逆立ちコマをつくろう 2022
- 1. さかだ 逆立ちコマをつくろう！ 1 桜丘小（V６） 2022年 6月28日 今日の先生：三竿、平野 この理科教室は、公益財団法人 東京応化科学技術振興財団2022年度助成金 交付事業の協力のもとに行います ＮＰＯブルーアース みさお ひらの
- 2.
- 3. さかだ つく １.ビー玉の逆立ちコマを作る ないよう 内容 じゅうしん じっけんかんさつ ２.コマと重心の実験・観察 ・コースターコマを回す ・リングコマを回す ・木の逆立ちコマを回す ・ビー玉の逆立ちコマを回す さかだ じっけん かんさつ ３.逆立ちコマの実験・観察 3
- 4.
- 5. ちゅうい 注 意 5 まん いちつ ばあい ②万が一着いた場合は、ウエットティッ シュ ぬ ふ と か濡れタオルで拭き取る。 だま せっちゃくざい かた ぷん ③ビー玉の接着剤が固まるまで３０分くら いかかる。その間、さわらない。 て ふくそう せっちゃくざい き ①手や服装に接着剤がつかないよう気を つける。
- 6. だま つく 工作：ビー玉コマを作る（その１） ①ミニカップと ようい マドラーを用意する つくえ うえお 机の上に置く。 ま よくかき混ぜる。 始めよう！ 6 ほん せっちゃきざい ②２本の接着剤 おのおの だ を各々ねり出す ③マドラーで ま あ 混ぜ合わせる おな りょう だ 同じくらいの量を出す。
- 7. かみ ④紙リングを つくえ うえ お 机の上に置く 7 だまつく 工作：ビー玉コマを作る（その２） かみ ⑤紙リングを ひら 開く ひら 開きにくいときは たけ もち 竹ひごを用いる おやゆび ひと ゆび 親指と人さし指で かみ しぼ 紙リングを絞る かみ ⑥紙リングに たま こ ビー玉３個を い 入れる
- 8. せっちゃくざい ⑦接着剤をマド ラー ま あ でよく混ぜ合わせ、 だま こ ⑧ビー玉３個の ちゅうおう 中央にたっぷり つける せっちゃくざいだま 接着剤をビー玉につける 8 たっぷりつけないと だま ビー玉がはがれる だま つく 工作：ビー玉コマを作る（その３） せっちゃくざい だま 接着剤をビー玉につけるときは、 だま した はく し ビー玉の下にアルミ箔を敷く
- 9. 9 のこ こ ⑨残りの１個を ちゅうおう のひとさしゆび 中央に乗せ、人差指 うえ お で上から押さえる お つづ しばらくじっと押さえ続けたあと、 しず つくえ はし お 静かに机の端に置いておく でき あ ➉出来上がり だま つく 工作：ビー玉コマを作る（その４）
- 10. じく まわ ①を軸にして回してみよう。 ちゅうしん たけ 中心①に竹ひごをさす。 ① 10 じゅうしんじっけん ２.コマと重心の実験 まわ (1)コースターコマを回してみる
- 11. ちゅうしん あな 次に中心からはなれた穴② たけ に竹ひごをさす。 ② 11 じく ちゅうしんじゅうしん じく はたら えん コマの軸が中心（＝重心）からずれると、軸に働く遠 しんりょく おお かたよ まわ 心力の大きさが偏るためうまく回らないことがわかる。 じく まわ ②を軸にして回してみよう。 じゅうしん じっけん ２.コマと重心の実験 まわ (1)コースターコマを回してみる
- 12. 球 ：重心 ：中心 上部を切りとった球 ちゅうしん じゅうしん いちえんちょくだんめん (２)中心と重心の位置（鉛直断面） （サッカーボール） （逆立ちコマ） 12 じゅうしん ぶったい ぜんたい おも しゅうちゅう てん 重心：物体全体の重さが集中している点 ちゅうしん ぶったい ぜんたい まんなか てん 中心：物体全体の真ん中の点 （例）
- 13. 正解は④！ ②：中心 ④：重心 ① ② ③ ④ おも 重り じゅうしん リングコマの重心はどこ？ 13 じゅうしん ちゅうしん したせいりつ 重心が中心の下にあるときは正立、 じゅうしん ちゅうしん うえ さかだち 重心が中心の上にくるときは逆立ち とうりつ （または倒立）という。
- 14. き さかだ まわ （１）木の逆立ちコマを回してみよう さかだじっけん かんさつ ３.逆立ちコマの実験・観察 14 どうが み ② 動画を見る 手順 と だ ① コマを取り出す まわ じっけん ③ コマを回す実験をする
- 15.
