中1理科|モノコードとオシロスコープの実験で学ぶ!音の高さと大きさの変化と波形の見方

理科 物理 授業記録

💡この記事のPOINT

モノコード(またはギター弦)を使い、弦の条件によって音の高さ・大きさがどう変わるかがわかる

オシロスコープで音の波形を可視化し、「振幅」「周期(周波数)」との関係が理解できる

・中1理科で扱う「音の性質」を体験的に理解させるための授業構成がわかる

目次

本時の学習の流れ|音の高さと大きさの変化と波形の見方

中1物理の「音の性質」では、
音の高さ(周波数)音の大きさ(振幅) を実験を通して理解させることがとても重要です。
本時の学習では、モノコードやギターの弦を使った音の高さ・大きさの実験と、オシロスコープを用いた波形観察の授業実践をまとめます。

めあて|音の高さや大きさについて調べよう

準備|モノコード(ギターの弦)、オシロスコープ

活動内容時間
導入1.本時の学習について知る5分
展開2.モノコードを使って音の大きさと高さの関係を調べる
3.オシロスコープで音の波形を見る
20分
20分
まとめ4.まとめ 本時の学習を振り返る5分
琴の弦
ギターの弦

1.本時の学習について知る

・本時では音の高さや大きさの変化を、モノコードやギター、オシロスコープで調べることを押さえる

2.モノコード(弦)を使って音の「大きさと高さ」の関係を調べる

◆(1)弦を強く弾くとどうなる? → 音の「大きさ」が変わる

・弦を強くはじく → 大きな音
・弱くはじく → 小さな音

ここで、
音の大きさ=振幅の大きさ
であることを後ほど波形で確認できるようにします。

◆(2)弦の張り(強さ)を変えると音の高さが変わる

・ピンと強く張る → 高い音
・ゆるめる → 低い音

生徒が必ず気づくポイントなので、
「なぜ“高くなる”のか?」
という問いを残し、波形につなげます。

◆(3)弦の長さで音の高さが変わる

・長い弦 → 低い音
・短い弦 → 高い音

これは“振動のしやすさ”と関係があるため、
長い方がゆっくり、大きく振動する → 周期が長い → 周波数が小さい(低い音)
につなげる説明を入れておくと、その後の作図単元がスムーズです。

3.オシロスコープで「音の波形」を見る

オシロスコープ

◆(1)音の大きさと波形の関係

弦を強くはじくと、波形の「振幅」が大きくなります。
生徒がすぐ理解できるポイントなので、必ず比較させます。

・小さく弾く → 振幅が小さい
・大きく弾く → 振幅が大きい

ここで、
音の大きさ=振幅の大きさ
を視覚的に理解できます。

音の波形と振幅

◆(2)音の高さと波形の関係

弦を短くしたり強く張ったりして出した“高い音”をオシロスコープで見ると、
波形の“周期”が短くなっている(周波数が大きい)のがわかります。

・高い音 → 周期が短く波がつまっている
・低い音 → 周期が長く波がゆったりしている

つまり、
音の高さ=振動数(周波数)の大きさ
という結論に導けます。

大きく低い音の波形(例)
小さく高い音の波形(例)

【指導上の留意点】

次のことをポイントとして押さえる

<音の3要素>
大きさ(振幅、波の高さ)→振幅が大きいと 大きい音
高さ(振動数、波の幅)→振動数が大きいと 高い音
音色(音の質)→音の波形の違い


・1秒間に音源が振動する回数を振動数(または周波数)という

・単位はHz(ヘルツ)を使う
  ※1秒間に1回振動 → 1Hz

・人に聞こえる音(可聴音)は約20〜20,000Hz
  ※20,000Hz以上は超音波

4.まとめ 本時の学習を振り返る

 ・全体で押さえるポイントを共有し、学習プリントにまとめさせる 

 ・互いにプリントを見せ合う時間をとってもよい

本時のポイント

・音の大きさ → 振幅
・音の高さ → 周波数
・弦の条件(張り・長さ・強さ)と音の変化

を総合的に理解することが目的です。

モノコードやギターは生徒の興味を引きやすく、
さらにオシロスコープの「見える化」を加えることで、
抽象的な概念がスッと入ってくる非常に効果的な授業になります。

評価基準

1.自然現象への関心・意欲・態度

 B 音について意欲的に調べることができる

2.科学的な思考

3.実験・観察の技能・表現

 A 音の大きさや高さについて自分の言葉で説明することができる
 B 音の大きさや高さについて説明できる

4.自然現象への知識理解

授業プリント例

教師用・生徒用

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この記事を書いた人

中学校理科教員|Science Note運営者
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