Transcript Y字振り子
相模原理科教室 2011
Y字振子で絵を描こう
理科で遊ぼう会
理科教室:Y字振子
はじめに
単振子
解っていること、発見したこと、知りたいこと
Y字振子
講座の進め方
観察、予想、検証
グループ発表
質問コーナー (Q&A)
なぜ、理科を勉強するの?
将来の仕事に役立つはず
試験で良い成績を取るため
義務教育だから
:
楽しい、おもしろい
:
なぜ、理科を勉強するの?
すじみちを立てて考えることができるように
なるため
答えのわからない問題の解決
論理的に説得する
チームで協力して問題を解決する
理科教室:Y字振子
はじめに
単振子
解っていること、発見したこと、知りたいこと
Y字振子
講座の進め方
観察、予想、検証
グループ発表
質問コーナー (Q&A)
実験の進め方
!
観察
わかった
?
次のなぜ
質問
仮説
まとめ
実験
検証
理科教室:Y字振子
講座の進め方
単振子
解っていること、発見したこと、知りたいこと
Y字振子
キーワード、ルール
観察、予想、検証
グループ発表
質問コーナー (Q&A)
単振子
グループでまとめる (3分)
解っていること
発見したこと
知りたいこと
各グループ1つづつ発表
発表することがなくなったら 「パス」
単振子
単振子の動き(動画)
304561101.mov
単振子の動き(ストロボ) 304561102.mov
単振子のポイント
糸につるしたおもりが1往復する時間は、
おもりの重さなどによっては変わらないが、
糸の長さによって変わる
1往復する時間 [秒]
1.00 2.00 3.00 4.00
糸の長さ [cm]
25
100
225
400
糸の長さ ÷ 25
1
4
9
16
理科教室:Y字振子
はじめに
単振子
解っていること、発見したこと、知りたいこと
Y字振子
講座の進め方
観察、予想、検証
グループ発表
質問コーナー (Q&A)
Y字振子
観察する
糸の長さを調整すると動きはどう変わるか
単振子と何が違うか、共通点は何か
解ったこと、知りたいことをリストアップ
仮説を立ててみる
軌跡を観察する
グループごとに発表
どんな軌跡ができたか
解ったこと、発見したこと、更に知りたいこと
理科教室:Y字振子
はじめに
単振子
解っていること、発見したこと、知りたいこと
Y字振子
講座の進め方
観察、予想、検証
グループ発表
質問コーナー (Q&A)
質問コーナー
まとめ
なぜ理科を勉強するの?
すじみちを立てて考えることができるようにな
るため
答えのわからない問題の解決
論理的に説得する
チームで協力して問題を解決する
まとめ:実験の進め方
教科書に
観察
目を通す
!
わかった
予習
?
次のなぜ
質問を作る
質問
(仮説)
仮説
まとめ
復習
実験
授業
検証
まとめ
単振子
振子の周期 ~ 糸の長さ
どうして動くのか
重力
詳しいことは、高校や大学の物理で学ぶ
Y字振子
Backup
誤差について
振幅の影響
振り子が単振動する単振り子となるのは、先の重力
と糸の張力の接線方向の合力Fの水平 成分Fcosθ
がFとほとんど変わらない範囲(接線方向と水平方
向が平行に近いと捉えられる範囲)である。これは、
cosθ≒1と見なせる、θが 5~10°以下の範囲であり、
これより角度が大きいと周期は長くなる。エの実験で、
1往復の時間が振幅によって変化したのは、角度が
大きすぎたことによるもので、計測の誤差ではない。
誤差について
デジタル機器の扱い
デジタル式のストップウオッチを使って計測すると100
分の1秒まで表示される。しかし、実際に計測してみる
と、同じ条件の実験にもかかわらず計測値は同 じに
はならない。これは、人間が計測することなどが原因
のさまざまな誤差が入ってくるためである。表示通り
記録させるよりも四捨五入して記録させる指導を する
必要がある。グラフを描いてみると、どれほどの違い
を意識しないといけないのかがはっきり分かる。同じ
ように、平均値を求めるのに電卓を使用する場合 が
あるが、電卓の8ケタなり12ケタの表示をそのまま記
録することは意味がない。
誤差について
摩擦や空気抵抗の影響
摩擦や空気抵抗があると周期に影響があるように思
われがちであるが、理論上、摩擦や空気抵抗は周期
には影響しない。たしかに摩擦や空気抵抗があると、
振り子が戻るのを妨げることになるが、それは周期に
ではなく、振幅に影響してくる。すなわち、同じ位置ま
で戻れなくなるのである。摩擦などによって運動が妨
げられるが、動く距離も短くなるので、時間には影響し
ないのである。これは「減衰振動」と言われ、実際の振
動はほとんどが減衰振動である。