レゴ® サイエンス&テクノロジー モーター付基本セット

パワー・カー

ギアやタイヤの組み合わせを変えながら、電動カーの速度とけん引力について調査します。

45~90分
基礎
小学校高学年・中高
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1. 結びつける

(5-10 分)

ジャックとジルはパワー・カーのテストをしようと、家の裏の丘にいます。 パワー・カーは平らな地面ではうまく動きましたが、丘を登ることはできません。

車輪はスリップし、モーターはひどい音を立て、車の前輪部分はウィリーしてしまいます。

ジャックは、車をもっと重くしなければならないと考えます。一方ジルは、歯車に工夫をしなければならな いと考えています。

丘を登ることのできるパワー・カーを作るにはどうしたらいいでしょうか? さあ、考えてみましょう!

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2. 組み立てる

(20-25 分)

パワー・カーを組み立てる
11 A の組み立て説明書と、11 B の組み立て説明書 (手順1-10)を参考にしてください。

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バッテリボックスのスイッチを押して、モーターを作¨動させてください。

すべての車輪が自由に回転するようにし、パワー・ カーの側面をこすらないないようにしてください。

テスト用の丘を作る
厚板の上に、2メートル離して、スタートラインとゴー ルの線を引きます。ゴールが床から50 センチ高くな るように、厚板を物の上に置きます。

ヒント:
パワー・カーは上り坂でもと ても早く走ることができま すので、厚板の端から飛び 出してしまわないように、傾 斜路を部屋の隅の壁に対し て設置すると良いでしょう。

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3. よく考える

(20-25 分)

上り坂をもっとも速く登ることのできるのは、どのパ ワー・カーですか?

パワー・カーが上り坂を登る際には、できるだけ早 く走らなければなりません。

まず初めに、パワー・カーA が2メートルの上り坂 をどの位早く登ることができるかを予測してみまし ょう。その後で予測が当たっているか、実験してみ ましょう。次に、パワー・カーB、C、D についても同様 に予測、実験してみましょう。

同じような結果が得られるか確認するために、何度 か実験を繰り返してみましょう。丘の表面の状態に よって、実験の結果は変化することがあります。

パワー・カーA(今までの実験で使用したノーマル タイプ)は、2メートルの上り坂を約4 秒で登ります。

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パワー・カーB(組み立て説明書13B、10 ページ、手 順11)は、2メートルの上り坂を約3 秒で登ります。

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パワー・カーC(組み立て説明書13B、11 ページ、手 順12)は、2メートルの上り坂を約10 秒で登ります。

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パワー・カーD(組み立て説明書13B、12 ページ、手 順13)は、2メートルの上り坂を約7秒で登ります。

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4 台の中で最も速いのは、大きな車輪を使った、伝 導比率1:1 のパワー・カーBです。

先生のための豆知識
小さな車輪の外周は9.6 セ ンチです。
大きな車輪の外周は 13.6 センチです。

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オプション:丘の勾配

パワー・カーはどの程度の勾配まで、登ることがで できるでしょうか?ゴールが床から70 センチ、80 セ ンチ、90 センチ、またはもっと高くなるようにしてみ ましょう。パワー・カーA、B、C、D の中で、どの車が 急勾配の丘を登っていくのに優れているか、実験し てみましょう。

パワー・カーC がもっとも急勾配の丘を登ることが できます。

4. 続ける

(25-30 分)

パワー・カーのパワーはどの位?
ソリを作り、ひもを使ってパワー・カーの後部 のフックにに取り付けましょう。

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ソリの上に、重りとして本を置きましょう。

まず初めに、パワー・カーAとCがどの程度の重り を引っ張ることができるかを予測してみましょう。 その後で、どちらのパワー・カーがもっとも重い重り を引っ張ることができるか実験してみましょう。

パワー・カーC(組み立て説明書13B,11 ページ、 順12)がもっとも重い重りを引っ張ることができま す。実験用の走路の状態によって、実験の結果は変 化することがあります。

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また、パワー・カーのフロント部分に釣合い重りを 取り付けて実験してみましょう。

これによって、パワー・カーのフロント部分が浮か ないようになるため、より安定します。

ヒント:
釣合い重りとして、重りのブ ロックを使ってください。

張力が最大となるように、異なる車輪や歯車を組 み合わせて実験してみましょう。

一番良いパワー・カーは、どの位重い重りを引っ張 ることができますか?

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教師用サポート

以下のコンセプトについて学びます:

科学技術と設計、構造、美術

  • 部品を組み合わせる
  • 歯車
  • 車輪

科学(理科)

  • 摩擦
  • 距離、時間、力の測定
  • 科学調査
  • 9686 レゴ® サイエンス&テクノロジー モーター付基本セット (生徒1人につき1セットをおすすめします)
  • 1メートルの物差しまたは巻尺
  • 長さが240 センチ以上の厚板
  • 重りにするための小さな本やその他の物
  • ストップウォッチまたはタイマー

科学技術と設計、構造、美術:
必要性を見極め、アイデアを出してい く。個人またはチームで作業を進め る。材料や部品、およびモジュール式 組み立てキットを使って、高品質な実 用試作品をデザインして作る。適切な テスト方法を使用して、改良の成果を 調べる。さまざまな身近な製品を組み 立て/分解し、特定した目的を満たすこ とができるかテストする。

  • シフトダウンや、トルク を上げるためのさまざ まな種類のタイヤやホ イールについて調査す る。
  • 異なる配置の歯車や ホイールのスピード (速度)や張力につい て調査する。
  • 重い荷物を引っ張るこ とのできる、動力で動 く車をデザインして作 る。

科学(理科):
基本的な機械要素の性能に関する可 変要素の効果を予測、評価するなどの 科学的調査。 • 慎重な観察、測定、およ び記録。

  • 負荷が摩擦に与える影 響や、摩擦の減少につ いて調査する。
  • 斜面と作業。

解析・分析(数学):
解析・分析など、数学的な考え方を活 用、応用する。あらゆる演算方法を使 用した計算。領域、平均、および比率の 概念を使用して計算する。時間、距離、 および(力)重量を、できるだけ正確に 測定する。言葉による反応式を使用す る。一次方程式を使って速度を計算す る。結果からパターンを特定する。デー タを収集して表に表わす。スピーチや 文章、図表を使って、数学的な考え方 を伝える。

  • 移動距離や移動時間 の測定。
  • 斜面の角度を測定し、 説明する。
  • 車輪径および円周と、1 回転ごとの移動距離と の関連に関する概念と 計算。

生徒用資料

生徒用ワークシート

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