第2章力と物体の運動�A（センサーによる歩行実験）

１．導入

前回は位置・変位・移動距離，そして速度を学習しました。
今日は位置と速度のグラフを書いてみることを目標とします。

２．速度の練習問題

実験に入る前に，前回の復習として，1題問題を解いておきましょう。

このように，秒速から時速へ，時速から秒速に変換できるようにして置いてください。

また，速度のマイナスの意味も大丈夫ですね！？

３．簡単な歩行実験

目的�@：距離センサの心理的抵抗をなくす。
目的�A：自分自身の動きをグラフ化することで，グラフに慣れさせる。
目的�B：x-tグラフの傾きは速度であることを理解させる。

ここに距離センサーというものがあります。 これは赤外線を出してセンサーから物体までの距離を測定してくれる機械です。
このセンサーを原点として，右向きにx軸を設定します。
この前で反射板を置いて動かすと，縦軸を距離，横軸を時間としてグラフを書いてくれるのです （実際にやってみる）。

・黒いレールを机からはみ出させて，距離センサーを置いている。
・距離センサーから０ｍ，１ｍ･･･と表示を作った。

今日は，誰かにセンサーの前で歩いてもらって， そのグラフを予想しようというものです。

まずは実験�@の「１ｍから３ｍまでゆっくりと遠ざかる」を予想してみてください。

ほとんどみんな同じですが，原点から始まっている人と 1[m]から書いている人がいますね。

では，実際やってもらいましょう。
誰かやってくれる人？（やってもらう）

実験�@の結果はこの通りです。
実験結果を赤で書いておいてください。
では，これをもとに，実験�Aから�Cを予想してください。（みんな合っている）

では，やってもらいましょう。

では，問題を考えてください。

【問題１】ゆっくり遠ざかる場合とすばやく遠ざかる場合の x-tグラフの違いはどのようなところですか？

A君：「速い方が角度が大きい」
なるほどB君は？
B君：「同じです。」
実際に書いてくれたことを言ってみて。
B君：「速い方が傾きが大きい」
OK！確かに同じことだけど，表現が違うね。ここでは「傾き」って大事だね−。

【問題２】　遠ざかる場合と近づく場合のx-tグラフの違いは どのようなところですか？

C君：「近づくときは右肩下がり」
その通りだね。では，D君は？
D君：「近づくときは傾きがマイナス」
いいですねー。その通りです。

４．ちょっと複雑な歩行実験

では，次のようなx-tグラフで歩くとき，v-tグラフはどのようになりますか？

まずどのように歩けばよいか考えてみてください。 その上で，v-tグラフを予想してください。

では，何人かに聞いてみましょう。

OKです。大きく分けるとv-tグラフは３つタイプが出てきました。
�@斜めに増加するタイプ
�A階段状のタイプ（最後はプラス）
�B階段状のタイプ（最後はマイナス）

実際に実験してみましょう！

がたつきがあるのと，人間なので静止した状態から いきなり一定の速度で動くことはできません。ですので，だいたいで見てください。
でも，正解は「�B階段状のタイプ（最後はマイナス）」です。

それでは，この実験で気付いたこと・感想をまとめてください。

生徒の感想
・速度のプラスマイナスの意味がよくわかった。
・予想通りでうれしかった。
・どのようにグラフをつないだらいいのかよくわからない。
・一定の速度ならグラフは平らになることがわかった。
・なぜ速さでなく速度を考えるのか？
・センサーはすごい！
・センサーも間違えることがある。
・人間の動きは正確でない。

授業を終えて。。。
やはりはじめに問題もやり，前回も丁寧にマイナスを説明したので， 複雑な歩行でも間違いが少なかった（少ないと議論になりにくい）。 もうちょっと前回をさくっとすませて，問題もやらないで考えさせた方が 深い理解になるかもしれない。
x-tグラフの傾きのところは，「傾き」という言葉を無理矢理出させるのではなく， 「ゆっくり/はやく」「遠ざかる/近づく」の両方を「傾き」ならば どちらも表現できるということに気付かせる。
まず複雑な歩行では歩く時間が短すぎるので， 当然正解とのずれが大きくなる。倍の時間（つまり1/2のスピードで） 歩くように変更しよう。

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