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⼀緒に研究しながらワクワク・ドキドキ

科学研究の進め⽅研修会

山 内  伸 二   

新潟市立白新中学校 教諭 新潟県中学校教育研究会 事務局長 ソニー科学教育研究会 新潟支部 元事務局長 

日時：2016/07/06    15:00‐16:30 

主催：新潟市小教研理科部 

会場：新潟市立白新中学校 

・ 希望者を募った愛好クラブ。 

・ 白新中に部活動の科学部はない。 

・ 研究活動は早朝・放課後・長期休業中など，その生徒とスケジュールを

合わせた時間に実施。 

・ １0名程度が希望し，実際に研究し，出品するのは６名。 

※ 新潟市科学研究発表会の出品枠が６名 

Ｑ１ どのような科学研究の指導をしていますか？ 

⽿の研究の実験の様⼦  ⽇本学⽣科学賞中央最終審査のポスターセッション 

〜科学の⽅法は反証型仮説演繹法で〜 

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Ｑ２ ガリレオクラブの研究成果？ 年度 科学賞の名前・受賞した賞の名前 受賞の対象平成19年度 いきいきわくわく科学賞 １分野の部 教育⻑賞 「卵の回転研究」平成20年度 いきいきわくわく科学賞 １分野の部 教育⻑賞 「輪ゴム劣化の研究」平成21年度 いきいきわくわく科学賞 ２分野の部 県知事賞 「葉脈の研究」

   〃        １分野の部 教育⻑賞 「氷の研究 ２」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 県優秀賞 「氷の研究 ２」

平成22年度 いきいきわくわく科学賞 １分野の部 県知事賞 「サイフォンの研究」   〃      １分野の部 教育⻑賞 「⽔の⻘さの研究」   〃        １分野の部 教育⻑賞 「ブランコの研究」⽇本学⽣科学賞 優秀指導者賞 ⼭内伸⼆

平成23年度 いきいきわくわく科学賞 １分野の部 県知事賞 「ブランコの研究 ２」   〃        １分野の部 教育⻑賞 「逃げ⽔の研究」   〃        ２分野の部 県知事賞 「スイカの種の位置の研究」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 県最優秀賞 「スイカの種の位置の研究」〃     〃    県優秀賞 「ブランコの研究２」〃     〃    県優秀賞 「逃げ⽔の研究」〃     〃    県優秀賞 「ドライアイスの研究」

平成24年度 いきいきわくわく科学賞 物理化学の部 県知事賞 「なぜ，洗剤をつけたつまようじが進むのか？」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 内閣総理⼤⾂賞 「電球から⾒える光の線の研究」〃     〃    全国⼤会⼊選２等 「ダイコンの研究」

平成25年度 いきいきわくわく科学賞 物理化学の部 教育⻑賞 「筒から聞こえる⾳の研究」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 科学技術振興機構賞 「筒から聞こえる⾳の研究」〃     〃    全国⼤会⼊選２等 「氷の研究 ３」〃     〃    県優秀賞 「グラスハープの研究 ２」〃     〃    県優秀賞 「⽿の研究」

平成26年度 いきいきわくわく科学賞 物理化学の部 県知事賞 「伸びる影の研究」   〃     〃    〃   教育⻑賞 「⾦環⽇⾷の形が地⾯に映ったのはなぜか？」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 科学技術政策担当⼤⾂賞 「⽿の研究 ２」

平成27年度 科学技術分野の⽂部科学⼤⾂表彰 創意⼯夫育成功労者⼤⾂賞 新潟市⽴⽩新中学校いきいきわくわく科学賞 物理化学の部 県知事賞 「⽔槽にできる3つの層の不思議」⽇本学⽣科学賞 中学校の部 科学技術振興機構賞 「⽔槽にできる4つの層の不思議」⽇本学⽣科学賞 指導教諭賞 ⼭内伸⼆

