圧力の求め方｜れんがを置いてスポンジのへこみを測り圧力を計算する教材
中学1年 / 第1分野 (1)身近な物理現象 (イ)力の働き
スポンジの実験は、へこみの違いは目で分かっても、それを圧力の数値と結びつけるところまで進みにくい実験です。
このツールは、れんがをつかんでスポンジに置き、押して向きを変え、おもりをのせたりおろしたりします。へこみは拡大図のものさしで読みます。「記録する」で表に1行ずつたまり、「計算」を押すと圧力が出ます。押す前に自分で計算することもできます。
この単元で つまずくところ
- 同じれんがでも、置く向きでへこみ方が変わる。 重さは変えていないのに、へこみが変わります。
- 面積は下になる面のたて×よこ。 表には面の大きさだけが出ます。面積は自分で計算します。
- cm²のままではPaにならない。 1m²は10000cm²です。
- へこみの大きさと圧力の大きさが対応している。 記録を並べて計算すると見えてきます。
このツールで 何が見えるか
- れんがを置く
- 10×6×4cm・500gのれんがです。つかんでスポンジに置きます。押すと下になる面が変わります。
- おもり
- 1個500gのおもりを4個まで、れんがの上にのせられます。つかんで台に戻すとおろせます。
- へこみを読む
- 拡大図のものさしでへこみをmm単位で読みます。
- 記録と計算
- 「記録する」で、下の面・力・へこみが表に入ります。「計算」を押すと圧力（Pa）が出ます。
授業での使い方
5分
プロジェクターに映して、おもりをのせずにれんがの向きだけを変えます。「重さは同じなのに、なぜへこみ方が変わるのか」を聞きます。
15分
各自の端末で3つの向きを記録させ、「計算」を押す前に自分で圧力を計算させます。そのあと押して確かめます。
50分
「広い面を下にしたまま、せまい面と同じへこみにするには、おもりを何個のせればよいか」を課題にします。計算で予想してから、のせて確かめさせます。
どの使い方でも、動かした条件はそのままURLに入ります。 画面の「リンクをコピー」を押して配れば、生徒の端末でも同じ画面が開きます。 生徒が見つけた条件のリンクを提出させれば、そのまま記録になります。
すぐ使える条件
- はじめかられんがは台の上
- 3つの向きを記録した計算して比べる
あえて入れていないもの
中学校で教える形を優先して、省いている条件があります。 教科書や資料集の数値と合わないことがあるので、先に書いておきます。
- れんがは10×6×4cm・500g、おもりは1個500gで4個までです。
- 面をおす力は、れんがとおもりにはたらく重力です（100gで1N）。
- スポンジは圧力に比例してへこみ、25mmでつぶれきります。実際のスポンジの性質を再現したものではありません。
- へこみは0.5mm単位で読みます。
- 大気圧、水圧、浮力は扱いません。
よくある質問
れんがの向きはどうやって変えますか？
れんがを押します（動かさずに離します）。広い面→中の面→せまい面の順に変わります。右のパネルでも選べます。
おもりはどうやってのせますか？
台のおもりをつかんでれんがの上へ運びます。台のおもりを押すだけでも1個のります。のせたおもりをつかんで台へ戻すとおろせます。
圧力は自分で計算できますか？
できます。表の力と、下の面の大きさから面積を出して計算し、そのあと「計算」を押して確かめられます。