理科エネルギー②光（光の直進と影・反射と鏡・屈折・凸レンズと像・光の色）
光の直進と影・日光は平行・街灯の影の長さ・ピンホールカメラ・反射と入射角・鏡の像・2枚の鏡・全身を映す鏡・屈折の向き・浮いて見える・プリズムと虹・物の色・凸レンズの焦点と3本の光・実像と虚像・像の位置と大きさ・虫めがねで日光を集める（光の円の大きさと明るさ）
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この教材でできるようになること
- 光の 直進 を使って、影の長さ や ピンホールカメラの像 を説明し、求められる
- 入射角＝反射角 を使って、反射した光の向きや角度を求められる
- 鏡の像 の位置・2枚の鏡の像の数・全身をうつす鏡の長さ を求められる
- 光が 屈折 する向きを答え、水中のものが 浮いて見える 理由を説明できる
- プリズム・虹 で光が色に分かれることと、物の色 が見えるしくみを説明できる
- 凸レンズ の焦点と3本の光を使い、実像・虚像 の位置と大きさを求められる。虫めがねで日光を集めた 光の円 の大きさと明るさを求められる
レッスンの内容
レッスン1 光の直進と影
光はまっすぐ進む／日光は平行→影は高さに比例／街灯の影は相似で／ピンホールカメラは上下左右逆
めやす18分
レッスン2 反射と鏡
入射角＝反射角（垂直な線から）／像は鏡のむこう同じ距離／2枚の鏡：360÷角度－1／全身は身長の半分
めやす22分
レッスン3 屈折と光の色
空気→水は近づく・水→空気ははなれる／浮いて（浅く）見える／プリズムは紫がいちばん曲がる／物の色は反射した光
めやす20分
レッスン4 凸レンズと像
3本の光／2倍の位置で同じ大きさ／焦点では像なし／内側は虚像（虫めがね）／大きさは距離の比／日光を集めると焦点で円がいちばん小さく明るく熱い
めやす30分
例題を1問やってみよう
同じ時刻の棒と木の影
高さ4.5mの街灯の真下から3mの所に、身長1.5mの人が立っている（図）。街灯の光は1点から出るものとする。
①影の長さは何m？
（ ）m
②この人がまっすぐはなれて、街灯の真下から6mの所に立った。影の長さは何m？
（ ）m
③街灯からはなれていくと、影の長さはどうなる？
- ア長くなる
- イ短くなる
- ウ変わらない
答えと解き方を見る
答え ① 1.5m ② 3m ③ ア 長くなる
考え方 ①身長1.5mは街灯4.5mの3分の1→影は「街灯の真下から影の先まで」の3分の1。影を①とすると、先までが③、人までが②＝3m→①＝1.5m。②同じ考えで②＝6m→①＝3m。③はなれるほど影は長くなる。
- ①身長と街灯の高さの比
- ②比を使って影を求める
- ③①・②をくらべる
たしかめ ①影の先は真下から3＋1.5＝4.5m。影：先まで＝1.5：4.5＝1：3で、身長：街灯と同じ。
よくあるまちがい
ピンホールカメラの穴を大きくすると、像は 明るくなるが、ぼやける。
鏡の像は 左右が逆 に見える（右手を上げると、向かい合った像は左手を上げているように見える）。
空気→水と水→空気で、折れる向きは 逆。
虹やプリズムの光を見るときも、太陽を直接見ない。
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 | 11問 |
| 応用 | 6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
光の図は、反射（入射角＝反射角）・屈折（空気1、水1.33、ガラス1.5の屈折の法則）・凸レンズ（光①②③の交点）を 座標で計算して かいたものです（プリズムの色の広がりは大きくかいた模式図）。凸レンズの表は 教材用の仮のデータ（うすいレンズの理想的な値）。虫めがねで日光を集める問題は、日光をレンズに垂直に当て、レンズを通った光はへらずにすべて光の円に入るものとして考えます。安全の注意（太陽を直接見ない・はね返した日光を人の顔に当てない・虫めがねで集めた光を人や燃えやすいものに当てない）を、それぞれ関係するレッスンに書いています。