鏡と光の規則性を調べよう!

~入射角と反射角~

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 今日は光の簡単な授業です。鏡による光の反射の実験等をしながら、ねらいに迫っていきたいと思います。小学校で光は鏡によって跳ね返るということは習っているようですので特に指導上の困難は感じません。だからこそ意外性のある質問から始めるといいのかもしれません。前回の時間で光と色の関係をお話ししましたが、鏡については全ての光が美しく跳ね返るとの表現だけでいいと思います。後々の全反射や白色光の説明の時にこんがらがってしまいますので美しいという表現にしています。

 

 

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 今日は光の簡単な授業です。鏡による光の反射の実験等をしながら、ねらいに迫っていきたいと思います。小学校で光は鏡によって跳ね返るということは習っているようですので特に指導上の困難は感じません。だからこそ意外性のある質問から始めるといいのかもしれません。前回の時間で光と色の関係をお話ししましたが、鏡については全ての光が美しく跳ね返るとの表現だけでいいと思います。後々の全反射や白色光の説明の時にこんがらがってしまいますので、美しいという表現にしています。

 

 実験ですが、もし可能であれば一人もしくは二人に1枚の鏡が20~40枚、それと身体全体がすっぽり入るぐらいの大きな鏡(姿見)があると完璧です。180cmから2mぐらいあると完璧です。学校のどこかに大きい鏡は必ずありますのでうまくゲットしてください。最初のお話は鏡のお話です。生徒が持つ誤概念の一つとして、遠く離れればどんなに小さな鏡でも身体全体を写して見ることができるというものがあります。よく作図の問題で出題されますが、鏡とはどういう性質があるものか?を理解するためにこの設問は有効だと思います。

授業の初めの方で「光」と「鏡」のお話を少しした後、2~3分時間を与えています。危険なこと以外はある程度黙認しますので、いろいろな活動をさせましょう。自分の顔を見たり、友達の顔を写したり、鏡を重ね合わせてどこまで見えるか数えてみる。といった色々な遊び方を子供たちは知っています。その中で何か不思議に思ったり、新たな気づきがあったりすると次の学習のモチベーションが生まれると思います。

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 問題は「鏡に全身を写してください」というシンプルなものです。まず予想して現在の意見を聞いていきますので、選択肢を与えても良かったのですが、まずは意見を求めていきたいと思います。ちなみに結果の前にその理由を選んだ意見から発表をしてもらうと比較的うまく回ります。子供の生活体験からくる語概念はかなり根深いものがありますので、今回の観察実験で正しい真理に近づけましょう。生徒の意見をひととおり聴き終わったら、改めて意見を聞き、人数を確認します。

 その後、確認実験を行います。基本的にルールはフリーにしますが、教室から外に出たいという生徒が出てきますので、その時には何かしら配慮してOKを出してください。子供の発想はとても自由で色々な創意工夫をします。しかしながら今回のお題については誰一人達成することができません。鏡に映る像の大きさはその鏡の2倍の大きさまでしか映らないのです。その理由を黒板に定規を使って作図をしながら説明してください。観察実験なので実験装置を使って定量的にきちんと測定をしていきます。教科書と同じ実験装置や道具がなくても構いませんので、入射角と反射角の関係が分かるよう丁寧に実験を行いましょう。中には結構な誤差が出てくるグループがあると思いますが、これは光の当て方に問題があることがほとんどですので、きちんと鏡と分度器の0度の部分に光を導いてあげましょう。光源装置の光は正直明るいとは言えません。また、あまり強い光ではないので暗幕を引いた部屋でやれるとありがたいですが、ちょうどこの授業の時期は夏休み前が多かったりするので、なかなか過酷です。光の単元ではクーラーが効く暗い部屋(暗幕でも可能)を確保することが最重要事項です。結果については簡単にまとめましょう。

 今日の授業のメインイベントは初めての「大科学実験」の視聴です。タイトルは「暗闇に光を」です。国立科学博物館を使った壮大な鏡とレーザー光の実験です。その大胆な発想とスケールに生徒が引き込まれていく様子を見ることができます。視聴後に時間があまれば子供達はもう一度鏡を使って実験をしたいと思っているはずです。熱が冷めないうちに次の時間に一人一実験で万華鏡を作ってもいいですね。100円均一などで材料がそろいますので、そこに入っている付属品(ビーズやモール)を使いながら組み立てましょう。作業としては3枚の鏡を入れるところと景色となる小物をセッティングすることだけで済みますのでとても簡単です。全ての生徒が体験できるように準備に時間をかけましょう。