- 16. じっけん き さかだまわ 実験：木の逆立ちコマを回す 16 まわ さかだ コマを回し、どのように逆立ちして い うご かんさつ 行くか、動きをよく観察する。
- 17.
- 18. ②コマの底は丸くて、接地点はコマの 動きに合わせて自由に動けること。 ふつうのコマ 接地点 接地点 逆立ちコマ コマの動きに 合わせて動く （動かない） 回転軸 回転軸 さかだ じょうけん コマが逆立ちするための条件(2/3) 18 そこまる せっちてん うご あ じゆう うご かいてんじく かいてんじく せっちてん せっちてん
- 19.
- 20. G ✕ ✕ 接地点 接地点 回転軸 回転軸 まさつ力 逆立ちするしくみ ：中心 ：重心 ① ② ③ 重心は 上がる まさつ力 ② 回転軸は直立を保とうと、左に戻ろうとする。 ①底のまさつ力は、回転軸を右に回そうと働く。 ③ コマは球の中心を左回りに回り、その結果重心は上がる。 まさつ力の方向は、手前 から奥へ向かっている。 （コマを左回りに回したとき） 20 ちょくりつ もど きゅう ちゅうしん じゅうしん じゅうしん
- 21. ① ② ③④ ⑤ 勢いよく回すと、接地点で「まさつ力」が働いて芯は① → ② →・・④ と傾いて行き、 逆立ちするまでのコマの動き ：中心 ：重心 かいてんじく たお まわ はじ かいてん つづ 回転軸は倒れるまで、回し始めの回転を続ける。 21 いきお せっちてん しん かたむ さかだ うご まわ 重心が最も高い逆立ち状態⑤になる。
- 22. えんばん もけい じっけんかんさつ ＜円盤模型実験（観察）＞ じゅうしん いち かくにん 重心の位置確認（その１） せいりつ コマが正立しているとき じゅうしん の重心は中心の真下 22
- 23. じゅうしん いち かくにん 重心の位置確認（その２） みぎかたむ コマが右に傾いているとき じゅうしん の重心は？ えんばん もけい じっけん かんさつ ＜円盤模型実験（観察）＞ 23
- 24. じゅうしん いち かくにん 重心の位置確認（その３） ひだりかたむ コマが左に傾いているとき じゅうしん の重心は? えんばん もけい じっけん かんさつ ＜円盤模型実験（観察）＞ 24
- 25. かいてんじく せっちてん かんさつ 回転軸と接地点の観察（その１） せいりつ 正立しているとき かいてんじくたけ 回転軸：竹ひご せっちてん ました 接地点：回転軸の真下 えんばん もけい じっけん かんさつ ＜円盤模型実験（観察）＞ 25
- 26. だま さかだ まわ （３）ビー玉の逆立ちコマを回してみよう 26 どうがみ ② 動画を見る 手順 だま じゅんび ① ビー玉コマを準備する まわ じっけん ③ コマを回す実験をする
- 27.
- 28. ゅうしん 中心 じっけん だま まわ 実験：ビー玉コマを回すじゅうしん 重心 まさつ力 コマが正立しているとき、 重心は中心の真下にある。 接地点 まさつ力の方向は、手前 から奥へ向かっている。 回転軸 28 せいりつ じゅうしん ちゅうしん ました 回転軸（左回り） かいてんじく ひだりまわ かいてんじく
- 29.
