🎨 工作・アート
紙で歯車を作り、歯の数で回る速さや向きが変わるしくみを調べます。
歯車は、歯と歯がかみ合って回転を伝える部品です。時計、自転車、車、機械の中など、さまざまな場所で使われています。2つの歯車をかみ合わせると、回る向きは反対になります。また、歯の数が違う歯車を組み合わせると、回る速さも変わります。紙で模型を作ると、機械の基本である回転の伝わり方を安全に観察できます。
必要なもの
| 材料 | 分量 | 代替案 |
|---|---|---|
| 厚紙 | A4サイズ3枚 | 段ボール薄板3枚 |
| コンパス | 1個 | 丸いふたで代用 |
| はさみ | 1本 | カッターは保護者管理 |
| 割りピン | 3個 | 画びょうは危険なので避ける |
| 段ボール土台 | 30cm×30cm | 厚紙土台 |
| 定規 | 1本 | メジャー1本 |
| 鉛筆 | 1本 | シャープペン |
| 色ペン | 3色 | マーカー |
| 記録用紙 | A4用紙3枚 | ノート3ページ |
| スマホカメラ | 1台 | 動画撮影用 |
手順
歯車の大きさを決める
何をする:2種類の歯車を作ります。
どうやる:直径8cmの大きい歯車と、直径4cmの小さい歯車を作ります。
なぜ:大きさが違う歯車で回転数の違いを調べるためです。
歯の数を決める
何をする:歯車の条件を決めます。
どうやる:大きい歯車は歯24個、小さい歯車は歯12個にします。
なぜ:歯の数の比が回転数に関係するためです。
厚紙に下書きする
何をする:歯車の形を描きます。
どうやる:円を描き、外側に同じ大きさの歯を等間隔で描きます。
なぜ:歯の間隔がそろうと、かみ合いやすくなります。
歯車を切る
何をする:回る部品を作ります。
どうやる:下書きに沿って、はさみでていねいに切ります。
なぜ:歯が大きくずれると、うまく回らなくなります。
土台に取りつける
何をする:歯車を回せるようにします。
どうやる:中心に穴を開け、割りピンで土台にゆるく固定します。
なぜ:きつすぎると回らず、ゆるすぎると歯が外れます。
2つの歯車をかみ合わせる
何をする:回転を伝えます。
どうやる:大きい歯車と小さい歯車の歯が軽くかみ合う位置に置きます。
なぜ:歯がかみ合うことで、一方を回すともう一方も回ります。
回る向きを観察する
何をする:回転方向を調べます。
どうやる:大きい歯車を右回りに1回転させ、小さい歯車がどちらに回るか記録します。
なぜ:かみ合った歯車は反対向きに回るためです。
回転数を数える
何をする:歯の数と速さの関係を調べます。
どうやる:大きい歯車を1回転させた時、小さい歯車が何回転するか数えます。
なぜ:歯の数が少ない歯車は多く回ることがあります。
3つ目の歯車を入れる
何をする:回転方向の変化を調べます。
どうやる:間にもう1つ歯車を入れ、最後の歯車の向きを観察します。
なぜ:歯車の数が増えると、回転方向の組み合わせが変わります。
観察ポイント・記録の取り方
| 組み合わせ | 歯の数 | 回る向き | 回転数 | 気づいたこと |
| 大→小 | 24→12 | 回 | ||
| 小→大 | 12→24 | 回 | ||
| 3つ連結 | 24→12→24 | 回 |
つまずきやすいポイント
⚠️ 歯車が回らない
なぜ:割りピンがきつすぎます。
対処:少しゆるめて、紙が回るすき間を作ります。
⚠️ 歯が引っかかる
なぜ:歯の大きさや間隔がばらばらです。
対処:歯を大きめに作り、少しずつ調整します。
⚠️ 回転数が分からない
なぜ:目印がありません。
対処:歯車に赤い線を1本描き、1回転を数えやすくします。
発展アイデア
安全上の注意
まとめ方(発表・レポート)
歯車模型の写真、歯の数、回転方向、回転数を表にまとめます。
「歯車は回る向きを変えたり、回転の速さを変えたりできる」と説明しましょう。
タイトル例:
📺 参考動画
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