【英語 中学1年】英語の基本（品詞・人称代名詞・冠詞） 練習問題（ステップ1a：英語の文のしくみ）
栞先生 しおりアカデミー
中1理科｜音の性質【Step 2】
栞先生
中1 理科｜音の性質｜Step 2
この記事でわかること
- 音が進んだ距離は、音の速さと進んだ時間を掛けて求めます。
- 波形の振動数は音の高さに、振幅は音の大きさに対応します。
- 弦の条件で音の高さは変わり、真空では音は伝わりません。
※ この記事は上の授業動画の内容をテキストで整理したものです。
栞先生
空気中の音の速さは約\(\displaystyle 340\,\mathrm{m/s}\)です。距離は音の速さと進んだ時間を掛けて求めます。オシロスコープは音などの波形を画面に表示する装置です。
学習マップ
この単元の位置づけです。
音の性質：波形と距離を読み解く
同じ時間で山が増える → 音は高くなる
光の性質（小3）
↓
光の性質（反射・屈折）（中1）
↓
音の性質（中1）
↓
波の性質（高1）
考え方を手元に
栞先生
空気中の音の速さは約\(\displaystyle 340\,\mathrm{m/s}\)です。距離は音の速さと進んだ時間を掛けて求めます。オシロスコープは音などの波形を画面に表示する装置です。
| 見るもの | 確かめること |
|---|---|
| 音の速さ | 空気中では約340m/s。距離＝速さ×時間 |
| オシロスコープ | 音などの波形を画面に表示する装置 |
| 周期と振動数 | 周期：1回の振動にかかる時間。振動数：1秒間の回数 |
| ヘルツ | 振動数の単位。記号はHz |
| 振幅 | 振動の中心からのふれ幅。音の大きさに対応 |
周期は１回の振動にかかる時間、振動数は１秒間の振動回数で、単位はヘルツ（\(\displaystyle \mathrm{Hz}\)）です。振幅は振動の中心からのふれ幅を指します。
音の速さから距離へ
栞先生
いなずまの光が見えてから５秒後に音が届いた場合を考えます。光は音よりずっと速いため、この距離の計算では光が届く時間を無視し、５秒を音が進んだ時間とします。
いなずまの光から5秒後に音が届いた場合
1. 光が届く時間は、この距離計算では無視して音の時間を5秒とする
↓
2. 距離＝音の速さ×時間
↓
3. 距離＝340m/s×5秒
↓
4. 距離＝1700m
花火でも、音が進んだ時間を見つけてから代入する
空気中の音の速さを約\(\displaystyle 340\,\mathrm{m/s}\)とすると、距離は\(\displaystyle 340\times5=1700\)より約\(\displaystyle 1700\,\mathrm{m}\)です。花火でも、見えてから音が聞こえるまでの時間を使います。
確認問題1
栞先生
花火が開くのが見えてから3秒後に音が届いた。空気中の音の速さを340m/sとすると、花火までの距離は何mか。
花火が開くのが見えてから3秒後に音が届いた。空気中の音の速さを340m/sとすると、花火までの距離は何mか。
確認問題1の解説
栞先生
答え：1020m。光が届く時間を無視すると、音が進んだ３秒に速さを掛けて\(\displaystyle 340\times3=1020\)と求められます。
答え：1020m
解き方
1. 光が届くまでの時間は無視できるので、音が進んだ時間は3秒
↓
2. 距離＝速さ×時間
↓
3. 距離＝340m/s×3秒＝1020m
波形の目盛りを読む
栞先生
波形では山から次の山までのように、同じ形に戻るまでの横の長さが１回の振動にあたります。横軸の目盛りを秒に直すと周期が分かり、１秒を周期で割ると振動数になります。縦方向は中心から山までが振幅です。
| 読み取る量 | 見方 |
|---|---|
| 周期 | 山と谷で1回の振動。同じ形に戻るまでの横の長さを読む |
