🔬 理科・実験
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 |
| 机 | 1台 | 椅子の背もたれ |
手順
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 | 秒 | 秒 | 秒 | 秒 |
| 50cm | 秒 | 秒 | 秒 | 秒 |
| 70cm | 秒 | 秒 | 秒 | 秒 |
| 100cm | 秒 | 秒 | 秒 | 秒 |
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
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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