粒子モデルの２つ目です。粒子モデルで理解を助けるのが「気体の圧力」の現象です。ここでは気体の分子などの粒子が壁にぶつかることによって力が生じることを「目」でとらえてほしいということです。さらに「粒子がぶつかる粒子の数」をかぞえることや、「粒子がぶつかるときの力を足し合わせる」ことによって、定量的な理解にまでつなげたいと考えて作りました。
たくさんの皆さんに使っていただいて、ご意見がいただければと思っています。最後に実際に使える場を作りますので、覗いていただけたら嬉しいです。
まずスクリーンショットの写真で紹介をします。
開発したのは２つ「時間を決めて壁の面にぶつかる粒子の数をかぞえるもの」
２つ目は「粒子がぶつかるときに壁の面を押す力を足し合わせるもの」
ご覧の通り中央に箱があってその中を５０個の粒子が飛びまわっています。起動してから終了するまでズーと動き続けています。箱の右側の青色の壁がセンサーです。ここにぶつかる粒子の数をかぞえます。
初期画面は温度は”１”、長さは３５０としています（最大値は700.最小値は50）。粒子モデルなので”単位”はありません。数字がその量を示しています。数字が２倍になると温度が２倍（温度は粒子の速さですから速さが２倍）になります。
画面の下にあるボタンです。
上の方が長さの数字を増減させるボタンです。”長さ”の左側が減少させるボタン、右側が増加させるボタンです。”希望する長さ”に１の精度で合わせることができます。押すたびに壁が動きます。
下の連続した箱のようなものはボタンです。どこを押したかは上のインジケーターが点灯してわかります。数字は温度です。一般の温度とは違います。”１５”だから１５℃という理由（わけ）ではありません。温度は粒子の速さですから”温度１”の粒子の速さの１５倍が”温度１５”の速さという風に作っています。
数字のところを押すと飛びまわっている粒子の”速さ”が変わります。
希望する長さと温度が決まったら実験をします。
上の方が初期状態のボタンです。
まず、実験をしようとすると”実験ボタン”を押します。すると実験ボタンは色が白に変わって”準備中”という表示になります。
この状態で、右側の”３０秒間”、”１分間”、”２分間”、”５分間”、”手動” のボタンが押せる状態になっています。この状態でも下の長さや温度を変えるボタンは押して値を変えることができます。
”１分間”のボタンを押すと、上図の下のような画面になります。”準備中”は”実験中”、”１分間”は白く変わります。右側の”粒子数”が粒子が青の壁にぶつかるたびに１ずつカウントされます。”時間(秒)”は押したときを0秒として６０秒となった時点で実験が終わります。そのとき、実験中は”準備中”に変わって、再度実験できる状態になります。”３０秒間””２分間””５分間”のボタンも同じ仕組みです。
”手動”ボタンは押すと粒子数がカウントされて時計がスタートします。”手動”ボタンは白くなって”ストップ”という表示になります。時計を見ながら希望する時間に”ストップ”ボタンを押すと実験は終了して”準備中”となって再度実験できる状態になります。
実験中の画面です。
「粒子がぶつかる力とは？」という説明文を作っています。
画面右の「力の和」は、この数字を足し合わせたものを表示します。
下の図をクリックすると実際に使える画面が開きますので、良かったら”ポチッ”と押してください。
粒子がズ〜と動いています。長さのボタンや温度のボタンを押してみてください。動きがおもしろいです。
粒子の数をかぞえるもの
壁を押す力を足し合わせるもの
最後まで読んでいただきありがとうございました。まだ粒子モデルのシリーズは続きます。子どもたちの思考を考えると「疑問点」が出てきて新しいアイデアが浮かんできます。
粒子の数をかぞえるもの
壁を押す力を足し合わせるもの
最後まで読んでいただきありがとうございました。まだ粒子モデルのシリーズは続きます。子どもたちの思考を考えると「疑問点」が出てきて新しいアイデアが浮かんできます。
例えば別の面にもセンサーを付けてみよう。