CCN 寺子屋自由研究ラボ理科・実験振り子の長さと周期の関係
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振り子の長さと周期の関係

🔬 理科・実験

振り子の長さと周期の関係

🚀 小4〜6年生向け ★★☆ ⏱ 準備25分 / 実施1〜2時間

振り子の糸の長さを変えて、1往復にかかる時間がどう変わるか調べます。

振り子は、ひもについたおもりが左右にゆれるしくみです。1往復にかかる時間を周期(しゅうき:同じ動きがくり返される時間)といいます。振り子は、おもりの重さよりも、ひもの長さによって周期が変わりやすいことが知られています。昔の時計にも振り子が使われていました。この実験では、長さと時間の関係を自分で測り、規則性を見つけます。

必要なもの

材料分量代替案
たこ糸150cm木綿糸150cm
おもり50gを1個消しゴム1個+クリップ
割り箸1膳棒1本
セロハンテープ20cmマスキングテープ20cm
ものさし1本メジャー1本
ストップウォッチ1台スマホのタイマー
分度器1個角度の目印を紙で作る
記録用紙A4用紙2枚ノート2ページ
1台椅子の背もたれ

手順

1

振り子を作る

何をする:糸とおもりで振り子を作ります。

どうやる:たこ糸の先に50gのおもりを結び、もう一方を割り箸に結びます。

なぜ:おもりが自由にゆれる状態を作るためです。

2

長さを30cmにする

何をする:最初の条件を作ります。

どうやる:支点からおもりの中心までが30cmになるように糸を調整します。

なぜ:振り子の長さは、支点からおもりの中心までで測るためです。

3

ゆらす角度を決める

何をする:毎回同じ角度から始めます。

どうやる:ひもを約20度だけ横に引き、手を離します。強く押しません。

なぜ:押してしまうと、自然な振り子の動きではなくなるからです。

4

10往復の時間を測る

何をする:振り子が10往復する時間を測ります。

どうやる:手を離した瞬間にタイマーを押し、10往復したら止めます。

なぜ:1往復だけより、10往復を測って割る方が誤差が小さくなります。

5

1往復の時間を計算する

何をする:周期を出します。

どうやる:10往復の時間を10で割ります。

なぜ:周期を比べることで、長さによる違いが分かります。

6

長さを変える

何をする:50cm、70cm、100cmでも同じように測ります。

どうやる:糸の長さを変え、各長さで10往復の時間を3回ずつ測ります。

なぜ:長さが変わると、周期がどう変化するかを調べるためです。

7

平均を出す

何をする:3回分の結果をまとめます。

どうやる:各長さの周期を3回分足して3で割ります。

なぜ:平均を出すと、測り間違いの影響を小さくできます。

8

グラフにする

何をする:長さと周期の関係を見やすくします。

どうやる:横軸を長さ、縦軸を周期にしてグラフを作ります。

なぜ:長くなるほど周期がどう変わるか、一目で分かります。

観察ポイント・記録の取り方

長さ10往復 1回目10往復 2回目10往復 3回目1往復の平均
30cm
50cm
70cm
100cm

つまずきやすいポイント

⚠️ 手で押してしまう

なぜ:押す力で速さが変わります。

対処:横に引いて、静かに手を離します。

⚠️ 長さの測り方が違う

なぜ:糸だけを測ると、おもりの中心までの長さとずれます。

対処:支点からおもりの中心までを測ります。

⚠️ 1往復の数え方を間違える

なぜ:片道を1回と数えてしまうことがあります。

対処:右から左、また右に戻って1往復とします。

発展アイデア

  1. おもりの重さを変えて、周期が変わるか調べる。
  2. ゆらす角度を10度、20度、30度で比べる。
  3. 振り子時計のしくみを調べる。

安全上の注意

まとめ方(発表・レポート)

長さと周期のグラフを中心にまとめます。

「長い振り子ほど1往復に時間がかかったか」を、自分の数字で説明しましょう。

タイトル例:

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