- 30. 逆立ちコマ ふつうのコマ 接地点 接地点 ：中心 ：重心 芯（しん） 芯 さかだひかく 逆立ちコマとふつうのコマの比較 30 回転軸 どこが違うかな？
- 31. 逆立ちコマ ふつうのコマ 鉛直断面図 コマの形 球形。上部がけずられている。 中央に芯（しん）がある。 円盤状。 中央に芯（しん）がある。 中心と重心 重心は中心からはなれている。中心と重心はほぼ同じところ。 接地点での まさつ 丸い底をこすらせながら回る。 まさつ力は大きい。 芯の先はとがっている。 まさつ力は小さい。 コマの回り方 回りはじめると横倒しに回り、その あと回りながら逆立ちする。 芯を中心に立ったまま回る。 接地点 接地点 ：中心 ：重心 芯 芯 さかだ ひかく 逆立ちコマとふつうのコマの比較 31 回転軸
- 32. さかだ おお ちが 逆立ちコマがふつうのコマと大きく違うのは、 さかだお これが逆立ちを起こすポイントなんだ。 32 さかだ りゆう わ ふつうのコマは逆立ちしない理由が分かった ！ さかだ 逆立ちコマは、 じゅうしん ちゅうしん はな ① 重心が中心から離れていて、 そこ まる ② 底が丸く、 せっちてん りょく かいてんじく はたら ③ 接地点のまさつ力は回転軸に働く。 しん かたむ まわ つづ じゅうしん すると、芯は傾きながら回り続け、重心が あ さかだち 上がって行く。そして逆立ちに至る。
- 33. きょう さかだ じっけんかん （２）今日の逆立ち実験に関して き さかだ だま さかだ ・木の逆立ちコマとビー玉の逆立ちコマの みじか さかだ （３）身近なもので逆立ちするものある？ さかだ ・それはどのように逆立ちする？ ようす かんさつ なに ちが 様子を観察していて、何か違いはあった？ かんが つづ ４．考えてみよう（続き） 33
- 34.
- 35. 35 質問をどうぞ．．． ▢ 逆立ちコマに関して ▢ ふつうのコマに関して ▢そのほか、何でもOK
- 36. 今日わかったこと 逆立ちコマが逆立ちするのは？ じゅうしん ちゅうしん したせっちてん まる 重心が中心より下にあり、接地点が丸く 、 ゆか はたら 床とのまさつが働くとき。
- 37. みなさんへのお願い と たの 「なぜ？」が解けると楽しい ふしぎ げんしょうかんさつ 身の回りの「不思議」な現象を観察し、 りゆう かんが それが起こる理由をいろいろ考えてみてください かがく こころ 科学する心 しぜん こうきしん ふしぎ いど たんきゅうしん 自然への好奇心、不思議に挑む探求心、 かがく こころ だいじ も つづ その科学する心を大事に持ち続けてください
- 38.
- 39. 〇 あとかたづけ さいご 最後に... 〇 アンケート 39 きょうりか じゅぎょう 今日の理科の授業、 おつかれさまでした。
Editor's Notes
- #2 みなさん。こんにちは。 この授業のテーマは、「逆立ちコマをつくろう！」です。まず、先生方の紹介をさせて頂きます。 今日の先生は、私、山田喜代信と猪股先生です。（猪股先生：自己紹介） さて、みなさん、コマ遊びはとても面白い遊びですね。今日の授業では、回っているうちに逆立ちするコマを作り、逆立ちする様子を観察して、どうしてそのような不思議なことが起きるのか、考えます。
- #3 今日の授業内容です。まず初めに、今日の理科教室で実験するビー玉コマを作っておきます。ビー玉が接着剤でくっつき合うのに時間がかかるからです。 次に、実験・観察に入ります。この赤い字のコマ、順に、コースターコマ、リングコマ、木の逆立ちコマ、そしてﾋﾞｰ玉コマを実際に回して、その様子をよく観察します。 コマを回す実験・観察をしたあと、「考えてみよう」では、逆立ちはどのようなときに起きるのか、ほかにもあるか、などについて考えます。質問の時間も設けてあり、最後に、まとめをします。
- #4 今日の授業内容です。まず初めに、今日の理科教室で実験するビー玉コマを作っておきます。ビー玉が接着剤でくっつき合うのに時間がかかるからです。 次に、実験・観察に入ります。この赤い字のコマ、順に、コースターコマ、リングコマ、木の逆立ちコマ、そしてﾋﾞｰ玉コマを実際に回して、その様子をよく観察します。 コマを回す実験・観察をしたあと、「考えてみよう」では、逆立ちはどのようなときに起きるのか、ほかにもあるか、などについて考えます。質問の時間も設けてあり、最後に、まとめをします。