| 振動数 | 1秒間の回数＝1÷周期 |
| 振幅 | 中心から山までのふれ幅 |
別の目盛りで計算
1. 1目盛り0.001秒で、1回の振動が4目盛り
↓
2. 周期＝0.001秒×4＝0.004秒
↓
3. 振動数＝1÷0.004秒＝250Hz
１目盛りが\(\displaystyle 0.001\)秒で１回の振動が４目盛りなら、周期は\(\displaystyle 0.001\times4=0.004\)秒、振動数は\(\displaystyle 1\div0.004=250\,\mathrm{Hz}\)です。
確認問題2
栞先生
オシロスコープの横軸は、1目盛りが0.001秒を表す。図の波形で、山1つ分（1回の振動）がちょうど2目盛りだった。この音の振動数は何Hzか。
オシロスコープの横軸は、1目盛りが0.001秒を表す。図の波形で、山1つ分（1回の振動）がちょうど2目盛りだった。この音の振動数は何Hzか。
確認問題2の解説
栞先生
答え：500Hz。周期は\(\displaystyle 0.001\times2=0.002\)秒なので、振動数は\(\displaystyle 1\div0.002=500\,\mathrm{Hz}\)です。
答え：500Hz
解き方
1. 山と谷で1回の振動＝2目盛り
↓
2. 周期＝0.001秒×2＝0.002秒
↓
3. 振動数＝1÷0.002秒＝500Hz
周期と回数を行き来する
栞先生
一定の周期で振動するとき、ある時間内の回数は全体の時間を周期で割り、周期は全体の時間を回数で割ります。『１回あたり何秒か』を先に考えると、割る向きを整理できます。
| 求めたいもの | 使う関係 |
|---|---|
| 時間内の振動回数 | 時間÷周期 |
| 周期 | 時間÷その間の振動回数 |
別の数値で両方向を確認
1. 周期0.003秒で0.3秒間：0.3÷0.003＝100回
↓
2. 0.2秒間に50回：0.2÷50＝0.004秒
たとえば周期\(\displaystyle 0.003\)秒で\(\displaystyle 0.3\)秒間なら\(\displaystyle 0.3\div0.003=100\)回です。\(\displaystyle 0.2\)秒間に\(\displaystyle 50\)回なら、周期は\(\displaystyle 0.2\div50=0.004\)秒になります。
確認問題3
栞先生
①周期が0.002秒の音が0.5秒間鳴った。弦は何回振動するか。②0.4秒間に100回振動する音の周期は何秒か。
①周期が0.002秒の音が0.5秒間鳴った。弦は何回振動するか。②0.4秒間に100回振動する音の周期は何秒か。
確認問題3の解説
栞先生
答え：①250回、②0.004秒。①は\(\displaystyle 0.5\div0.002=250\)、②は\(\displaystyle 0.4\div100=0.004\)で、それぞれ全体の時間を１回分の時間、または回数で割ります。
答え：①250回 ②0.004秒
解き方
1. ①振動回数＝時間÷周期
↓
2. ①0.5÷0.002＝250回
↓
3. ②周期＝時間÷その間の振動回数
↓
4. ②0.4÷100＝0.004秒
大きさと高さを分ける
栞先生
波形の縦のふれ幅で音の大きさを、同じ時間内の振動回数で音の高さを比べます。振幅が大きいほど音は大きく、振動数が多いほど音は高くなります。
| 波形の違い | 音の違い |
|---|---|
| 振幅が大きい | 音が大きい |
| 同じ時間内の振動回数が多い | 音が高い |
| 振幅が同じ | 大きさは同じ |
| 振動回数が同じ | 高さは同じ |
同じ時間幅の波形どうしなら、山の数で振動数を比べられる