科学賞の名称 主催者 平成19年度 平成20年度 平成21年度 平成22年度１分野の部 １分野の部 １分野の部 １分野の部

県知事賞県教育⻑賞 県教育⻑賞 県教育⻑賞 県教育⻑賞

２分野の部 県教育⻑賞県知事賞

科学賞の名称 主催者 中学の部 中学の部 中学の部 中学の部県優秀賞（県2位）

（県）優秀指導者賞

いきいきわくわく科学賞（新潟県内の⼤会）

新潟⽇報社

読売新聞社⽇本学⽣科学賞（全国⼤会）

科学賞の名称 主催者 平成23年度 平成24年度 平成25年度 平成26年度 平成27年度物理化学の部 物理化学の部 物理化学の部 物理化学の部 物理化学の部

県知事賞 県知事賞 県知事賞 県知事賞県教育⻑賞 県教育⻑賞 県教育⻑賞⽣物地学の部

県知事賞科学賞の名称 主催者 中学の部 中学の部 中学の部 中学の部 中学の部

県最優秀賞１位県優秀賞２位県優秀賞２位県優秀賞２位

内閣総理⼤⾂賞（全国１位）

⼊選２等

科学技術振興機構賞（全国７位）⼊選２等

科学技術政策担当⼤⾂賞（全国３位）

科学技術振興機構賞（全国7位）

（全国）指導教諭賞

いきいきわくわく科学賞（新潟県内の⼤会）

新潟⽇報社

⽇本学⽣科学賞（全国⼤会）

読売新聞社

  3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ｑ２ ⼊選した科学研究はどのような内容ですか？ 

日本学生科学賞２０１３ 内閣総理大臣賞

電球から見える光の線の研究

～光の線の正体をさぐる～

問い 電球から出る光の線の原因は何だと思

いますか？

ア 電球のつくりに原因があると思う。

イ 目のつくりに原因があると思う。

 

日本学生科学省２０１４ 科学技術振興機構賞

筒から聞こえる音の研究

～なぜ，筒に耳を近づけると音が聞こえるのか ～

問い 筒から「ホー」という音が聞こえる原因の

仮説を５つ立てました。どのような仮説を

立てたでしょうか？ 

  4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ｑ３ どうして⼊選することができるのですか？ 

 

疑問 ･･のはずなのに光の線が⾒えるのはなぜか？

疑問１ 疑問２ 疑問３線⾹花⽕型 レーザー光線型 ⾒え⽅

仮説 仮説 仮説 ↓ ↓ ↓

仮説 仮説 仮説 ↓ ↓

仮説 仮説

疑問 ･･のはずなのに筒から⾳が聞こえるのはなぜか？

仮説ア 仮説イ 仮説ウ 仮説エ 仮説オ

× ↓ ↓ ↓ ↓

× ↓ ↓ ↓

× ↓ ↓

× ↓

⽣き残る

内閣総理大臣賞

電球から見える光の線の研究

～光の線の正体をさぐる～

科学技術振興機構賞

筒から聞こえる音の研究

～なぜ，筒に耳を近づけると音

が聞こえるのか ～

17世紀19世紀

20世紀

  5

 

 