- #5 教材を紙トレーの上に取り出し、確認しましょう。コースターからアルミ箔まで全部で１１種類あります。まず、コースターコマを作るためのコースターと竹ひご、２本の接着剤はミニカップにねり出してありますが、これを混ぜ合わせるためのマドラー、ビー玉４個とミニカップ、リング、木の逆立ちコマ、紙トレー、アルミ箔の１１種類です。 アルミ箔はビー玉コマを作るとき、接着剤が机につかないよう、ビー玉コマの下敷きとして使います。 また、紙トレーは、コマを回すとき、コマが机の上から飛んで行かないように、この上で回すためのものです。 教材は１１種類ですが、そのほかに授業が終わるとき、教材一式を持ち帰るための収納袋があります。 全部ありますか？確認してください。
- #6 注意すること ①手や服装に接着剤がつかないよう気をつけてください。 ②万が一着いた場合は、ウエットティッシュか濡れタオルで拭き取ること。ウエットティッシュは各グループに用意してあります。 ③接着剤がしっかり固まるまで30分くらいかかります。その間、さわらないでね。
- #7 さぁ、工作を始めます。分からないことがあったら、何でも私たちに聞いてください。 では、始めます。 ①ミニカップとマドラーを出して、机の上に置きます。 ②次に、２本の接着剤を取り出し、ミニカップの上にねり出しますが、もう既にねり出されていますね？ ③ねり出されている接着剤をマドラーでよく混ぜ合わせます。
- #8 ④次に、紙リングを机の上に置きます。 ⑤その紙リングを開きます。開きにくいときは、竹ひごの先を使って開いてください。 ⑥開いた紙リングにビー玉３個を入れ、親指と人差し指で紙リングを絞ります。
- #9 ⑦接着剤をマドラーでよく混ぜ合わせてたくさん巻き込み、ビー玉３個の中央にたっぷりつけます。つけるときは、机をよごさないように、アルミ箔を下に敷きましょう。 ⑧接着剤は中央にたっぷりつけます。「たっぷりつけること」が大事です。たっぷりつけないと、ビー玉がはがれてしまいます。
- #10 ⑨残りの１個のﾋﾞｰ玉を３個のビー玉の中央に乗せて上から指で押さえ、しばらくじっと押さえ続けます。押さえ続けている間、１から５０まで数えましょう！ ➉数え終わったら、静かに机の端に置いておきましょう。接着剤が固まると、「ビー玉コマ」が出来上がります。
- #11 コースターと竹ひごを取り出します。 最初に、コースターの中心①に竹ひごをさして、回してみましょう。続いて、中心からはなれた穴②に竹ひごをさして、回してみましょう。 はじめ。 どちらのコマがうまく回りますか？ 答えは、中心でバランスがとれている、①ですね。 コースターコマの中心と重心の位置は同じところにあります。コマの軸が重心を通っていないと、回したとき軸に働く遠心力が偏るため、安定して回転することができません。 この実験で、コマの軸が中心(=重心）にないと、うまく回らないことがわかりました。
- #12 コースターと竹ひごを取り出します。 最初に、コースターの中心①に竹ひごをさして、回してみましょう。続いて、中心からはなれた穴②に竹ひごをさして、回してみましょう。 はじめ。 どちらのコマがうまく回りますか？ 答えは、中心でバランスがとれている、①ですね。 コースターコマの中心と重心の位置は同じところにあります。コマの軸が重心を通っていないと、回したとき軸に働く遠心力が偏るため、安定して回転することができません。 この実験で、コマの軸が中心(=重心）にないと、うまく回らないことがわかりました。
- #13 この図は物体を鉛直方向に切った断面図です。鉛直方向の断面図とは地面に対して縦に切った面のことです。 物体には「中心」と「重心」があり、「中心」は物体全体の真ん中のこと。 「重心」は物体全体の重さが集中している一点で、その見つけ方は重りを垂らして交わる交点です。 サッカーボールのような球の中心と重心は一致していますが、上部を切り取った球の中心と重心は離れています。 この「中心」と「重心」の位置が離れていることが、逆立ちするしくみを理解する上で大変重要です。 球を転がすと、同じ高さの中心・重心は地面に平行に動いて行きます。しかし、中心と重心が離れていると、重心は中心の回りを回るように動いて行きます。この重心の動きが大事です。
