添付画像の【てこの性質】について、「どうしてこうなるの?」と質問されたら、どのように説明すればいいのでしょうか?

「小学生からの質問(理科)」の質問画像

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A 回答 (8件)

てこを回す働き=支点からの距離(きょり)×重さ



って書いてあるじゃないですか。これが、理由です。

仕事量?エネルギー保存?専門的な物理法則に言い換えても無意味です。小学生にわかりませんから。
結局、世の中そうなっている、っていうしかないってことです。

実験したらそういうことがわかった、
式にまとめてみた
他にも応用して、どうやら正しそうだ
そしていまのところ、そうじゃない例は発見されていない

・・・ってことなのです。

誤解してほしくないのは、小学生向けだから、そういう強引な説明をするわけではありません。これは、本質的に、物理学そのそのものの王道的な手法であり考え方です。全ては否定されない仮説であり、経験則。理由があるわけではないのです。仮説は将来、別の法則にとって変わられることが、常にあります。

いつも思うのですが、どうして? という子供の質問に、反応しすぎな傾向があります。新しい知識を覚えるのに、理由なんてないのです。最初は、冒頭の原理を覚える。覚えて問題をといたり、覚えて、シーソーにのったり、覚えて爪切りを切ったりしているうちに、理由が感覚になるのが、勉強するってことです。

最初の理屈を、どうして???って理解しようとばかりしていると、やがて、勉強のできない子供になります。原理や公式を、最初から意味理解するのが、一番むずかしいからです。勉強が嫌になってしまいますよね。勉強とは、まず理屈なしに受け入れて、その後、受け入れたことの意味を、自分の引き出しで、感覚的に理解することの繰り返しです。
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この回答へのお礼

puyo3155様

ご回答いただき、ありがとうございます。

お礼日時:2017/04/16 19:38

1つの説明としては、「仕事量」の考えが使えます。


支点から遠い重りは、近い重りより、大きく回らねば
(長い距離を動かねば)なりません。

もしこれが破れれば(エネルギー保存則が破れれば)
永久運動機関ができたり、何もない所からエネルギーが
生じて大爆発して、世界は無茶苦茶です。
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この回答へのお礼

psytex1様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/16 23:44

回答No.1にあるように、物理や科学の法則はすべて経験によって知った経験則です。

経験則ではないのは、数学や幾何学にある法則や定理です。
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この回答へのお礼

isoworld様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/16 23:47

>「どうしてこうなるの?」と質問されたら・・・



それを言われると「この世界はそういう物理法則だから」としか答えようがありません。
恐らく物理学者でもどうしてこうなるかは答えられないと思います。
水が100度で沸騰するのはどうしてなのかと問われているのと同じだからです。

子供の頃シーソーで遊んだ経験があると思います。
同じ体重でシーソーの支点から同じ距離の位置に座っていれば交互に上下して遊べますが、体重が違ったり、座っている位置が違うとどちらかに偏ってしまうことはわかると思います。
なので我々の存在するこの世界にはこのような物理法則があると教えてあげるしかありません。
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この回答へのお礼

cliomaxi様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/16 23:45

支点からの距離が2倍になると、同じ傾きでも動く距離が2倍になる。

動く距離が2倍になると損のような気がするけれども、半分の力で動かすことができる。つまり軽い力で動かすことができる。

後は、実際にやってみようとか言ってハサミで段ボールなんかを、ハサミの支点近くで切るのと先のほうできるので、使う力がどう変わるかを体験させる。

ってのはどうでしょうか。
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この回答へのお礼

chiha2525--様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/17 12:08

その小学生が、どこまで分かっているか不明ですが、


M:m=l:L が成り立つときつり合う事を知っている事を前提に説明してみますね(^^)
・・・つまり、具体例として、1Kg : 2Kg = 50cm : 1m が成り立てばつり合いますね
そこで、いわゆる「内項の積と外項の積は等しい」を使います
これは、確か、中学校で勉強すると思うのですが、「内側のと外側のをかけ算してみるねぇ~」でいいと思います(^^)
すると、当然 LM=lm が成り立つわけです。
だから、「比の式は面倒だから、LMを”てこを回す働き”ってしたんだよぉ~」って事です(^^)
また、つり合わないときも例に出すと良いかもです。
・・・つまり、1Kgを1m の所に、2Kgを2mの所につるすとして、
1Kg×1m < 2Kg×2m だから、2Kg 側に回る・・・もちろん、1Kg : 2Kg は 2m : 1m は等しくないからつり合わないよねぇ~って事です(^^)
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この回答へのお礼

ナッキーナッキー様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/17 12:09

まあ、経験的に「ドア」とか「はさみ」とか「ホッチキス」とか「紙に2つ穴をあけるパンチ」とか、そういったもので「力の増幅」を実体験させるのが一番でしょうね。



理論的には、「力の大きさ × 距離」(重いものをどれだけ動かしたか)が「仕事」「エネルギー」に相当するので、

 てこを動かす円周の長さ=支点からの距離に比例
   ↓
 てこでの力の大きさ=支点からの距離に反比例
   ↓
 人間の動かす円周の距離 × 人間の力 = てこで物体が動く距離 × 物体にかかる力
   ↓
 人間の側の支点からの距離 × 人間の力 = 物体の側の支点からの距離 × 物体にかかる力

ということです。「力が小さい分、距離で稼ぐ」というのがてこの原理です。
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この回答へのお礼

ナッキーナッキー様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/16 23:49

これの大元は経験則。

それを数値化したものだから、実際にやって見せる。

左側を右側の2倍の距離にした所に半分の重さの物を載せれば釣り合う。
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この回答へのお礼

t_fumiaki様

ご回答いただき、ありがとうございました。

お礼日時:2017/04/16 23:50

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