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かまくらの形と強さを模型で調べる

🎨 工作・アート

かまくらの形と強さを模型で調べる

🚀 小4〜6年生向け ★★☆ ⏱ 準備30分 / 実施2〜3時間

紙やねん土で屋根の形をいくつか作り、どの形が一番重さにたえられるかを比べる工作です。

かまくらは、雪でできているのに人が入れるほどじょうぶです。ひみつは丸い屋根の形にあります。上からかかった力が、曲面にそって横へ横へと分かれ、下の壁全体へ流れていきます。この形をアーチといい、石橋やトンネル、体育館の屋根にも使われています。同じ材料でも、形を変えるだけで強さが変わります。雪が降らない地域でも、紙とねん土で同じきまりを確かめられます。

必要なもの

材料分量代替案
画用紙10枚コピー用紙20枚
紙ねん土400g(1個100g)小麦ねん土400g
1円玉100枚同じ重さのおもり
キッチンスケール1台1円玉の枚数で数える
ものさし1本メジャー1本
はさみ1本工作用はさみ1本
セロハンテープ1本のり1本
紙コップ4個小皿4枚
スマホやカメラ1台絵に描いて記録する
記録用紙A4用紙2枚ノート2ページ

手順

1

予想を書く

何をする:どの形が一番強いかを予想します。

どうやる:「ドーム(丸い屋根)」「三角の屋根」「四角い箱」「平らな板」の4つを紙に書き、強そうな順番を予想します。

なぜ:予想を書いてから調べると、結果と比べたときに考えが深まります。

2

材料の量をそろえる

何をする:条件をそろえます。

どうやる:ねん土を100gずつ4つに分け、画用紙も同じ大きさに切りそろえます。

なぜ:材料の量がちがうと、形のちがいなのか量のちがいなのか分からなくなります。

3

4つの形を作る

何をする:くらべる相手をそろえます。

どうやる:高さ10cm・はば12cmになるように、ドーム・三角・四角・平らの4つを作ります。

なぜ:大きさをそろえると、形だけのちがいをくらべられます。

4

かわかす

何をする:同じ状態にします。

どうやる:4つとも同じ場所で24時間かわかします。

なぜ:かわき方がちがうと、強さもちがってしまいます。

5

おもりをのせる

何をする:強さをはかります。

どうやる:てっぺんに紙コップを置き、1円玉を1枚ずつ静かに入れていきます。

なぜ:少しずつ加えると、くずれる直前の重さが分かります。

6

くずれた重さを記録する

何をする:数字にします。

どうやる:こわれた瞬間の枚数を数え、重さを計算します。1円玉1枚は1gです。

なぜ:「何gでこわれたか」は、強さを表す分かりやすい数字です。

7

こわれ方を観察する

何をする:どこから弱いかを調べます。

どうやる:こわれる瞬間を動画でとり、どこにひびが入ったかを写真で記録します。

なぜ:力がどこに集まるのかが分かります。

8

表とグラフにまとめる

何をする:記録を見やすくします。

どうやる:形ごとにたえた重さを棒グラフにし、こわれた場所の写真を横にならべます。

なぜ:形と強さの関係が、目で見て伝わります。

観察ポイント・記録の取り方

材料の量たえた重さこわれた場所ひびが入った枚数
ドーム100g
三角の屋根100g
四角い箱100g
平らな板100g

つまずきやすいポイント

⚠️ 厚さがばらばら

なぜ:厚いところだけ強くなり、形のちがいが分からなくなります。

対処:どの形も厚さ1cmにそろえ、ものさしで確かめます。

⚠️ かわく前にのせてしまう

なぜ:しめったねん土はやわらかく、形の力が出ません。

対処:24時間おき、さわって冷たくないことを確かめます。

⚠️ おもりを一度にのせる

なぜ:急にのせると、落とした衝撃でこわれます。

対処:1枚ずつ、静かに入れます。

⚠️ ドームの形がゆがむ

なぜ:手で押すと、片側だけうすくなります。

対処:ボールやコップに紙をかぶせ、その上からねん土をはります。

発展アイデア

  1. ドームの高さを5cm・10cm・15cmに変えて、強さのちがいを調べる。
  2. 入り口の穴の大きさを変えて、強さがどう変わるかを調べる。
  3. 実際に雪が積もったら、小さなかまくらを作って中と外の温度をはかる。

安全上の注意

まとめ方(発表・レポート)

模造紙1枚またはスライド5枚がおすすめです。

「予想」「4つの形の写真」「たえた重さの表」「グラフ」「こわれた場所」「分かったこと」の順にまとめます。

タイトル例:

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