１ 機会を見つけて希望者を募る

年度始めの部活動説明会のときに時間をもらって

紹介する。また，理科の授業の時間に科学研究が好き

そうな生徒を見つけ，声をかける。

夏休みに「理科作品づくり」の課題を全校生徒に出

す。その作品は文化祭に展示する。理科作品は「科学

研究」「標本」「模型工作」「発明工夫」の４つから１

つを選ぶ。

２ 機会を見つけて広報する

９月末に行なわれる新潟市科学研究発表会に参加

が決まった生徒の保護者を招いて，校内の発表会を行

う。この発表会には管理職の他に学年主任や学級担任

にも参加を呼びかる。また，終業式には全校生徒を対

象に上位入選の作品の発表を行う。作品は玄関脇と理

科室脇に掲示する。

３ 一緒にテーマを選ぶ

希望した生徒や研究発表が終わっ

た生徒にテーマを考えてくるように

言う。テーマの条件として右の５つ

を説明する。

生徒の体験からでると良いが，無

理そうな場合は，テレビの科学番組

や料理や生活の工夫などを紹介する生活情報番組，おもしろい実験を紹介する本等も利用する。

研究テーマの答えを指導教師は１／４ぐらいわかり，３／４ぐらい分からないのが良いと考えている。

生徒といっしょに研究し，いっしょに疑問を解明できて，いっしょにワクワク・ドキドキできるから。

４ 一緒に研究しながらワクワク・ドキドキする

① 学校にはいないと

きが多いので，まず,

お互いのスケジュ

ールを調整する。

② ホワイトボードを

理科室に並べ，論文

の基本的な構成を一

緒に作っていく。

Ｑ４ 指導や運営のポイントやコツは何ですか？ 

① 「・・・のはずなのに・・・・なのはなぜか」 ※ 単なる題材名は×， 「どうすれば・・できるか）は△

② ⾝近な道具で実験できる。 ③ 客観的な記録が残る。 ④ とりあえずサイクルを５回は繰り返せる。 ⑤ サイクルが短い，季節を選ばない。

部活動説明会の最後に，ガリレオクラブを紹介 

校内の発表会で保護者に発表 

理科室脇がガリレオクラブの展示，玄関脇が標本工作等の展示

理科室にホワイトボードを並べる

〜 良いテーマの５つの条件 〜

  6

主 題 〜 副 題 〜

⽒名 １ はじめに ２ 研究の内容

実験 1（１サイクル） 実験 2

・ ・

実験 20 ３ まとめ ４ 感想

③ ホワイトボードは写真に取り，そ

のまま論文になるように書く。

構成は下ののとおり。

④ スマートアプリのCamScanerで撮

ると，台形や明暗を補正し，pdf

ファイルに変換してくれるので使

っている。

⑤ 実験の写真はとにかく，こまめに，

大量に撮る。

⑥ 実験（サイクル）は，ＩＭＲＡＤ

（イムラッド）でまとめ，それを 20

回程度繰り返すと全国出品レベル

になる。

 

 

 

 

 

 

 

 

ホワイトボードに論文の形でまとめる

論文の構成  CamScanerで撮り pdfファイルに変換したもの 

１ ⽬的(Introduce) 「仮説○○○が正しいかを確かめる」が○よい。

「・・・を調べる」は ×だめ。なるべくさける。 ２ ⽅法(Method)

実験の⽅法。写真や図を⼊れる。 ３ 結果(Result and…)

実験の結果。グラフなど事実のみ。できるかぎり視覚的に表現する。 ４ 考察(Discussion)

「仮説の正誤がどうだったか」を書き，それが結果からどうしていえるかを論証するのが考察の基本。

「気付いたこと」や「わかったこと」を書くのは ×だめ 。なるべくさける。

１サイクル（１実験）ごとにまとめ⽅（ＩＭＲＡＤイムラッド）

筒から聞こえる音の研究

～なぜ，筒に耳を近づけると音が聞こえるのか ～

新潟市立白新中学校 2 年 石原 朋佳

平成 25 年 11 月

筒から聞こえる音をウェーブスペクトラで分析

530Hz 1060(2 倍) 1590(3 倍)

