手製のバネで
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対象等 |
小学生から高校生まで | ||||
目的 | 決められた長さの針金でいろいろな直径のバネを作り、おもりを吊し、その伸びを確かめる |
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準備 | 針金、針金を巻くもの(電池やシャープペンシル等)、ガスバーナー、マッチ(チャッカマン)、水槽、水、ラジオペンチ、スタンド、1m定規または巻き尺、おもり多数(釣り具のおもりでも可) |
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実験場所 | バーナーを使うので化学実験室 |
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方法 | 1.5〜2mぐらいの針金を生徒に渡し、手近にある器具(乾電池やボールペン)に巻き付け、手製のバネを作らせます。 このバネ全体をラジオペンチで持ち、バーナーで全体を温めた後、一気に水槽に入れた水の中に入れます。 (焼き入れと言います。刀作りの原理ですね。これで針金内の金属結合がより強固になります) このバネの一端をスタンドに固定し、もう一端にフックを作り、ここにおもりを順にひっかけ伸びを記録させます。 伸びの測定はスタンドで固定した点を基準にしても良いし、フックの部分を基準にしても良いと思います。 順にバネを吊していくと、やがて一気にバネが伸びます。(弾性限界と言い、これ以上はバネの機能が無くなります)その様子を観察させた上で、もう少しおもりを吊して伸ばします。 伸びとおもりの個数や重さの関係をグラフにして、バネの性質を確かめさせ、フックの法則を検証します。 |
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注意点 | ・ 針金がよれていると美しいバネが出来ないため、グラフがきれいに出ません ・ 加熱後にすぐにバネに触る生徒がいます。やけど注意です ・ おもりが重くなると、フックの部分が曲がって、一辺におもりが落ちてしまうことがあります ・ グラフの縦軸、横軸のメモリは、生徒だけでは設定できないことが多いようです ・ グラフに線を引くとき、、点を結んでしまいジグザグのグラフを書く生徒がいます |
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結果 | 手製のバネでも驚くほどきれいに比例の関係になります |
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考察 応用等 |
・ バネの直径とバネの強さの関係 ・ 焼き入れをすると、なぜバネが強くなるのか ・ バネ定数の意味 |
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備考 | 径の小さいバネの方が強いよ、と最初に言うと、ボールペンの芯でバネを作る生徒がいます。ひじょうに強いバネが出来ますが、普通のおもりでは伸びなくなってしまいます。 |
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