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。
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!
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。
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。
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。
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?
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。
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。
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?
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。