太さや長さ，材質が異なる筒

1

筒から聞こえる音の研究

～なぜ，筒に耳を近づけると音が聞こえるのか ～

新潟市立白新中学校 2 年 石原 朋佳

１ はじめに

保育園のころ，海に遊びに行ったとき，貝を

拾い耳に当ててみたことがあった。すると，貝

の中から「ホー」という音が聞こえた。中学校

になり，理科室にあるメスシリンダーに耳を当

ててみたら，貝のときに聞こえた「ホー」とい

う音が聞こえた。理科の音の授業で音の正体は

「物体が振動すること」と学習した。しかし，

貝やメスシリンダーは振動を起こす動作はして

いない。それなのに「ホー」という音が聞こえ

るのはとても不思議だ。そこで，「なぜ，筒に耳

を近づけると音が聞こえるのか」をテーマに研

究することにした。

２ 研究の内容

実験 1 筒からどんな音が聞こえるか

(1) 目的 筒からどんな音が聞こえるかを調べる。

(2) 方法

① 図 1-1 のサランラップの芯を筒に利用する。

② 図 1-2 のように筒に耳を近づけ，音を聞く。

③ 筒の持ち方等も変えて，気付いたことを記録する。

(3) 結果

・筒に耳を近づけると「ホー」っという音が聞こえ

た。

・図 1-2 のＡの口をふさいでも音が聞こえる。開い

たときよりこもった音に変わった。

(4) 考察

筒から聞こえた音が「ホー」という音だったこと，

片方の口をふさぐと音が変わること，筒を手で持っ

て実験したことなどから４つの仮説を思いついた。

それを整理してみる。

図 1-1 サランラップの芯

図 1-2 筒の音を聞く

Ａ

2

仮説 2 4つの仮説を立てる

(1) 目的 「なぜ，筒から音が聞こえるか」を説明す

る仮説を立てる。

(2) ４つの仮説

① 仮説 1 血流の音が源 説

音叉自体が鳴る音は小さいが，図 2-1 のように共

鳴箱に音叉をつけると，音は増幅される。

手や耳には血液が流れている。この血流が流れる

音を音叉の音，筒を共鳴箱と考えると，筒から聞こ

える「ホー」という音は，図 2-2 のように血流が手

や耳に流れる音が筒で増幅された音だ。

② 仮説 2 周囲の雑音が源，側面衝突 説

図 2-3 の糸電話は，声の音の振動が糸を振動させ，

糸の振動は紙コップを振動させ，声が聞こえる。

筒のまわりには，多くの雑音があり，その雑音は，

糸電話の糸と同じ働きをして，筒の側面を図 2-4 の

ように振動させるかもしれない。筒から聞こえる「ホ

ー」という音は，周囲の雑音が，側面から伝わった

音だ。

③ 仮説 3 周囲の雑音が源，筒の口混合説

筒の周りには，多くの雑音があり，その雑音は図

2-5 のように筒の口に入り，それが混じり，増幅さ

れたのが，「ホー」という音だ。

④ 仮説 4 周囲の雑音が源，筒の口一部通過説

筒の口から周りの雑音が入るところまでは仮説３

と同じ。その雑音の中のある音だけが，図 2-6 のよ

うに筒を通過し，増幅されたのが，「ホー」という音

だ。

４つの仮説は，右の図 2-7 のような関係になっ

ている。まず，「ホー」という音の源は，血流か周

囲の雑音かで２つに別れ，雑音の場合，筒の側面

から入ったか，口から入ったかで２つに別れ，さ

らに，混じった音なのか雑音の一部たけの音なの

かで２つに別れる。

仮説１の血流音源説から検証していく。

図 2-2 血流の音が筒で増幅

図 2-1 音叉を共鳴箱に付ける

音 叉 を 共 鳴箱 に 付 け る． ． ． ． ．

と箱が鳴る．．．．．

図 2-3 糸電話

声の振動 糸の振動

図 2-4 筒の側面から雑音

図 2-5 筒の口から入り混ざる

混ざる

図 2-6 筒の口から一部が通過

一部が通過

図 2-7 仮説４つの関係

3

実験 3 筒の音の源は血流か

(1) 目的「仮説 1 血流の音が源 説」を検証する。

(2) 方法

実験１で利用したサランラップの芯を図 3 のよう

にスタンドで押さえ，音を聞く。

(3) 結果

実験１のときに聞こえた「ホー」という音が，ス

タンドで押さえても同じように聞こえた。

(4) 考察

手で押さえなくても「ホー」という音が聞こえた

ということは，手で持つことと関係ない。仮説 1 の

手の血流が音源の考えは否定された。