- #14 このリングコマの重心はどこにありますか？ 正解は、重りがあるため、中心から重り側にずれている④です。 ちなみに、②は中心です。 ここで、「逆立ち」という言葉について、説明しておきます。 重心が中心の下にあるときは正立、重心が中心の上にくるときは逆立ち（または倒立）といいます。
- #15 いよいよ逆立ちコマの実験・観察です。 木の逆立ちコマを取り出して下さい。 まず動画を見ます。逆立ちして行く様子を、よーく観察して下さい。
- #16 コマが回り始めてから逆立ちして行くまでの様子を、よーく観察してください。
- #17 では、実験に入りましょう。コマを回します。 右回しでも、左回しでも構いません。ちなみに、地球の自転や公転は左回りであること、４年生の理科で学びましたね。 コマを回し、どのように逆立ちして行くか、動きをよく観察してください。 では、はじめ。
- #18 なぜ逆立ちするのかを考えます。逆立ちするためには、３つの条件が必要です。 コマが逆立ちするための条件(1/3) ① コマを正立させたとき、重心はコマの中心の下にあり、離れていること。 中心と重心が同じ位置にあると、逆立ちは起きません。
- #19 コマが逆立ちするための条件(2/3) ②コマの底は丸くて、接地点はコマの動きに合わせて自由に動けること。 ふつうのコマの接地点は先がとがった芯のため、逆立ちしません。
- #20 コマが逆立ちするための条件(3/3) ③コマが回る床面は、すべりやすいつるつるとしたものではなく、適度なまさつがあること。 つるつるした床では摩擦が働かないために逆立ちできず、回り続け、やがて回転エネルギーが失われて倒れます。
- #21 逆立ちするしくみを説明します。とても大事なところなので、私の説明をよく聞いてください。 コマを回す方向は、上から見て、左回りでも右回りでもかまいませんが、ここでは地球の自転と同じ方向の左回りに回したとします。 ① 底のまさつ力は、回転軸を右に回そうと働きます。 ② コマは回転軸を左に戻して元の直立を保とうとする。回転軸は、「まっすぐ立って回っていたい」という性質を持っているからです。 ③ すると、コマは球の中心を左回りに回り、その結果、重心は上がって行くのです。
- #22 逆立ちするまでのコマの動き コマの芯（しん）を持って勢いよく回すと、接地点で「まさつ力」が働いて芯は下図のように① → ② →・・④ と傾いて行き、重心が最も高い逆立ち状態の⑤に行き着きます。 回転軸は倒れるまで、回し始めの回転を続けます。
- #23 ＜円盤模型実験（観察）＞ 重心の位置確認（その１） コマが正立しているときの重心の位置
- #24 ＜円盤模型実験（観察）＞ 重心の位置確認（その２） コマが右に傾いているときの重心の位置
- #25 ＜円盤模型実験（観察）＞ 重心の位置確認（その３） コマが左に傾いているときの重心の位置
- #26 ＜円盤模型実験（観察）＞ 回転軸と接地点の観察（その１）正立しているとき 回転軸：竹ひご 接地点：回転軸の真下
- #27 今日の実験・観察の最後は、ビー玉コマを回す実験です。 まず動画を見ましょう。
- #28 ビー玉コマの動きをよーく観察して下さい。
- #29 コマが正立しているとき、重心は中心の真下にある。 コマが回ると、回りながらまさつ力が働いている底面のビー玉が上がって行く。そして回りながら逆立ちの状態になる。 では、その実験に入りましょう。 もうビー玉コマはできているね。 ビー玉コマの中心と重心の位置を確認して、はじめ。
- #30 これまで逆立ちコマの動きを、動画と実験・観察をとおして確認して来ました。 ここで、ふつうのコマは逆立ちしないのに、逆立ちコマはなぜ逆立ちするのか、 ふつうのコマと比べてみて、「考えてみよう」。
- #31 この図は、逆立ちコマとふつうのコマを、各々上下のたて方向に切った鉛直断面図です。 両方を比べてみます。
