音の高さと大きさ｜モノコードの弦をはじいて波形の波を数える教材

中学1年 / 第1分野 (1)身近な物理現象 (ア)光と音 ㋒音の性質

この単元で つまずくところ

• 高さと大きさは別のもの。 強く引いても弱く引いても、波の数は変わりません。波形が縦に伸び縮みするだけです。
• 振動数は1秒間に振動する回数。 画面は20ミリ秒ぶんです。目じるしの間の波を数え、1秒あたりに直すと振動数になります。
• 短い弦ほど高い。 ことじを右へ寄せると、画面に入る波の数が増えます。
• 強く張るほど高い。 おもりを増やすと波の数が増えます。
• 太い弦ほど低い。 はじめは2本とも同じ長さ・同じおもりです。はじきくらべると、太い弦の波の数は細い弦の半分です。
• 波形の横軸は時間。 波の形そのものが空中を進んでいるわけではありません。

このツールで 何が見えるか

弦を引っぱってはじく

弦をつまんで上か下へ引き、はなすと音が鳴ります。引いた分だけ大きく振れます。押すだけなら、そっとはじきます。鳴っている弦にさわると止まります。

ことじを動かす

ことじをつまんで動かすと、振動する部分の長さが変わります。箱の目もり（0は右の駒）で15〜60cmを読みます。

おもりを運ぶ

おもりは全部で8個です。置き場からつかんで滑車の下へ運ぶと増え、下のおもりを置き場へもどすと減ります。1本の弦に1〜4個です。

細い弦と太い弦

上が細い弦、下が太い弦です。それぞれにことじとおもりがあります。

波形

はじいた音の波形が画面に残ります。細い弦と太い弦は色が別です。長さやおもりを変えると、その弦の波形は消えます。

目じるし

画面の上の三角をつまんで動かすと、2本の目じるしの間の時間（ミリ秒）が出ます。波の数は自分で数えます。

音の大きさ

この端末での音量です。0にすると鳴りません。設定は端末に残ります。

授業での使い方

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2本とも40cm・おもり2個
• 2本をはじいた波の数をくらべる
• 細い弦だけ半分の長さ波の数をくらべる
• 同じ高さで大きさがちがう太い弦を20cmに

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。

• 音は端末のスピーカーから鳴ります。ブラウザの決まりで、弦をはなしたか押した時にだけ鳴ります。
• 画面の弦の動きは、実際の速さでは目で追えないため、ゆっくりにして見せています。速さの比（高い音ほど速い）はそのままです。
• 波形は、はじいた時の大きさで画面に残します。
• 振動数（Hz）の数字は画面に出しません。波の数と目じるしの時間から求めます。
• 弦を伝わる波の速さや、振動数を求める式は扱いません。
• 音の速さ（約340m/s）、共鳴・うなり・音色（波形のちがい）は扱いません。波の形は正弦波だけです。

よくある質問