実験 4 筒の音の源は周囲の雑音か

(1) 目的「雑音が源 説」を検証する。

(2) 方法

図 4-2 のように CC ルームという防音の部屋で筒の

音を聞き，その音を理科室のときと比べる。

(3) 結果

「ホー」という音はほとんど聞こえなくなった。

(4) 考察

防音の部屋で筒の音を聞くと，「ホー」という音は

聞こえなくなった。したがって，筒の周囲の雑音の

音が源であることがはっきりし，仮説１の耳の血流

の音源という考えも否定された。

実験 5 筒の側面からの雑音が源か

(1) 目的「仮説 2 周囲の雑音が側面衝突 説」を検証

する。

(2) 方法

図 5 のように筒をタオルで巻いて音を聞く。

(3) 結果

タオルを付ける・付けないを変えても「ホー」と

いう音に違いはなかった。

(4) 考察

仮説 2 周囲の雑音が側面に衝突するという考えは否定された。筒の口から雑音が入り，

筒の音が聞こえることがわかった。筒の口から入った雑音が「ホー」という音の源であ

図 3 筒をスタンドで押さえる

図 4-1 理科室で筒の音を聞く

図 4-2 ＣＣルームで筒の音を聞く

図 5 筒にタオルを巻く

4

ることははっきりした。実験 3,4,5 から仮説 3 と 4 の 2 つが残った。筒から聞こえる「ホ

ー」という音は，特定の音が増幅されたように感じる。しかし，筒の特徴と音の関係を

まだ明らかにしていない。筒には，長さと太さ，材質の３つの性質をもつので，それら

を変えると筒から聞こえる「ホー」という音がどのように変化するかを調べる。

実験 6 筒の音と筒の長さの関係を調べる

(1) 目的 筒の太さ，材質を同じにし，長さを変えて筒

ら聞こえる音に違いがあるかを調べる。

(2) 方法 図 6 のようにアルミ箔の芯 1 本と 2 本をつな

いだものを準備し，筒から聞こえる音を比

べる。

(3) 結果 筒が長いほうが低くなった。

(4) 考察 筒が長いほど，低い音になるらしい。

実験 7 筒の音と筒の太さの関係を調べる

(1) 目的 筒の太さ，材質を同じにし，長さを変えて筒

ら聞こえる音に違いがあるかを調べる。

(2) 方法 図 7 のようにサランラップの芯は 4cm，アル

ミ箔の芯は 3cm だった。これを準備し，筒か

ら聞こえる音を比べる。

(3) 結果 筒から聞こえる音に違いはなかった。

(4) 考察 筒の太さは，筒の音と関係ないようだ。

実験 8 筒の音と筒の材質の関係を調べる

(1) 目的 筒の長さと太さを同じにし，材質を変えて筒

ら聞こえる音に違いがあるかを調べる。

(2) 方法 図 8 のように紙の芯と 1 個と 2 個をつないだ

ものを準備し，筒から聞こえる音を比べる。

(3) 結果 筒から聞こえる音に違いはなかった。

(4) 考察 筒の材質は，筒の音と関係ないようだ。

実験 6,7,8 から，筒から聞こえる音は筒の長さが長

くなるにしたがって，低くなることがわかった。

ヒトの耳で確かめるのは曖昧だ。また，筒の長さと

高 低 の 関 係 を を 調 べ た い 。 そ こ で ，「 WaveSpectra

Ver.1.51」というフリーソフトを利用して，音の高低

や音がどのように混じっているかを調べることにした。

図 6 アルミ箔の芯（長さを変える）

直径 3cm，長さ 25cm と 50cm

WaveSpectra Ver.1.51

http://www.ne.jp/asah

i/fa/efu/soft/ws/ws.h

tml

直径 4cm と 3cm， 長さ 25cm

図 7 芯の太さを変える

図 8 鉄の芯と紙の芯 直径 3cm，長さ 25cm

鉄

5

実験 9 「WaveSpectra」を試す

(1) 目的 「WaveSpectra」で音を記録し，音の高低や

音がどのように混じっているかが調べられ

るかを確かめる。

(2) 方法

① 図 9-1 の よ う に 特 定 の 音 の 音 叉 を 鳴 ら し ，

「WaveSpectra」で記録する。音叉が出す音の振動

数と一致しているかを確かめる。

② リコーダーの音を記録し，どのように記録されて

いるかを確かめる。

(3) 結果

① 「ラ」の音叉の音を記録

「WaveSpectra」で「ラ」の音叉の音を

