レゴ® サイエンス&テクノロジー モーター付基本セット

メジャーホイール

距離を正確に測れる装置のデザインと製作に取り組み、目盛りが正しく機能できるよう、幅を測り、数を数えて調整しましょう。

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

ジャックとジルは公園で、学校の運動会の練習をしています。2 人の得意種目は幅跳びです。ジャックは遠 くまで跳び、今までの最高記録だと思い、何メートル跳べたか計測したがっています。

ジルの物差しは短すぎて距離を測ることができません。ジルは、足のサイズを元に足跡で距離を測り、ジャッ クの記録は58 センチだと言っています。

今度はジルが幅跳びをする番です。ジルは自分で4メートル跳んだと言っていますが、ジャックはジルが 当てずっぽうで4メートルだと言っているのだと思っています。それもかなり大幅に間違っていると…

何か、幅跳びの距離をきちんと測ることのできる道具が必要です。

幅跳びの距離を測定するために、どんな計測器を作ることができますか? さあ、考えてみましょう!

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2. 組み立てる

20-25 分

メジャーホイールを組み立てる
5 A の組み立て説明書と、5B の組み立て説明書(手 順1-11)を参考にしてください。

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白板用のマーカーを使用する場合には、セットに 含まれるブルーのプラスチック製円形スケール に直接書き込むことができます。あるいはスケー ルをトレースして、紙で複製を作りましょう。

メジャーホイールを押すときに、針がスムーズに 動くか確認してください。動きがスムーズでない 場合には軸受けをゆるめ、すべての部品がきち んとはまっているか確認してください。

この測定装置は、どんな点が優れているのでしょ うか?生徒にアイディアを出してもらい、リストを 作りましょう。

青いプラスチックの円盤に印をつけるか、紙に円 盤をトレースして紙で複製を作りましょう。目盛り の数字を書いて、青いプラスチックの円盤に貼り 付けましょう。

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3. よく考える

20-25 分

フット・ホイーラーを作る
このスケールの1回転は、「靴」の長さ(サイズ)何足 分に相当しますか?
自分の靴を数回測ってみましょう。まず、スケールに 「ゼロ」の印を付けます。靴の端まで届くたびに印 を付け、スケールが1 周するまで繰り返します。

これによって、「靴」の長さ(サイズ)に合わせて、 スケールに目盛りが付けられることになります。

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備考:
測定終了後に、針をリセット する方法を学びましょう。

予測
あなたの机の幅は、靴の何倍あるでしょうか?まず、 自分のフット・ホイーラーを使って測ってみましょう。 それから、実際に靴で机の幅を測ってみましょう。 フット・ホイーラーは、正確でしたか?

靴の長さ(サイズ)を基準として長さを測る場合、ど んな問題がありますか?

足の大きさは、皆同じではありません。これが、通 常、世界標準の測定単位、例えばメートル法が使わ れている理由です。

備考:
スケールの精度は、子ども たちがタイヤにかける圧力 によって異なってきます。圧 力はあまりかけない方が理 想的です。実際に試してみ ましょう。

魔法のメートル・トランドル:物差しよりも優れている?
長さが1メートル以下だと思う物を3 つ集めてくだ さい。

  • それぞれの長さを予測します。
  • メジャーホイールで測定します。
  • 物差しで測定します。
  • 何がわかりましたか?
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物差しがもっとも正確で、通常は次がメジャーホイ ール、そして予測した長さとなります。メジャーホイ ールの優れた点は、通常の物差しよりも長いもの を、素早く測定できるということです。

このメジャーホイールは1周すると、その距離はほ ぼ1メートルです。それでは、長さが1メートル以 上ある場合には、どうすれば良いでしょうか?

