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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)

理科光・音小3〜小6(中学受験の理科)39問

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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単元の説明と例題は無料で読めます。練習問題・確認テスト・学習の記録は中学受験コース(会員・月額500円)で使えます。

この教材でできるようになること

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

音さ水しぶき鳴って いる 音さを 水に つけるたたくと 紙くずが はねる

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?

  1. ア水しぶきが上がる
  2. イ水面はまったく動かない
  3. 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?

  1. アだんだん大きくなる
  2. イだんだん小さくなる
  3. 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?

  1. ア見えなくなる
  2. イ見える
  3. 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. ①鳴っている=振動している
  2. ②音を伝えるものがへる
  3. 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

よくあるつまずき音は空気の中だけでなく、水(液体)や鉄などの固体の中も伝わる(レッスン2でみるように、水や鉄の中は空気中より 速い)。
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。
かみなりのときはかみなりの音が聞こえるところは、かみなりが落ちるおそれのあるきょりです。計算より先に、すぐに丈夫な建物や車の中へ 入りましょう。高い木の下は危険です。
よくあるつまずきはね返る音で 2でわるのをわすれる(往復のきょりになってしまう)。
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。
よくあるつまずき「大きい音ほど高い」わけではない。大きさ(振幅)と高さ(振動数)は別々 に決まる。
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。
よくあるつまずき2つ以上の条件がちがう弦をくらべると、どの条件のせいで高さが変わったのか 決められない。
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A6問
確認テストB6問
後日の確認6問

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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。

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