記録すると図 9-3 の様になった。

図 9-4 はＡの部分は「ラ」の音の波形

で拡大したもので，綺麗な波の形になっ

ていた。

図 9-5 のＢの部分を拡大したもので，

440Hz のところが山になっていて，「ラ」

の音（440Hz）と一致していた。

② リコーダーの音を記録

リコーダーの「レ」の音を記録すると図 9-6

の様になった。図 9-8 はＤの部分を拡大した

もので，リコーダーの音は音叉と違いいくつ

かの振動数の音が混ざってできている。また，

「レ」の振動数は 587Hz なので，混ざった音

のうち，一番小さい振動数がその音の高さを

決めている。図 9-7 のように，凹凸がある複

雑な形の波になっていた。リコーダーは複数

の振動数の音が混ざりの独特の音に聞こえる

のだろう。

図 9-2 リコーダー

図 9-1 小型の音叉を共鳴箱に付けて鳴らす

図 9-4 Ａを拡大，音叉の綺麗な波形が表示されている

Ａ

図 9-3 「WaveSpectra」で音を記録

Ｂ

図 9-5 Ｂ440Hz で山に

440Hz

図 9-7 Ｃ凸凹した複雑な波形

図 9-6 ソプラノリコーダーの「レ」を記録

Ｄ

Ｃ

図 9-8 Ｄ振動数の大きい音も混じる

振 動 数 の 大 き い

音も混ざる

587Hz

6

(4) 考察

「WaveSpectra」には次の２つのことを調べること

ができることがわかった。

① 発生している音がどのような振動数の音が混じ

ってできているか。

音叉は１つの振動数の波からできているが，通常

の音はいくつかの振動数の波が混ざって独特の音

（音色）になっているらしい。

② 発生している音の高さは，何 Hz か。

いくつかの振動数の波が混ざった通常の音は，１

番小さな振動数の波が，その音の高さを決めるらし

い。

実験 10 筒から聞こえる音は「混合」か「一部通過」か

(1) 目的

筒の口から入った雑音が「ホー」という音

の源であることははっきりした。図 10-1 の

ように，仮説 1,2 は否定され，仮説 3,4 の 2

つが残った。仮説 3 と仮説 4 を検証する。

(2) 方法

① 図 10-2 のように，防音の CC ルームでラジ

オを置き，放送がないところに調整して，

人工的に雑音を作る。

② 長さ 30cm，直径 3.4cm の筒の中にコンピュ

ータにつないだマイクを入れる。

③ 次の 4 つを「WaveSpectra」で記録する。

Ａ 無音（マイクは筒の外）

Ｂ 無音（マイクは筒の中）

Ｃ ラジオの雑音（マイクは筒の外）

Ｄ ラジオの雑音（マイクは筒の内）

図 9-9 Ｄ振動数の大きい音も混じる

①いくつかの振動

数の音が混ざる。

②音の高さを決める基本の振動数

図 10-1 仮説４つの正誤

図 10-2 ラジオと筒，ＰＣ

7

(3) 結果

下の図 10-3～10-6 のようになった。

図 10-3Ａと図 10～4Ｂから，無音になると筒から聞こえる「ホー」という音も聞こえ

ない実験 4 の結果が PC による測定として確かめることができた。「ホー」という音は雑

音が源で間違いない。

ラジオの雑音は図 10-5Ｃのように多くの振動数の集まりで，全ての振動数でわずかに

音を出している。

しかし，筒にマイクを入れると，図 10-6Ｄのように特定の振動数の音が多くなった。

530Hz で特に大きな音を出し，その２倍，３倍，４倍の振動数で 530Hz ほどではないが

音が大きくなっている。

(3) 考察

仮説３は間違いで，仮説４の「周囲の雑音が

源，筒の口一部通過説」が正しいらしい。

筒の長さに応じた振動数とその倍数の振動数

の音だけが，増幅され，音を出すことがわかっ

た。

最後に，実験 6,7,8 で調べた筒の太さや材質

によらず，長さに音の高さが決まることをコン

ピュータの測定でも確認してみることにする。

振動数も測定できるので，グラフにもしてみた

い。

図 10-3 Ａ無音（マイクは筒の外） 図 10-4 Ｂ無音（マイクは筒の中）

図 10-5 Ｃラジオの雑音（マイクは筒の外） 図 10-6 Ｄラジオの雑音（マイクは筒の中）

530Hz 1060(2 倍) 1590(3 倍)

