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5年理科「飛脚になろう(てんびんとてこ)」

一人1本の園芸用支柱を使い、飛脚になっててんびんやてこのよさを学びます  

森竹高裕


■指導内容
 1 棒をてことして使ったときの働き(支点・力点・作用点)がわかる。
 2 左右の重さが等しいとき、てんびんが釣り合う。
 3 おもりの重さ×支点からの距離の積が等しいときに、てんびんが釣り合う。
 4 てんびんやてこに親しむ

■ネブシ棒(園芸用の支柱)を使うよさ
 ・一人に1本用意して、各人が個々に実験することができる。
 ・力のかかり具合の感覚(支点による力のかかり具合の違い)を、体で感じることができる。
 ・ねじり棒に入った区切りに着目させて、数値化に結びつけることができる。

■授業の流れ
1 棒をてことして使ったときの働き(支点・力点・作用点)がわかる。
(1)飛脚になって荷物を持とう。
  @ ペットボトルを袋に入れてかつぐ。ネブシ棒の持ち方や使い方を変えてかつぐ。
  A 気がついたことをメモする。 
   ・棒の端を持って荷物を肩に近づけたら軽い感じがした。
   ・手を肩の方に近づけたら重い感じがした。
   ・棒の両端にそれぞれ荷物をかけてかつぐと楽だった。

(2)重たいものを楽に持つポイントは何だろう。
  @ 重たいものを楽に持つポイントの仮説を立てる。
   ・手で持つ位置を肩から遠くにする。
   ・袋の位置を肩に近づける。
A 数を意識しながら実験をしてみよう。
   ・持つ位置を10cmずつ動かす。(ネブシ棒の区切りを数を数える)
   ・肩に乗せるネブシ棒の位置を中央、端で変えてみる。
   ・力の大きさを数字で表すために、手の代わりにおもりになるものを棒にかけてみる。
   
(3)実験結果をまとめよう。
 @ 実験の結果を報告する。 …どんなかたちで?(一斉・班別・個々の情報交換・板書)
   ・肩から荷物が近いほど、楽に持つことができる。
   ・手の位置を肩から遠くにすれば、楽に荷物を持てる。
  A 支点、力点、作用点について教える。
  B 身の回りにもてこを使った道具があることを知る。(ワークシート)
   ・釘抜き …支点と作用点が固定されている場合
   ・はさみ …支点と力点が固定されている場合
   ・つめ切り…支点と作用点が固定されている場合

(4)身の回りにあるてこを使った道具でも、見つけたきまり(仮説)が当てはまるだろうか。
   見つけたきまり  ・支点から作用点が近いほど、力は少なくてすむ。
              ・力点が支点から遠いほど、力は少なくてすむ。
  @ 身近な道具を、支点・力点・作用点を変えながら使い、力のかかり具合の違いを調べよう。
   a 釘抜きコース …釘抜きを持つ位置(力点)を変える。遠くに持つほど楽に抜ける。
   b はさみコース …物を切る位置(作用点)を変える。刃先ほど力が必要になる。
   c 爪切りコース …爪切りを持つ位置(力点)を変える。遠くを持つほど楽に爪が切れる。
A わかったことをワークシートにまとめよう。



2 左右の重さが等しいとき、てんびんが釣り合う。
(1)荷物が2つの場合の運びかた
  @ 2つの樽に水を入れて運びたい。どうやって運んだら水をこぼさずに楽に運べるだろうか?
   ・ネブシの棒と2つのペットボトルで自由試行する。
   a ペットボトル2つを棒の端に付け、反対側の端を持ちあげる …重くて上がらない
   b てこと同様にペットボトルを肩に背負う(作用点を支点に近づける)…水がこぼれる
   c 棒の両端にそれぞれペットボトルをつるし、釣り合わせる。  …うまく運べる。
 A 実験の結果を報告する。 …どんなかたちで?
   ・おもりの重さが同じで、支点からの距離が等しければ釣り合う。(きまり1)



3 おもりの重さ×支点からの距離の積が等しいときに、てんびんが釣り合う。
(1)荷物が3つの場合の運びかた
  @ 3つの樽に水を入れて運びたい。どうやって運んだら水をこぼさずに楽に運べるだろうか?
   ・ネブシの棒とペットボトルで自由試行する。ペットボトルの数は3に限定しない。
   a 棒の両端にペットボトルを2個と1個でつるし、棒の中央を担ぐ   …水がこぼれる。
   b ペットボトル3つを棒の端に付け、適当な支点でかつぐ       …重くて上がらない
   c 棒の両端にペットボトルを2個と1個でつるし、適当な支点でかつぐ …うまく運べる
 A 実験の結果を報告する。 …どんなかたちで?
   ・ペットボトルの数が違うとき、肩に乗せる位置を変えると釣り合う。
   ・ペットボトルが2個ある方を近くに、1個の方を遠くにすると釣り合う。(きまり2)

(2)てんびんが釣り合うときのきまりを見つけよう
  @ 見つけたきまりから、てんびんが釣り合うときの仮説を立てよう。
      きまり1:おもりの重さが同じで、支点からの距離が等しければ釣り合う。
      きまり2:ペットボトルが2個ある方を近くに、1個の方を遠くにすると釣り合う。

   →  仮説1:同じ重さ、同じ目盛りの数ならいつでも釣り合うはずだ。
  仮説2:おもりの重さと支点からの距離が関係あるようだ。

  A 実験用てこを使って仮説が正しいかどうか確かめよう
   ・二人に一台のペアごと実験させる。
   ・仮説2から「おもりの重さ×目盛りの数」まで導く
     結論1:同じ重さ、同じ目盛りの数ならいつでも釣り合う
  結論2:おもりの重さ×目盛りの数が等しいときに釣り合う
 B 実験の結果を報告する。 


4 てんびんやてこに親しむ
(1)釣り合いゲームをしよう「おもりの重さ×目盛りの数」
  @ 左右の棒が水平になる(釣り合う)ようにおもりをつけ方を見つける。
  A 左右のおもりの数が同じ場合→1点、左右のおもりの数が違う場合→3点
  B たくさんの得点をゲットした人の勝ち

(2)重さくらべ十番勝負「てんびんの習熟」
   重さくらべ十番勝負。どちらが重いか上皿てんびんを使ってくらべよう。
   ・ボールペンVSえんぴつ        ・マジック太VSマジック細
   ・まるめたA4紙VS折りたたんだA4紙 ・くぎVS画鋲
   ・理科教科書VS社会科教科書      ・CDVSCDケース
   ・フォークVSスプーン         ・新品チョークVS新品鉛筆
   ・10円玉VS100円玉        ・えんぴつVS消しゴム

(3)ポッキーをたくさんもらうには(てこ)
  一本のポッキーを二人で割ってわけます。
  なるべくたくさんもらうためには、どのように力を入れてポッキーを割ったらいいでしょう?

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