理科力てこの3つの点と道具・てんびん・重力(はさみ・せんぬき・ピンセット・さおばかり)
てこの3つの点(支点・力点・作用点)と力の大きさ・支点の位置を求める・てこを使う道具の3つの型(はさみ・ペンチ・くぎぬき/せんぬき・穴あけパンチ・くるみ割り器・一輪車/ピンセット・和ばさみ・トング)・力が大きくなるわけ・はさみの根元・てんびんのうでの長さ・手作りてんびん・さおばかりの目もり(0の目もり・間かく・いちばん重い重さ・2つのつり手)・重力の向きと重さ・月では約6分の1・ばねばかりと上皿てんびん・力のつり合い・しくみの説明
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この教材でできるようになること
- てこの 支点・力点・作用点 を見分け、支点からの距離で力の大きさが変わることを使って力を求められる
- てこを使う道具を、3つの点のならび方(支点・作用点・力点のどれがまん中か)で分けられる
- 道具で 力が大きくなる・小さくなるわけ を距離で考え、手の力や作用点の力を求められる
- てんびん はうでの長さが等しいてこであることを使い、うでの長さがちがうときのつり合いも求められる
- さおばかり の目もり(0の目もりの位置・間かく・いちばん重い重さ)を求められる
- 重力 の向き(地球の中心)と大きさ(重さ)、月では約6分の1になること、止まっている物の 力のつり合い がわかる
- 道具やはかりのしくみを、3つの点と距離を使って 文で説明 できる
レッスンの内容
レッスン1 てこの3つの点と力の大きさ
支点・力点・作用点/力×支点からの距離が等しい/力点を遠く・作用点を近くすると小さな力
めやす15分
レッスン2 てこを使う道具の3つの型
支点がまん中(はさみ)・作用点がまん中(せんぬき)・力点がまん中(ピンセット)/力が大きくなるわけ
めやす20分
レッスン3 てんびんとさおばかり
てんびんはうでの長さが等しい/さおばかりの0の目もり・等しい間かく・いちばん重い重さ
めやす20分
レッスン4 重力と、しくみの説明
重力は地球の中心へ/重さ=重力の大きさ/月では約6分の1・てんびんは同じ/2つの力のつり合い/3つの点で説明する
めやす18分
例題を1問やってみよう
棒と支え台で荷物を持ち上げるてこ(支点がまん中)
長さ90cmの棒と支え台で、1200gの荷物を持ち上げる(図)。アは荷物をつるした所、イは支え台にのっている所、ウは手でおす所。棒の重さは考えない。
①アは、てこの3つの点のうちどれ?
- ア力点
- イ支点
- ウ作用点
②ウを何gの力で下におすと、棒が水平につり合う?
( )g
③支え台を荷物の方へ8cm動かした(支点からアまで10cm、ウまで80cm)。ウをおす力は何gになる?
( )g
答えと解き方を見る
答え ① ウ 作用点 ② 300g ③ 150g
わかっていること 分かっている:荷物1200g、支点からア(荷物)まで18cm、支点からウ(手)まで72cm。
考え方 荷物に力がはたらくアが作用点、棒を支えるイが支点、手で力を加えるウが力点。力点の力×支点から力点=作用点の力×支点から作用点。
- ①荷物がついている所→作用点
- ②支点からア18cm・ウ72cm:□×72=1200×18=21600→□=300g
- ③□×80=1200×10=12000→□=150g
たしかめ ②72÷18=4倍→力は4分の1(1200÷4=300g)。③80÷10=8倍→8分の1(150g)。支点を作用点に近づけると、力は小さくなる。
よくあるまちがい
棒のはしが力点とはかぎらない。手で力を加えている所 が力点、物に力がはたらく所 が作用点。
支点がまん中のてこでは、力点を下におすと作用点は上に動く(力の向きが反対になる)。
ふつうのはさみ(支点がまん中)と、和ばさみ(にぎりばさみ・力点がまん中)は型がちがう。
力が小さくなる道具(ピンセット)にも、使うわけ(力の加減がしやすい)がある。
いちばん重い重さも、0の目もりからはしまで の長さで考える。
説明では「長いから」だけで終わらず、どこからどこまでの距離 が長いのかを書く。
教材のつくり
説明と例題 → 手助けつき(3段階のヒント)→ 自力 → 確認テスト → 数日あとにもう一度、の順で身につけます。まちがえたときは「どこでつまずいたか」を聞き返します。
| 段階 | 問題数 |
|---|---|
| 手助けつき練習 | 7問 |
| 自力の練習 | 9問 |
| 応用 | 5問 |
| 確認テストA | 6問 |
| 確認テストB | 6問 |
| 後日の確認 | 6問 |
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出典・この教材の範囲
図と数は 教材用に理想化したもの です(棒・糸・うでの重さやまさつは考えない。さおと皿の重さは、0の目もりの位置としてだけ考える)。力の大きさはおもりの重さと同じ g・kg であらわし、中学校で習うN(ニュートン)は使いません。おもりがいくつもあるてこの計算は「てこのつり合いと実験の比較」、棒に重さがあるてこ・重心 は「重さのある棒と重心・圧力」、上皿てんびんの使い方の順 は「実験器具と安全」、滑車・輪軸 は「滑車と輪軸」の教材であつかいます。つめ切りのように2つのてこを組み合わせた道具はあつかいません。道具の3つの点は、ふつうの形の道具で考えています。答えはプログラムで計算しなおしています。