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* 第4回   理科 編 * 岸本博和

理科の4回目がやってきました。
今回は,光や音を取り上げます。
今回の分野は,図をたくさん描きます。そこで図について一言書いておきます。
理科を教えていて気になることの1つに,定規を使わないと図や表がかけない子供が多いこと,が挙げられます。
では,図や表に定規を使うことのメリットとデメリットを挙げましょう。

メリット:
ⅰきれいに描ける

デメリット:
ⅰ描くのに時間がかかる
→描いている間にも授業は進む,手間を惜しんで自分で解くときに図を描かない。
ⅱきれいに仕上げることが目的になる
→勉強した気になる。
ⅲ入試会場に定規を持ち込めないこともある
→定規になれているため本来の力を発揮できない。

実際は,ノートを取ったり,問題を解いたりする上で,定規を使うメリットはありません(そのうちフリーハンドでもきれいに描けるようになるからです)。
そこで,日頃から

ノートは他人に見せるのが目的ではありません。
問題を解くのが目的なんです。

とことあるごとに言い聞かせましょう。
理科や算数の先生たち,ことごとく図や表がうまいでしょう?(字はうまい人も下手な人もいますが)
その理由は,ずっとフリーハンドで解いてきたからなんですよ。

1.光
光の3つの性質は,直進,反射,屈折ですね。
ではまずは直進についてですが,ほぼ問題ないでしょう。

123_5次に反射についてですが,あまり問題ないとは思うのですが,確認しておいてください。入射角と反射角が等しくなります。図1を見てください。どこが入射角で,どこが反射角か,わかりますね。光(青)を反射する物体(黒)の面に垂直な線(赤)からの角度です。ときどき物体の面からの角度にしてしまう人がいます。
問題は屈折です。空気からガラス,ガラスから空気と光が進む場合,図2のようになります。感覚的に覚えてしまった方がいいでしょう。そして,この応用としてプリズムや凸レンズがあります。

入試でよく問われるのは凸レンズですね。覚えることはあまりありません(図3)。

あとは作図で求めたりするだけです。

細かい用語は覚えていかないといけませんが,光の進み方は感覚的に覚えた方が覚えやすいでしょう(図4)。

 

4_45_3

その際,覚えておくことは,

①光軸に平行に進む光→焦点F'を通る(ⅱ)
②焦点Fから出た光→光軸に平行に進む(ⅵ)
③焦点距離の2倍の点Sから出た光→焦点距離の2倍の点S'を通る(ⅳ)
④レンズの中心Oを通る光→直進する(ⅷ)

この4つです。

 

光の進み方を覚えたあとは,像のでき方も頭に入れましょう(図5)。でも,光の進み方の知識を応用するだけです。

使う線(光の通り道)は,2本だけ。

①物体の先端から出て光軸に平行に進む光→焦点F'を通る
②物体の先端から出てレンズの中心Oを通る光→直進する

すると,①②の交点が物体の先端の像です。これでⅰ~ⅲは像の位置と大きさが決まります。倒立(逆さまの)実像(スクリーンにうつせる像)です。

物体をSより遠いところに置く→S'より近くに,実物より小さい実像(ⅰ)
物体をS上に置く→S'上に,実物と同じ大きさの実像(ⅱ)
物体をSより近くに置く→S'より遠くに,実物より大きい実像(ⅲ)

では,物体を焦点の上に置くとどうなるのか?
物体をF上に置く→レンズを通った光が平行に進み交わらない→像ができない。(ⅳ)

物体を焦点より近いところに置くとどうなるのか?
物体をFより近くに置く→レンズを通った光は広がっていき交わらない→実像はできない。(ⅴ)
なお,この場合,
光の線を手前に(点線で)延ばす→交点が物体の像の先端になる
このときの像は,実物より大きい正立(そのままの向きの)虚像(スクリーンにうつせない像)です。
レンズ反対側からのぞくと,この交点から光が発しているように見えるので,大きく見えるのです。これが虫眼鏡ですね。

2.音
光との違いを押さえてください。
①伝えるものがないと伝わらない。
つまり真空中は音が進めないんです。ですので宇宙空間で,太陽の光は地球に届きますが,音は届かないんです。
②光との速さの違い。
音は空気中を秒速340mで進みます(15℃のとき)。光は秒速30万km(地球7回り半の距離)です。ですので,遠くで打ち上げられた花火や遠くに落ちた雷を思い出すとわかりますね。光ってから何秒後かに音が聞こえます。秒数に音の速さを掛けると距離も出ます。

今月の話題:
月齢:22日が満月,29日が下弦の月,12月6日が新月,13日が上弦の月。
また,12月7日の夕方には,南西の空に低く,水星-月-火星が並ぶそうです。
12月中旬は,ふたご座流星群ですね。上弦過ぎの月が沈む深夜には,ほぼ天頂から放射状に流れるはずです。
ちょっと早いですが,12月21日は,皆既月食です。それも皆既の状態で東の空から昇ってきます。今から楽しみです。
小惑星探査機はやぶさが,小惑星イトカワ由来の微粒子を持ち帰ったことが話題になりました。月よりも遠い天体から鉱物資源を持ち帰ったことは快挙です。こういうトピックスも一通り読んでおくといいでしょうね。入試に出るかも知れませんし,何よりもわくわくするじゃないですか。

天気図:移動性高気圧に覆われていることが多いですね。まだまだ秋なんでしょうか。しかし,そろそろ「西高東低の気圧配置」「すじ状の雲」という言葉も聞かれ始めるでしょう。「西高東低の気圧配置」になると,日本の西側の高気圧から東側の低気圧に向けて北西の風(いわゆる北風)が吹き付けることを意味します。冷たい北風が暖かい日本海の上を通過するときに湿り気を帯び,その風が山脈にぶつかると雪雲が発生する,これが「すじ状の雲」。天気図では,縦縞に等圧線が並ぶことになります。

むし:ハナアブ類,ニクバエ,アカタテハ,ルリタテハなどは,暖かい昼間に活動しています。同じ成虫越冬でもテントウムシ類とカメムシ類はあまり見かけなくなりました。どこかの隙間で集団で冬眠しているのでしょう。
他は,卵や蛹の姿になりました。

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コメント

秋の木の実,いくつかあげておきました。
参考にご覧下さい。
http://blog.livedoor.jp/musimedurukai/archives/51713228.html#more

投稿: 岸本博和 | 2010年11月25日 (木) 04時10分

今夜がふたご座流星群のピークとのこと。
残念ながら,福岡は薄曇りで,見えません。
大阪は晴れているとのこと。
0時過ぎでは,天頂付近から降り注ぐように流れているかもしれません。
寒い夜になります。防寒をしっかりとして,寝転んでみてみるといいかもしれません。

投稿: 岸本博和 | 2010年12月15日 (水) 00時17分

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