力試しのチェックテスト
この授業の目的
この授業は教職志望の学生を対象として「教える立場に立つ人にとっての物理学」を講義・演習していく予定です。
最初に「教える立場に立つ人」が満たすべき条件について述べておきます。
当然あなたは、教える内容について、教わる人（児童生徒）よりもずっと深く知っていなくてはいけません。「一を聞いて十を知る」という諺がありますが、人に教えるときには「十を知っていれば一教えることができる」ぐらいに思っておいた方がいいです。「一」しか知らない人が授業で「一」を教えても、中身が薄いものになりがちだし、児童生徒から質問が出たときにその「一」から外れてしまうともう対処できなくなります。特に物理などの理科系の科目の内容は「知っていること」よりも「概念を理解すること」が大事です。それは一朝一夕で身につくものではありません（先生になってから「明日の授業なんだったっけ〜」と予習すればなんとかなるというものではないわけです）。だから、今のうちに物理学のいろんな内容を、「十」知っておいて欲しいわけです。
チェックテスト
というわけで、まず力試しの試験をしました。試験の内容のPDFはこちら
今日はその試験の内容のうち、＜チェックテスト１＞だけを解説しました（２以降は来週から後に）。
図は物体と物体、物体と床の間に隙間があるように描かれている。これは境界部分にどのように力が働いているのかがわかりやすくなるようにするためで、もちろん実際には物体どうしは密着している。そう考えて力の図を書くこと。
まず個人で解答をそれぞれの用紙に書いてもらって回収した後、５〜６人でグループを組んで、それぞれの思うところを議論してもらった後、解説をしました。
力の絵
多かった間違いは、
のように力の矢印の始まる位置がおかしいもの。矢印の根元の○の部分は「作用点」なので、これだと「上の物体が下の物体を引っ張る」という図になってしまっている。
力に三要素（向き・大きさ・作用点）があるが、その「作用点」がわかりやすいように絵を描かないと、せっかく描いた絵も「ただ描いただけ」になってしまう。力の絵を描くのは、この後つりあいの式なり運動方程式なりを立てるためである。作用点が明瞭でない図を描いていると、後の作業に支障をきたす。
もう一つまずいのは、
のように力が足りない例である。
図に書き込んだように「重力」「上の物体が下の物体から押される力（垂直抗力）」「下の物体が床から押される力（垂直抗力）」を書いたとすると、作用・反作用の法則（作用と反作用では「主語」と「目的語」が逆転する）からして「下の物体が上の物体から押される力」と「床が下の物体から押される力」が必要なのである。それも書くと
となる。これが正解。
作用と反作用
どれとどれが作用と反作用か？という問いもあった。これについては、３割ぐらいの学生さんが下の図の「誤った作用・反作用ペア」の方を指摘していた。
この間違いも頻出する間違いで、学生の皆さんが教員になったら、きっと多くの生徒がこの間違いをやらかすところを見ることになるはずである（その前に先生が間違えてはいけないので、今回間違えた人は来週の授業で作用・反作用をみっちりやるのでしっかり勉強しよう）。
この間違いは「下向きの重力」と「上向きの垂直抗力」を「重力があるから垂直抗力が生まれた」のように考えて「重力と作用があるから垂直抗力という反作用ができた」のような文脈で捉えてしまっていることから起こる。
他に、
の力の、「ｃ＋ｄ」と「ｅ」が作用と反作用、と答えているものもあった。これは「作用・反作用」と「つりあい」のちがいがわかってないという間違いであろう。
今日のまとめ
今日は力の絵を使って作用・反作用をテストした。物理にはこういう「うっかりと勉強すると（あるいは先生がうっかりと教えると）」間違った概念が形成されてしまい、困ることになるポイントが多数存在する。教員志望の皆さんは前もってこういう誤概念を克服しておいて、児童生徒をこの誤概念に導いてしまわないように気をつけなくてはいけない。
とはいえそれは難しいことではなくて、今日の話でいえば、要は「作用反作用の法則」の中身をちゃんと理解して、自信を持って教えることができる状態になっていればいいのである。
この授業ではしばらくは力学の範囲に関して概念を正しく理解して（生徒が間違った方向に進まないように教えて）いく方法を考えていきます。