- #32 コマの回り方を比べてみると、逆立ちコマは回りはじめると段々傾き始め、横倒しになり、そのあと回りながら逆立ちして行きます。 一方、ふつうのコマは立ったまま芯を中心に回り、首振り運動をします。 どちらも、回転エネルギーがなくなると、倒れます。 さぁ、逆立ちコマはなぜ逆立ちをするのか、この両方のコマの大きな違いから分かりましたか？
- #33 ふつうのコマは逆立ちしない理由がわかった！ 逆立ちコマがふつうのコマと大きく違うのは、 逆立ちコマは、 ① 重心が中心から離れていて、 ② 底が丸く、 ③ 接地点のまさつ力は回転軸に働く。すると、芯は傾きながら回り続け、重心が上がって行く。そして、逆立ちに至る。 これが逆立ちを起こすポイントなんだ。
- #34 「考えてみよう」の続きです。 （２）木の逆立ちコマとビー玉の逆立ちコマを観察して、何か違いは？ （注）時間があるときは、両動画を再生して見せる。「よく比較観察してね」と促す。 ①木の逆立ちコマの「真横になるまで」と「真横になってから直立するまで」を比較すると、後者の方がずっと早い。これは、真横になったとき中心と重心の間隔が最も大きくなり、摩擦力によるトルクが最も大きくなって、コマを直立させる力が大きく働くため。 ②一方、ビー玉の逆立ちコマの方は、回し始めるとすぐに直立する。これは、ビー玉コマは回し始める正立のとき、最も大きな摩擦力を受ける（最も大きなトルクが働く）ため。 （３）身近なもので逆立ちするもの 好例は、ゆでたまご。（注）厳密には、ゆでたまごは「逆立ち」ではなく、「立つ」。 どんぐりも好例だが、大きさが小粒で、芯をまっすぐ通す工作が難しい。
- #35 「身近なもので逆立ちするもの」には、ゆで卵があります。生卵は逆立ちしません。 ゆで卵の回し方は、以下のとおりです。 ①両手を使うことがポイントです。 横に置いたゆで卵を「左手の小指」と「右手の人差し指と親指」ではさむ。 ②その指の形で回す。右回しでも左回しでもＯＫ。 ③回り始めると、すぐに立つ。 是非、家でためしてみて下さい。
- #37 ５．ま と め （１）わかったこと 逆立ちするしくみ＝重心が中心より下にあり、底が丸く、 床とのまさつが働くとき。 （２）「なぜ？」が解けると楽しい 身の回りの「不思議」な現象を観察し、それが起こる理由をいろいろ考えてみる。 （３）科学する心 自然への好奇心、不思議に挑む探求心、なぜ？なぜ？を求めつづける心、その科学する心を大事に持ち続けよう！ 日本は科学技術立国です。これから、日本の科学技術において、どのような成果を挙げるかは、あなたたち優秀な子供たちにかかっています。頑張ってね。応援しています。これで授業は終わりますが、家に帰ってコマを回し、おさらいしてね。お疲れさまでした。
- #38 ５．ま と め （１）わかったこと 逆立ちするしくみ＝重心が中心より下にあり、底が丸く、 床とのまさつが働くとき。 （２）「なぜ？」が解けると楽しい 身の回りの「不思議」な現象を観察し、それが起こる理由をいろいろ考えてみる。 （３）科学する心 自然への好奇心、不思議に挑む探求心、なぜ？なぜ？を求めつづける心、その科学する心を大事に持ち続けよう！ 日本は科学技術立国です。これから、日本の科学技術において、どのような成果を挙げるかは、あなたたち優秀な子供たちにかかっています。頑張ってね。応援しています。これで授業は終わりますが、家に帰ってコマを回し、おさらいしてね。お疲れさまでした。
- #39 今日の授業内容です。まず初めに、今日の理科教室で実験するビー玉コマを作っておきます。ビー玉が接着剤でくっつき合うのに時間がかかるからです。 次に、実験・観察に入ります。この赤い字のコマ、順に、コースターコマ、リングコマ、木の逆立ちコマ、そしてﾋﾞｰ玉コマを実際に回して、その様子をよく観察します。 コマを回す実験・観察をしたあと、「考えてみよう」では、逆立ちはどのようなときに起きるのか、ほかにもあるか、などについて考えます。質問の時間も設けてあり、最後に、まとめをします。
- #40 最後に... （１）あとかたづけ （２）アンケート （３）クラス写真撮影 今日の理科の授業、おつかれさまでした。