フックの法則｜おもりを1つずつつるして伸びと力の比例を確かめる教材
中学1年 / 第1分野 (1)身近な物理現象 (イ)力の働き
ばねの実験は準備が簡単なぶん、時間内にできる回数が限られます。おもりを足しては目盛りを読み、表に書き、点を打つ。グラフが直線になったところで時間切れ、ということがあります。
このツールは、台に置いてあるおもりをつかんでばねへ運びます。1つずつ足していくと、ばねが伸びて目盛りが動きます。「記録する」を押すと点がたまり、原点を通る直線が見えてきます。かたいばねと重ねて比べられます。
この単元で つまずくところ
- 100gにはたらく重力が1N。 質量と力を区別するところが最初の関門です。読み取り欄に両方並べています。
- 比例は「原点を通る直線」。 直線であればよいのではありません。0gのとき伸びも0であることが大事です。
- 「のび」と「長さ」はちがう。 自然の長さを引いたものが伸びです。目盛りに自然の長さの線を入れてあります。
- かたいばねほど伸びが小さい。 同じ力でも伸びが違います。「のび÷力」が、ばねごとに決まった値であることが見えます。
- ばねばかりはこのきまりを使った道具。 伸びから力を読んでいます。
このツールで 何が見えるか
- おもりを運ぶ
- 台の10g・20g・50gをつかんでばねへ運びます。1つずつ積み上がります。台へ戻すと外れます。
- ものさし
- 自然の長さの線と、伸びたところの線が入ります。伸びが矢印と数字で出ます。
- グラフ
- 力の大きさ（N）に対する伸び（cm）です。
- 記録する
- グラフの下のボタンで、今の点を打ちます。
- 直線を引く
- 点を記録したばねについてだけ直線が引かれます。両方に点があれば2本引かれます。
- 2種類のばね
- やわらかいばね（5.0 cm/N）とかたいばね（2.0 cm/N）を切り替えられます。
授業での使い方
50gを1つずつ3個まで足して、伸びも同じだけ増えていくのを見せます。
4点記録させてから「グラフの直線」を押させます。自分の点の上を通ることを確かめます。
2種類のばねで点を取り、2本の直線を比べます。「のび÷力」がばねごとの決まった値であることから、ばねばかりのしくみへつなげます。
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
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。
- つるせるのは300g（3N）まで、おもりは10個までです。
- ばねの質量は無視しています。
- 弾性の限界（伸びきって比例しなくなる領域）は扱いません。上限を超えるとつるせません。
- ばねは2種類です。自分でばね定数を決めることはできません。
よくある質問
おもりはどうやってつるしますか？
台の10g・20g・50gをつかんで、ばねのほうへ運びます。1つずつ積み上がります。台へ戻すと外れます。足した順番は読み取り欄に残ります。
直線はどうやって出しますか？
「グラフの 直線」を押します。点を記録したばねについてだけ引かれます。既定ではオフで、ページを開くたびにオフに戻ります。
2種類のばねの点は同時に出せますか？
出せます。記録した点はばねを切り替えても残り、それぞれの色で表示されます。直線も、点を記録したばねについてだけ引かれます。
ほかの教材は 中学理科ラボの一覧 から。
直してほしいところは 改善の要望 から。ツールの画面の「要望を送る」を押せば、そのとき見ていた条件のURLが付いた状態で開きます。