仮説実験授業研究会

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自然科学(力学)の授業書

《ばねと力》 《ふりこと振動》 《トルクと重心》 《おもりのはたらき》 《浮力と密度》 《重さと力》 《速さと時間と距離》 《力と運動》 《慣性の法則と放物運動》 《磁石と力》 《滑車と仕事量》 《まさつ力と仕事量》
《ばねと力》
仮説実験授業のもっとも初期に作成された授業書の一つで,小学校5年生以上,高校・大人まで,広く利用されています。非常に白熱した討論が行われるので多くの子どもと教師の印象に残る授業書ですが,かなり高度に抽象的な概念を扱うので,初めて仮説実験授業をやろうという人には難しいかもしれません。しかし,この授業書ができるようになれば,本格的な力の概念と静力学の理論を理解したことになるでしょう。

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《ふりこと振動》
仮説実験授業の授業書として最初に完成し公表された授業書で,ふりこの運動を手がかりとして,「重さ」とともに物理学上のもっとも基礎的な概念である「振動」の概念を教えることを目標とした授業書です。簡単な実験で非常にはっきりした結果が出るので,比較的とっつきやすい授業書だといえるでしょう。小学校高学年以上,大人まで楽しめます。

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《トルクと重心》
「ある物体の釣り合いを考えるときには,そこに働いている力だけでなく,トルクの大きさについても考えなければならない」ということを軸に,てんびん,てこなどの実験を行っていきます。特に,つりさげるおもりによる力や加える力を〈回転力〉として意識的に取り扱うことで,これまでにない本格的な釣り合いやてこに関する教材になっています。

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《おもりのはたらき》
この授業書のねらいは,〈重心〉を教えることでも,〈つりあい〉を教えることでもありません。「ものを倒れにくくしたければ,下のほうにおもりをつければいい」という一つの技術的なチエとかコツを知らせよう(発見させよう)というのです。〈原理〉とは別に,私たちはそういう技術法則をつかみとり,利用していく能力を身に付けなければならないのです。低学年で授業できます。おきあがりこぼし・やじろべえ・実験用ヨットの作り方 つき。

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《浮力と密度》
「浮力の原理」を通して,子どもたちに「数量的な法則がごく簡単な実験で見事に証明される」ことを体験させ,「あらゆる自然現象を物質の間の機械的な力の作用によって説明する」という力学的なものの見方の有効性を知らせようとするものです。〈ばねと力〉で学んだ「力の原理」を実感的にとらえ,それを使いこなす自信をつけるのにも役立ちます。

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《重さと力》
《ばねと力》をやらずに《浮力と密度》をやる場合に,力の矢印の書き方を学んでおくことを目的としていますが,非常にコンパクトにおもしろい実験が詰まっています。《ものとその重さ》《磁石と力》と共通した問題があります。

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《速さと時間と距離》
この問題は,物理学というより,むしろ数学の問題としてやや魅力のないものと考えられていることが多いようです。しかし,この授業書では,実験的に検証しうるような問題を中心とし,速さの概念を「距離わる時間」で定義しないことで興味を引くことに成功しています

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《力と運動》
「力を加え続けると,速さが増していく−加速」ということを感動的に教えてくれる授業書です。ゴルフボールとピンポン玉を同時に落とすと,どちらが先に地面に着くか。実は,高さによって違ってくるのです。雨粒の速さが落ちてくる途中で一定になるわけ,雲が落ちてこないわけなど,自然界の不思議が見えてきます。

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《慣性の法則と放物運動》
「走っている電車でボールを離すとどこに落ちるか」「さらにその電車がブレーキをかけたら?」…。慣性の法則とガリレオの相対性原理がわかります。フーコーのふりこの実験は,地球が自転している証拠です。中学校・高校でよく授業にかけられています。

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《磁石と力》
この授業書は,実施目的によって使い分けることができます。①力の原理,力と反力の法則の理解の定着(16ページ分),②重さの概念の実態調査,定着(8ページ分),③主として高校生を対象(4ページ分)。磁石を反発させ宙に浮かせたものの重さを量るなど,意外性のある実験です。

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《滑車と仕事量》
難しい,定滑車・動滑車の組み合わせによる〈仕事量の原理〉の問題を楽しく考えていく授業書です。「定滑車でも使い方によっては1/2の力になる」など教師自身の新しい発見も。自分自身をひっぱり上げる滑車の問題など好評です。小学校高学年から高校生向け。

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《まさつ力と仕事量》
一般的なまさつ力から空気抵抗まで幅広く学びます。特によく間違えるのが,「同じ重さのものでも,接触している面積によってまさつ力の大きさが違うのではないか」ということです。中学校を中心に授業にかけられています。

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