図 10-1 仮説４つの正誤

8

実験 11 筒の長さと振動数の関係をグラフにする。

(1) 目的

筒から聞こえる「ホー」という音の振動数は，筒の太さや材質を変えても変わらず，

長さだけに関係することをグラフにすることで検証する。

(2) 方法

実験の方法は実験 10 と同じ，使った筒は図 11-1 の 5 種類を使った。

材質，直径（太さ），長さは表 11-2 のとおり。

(3) 結果

① 長さを変える（太さ，材質は同じ）

ＡとＤの振動数を比較すると図 11-3 のよ

うになった。

長さを 2 倍にすると，振動数は約半分にな

る。規則性がありそうだ。

② 太さと材質を変える（長さは同じ）

太さ（直径）と材質（鉄と紙）を変えても，

長さが同じなら，図 11-4 のように振動数に違

いはなかった。

耳で調べたことを，振動数でも確認するこ

とができた。

図 11-1 太さや長さ，材質が異なる筒

Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

Ｅ

表 11-2 条件と振動数の結果

材質 直径 長さ 振動数紙 2.9 26 620鉄 2.4 30 540紙 3.4 30 529紙 2.9 51 318紙 5.5 92 176

(単位) cm cm Hz

ＡＢ

ＣＤ

Ｅ

620

318

0

100

200

300

400

500

600

700

20 30 40 50 60

長さ

振動数

Ａ Ｄ

２倍

１／２倍

図 11-3 長さを２倍にする

540 529

0

100

200

300

400

500

600

2 2.5 3 3.5 4

直径

振動数

Ｂ

図 11-4 太さと材質を変える

Ｃ

9

(4) 考察

A～D５つの筒の長さを横軸に，振動数

を縦軸にしてグラフに表すと，図 11-5

のようになった。

筒の長さと振動数は反比例の関係に

なっている。

また，この実験では，直径（太さ）や

材質が異なる筒もつかったので，直径

（太さ）や材質によらないことも確かめ

ることもできた。

実験 12 筒の片方をふさぐ。

(1) 目的

貝やメスシリンダーで「ホー」の音に気付いた。そ

れらは，これまでの筒のように両端の口が開いていな

いで，片方は閉じている。そこで，筒の片方の端を閉

じたときの振動数も調べてみることにした。

(2) 方法

筒の片方を図 12-1 のようにガムテープでふさぎ，

実験 11 の方法で振動数を調べた。

(3) 結果

図 12-2 は，ラジオの雑音を表示した時である。

両端をひらいた筒は，「ホー」の音は大きく，マイク

を入れると，図 12-3 のように，特定の振動数の音が

大きく増幅されていることがわかる。しかし，筒の片

方をふさぐと，その音はとても小さく，図 12-4 のよ

うに，波形では確認できなかった。耳ではこもった音

がかすかに聞こえた。

(4) 考察

筒の両端の口を開けたときは，音が入る口とマイクを入れる口が別々で，ラジオから

十分離れた位置にマイクを置くことができた。それに対して，片方の口をふさぐと，ラ

ジオに近づけるとラジオの雑音自体がじゃまをし，遠ざけると図 12-4 のように「ホー」

ということは小さすぎて，振動数を確かめられなかった。

0

100

200

300

400

500

600

700

0 20 40 60 80 100

長さ（ｃｍ）

振

動

数（

H

z

)

図 11-3 筒の長さと振動数の関係

図 12-1 筒の片方をふさぐ

図 12-2 ラジオの雑音 図 12-3 両端ひらいたとき 図 12-4 片方ふさいだとき

10

３ まとめ

「なぜ，筒から音が聞こえるか」の疑問の解決を目標に研究を行なった。成果と課題は

次のとおりである。

○ 成果

① 筒から聞こえる「ホー」という音は，周囲の雑音が筒の口に入り，一部の振動数の音

が増幅されることで聞こえることが明らかになった。

② 筒から聞こえる「ホー」という音の振動数は筒の長さのみに関係し，太さや筒の材質

には関係ないこと，振動数と筒の長さは反比例の関係にあることがわかった。

③ 血流の流れる音が元になっているという仮説，周囲の雑音が筒の側面にぶつかるとい

う仮説，周囲の雑音が筒の口に入り混じるという仮説は，実験で否定した。

● 課題

① 「なぜ，筒には一部の振動数の音を増幅させる性質があるのか」が新たな疑問になる。

②「筒の片方の端を閉じると，振動数はどうなるか。」は疑問として残った。

３ 研究を終えて

コンピュータを使う前は，耳で音の高さや大きさを聞き分けていたが，それはとてもむ

ずかしかった。たくさんの仮説を立てて，１つ１つ検証していくのはとても楽しかった。

筒から聞こえる「ホー」という音の正体は，「周囲の雑音の一部をひろい増幅させる」と

いうことがわかり，私の最初の疑問は解決できた。今後も，身近な自然現象に疑問を見つ

け，研究をしていきたい。

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Where there is a wi l l , there is a way.