ばねの長さ・伸び・比例範囲の誤答を直そう

このレッスンの役割

ここまでに、実験、比例の説明、表・グラフの計算を学びました。このレッスンでは、ばね問題で起こりやすい誤答を、量・単位・グラフ・測定範囲の四つの観点から修正します。

ゴールは、答え合わせで終わらず、自分が最初に読み違えた場所を見つけて正しい手順へ戻れることです。

知る・理解する

誤答を点検するときは次の順番を使います。

1. 求めるのは全長か、伸びか。
2. 加える量は質量g・kgか、力Nか。
3. グラフの軸は力と伸びになっているか。
4. 使っている値は比例が確かめられた範囲内か。

数字が合っていても、単位や量の意味が違えば正解ではありません。計算式の横に「伸び」「全長」「力」と量の名前を書き添えると、混同を見つけやすくなります。

具体例で使う

問題：自然長10 cmのばねに質量300 gのおもりをつるす。1 Nで2 cm伸びるとき、ばねの全長を求める。

誤答「300 × 2 = 600 cm」は、gをNとして使っています。地球上で300 gに働く重力は約3 Nです。伸びは3 × 2 = 6 cm、全長は10 + 6 = 16 cmです。

別の誤答として、力0 Nのとき全長10 cmだから、全長と力が比例すると考えることがあります。全長のグラフは原点を通りません。比例するのは、自然長を引いた伸びと力です。

誤答を直して次の学びへつなげる

実験で4 Nまで直線だったからといって、100 Nまで同じ直線を延長することはできません。確かめていない範囲では、ばねが元へ戻らなくなる可能性があります。

また、一つだけ直線からずれた点を、都合が悪いから消してはいけません。目盛りの読み方、ばねの揺れ、記録ミスを確認し、同じ条件で再測定します。

次のレッスンでは、自然長もデータの形も異なる未知のばね実験を、自分で設計して判断します。

自分で確かめよう

クイズと理解チェックは、アプリで挑戦できます。