止、以上2点で教育現場が活性化します。よろしくご検討ください。現場の声、住民の声を聞いてください。社会的に立場が上にある者の仕事は、下にあるものの声を聞くことから始まります。また、明日2019年2月24日に判明する『沖縄の県民の声』も大切です。日本国憲法は、前文と第1条で主権国民を定めています。官房長官は2月14日に『県民の声とは関係なく沖縄の海を埋める』という趣旨の発言をしましたが、これは憲法軽視そのものです。私は愛知県民ですが、愛知県の海が県民無視で立てられるとしたら断固反対します。名古屋市民としても、名古屋港も守ります。私は昭和区に住んでいますが、鶴舞公園や山崎川も埋め立てられるととした反対します。沖縄の人にとって、美しい海はどれだけ大切なものであるかと思うと、本当に心が痛みます。
社会的立場が上の者が、沖縄の声を無視する宣言するなんて、人として間違っています。法的に間違っていなくても、それは人として間違っています。人としてのあり方を教えなければいけない人が、日本政府にはいっぱいいるようです。小中学校で教科化する前に、まず、道徳を勉強しなければいけない大人がいます。道徳ができていない人がつくる道徳は危険です。
私は国家レベルの教育的危機を感じています。
関連ページ
実験10 音の三要素をオシロスコープでみる1年(2012年)
実験11 いろいろな音1年(2002年)
実験13 ストーローの笛1年(2002年)
実践ビジュアル教科書『中学理科の物理学』
第4章 耳で聞く 音 オシロスコープで音を見る p.68、p.69 ストローの笛と管楽器(開管) p.76、p.77 音叉の『共鳴』 p.78、p.79