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サピックス：4年生：430-20(てこの原理と重心）：理科のメモ

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てこの原理と身の回りの道具 - 授業ノート

1. てこの原理の基本

1.1 てこの3点

  • 支点：てこが回転する軸

  • 力点：力を加える点

  • 作用点：物体に力が働く点

1.2 てこの種類

てこは3点の配置によって3種類に分類される：

タイプ配置特徴1作用点が支点と力点の間力を大きくできる、動きは小さい2力点が支点と作用点の間力は小さくなるが、動きは大きい3支点が作用点と力点の間支点の位置で特性が変わる

2. てこの釣り合い

2.1 釣り合いの法則

てこが釣り合う条件：

  • 支点からの距離 × 力の大きさ = 一定

graph LR A[支点からの距離] --> C[一定] B[力の大きさ] --> C

2.2 実験：天秤を使った釣り合い

  1. 左側2の目盛りに3つの重り

  2. 右側3の目盛りに2つの重り

  3. 釣り合う理由：2 × 3 = 3 × 2 = 6

注意：重りの数や距離を足しても釣り合いは説明できない

3. 重心

3.1 重心の定義

  • 物体の重さが1点に集中しているとみなせる点

  • 物体を1点で支えたときに釣り合う点

3.2 重心の特徴

  • 均一な棒状の物体：中心に位置

  • 不均一な形状：必ずしも中心にはない

3.3 重心の見つけ方

  1. 物体の2箇所から吊るす

  2. それぞれの吊るした位置から垂線を引く

  3. 2つの線の交点が重心

graph TD A[物体を吊るす] --> B[1箇所目] A --> C[2箇所目] B --> D[垂線を引く] C --> D D --> E[交点が重心]

4. 身の回りのてこの応用

4.1 タイプ1のてこ

  • くるみ割り

  • 缶つぶし器

  • 栓抜き

  • 缶切り

特徴：大きな力を得られる

4.2 タイプ2のてこ

  • ピンセット

  • トング（菜箸）

特徴：細かい作業に適する

4.3 タイプ3のてこ

  • ハサミ

  • 窓の鍵

特徴：使い方によって特性が変わる

4.4 ハサミの使い分け

  • 根元：硬いものを切る（大きな力）

  • 先端：細かい作業（小さな力、精密な動き）

5. 季節の図鑑

5.1 台風

  • 定義：風速17m/s以上の熱帯低気圧

  • 発生：暖かい海上

  • 特徴：強い風と雨を伴う

  • 日本への影響：主に秋に上陸、被害に注意

5.2 木星

  • 太陽系最大の惑星

  • 表面：液体で覆われている

  • 特徴：多数の衛星を持つ

  • ガリレオ衛星：4つの大きな衛星、地球からも観測可能

5.3 春の植物

  • ホトケノザ（現在の呼び名）

    • 紫色の花

    • シソ科の特徴的な葉

  • その他：ヒメオドリコソウ（赤い花）

5.4 イワシ

  • 小型の魚

  • 特徴：大きな群れを作る

  • 生態系での役割：大型魚の餌として重要

  • 関連：イワシ雲（積乱雲群）

5.5 両生類

  • 主な仲間：イモリ、カエル、サンショウウオ

  • メキシコサラマンダー（ウーパールーパー）

    • 特徴：成体でもエラを保持

    • 他の両生類：変態後はエラが消失

5.6 油を取る植物

  1. ヒマワリ：種子から油を抽出

  2. 菜種：多くのサラダ油の原料

  3. ゴマ：独特の香りを持つ油

  4. ツバキ：食用・化粧品に使用、冬に開花

6. まとめ

この授業では、てこの原理と身の回りの道具の関係について学びました。てこの3点（支点、力点、作用点）の配置によって異なる特性を持つことを理解し、日常生活で使用する道具がどのようにてこの原理を応用しているかを確認しました。また、重心の概念や見つけ方についても学習しました。

季節の図鑑では、台風、木星、春の植物、イワシ、両生類、油を取る植物について幅広く学びました。これらの知識は、自然科学の理解を深める上で重要です。

今後の学習では、これらの原理がどのように他の分野に応用されているかを考えたり、新しい道具のアイデアを考案したりするのも面白いでしょう。

チェック問題

  • Q: てこの3点とは何ですか？ A: 支点、力点、作用点です。

  • Q: てこが釣り合う条件を簡単に説明してください。 A: 支点からの距離 × 力の大きさ が両側で等しくなることです。

  • Q: 重心とは何ですか？ A: 物体の重さが1点に集中しているとみなせる点、または物体を1点で支えたときに釣り合う点です。

  • Q: ハサミは、てこの3種類のうちどのタイプに分類されますか？ A: タイプ3（支点が作用点と力点の間にあるタイプ）です。

  • Q: 台風は風速何m/s以上の熱帯低気圧と定義されますか？ A: 17m/s以上です。

  • Q: 木星の特徴を1つ挙げてください。 A: 太陽系最大の惑星である、または表面が液体で覆われている、または多数の衛星を持つ、などが正解です。

  • Q: メキシコサラマンダー（ウーパールーパー）の特徴的な点は何ですか？ A: 成体になってもエラを保持していることです。

  • Q: イワシの生態系での重要な役割は何ですか？ A: 大型魚の餌として重要な位置を占めていることです。

  • Q: ツバキの油はどのような用途に使われますか？ A: 食用および化粧品に使用されます。

  • Q: ピンセットは、てこの3種類のうちどのタイプに分類されますか？ A: タイプ2（力点が支点と作用点の間にあるタイプ）です。