仮説つれづれ日記

今年は学校を変わり5年生担任です。仮説実験授業は《花と実》でスタートしました☆

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ふりこと振動14時間目



2月から始めたこの授業書も,今日が最終回!
【周期(振動数)の同じ2つの音叉を離して置いて,片一方の音叉を鳴らすと,もう片方の音叉がどうなるか?】という実験でスタート! たいてい,子どもたちから歓声の上がる感動的な実験だ。
ボクがこの授業書のもたらす世界観の広がり,スケールの雄大さに惚れ込んだのも,松木さんと話をする中でこの実験の位置づけが分かったことから始まっている。最終回にして,もっともスケールのでかい展開が待ち受けているのが,この授業書の最終部分。授業をするのが待ち遠しくて仕方なかった☆


まず,例によって前時までの復習を軽くするのだけど,ここまで来たら《最も大切な》エッセンスだけを取り出して掲示物を貼り付けるようにする。
すなわち,『たいていのものは決まった周期で振動するようにできている』ということ。だから『ふれはばを変えたところで周期には影響がない』ということと,『そのものの周期に合わせて力を加えてやると,うまく振動し始める』ということ。
今までの授業の流れを大まかに振り返りながら,すべての実験やお話が,この3点に集約されていくことを確認。子どもたちもそうだろうけど,説明をしているボクのノーミソも非常にスッキリと整理されてくる。


「ところで,5円玉ふりこもブランコも,おもりに手を触れたり地面を蹴ったりしなくても,そのものの周期に合わせて力を力を加えてやることで振動を始めたよな?」
(黒板に絵を描きながら説明)
「それじゃ,こんなことは可能だろうか? ここに2つの音叉がある。この音叉は2つともまったく同じ周期で振動するんだって。それで,1つは先生が手でもってならすけど,もう一つはちょっと離して・・・」
(前の席の子の机の上に置く)
「今から先生が,手に持った音叉を鳴らす。そして,すぐに手でもって音を止める! 確か,そこに置いた音叉は周期が同じだったんよな? 2つの音叉は離れているけど,間に何もないワケじゃない・・・」
「分かった! 空気がある!!」
「そう。そんでな,5円玉ふりこの場合は,手で加えた振動が糸を通しておもりに伝わり,そして周期が一致したら振動を始めたよな? ということは・・・?」
「え!? まさか・・・」
「そう。『周期に合わせて力を加えるとうまく振動を始める』のであれば,こっちの音叉が鳴るということは音叉が振動しているということ。その振動はここにある空気に伝わってみんなの耳に届いている。それと同じように,そっちの音叉にも伝わっているよな? 『周期が同じ』はずなんやから,離れて置いた音叉も振動を始めないだろうか? つまり,こっちの音叉を鳴らしたら,そっちの音叉も鳴り始めるのでは・・・?(~v~)」
「いや~,ほれは無理だろ!」「おもしろそう!!」
「ま,ウソかホンマかやってみるよ・・・」

子どもたちが嫌でも好奇心をかき立てられるように話を持っていく。我ながら役者だ(^^ゞ
全員に「シーッ!」と合図を送り,手に持った音叉を「ポンポーン」と鳴らす。そして,音を止めて耳をすませると・・・・

「ポ~ン・・・・・」

確かに離れて置いた音叉が鳴っているではないかヽ(^。^)丿
「すご~い!」という大きな歓声!!

さらに,席1つ離して再度実験・・・・・やはり,鳴った!
また1つ離して・・・・今度も鳴る(^^)v
こんな調子でどんどん遠くしていって,最終的に教室の端から端まで離しても,2つの音叉は振動を伝え合った☆

「めっちゃすごい\(◎o◎)/!」

「ところで,周期の違う音叉を用意したら,こっちには反応しません。やっぱり,『周期が合った時に振動を始める』というわけだけど・・・もし,もしもよ? 離して置いた方の音叉に《周期を変えるボタン》があって,様々な音叉の周期に合わせることができたとしたら・・・?」
「?????」
「そしたら,教室のあっちこっちで色んな周期の音叉が鳴っていて,合わせたい音叉に反応して振動させることができるよな? 実はね,みんなの日常生活に欠かせないものが,その原理でできているんです・・・」
「分かった! もしかして・・・テレビ??」
「そう! ラジオもそう。これがテレビやラジオの原理なんよ」
「なるほど~!」「へぇ~・・・・・」

