音の高さや大きさと音叉の波形の関係を調べる

実験概要
音の高さや大きさと音さの波形の関係について学習します。
そのとき、音さから実際の音を出し、センサによる波形を比べて、グラフから変化を分析し考えを深めることを可能にします。

学習の目標
音の大きさと音の波形では振幅に関係していることを理解します。
音の高さと音の波形では振動数に関係していることを理解します。
これらのことが音の波形から判断できるようになります。

使用する製品
E31-8200-14 Go Direct 音センサ GDX-SND
C15-8001 おんさ FO-G
C15-8301 クントの実験用おんさ

用意するもの
ゴム製たたき棒・・・基準となる440Ｈz音さにはゴム製を用います
木製たたき棒・・・1700Hzの高い振動数の音さには硬いたたき棒を用います

実験の手順
①　基準にする440Hzの音さの音を出して測定する。コツはふつうの強さで音さをたたきます。
②　基準の音より高い音の出る（1700Hz）音さをたたき、およそ１．と同じ大きさの音の波形をとります。
　　およそ１．と同じ大きさの音を出すのは簡単ではないです。何回か繰り返して計測して、調整してみます。
③　音の大きさの違いを比べます。基準にする440Hzの音さを、１．より強めの強さで音叉をたたきます。音の強さと波形を比べてみます。
④　グラフを重ね合わせてみて、振動数が同じであるか比べてみます。

実験結果

音の高さを波形で比べてみます。
440Hzの音さの波形

図１の音の高い音さの波形と比べます。
振動数に着目してください。
音の大きさを基準の音の波形と一致するようにするのは、難しいです。何度か繰り返して計測してみましょう。

２つの波形を重ね合わせてみます。
およそ同じ大きさの波形を重ね合わせて比べてみることができます。

音の大きさを波形で見てみます。

440Hzの音さを異なる強さでたたき、音の大きさを変えて見ます。それらの結果をグラフで重ね合わせて比較します。

学習指導事例
『中学校１年生　１分野　音』の単元の指導事例です。この指導案のねらいとして、簡単な波形の学習による知識を活かし、探究課題として取り組みます。一連の取組の成果として、音について探究することで、科学的な見方をはたらかせ、思考・判断できるようになります。

実験の様子

参考資料

文部科学省　中学校学習指導要領（平成２９年度告示）解説　理科編　より
中学校理科1分野　(平成３０年３月)
（１）身近な物理現象　（ｱ）光と音　㋒音の性質