このページは、Mr.Taka 中学校理科の授業記録＞ 3年（2018年度）です |
第６時
実験５-2 斜面を滑り落ちる台車-22018 4 26（木）、27（金）
第３学習室 ※ 理科室を譲ったためはじめに
前時と同じ実験です。学習室にきたから準備、実験を始めます。学習プリントは前の時間のものを使いますが、もう１枚ほしい生徒は、自由に持って良いように準備しておきます。
上：斜面を滑り落ちる台車の実験をする様子 （前ページから転載）関連ページ
『実験３ 斜面を滑り落ちる台車（等速直線運動）2004年度』
『実験４ 斜面を滑り落ちる台車（テスト）2004年度』
『物体に働く２つの力（平行四辺形を作図して合力を求める）2004年度』
『斜面上の物体に働く重力を分解する2004年度』
『物体が斜面上を滑り落ちようとする力2004年度』
本時の目標
・斜度を変えた斜面で、前時と同じ実験を行う
・斜面の傾きとグラフの傾きの関係について理解する
・グラフの傾きと速さの変化の割合（加速度）について理解する準 備
生 徒 教 師
- 教科書
- 理科便覧
- ファイル
- はさみ
- のり
- 定規
- 本日の学習プリント（１ /人）
- 斜面（１ /班）
- 台車（１ /班）
- 記録タイマー（１ /班）
- 記録テープ（１m /人）
- セロハンテープ（１ /班）
始業前
学習室にきた生徒から準備、実験を始める。授業の流れ
（１）本時の授業内容の紹介 （１分）
「今日は、前の時間と同じ実験を行います。学習プリントをもう１枚ほしい人は、取りに来てください。斜面の角度を変え、傾きの違うグラフができるようにしてください。なお、実験およびグラフ作成のポイントは、前と同じようにスタートです。スタートさえうまくできれば、あとは誰でも完璧な階段状のグラフができるはずです」
上：実験のポイントをまとめた板書（前ページから転載）（２）生徒実験：斜面を滑り落ちる台車 （10分〜20分）
十分な説明をしておけば、子どもたちは教え合いながら楽しく実験を進めることができます。上：実験をする生徒たち（前ページから転載）
→ （３）記録テープの処理 （20分〜30分）
記録が取れたら、各自の机へで記録テープの処理をさせます。（４）記録テープの分析、考察 （５分）
大きな目標の１つである『斜面の傾きとグラフの傾きは比例する』ことは、ほぼ全員の生徒が理解できます。これは実験をしなくても、直感レベルで理解できるほどかんたんです（下図）。
上：上段はゆるやかな斜面、下段は急な斜面（前ページから転載）難しい課題は、『完璧ではない記録テープから、どれだけ理想的なグラフをつくるか』です。たとえ、失敗実験であっても、正しく処理したり分析したり考察したりできるなら、それは高い科学的思考力があることを示します。授業では、以下のように理想的なグラフをつくる方法を指導しました。
上：テープの処理方法について解説するための板書完璧でない記録テープから、理想的なグラフをつくる方法
「（上図の右上 ＆ グラフAを書いてから）それではみなさん、黒板に注目してください。このグラフは、上の記録テープを６打点ごとにきり、順に貼り付けていったものです。理想的な実験ができた人は、このように原点を通ります。原点を通るとは、各テープの中央につけた赤点どうしが一直線状に並び、かつ、その延長線が原点を通る、ということです」「しかし、次のグラフのようになってしまった人もいると思います。見ていてください。（上図グラフBの横軸・縦軸・棒グラフを手早く書きながら）こんな感じに、各テープは階段状になっているのですが、つまり、各テープの中央につけた赤点どうし（赤点を素早く書いて）は一直線状に並んでいるのですが、（赤線を手早く書いて）完璧な階段状になるのですが、原点を通らない人がいると思います。これは、どうしてですか？ ・・・その通り、もう、みなさんよくお分かりですね。はじめ、スタートの部分がないからです。スイッチを押す前に台車を離した人、スタート時の記録がない人です。あるいは、はじめの記録テープを貼るのが面倒だからといって、捨ててしまった人です。やり直してください。やり直さなくても良いのですが、その場合は、あと何枚テープを貼れれば理想的だったのか、何秒ぶんのデータを失っているのか、などの考察ができます。先生の話が理解できた人は、その失敗データから、考察してください。失敗実験であっても、科学的思考力は高いものとして評価します。わからなかった人は、もう一度実験をして、理想的なデータに近づけてください」
「もう１つ、よくある失敗を紹介します。先生が書くグラフを見ていてください。（上図グラフCの横軸・縦軸・棒グラフを手早く書きながら）こんな感じに、はじめの部分に、同じような長さのテープが並んでしまうものです。これもスタートを失敗した人ですが、このような場合はどのようにまとめたら良いですか？ ・・・（Ａ君が正解をつぶやいたら）さすが、Ａ君ですね。正解です！ その他の人もわかったと思いますが、うまくいった後半部分を使います。つまり、（後半部分だけに赤点を書いて）、後半は赤点が一直線状に並んでいると思うので、（まっすぐな赤線を書いて）各記録テープは完璧な階段状になっていることが確認できます。その赤線を延長します。赤線は原点を通らなくても大丈夫です。まっすぐ、定規で思い切り書いてください。横軸とぶつかったところが、理想的な実験をしたときの原点になります。それより前の部分は、摩擦が大きくて加速できなかったり台車をもたもた離したりなど、スタートからしっかり加速できなかった実験をしめしています」
（４）各テープ（6打点ごと、0.1秒ごと）の速さ （５分）
各テープの速さは、各テープの長さ（距離）から求めることができます。「各テープの速さを求めてみましょう。定規を出してください。（子どもたちが定規を出した頃を見計らって）定規で、１番目のテープの長さを測ってください。何ミリ・メートルでしたか？ あるいは、何センチ・メートルでしかたか？ それが、0.1秒間に進んだ距離になります。したがって、１番目のテープの速さは、小学校５年生で習った計算式で求められます。速さは、距離 ÷ 時間で求められます。計算できますか。各テープは６打点の時間、すなわち0.1秒なので、・・・計算できますか。（困っているQさんを見つけたら） Qさん、あなたのテープは長さはどれだけでしたか？ ・・・8ミリ・メートルですね。ということは、0.1秒で８ミリ・メートル進むのだから、１秒ならどれだけ進みますか。0.1秒の10倍進むことになるので、８ミリ・メートルの10倍です！ ・・・そうですね、8センチ・メートルです。したがって、１本目のテープの速さは、80ミリ・メートル毎秒になります。80ミリ・メートルは８センチ・メートルなので、8cm/秒と書くと良いでしょう」
（５）本時の感想、考察 （５分）
いつものように、自由な感想＆考察の時間をとります。
授業を終えて
日を改めて同じ実験を繰り返すことは、学習効果を飛躍的に高めます。どの内容について、同じようにゆとりがあるといいなあ、と心から思います。また、学習プリントのお代わりをもらいにきた生徒は、全体の30％でした。これらの生徒は実験が順調に進み、斜面の角度を３つ以上変えて実験を行った生徒です。
関連ページ
『導入 運動とは何か？（記録タイマーの基本操作） 2004年』実践ビジュアル教科書『中学理科の物理学』
第３章
ニュートンの運動の３法則自由落下運動 p.52 斜面を滑り落ちる台車 p.58
第５時 ←
実験5 斜面を滑り落ちる
台車
→ 第７時
実験６ 自由落下する物体の
速さの変化量