「ま,その場合は空気を通して振動が伝わっているんじゃなくて,あっちは電気的な振動なんやけど・・・ま,難しいことは今回はおいとくわな♪」

子どもたちはみんな感心しながら話を聞いてくれた。マジックを見ているのとはワケが違う,今まで自分たちが使いこなしてきた科学の原理がテレビやラジオの原理と同じであること。そう考えたとたんに,自分を取り囲む世界がパーッと広がってくる! 今まで腑に落ちなかったことがストンと腑に落ち,考えもしなかった世界と自分の知識がつながり,したがって「学んで自分が豊かになった」実感がヒシヒシと盛り上がってくる・・・
“振動”に関する原理1つから,自然を見る目が変わってくる。これこそまさに「科学的にものごとを考える」ということだろう。この【実験】から話題が広がっていくこの授業書の最後の展開が,ボクはたまらなく好きだ。


「驚くのはまだ早い。さらに,こんなことも今のみんなだったら分かるよ・・・」
といって,次の【お話】を配る。「固有振動」という用語を教え,「共振」「共鳴」も教える。3連ふりこの実験や先ほどの音叉の実験が強烈に印象に残っているので,何の抵抗もなく受け入れてくれる。
そして,「建物にも決まった周期があって,地震などが起こす振動とその周期がたまたま一致すれば,共振してものすごく大きく揺さぶられる」の話のところで威力を発揮したのが,次の《固有振動説明器》↓

20060310031117.jpg


これは,研究会員である佐賀県の日吉さんが考案したもので,木ぎれの間に長さの違う糸ノコの刃をはさみ,乾電池を固定しただけの実験道具。しかし,木ぎれを揺さぶる速さによって,長い方だけが揺れたり,短い方だけが揺れたり,まさに「振動と固有振動が一致したものだけが大きく揺さぶられる」ことがよく分かる(^^)

そして,「橋が風にゆられて振動することなんか当たり前にあることだけど,たいして強い風じゃなくても,固有振動にピッタリはまってしまったら,こんなことが起こるんだ」といって見せたのが,『振動の世界』というビデオの《タコマ橋が崩壊するシーン》。当時,世界一大きな吊り橋だったタコマ橋が,冬にはありきたりの風で大きなフラッター現象を起こし,果てには「ドドドドーッ」と崩れ落ちてしまう一部始終を収めた映像だ。もう,子どもたちは画面に釘付け!


「な,いくら頑丈につくっても共振してしまったらこうなってしまう」
「先生,ほな,どこにおっても地震が来たら怖いでえ」
「だから,免震設計とか耐震設計があるんよ♪」
といって,ちょろっと説明をする。子どもたちは納得の顔(^^)v
自分の理解とはかけ離れた知識を詰め込まれるワケじゃなく,固有振動や共振のイメージが出来上がったところに入ってきた知識だからこそ!

このあと,列車の振動で落ちた鉄橋や,橋の上を通過する時には軍隊も足並みを乱した話をした。大きな釣り鐘を指1本で揺らせる話もした。ピアノもみんなの歌声に合わせて共鳴している話もした。そうそう,昔,S谷小学校の遠足で水際公園に行った際,大きな浮島を5人の子どもが揺らしまくって慌てた話もした(~v~)
“振動”という1つのとっかりから次々に広がる世界。子どもたちのノーミソの中で振動や共振・共鳴の豊かなイメージが翼をはためかせて広がっていく・・・・・。本当にスケールのでかい授業書だ!
気がつけば,30分程度で終わる予定だった授業を40分近くやっていた。

興奮冷めぬうちに授業の感想を書いてもらいたかったんだけど,次の卒業式合同練習の準備に行かなければならなかったので,慌てて授業終了。
でも,ボクも子どもたちも笑顔。とってもイイ感じで『ふりこと振動』の授業書が終了した☆


結局,帰りの会の最中に短時間ではあったけど,感想を書いてもらいました。
それは,後日アップします。

  1. 2006/03/08(水) 10:19:13|
  2. ふりこと振動2005
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徳島で小学校教員をしています。

後藤浩之

Author:後藤浩之
小学校教員になって15年目。
仮説実験授業を始めて14年目です。
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