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3時間で「3力の釣り合い」の図が作図できるようにする指導案

佐々木基
TOSS北極星TOSS高校・専門学校ネットサークル
開設2003/12/3、更新2004/3/25

用意するもの:ボール、磁石セット、バネばかり、おもり、自作プリント3種類

第2時

3.2力の釣り合い

演示3.2枚の磁石を同じ向きにして、1枚は台の下、もう一枚を上から落とす。
発問4.手に持っていた磁石を話すと、落下しました。落ちた原因は何ですか。

「重力があるから。」とか、「磁力。」とかの答えが予想される。発問3.をきちんと覚えている生徒は「力。」と答えるだろう。厳密に言うと、重力と磁力の合力であるが、「力」を含んだ答えは○とする。

発問5.磁石の向きを反対にして手を離します。落下していた磁石が途中で止まります。止まった原因は何ですか。

「磁石の反発力。」と答えるだろう。ここでも原則通りの答えは「力」でいいのである。「運動状態が変化した原因は力を力というのである。」

指示11.このとき、磁石に働く力を図に書き表しなさい。できたらノー トを持ってきます。

 半数くらいができたら、解答をする。

指示12.気球が空中に静止しています。気球に働く力を図に書き込みな さい。できたらノートを持ってきます。

 半数くらいができたら、解答をする。

指示13.同じ大きさ、重さの気球が2台あります。1台は上昇中です。 1台は降中です。気球に働く力を図に書き込みます。できたらノートを持ってきます。

 同じ重さなので、重力を表す矢印が同じになっていなければならない。ほとんどの生徒ができない。10人ほど受けてつけたら、中断して、説明する。

指示14.同じ大きさ、重さの魚が3匹います。1匹は海中で静止しています。1匹は海中を上昇中です。1匹は海中を下降中です。魚に働く力を図に書き込みます。できたらノートを持ってきます。

 話を聞いていた生徒は今度はできる。

4.力の合成

発問9.2つの方向から引っ張ったら、荷物はどちらの方向に動きますか。A、B、Cの中から選びます。

 挙手によって生徒の選択状況を確認する。AB、BCを結ぶ補助線を書き込む。できた四角形の対角線OBが答えとなることを示す。

「答えはBです。あっていたら○。間違っていたら直しておきます。」

「このように2つの力で引っ張ることと、対角線の力1つで引っ張ることとは同じなのです。このことを平行四辺形の法則と言います。」と説明し、

平行四辺形の法則

と黄色書きする。

練習プリントを配布する。

指示15.プリントの(1)をやります。できたら持ってきます。

 3分を経過して、流れがとぎれたら、解答する。平行四辺形は青、対角線は黄色で板書する。平行四辺形の書き方を以下のように指示する。

  1. 定規を横軸にあわせます。
  2. 定規を平行のままスライドします。
  3. 定規を縦軸の矢印の先頭に一致させます。
  4. 横線を引きます。

 同様にして、縦線を引く。

「間に合わなかった人は自分で○をつけなさい。できなかった人は写しておく。一番いけないことは何も書かないことです。」

指示16.プリントの(2)、(3)をやります。できたら持ってきます。

「○をもらった人は先に進みなさい。」10分経過して、流れがとぎれたら全ての解答をする。

5.力の分解

説明3.今と逆のことをします。一つの力があったら、平行四辺形を作って、2つの力に分けるのです。

 練習プリントを配布する。

指示17.黒板を見なさい。(1)を先生と同じにやります。 先生が青チョークで書いた所は青ペンで書きます。赤チョークで書いた所は赤ペンで書きます。

  1. 定規を一方の軸にあわせます。
  2. 定規を軸に平行のままスライドします。
  3. 定規を黄色の矢印の先頭に一致させます。
  4. 直線を引きます。

残りの軸についても同じように指示する。

説明4.ここに平行四辺形ができていますね。

青チョークで囲みながら、生徒に確認する。

指示18.黄色矢印と同じ始点から軸に沿って、辺と同じ長さの矢印を赤ペンで書きます。

「やり方がわかりましたか。分からない人はいませんか。」と確認する。

指示19.(1)を写します。同じやり方で(2)をやります。(2)ができたらプリントを持ってきます。

 持ってきた順に丸付けをする。

 あっていたら「良し」といいながら丸をつける。「丸をもらった人は、残りの問題をやっています。」と指示をする。

 間違っていたら黙って×をつける。2度目、3度目に来たとき少しずつヒントを出す。

 丸付けをしながら、取り組み中の生徒の様子も見守る。丸付けだけに気を奪われないように注意する。

 時間を見計らい、「そろそろ、締め切るぞ。まだの人、急げ。」と声をかける。流れが途切れたら、「いったん締め切り。答え合わせする。」

「手を置け。」「頭挙げろ。」「こっち見る。」一つずつ指示し、こちらに注目させる。

  1. 定規を軸にあわせます。
  2. 定規を軸に平行のままスライドします。
  3. 定規を黄色の矢印の先頭に一致させます。
  4. 青ペンで直線を引きます。
  5. こっちの軸も同じ、定規を合わせます。
  6. 定規を軸に平行のままスライドします。
  7. 定規を黄色の矢印の先頭に一致させます。
  8. 青ペンで直線を引きます。
  9. 矢印の始点を合わせ、辺の長さに等しい矢印を赤ペンで書きます。

指示20.できなかった人は写します。写し終わったら持ってきます。(3)以降もできたら持ってきます。

 引き続き、丸付けを行う。流れが途切れたら、答え合わせをする。

「できなかった人は写しておく。間違えた人は直しておく。一番いけないことは何も書かないことだ。急いで写せ。」