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。
物理を1から教えることが目標ではなく、「いったん物理を教わったけど、いろいろと誤解や理解の不十分な点を残していて、教える立場に立つのは心もとない人」に、ちゃんとした理解をした上で「教える側」に回ってほしい、というのが目標です。
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。
というわけで、皆さんが果たして物理学を「十」知っているかどうか、調べるためのチェックテストがテキスト(受講者には配布したもの。PDFがここにあります)の6ページからです。まずはやってみてください(今日のところは<チェックテスト1>だけでもいいです)。
やってみたら、下のビデオを見てましょう。
↓チェックテスト1の解答、前半
通信環境の関係でビデオが見られないという人は、以下の内容とテキストの11ページから12ページまでをじっくり読むこと。ビデオを見た人も、テキストと以下の内容には目を通しましょう。
ビデオの中でも言ったけど、こういう問題をやると多い間違いは、
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。
「作用点がどこなのか、わかりやすい図を描くことが大事!」と納得できたら、チェックテスト1の解答その2へ進もう。
↓チェックテスト1の解答、その2(図を描き終わるまで)
通信環境の関係でビデオが見られないという人は、以下の内容とテキストの11ページから12ページまでをじっくり読むこと。ビデオを見た人も、テキストと以下の内容には目を通しましょう。
のように力が足りない例もよくある。
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。これが正解である。自分の描いた絵と、見比べてみよう。
では次に、チェックテストの問題の続きの、「どれとどれが作用・反作用?」について考えていこう。
通信環境の関係でビデオが見られないという人は、以下の内容とテキストの13ページから14ページまでをじっくり読むこと。ビデオを見た人も、テキストと以下の内容には目を通しましょう。
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、下の図の「誤った作用・反作用ペア」の方だと思ってしまう人が(残念ながら)多い。
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)。
どういう間違いが起こるのか、君たちの先輩による「悪い例」を紹介しよう。
通信環境の関係でビデオが見られないという人は、以下の内容とテキストの13ページから14ページまでをじっくり読むこと。ビデオを見た人も、テキストと以下の内容には目を通しましょう。
↑は、なにより力が足りない。これだと上の物体には上向きの力しか働いてないから、ぷかぷか浮かび上がってしまう。力の絵を描くときは「これでどうなるか?」と現象を思い浮かべながらやろう。
↑は、力の作用点の書き方がよくなく、力も足りない例。この書き方だと、力は「物体と物体と隙間に入っている空気」に働いていることになってしまう。作用点を正しく書き入れることは大事。なぜ大事かというと、この絵を描いている理由は、この絵をつかって(つりあいの式を出すとか)物理現象を調べたいからである。「この箱は止まっていられるか?」を調べたいなら、この箱に働く力が重要。だから作用点は大事。
↑も力が足りない例だが、横の説明を見ると、「下の物体には上の物体の質量の分の重力が働く」という誤解をしているようだ。実際には上の物体は下の物体を「垂直抗力」で押している。このあたりのロジックをすっ飛ばしてはいけない。
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。
webclassでのアンケートによる、感想・コメントなどをここに記します。
青字は受講者からの声、赤字は前野よりの返答です。
主なもの、代表的なもののみについて記し、回答しています。