力を透明ゴムシートを用いて偏光色で表現する教材の開発

抄録

中学校学習指導要領（平成29年告示）には，物体の変形について，力の大きさとばねの変形量を測定し，それらの間に比例の関係があることを学ばせると記されている．身近な素材として輪ゴムなどを用いても，力に比例した伸びを体験させることは可能であるが，本研究では，透明なポリウレタンエラストマー製のゴムシートを用いて実験を再現することとした．ポリウレタンエラストマーは，力を加えた方向に分子配向が生じ，屈折率が変化する性質を持つ．そのため，偏光色を利用することで，力の加わり方に応じた顕著な色の変化を観察できる．これにより，当該実験において力の大きさに伴って変化する物理量を「伸び」と「色」の二つで表現することが可能となった．顕著な色の変化は生徒の興味・関心を引き出す効果があり，力の大きさとばねの伸びとの関係に対する理解を一層深めるうえで有効であると考えられる．