簡単1日で出来る中学生の自由研究実験テーマ『色が変わるコマの実験』

この記事を読むのに必要な時間は約 4 分です。

引き続き、理科の自由研究の題材に困っている中学生や親御さんに向けて、1日で簡単にできてしまう実験のテーマを紹介したいと思います。そろそろ焦り出す時期かと思いますが、この記事を参考にしてくださいね。

今回は物理の実験で、コマに色紙でさまざまな配色をして、回した時の色の見え方の違いを調べます。

実験は簡単にできますし、比較して行う実験の種類が多いです。ということは、表にまとめたり、いろんな考察したりできて、レポートに書く内容もたくさんありますから、レポートが苦手というお子さんにもオススメできますよ。

コマを作る作業だけちょっと複雑なので、作図が苦手な子、手先が不器用な子はお家の方が見守ってあげるといいでしょう。

実験に要する時間:約3時間
難易度:★★☆☆☆
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色が変わるコマの実験

用意するもの

・白画用紙
・鉛筆
・黒マジックペン
・青・赤・緑の折り紙
・コンパス
・定規
・分度器(三角定規でも可)
・消しゴム
・はさみ
・カッターナイフ
・のり
・セロハンテープ
・CD
・ビー玉

CDはデータが壊れてしまう可能性があるため、聴き飽きたものやデータを機器に移し終えたものを使うようにしてください。

STEP1. コマを作る

この実験では、コマにさまざまなパターンを乗せて見え方を調べます。まずはコマを作りましょう。

CDの表にビー玉を乗せ、テープで固定します。このビー玉を軸にしてコマを回す仕組みです

STEP2.パターンを作る

コマに乗せるパターンは全部で10種類あります。まずは、その台紙を準備しましょう。画用紙にコンパスを使って半径6cmの円10個描いて切り取った後、それぞれの円の内部に分度器や三角定規を使って中心角60°のおうぎ形6つに分ける線を鉛筆で薄く下書きしておきます。

後の作業で失敗したときのために1~2個多めに作っておくことをオススメします。

・半径6cmの円を10個描いて切り取る

3x

・切り取った円に、6等分の線を薄くつける

次に、台紙に乗せる折り紙を用意します。

青い紙は、半径6cm・中心角60°のおうぎ形7枚、半径6cm・半円2枚、半径6cmの全円を1枚コンパスと分度器(または三角定規)、鉛筆を使って下書きし、その形にはさみで切り取ってください。

赤と緑の紙は、それぞれ半径6cm・中心角60°のおうぎ形1枚ずつ用意します。

この形の紙を・・・
・青い紙は7枚
・赤い紙は1枚
・緑の紙は1枚

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・青い半径6cmの半円を2枚

・青い半径6cmの全円を1枚

それぞれ用意が出来たら、次に進みましょう。ただ、これから紹介する台紙に折り紙を貼りつける作業は、ちょっと複雑です。一度よく読んで理解した後、再度確認しながら作業を進めることをおすすめします

今後10個のパターンを、ア.~コ.の片仮名の記号で呼ぶことにします。

まずは、ア.を作ります。台紙の下書きの線に沿って、青・赤・緑の60°のおうぎ形1つ飛ばしに1枚ずつのりで貼ります。(1)

のりが乾いたら、青の部分には半径3cm、赤の部分には半径5cm、緑の部分には半径4cm弧をコンパスで描く。(2)

そうしたら、その線をマジックで太くなぞります。(3)

イ.には、1か所に60°のおうぎ形を貼り、先ほどと同様の方法で向かい合う位置に半径4cmの弧を描きます。同様にして、図の通りウ.~コ.のパターンも作ってください

そして、全てのパターンの台紙上の下書き線を消しゴムで消し、中心にコンパスで半径1.5cmの円を描き、カッターナイフで切り取りましょう。この切り取った部分に軸のビー玉がはまります。安全には気を付けてくださいね。

※のりが乾いてから切り取ってくださいね。

STEP3.黒い線の見え方を調べる

さあ、いよいよ実験ですよ。まずは3色のア.のパターンをCDのコマに乗せて端をテープで軽く留めます。右回転、左回転と回してみて、黒い線がどんな色に見えたかよく観察し、記録しましょう

次に、イ.~キ.の6つのパターンもア.同様に回して観察します。この6つは、青が1か所だけに入っているという共通点がありますが、黒い線の見え方に違いはあるのでしょうか

最後に、半円のパターンが入っているク.ケ.全円コ.も同様に調べて記録しましょう。

これだけでも十分なデータが得らますが、余裕があれば赤や緑でイ.~コ.のようなパターンを作ってみてもいいし、他の色で試してみても面白いと思いますよ。

おわりに

今回はコマを回す実験を紹介しましたが、いかがだったでしょうか。トリックアートとか、目の錯覚とか、いくつになっても興味を持てるテーマですよね。

今回紹介した実験は、簡単で危険もないので、やりやすいと思いますし、図表を入れながら見栄えのするレポートも書けそうです。何より、工作的要素もあってワクワクできるのがいいですね。

ぜひ、自由研究の参考にしてみてください。

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