例えば、1.5メートルのものを測定すると、最終的に 針は50 センチ(スケールの半周の位置)を示しま す。この場合、針は1 周半していることになります。 正確に測定するために、スタートする際は必ず針 をゼロ位置にセットし、なおかつ針が何周したかを 記録しておく必要があります。

4. 続ける

25-30 分

メジャーホイールを使用して、1メートル以上ある幅 跳びの距離を測るには?
最初のスケールよりも、針がゆっくりと動くスケー ルを追加したらどうでしょうか?

1メートル以上の距離を測定できるはずです。

組み立て説明書5B の7-12 ページ、手順1-11(赤い 数字表記)に従って、モデルを組み立ててみましょう。 追加した2 つ目のスケールは、針が1 周すると約3 メートルになります。1 つめのスケールは1 周約1 メートルのままです。追加したスケールに直接印を つけたくない場合は、紙にトレースして複製を作り ましょう。
1メートル以上の距離を測定し、両方のスケールを 上手く読み取れる様、練習してみましょう。

歯車について
2 つの針は、8 歯と24 歯の 歯車によって接続されてい ます。これによって、2 番目 の針のスピード(速度)が3 倍シフトダウンされ、1 つ の目盛りで3メートルとな ります。

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さあ、幅跳びを始めよう!
生徒に幅跳びの練習をさせてください。もちろ ん、教室の状態に留意し、生徒の安全を最優先し てください。また、校庭や砂場など安全な屋外で 幅跳びの練習と計測を行ったり、立ち幅跳びの記 録を計測してもいいでしょう。

どの位遠くまで跳ぶことができるか、予測してみ ましょう。その後で、メジャーホイールを使って結 果を測定してみましょう。また、物差しを使って測 定してみても良いでしょう。何がわかりましたか?

メジャーホイールを使う方が、ずっと簡単です。1 回転で3メートルまで測定することができます。精 度を上げるために、1メートルと3メートルのスケー ル両方を正確に読めるようにしましょう。物差しを 使用する場合は、何度も移動させ、距離を足してい かなければなりませんし、物差しを動かす度に誤 差が生じる場合もあります。

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レオナルド・ダ・ビンチの「人体のプロポーション」
レオナルド・ダ・ビンチの有名なシンボルは何を意 味しているのでしょうか?
表示されている距離をすべて測定してください。 何か「パターン」が発見できますか?
他の生徒が身長を教えてくれたら、その生徒が腕を 広げたときの指先から指先までの距離(右図1)や、 頭の大きさ(右図3)を当てることができますか?

通常、腕を広げたときの指先から指先までの距離 (右図1)と身長(右図2)は同じです。頭(右図3)は 通常、身長の6 分の1です。これらは、人を描くとき の便利なルールです。足や腕はどうでしょうか?

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アイディア:
物差しと比較してメジャー ホイールの良いところは、 曲線の測定にも優れている 点です。頭の縦の長さ(左図 3)やウエストのサイズを予 測してから、実際に測ってみ ましょう。

備考:
測定する人に壁によりか かって立ってもらい、メジャ ーホイールをその横で走ら せることもできます。

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

  • メカニズムを利用する–伝導比率、シフトダウン
  • 部品の組み立て
  • 材料を組み合わせる

科学(理科)

  • 距離の測定
  • スケールの目盛り付け
  • 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)
  • 物差し
  • ペン、ノート、ペンケースなど直線状の物(メジャーホイールと物差しで計測するための物)
  • 安全に幅跳びができる、平らな床
  • 白板用マーカー

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。

  • 減速や複雑な歯車装 置の仕組みを調査する。
  • 正確で、簡単に読むこ とのできるスケールを デザインする。
  • 正確かつ簡単な距離 測定装置をデザインし 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。

  • スケールの目盛り付け をしたり、目盛りを読む。
  • できるだけ正確に距離 を測定する。

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。

  • スケールの目盛りを読 んだり、目盛り付けを する。
  • 距離の測定。
  • カウントアップとカウン トダウン
  • 異なる計測方法を使用 して精度を比較する。
  • 比率と分数。
  • 誤差の程度を示す。

生徒用資料

生徒用ワークシート

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