理科エネルギー①音(音の発生と振動・伝わり方・音の速さの計算・高さと大きさ・モノコード)
音は振動で出る・音さ・糸電話・真空では伝わらない・音の速さ(空気中340m/秒・水中1500m/秒)・かみなりと花火のきょり・やまびこと海の深さ(往復÷2)・振幅と音の大きさ・振動数(Hz)と音の高さ・波の図の読みとり・モノコード(長さ・太さ・はる強さ)・条件をそろえる
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この教材でできるようになること
- 音はものの 振動 で出ることを、音さ・たいこ・弦・のどなどの例で説明できる
- 音は 空気・水・固体 を伝わり、真空 では伝わらないことを説明できる
- 音の速さ(空気中約340m/秒・水中約1500m/秒)を使って、かみなりや花火までの きょり や時間を求められる
- はね返る音(やまびこ・海の深さ)では 往復 を考えて求められる
- 音の 大きさ=振幅、高さ=振動数(Hz) を知り、波の図 から読みとれる
- モノコード で長さ・太さ・はる強さと高さの関係を、条件を1つだけ変えて 調べられる
レッスンの内容
レッスン1 音と振動・伝わり方
音は振動で出る/振動が止まると音も止まる/空気・水・固体を伝わる/真空では伝わらない
めやす18分
レッスン2 音の速さとはね返る音
空気中約340m/秒・水中約1500m/秒/きょり=速さ×時間/はね返る音は往復→÷2
めやす22分
レッスン3 音の大きさと高さ
大きさ=振幅(山の高さ)/高さ=振動数(波の数・Hz)/振動数=1÷1回の時間
めやす20分
レッスン4 モノコード
短い・細い・強くはる→高い音/強くはじく→大きい音/条件を1つだけ変えてくらべる
めやす18分
例題を1問やってみよう
鳴っているものは、こまかくふるえている
音が出るしくみと、音の伝わり方を考えよう。
①鳴っている音さを、水面に軽くつけるとどうなる?
- ア水しぶきが上がる
- イ水面はまったく動かない
- ウ水があたたかくなる
②容器の中でブザーを鳴らし、中の空気をポンプでぬいていくと、聞こえる音は?
- アだんだん大きくなる
- イだんだん小さくなる
- ウ変わらない
③②のとき、容器の中のブザーがふるえるようすは?
- ア見えなくなる
- イ見える
- ウ空気といっしょに消える
答えと解き方を見る
答え ① ア 水しぶきが上がる ② イ だんだん小さくなる ③ イ 見える
考え方 ①鳴っている音さは振動しているので、水をはね上げる。②音を伝える空気がへるので、音は小さくなる(空気がまったくなければ伝わらない)。③光は真空でも伝わるので、ようすは見える。
- ①鳴っている=振動している
- ②音を伝えるものがへる
- ③光は真空でも伝わる
たしかめ たしかめ:空気を容器にもどすと、音はまた聞こえるようになる。
よくあるまちがい
糸電話の糸が たるんでいる と、振動が伝わりにくい。
安全:大きな音を耳のすぐ近くで出さない。音さはゴムのついたつちでたたき、かたいものにぶつけない。空気をぬく実験は先生が行う。
水中の問題で340m/秒を使ってしまう。水中は 1500m/秒。
花火やかみなりは 片道 なので、2でわらない。
音の 速さ は、高い音でも低い音でも、大きい音でも小さい音でも 同じ(気温が同じ空気の中ならどれも同じ。約15℃で約340m/秒)。
波の図は、マイクが受けた振動をグラフにしたもの。空気がこの形に曲がっているわけではない。
強くはじいても高い音にはならない。強くはじくと 大きい音。
安全:弦を強くはりすぎると、切れてはねることがある。弦に顔を近づけすぎない。おもりの下に手や足を入れない。
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 | 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 |
関連する教材
先に学ぶとよい教材:速さ・時間・きょりの関係(きょり=速さ×時間)
次に学ぶ教材:理科エネルギー②光(光の直進・反射と鏡・屈折・凸レンズ)
出典・この教材の範囲
音の速さは、教科書などでふつうに使うおよその値(空気中約340m/秒〔気温でかわる〕・水中約1500m/秒)で計算します。波の図・モノコードの条件・弦の振動数は 教材用の仮のデータ です。答えはプログラムで別の道すじの計算をしてたしかめています。かみなりの音が聞こえたら、すぐに丈夫な建物や車の中へ。大きな音を耳の近くで出すことや、空気をぬく実験を子どもだけですることはしないでください。