同じ時間幅の波形なら山の数が振動数の手がかりです。一方、山が高くても振動回数まで増えたとは限りません。何を比べるかに合わせて、縦と横を分けて読みます。
確認問題4
栞先生
波形ア・イ・ウは、横軸の同じ長さが同じ時間を表す。イはアより振幅が大きく、同じ時間内の山の数はアと同じ。ウはアと振幅が同じで、同じ時間内の山の数はアの2倍である。アと比べたイ・ウの音について、正しい組み合わせを選びなさい。 ア イは大きく高さは同じ。ウは大きさが同じで高い。 イ イは高く大きさは同じ。ウは高さが同じで大きい。 ウ イは大きく高さは同じ。ウは大きさが同じで低い。 エ イは小さく高さは同じ。ウは大きさが同じで高い。
波形ア・イ・ウは、横軸の同じ長さが同じ時間を表す。イはアより振幅が大きく、同じ時間内の山の数はアと同じ。ウはアと振幅が同じで、同じ時間内の山の数はアの2倍である。アと比べたイ・ウの音について、正しい組み合わせを選びなさい。
- ア イは大きく高さは同じ。ウは大きさが同じで高い。
- イ イは高く大きさは同じ。ウは高さが同じで大きい。
- ウ イは大きく高さは同じ。ウは大きさが同じで低い。
- エ イは小さく高さは同じ。ウは大きさが同じで高い。
確認問題4の解説
栞先生
答え：ア。イは振幅だけが大きいので音が大きく高さは同じ、ウは振動数が多いので音が高く大きさは同じです。
答え：ア
解き方
1. イ：振幅がアより大きいので、音は大きい
↓
2. イ：山の数がアと同じなので、高さは同じ
↓
3. ウ：振幅がアと同じなので、大きさは同じ
↓
4. ウ：山の数がアの2倍なので、音は高い
弦の条件と音の高さ
栞先生
弦でほかの条件をそろえて１つだけ変えると、振動する部分を短くするか張りを強くすれば振動数が多くなり、音は高くなります。長くするか太くすれば振動数が少なくなり、音は低くなります。
| ほかの条件が同じとき | 振動数と音の高さ |
|---|---|
| 振動する部分を短くする | 振動数が多くなり、高い |
| 振動する部分を長くする | 振動数が少なくなり、低い |
| 弦を太くする | 振動数が少なくなり、低い |
| 張りを強くする | 振動数が多くなり、高い |
| 強くはじく | 振幅が大きくなり、音は大きい |
弦を強くはじくと振幅が大きくなり、音は大きくなります。はじく強さだけを変えたとき、音の高さは変わりません。
確認問題5
栞先生
モノコードの弦を同じ強さではじく。ほかの条件を変えずに、音を高くする操作をすべて選びなさい。 ① 弦の振動する部分を短くする ② 弦の振動する部分を長くする ③ 弦を太くする ④ 弦の張りを強くする
モノコードの弦を同じ強さではじく。ほかの条件を変えずに、音を高くする操作をすべて選びなさい。
- ① 弦の振動する部分を短くする
- ② 弦の振動する部分を長くする
- ③ 弦を太くする
- ④ 弦の張りを強くする
確認問題5の解説
栞先生
答え：①、④。短くするか張りを強くすると振動数が多くなり、②と③では少なくなるためです。
答え：①,④
解き方
1. 短くすると振動数が多くなり、高い音になるので①を選ぶ
↓
2. 長くする②と太くする③は振動数が少なくなり、低い音になる
↓
3. 張りを強くすると振動数が多くなり、高い音になるので④も選ぶ
音を伝えるものを確かめる
栞先生
音は空気などの気体だけでなく、水などの液体や鉄などの固体を通っても伝わります。音が届くには、その間に音を伝える物質が必要です。
音を伝えるもの：気体・液体・固体などの物質。物質がない真空では音は伝わらない
| 音を伝えるもの | 音の伝わり方 |
|---|---|
| 空気などの気体 | 伝わる |
| 水などの液体 | 伝わる |
| 鉄などの固体 | 伝わる |
| 真空 | 伝える物質がなく、伝わらない |
真空には音を伝える物質がないため、音は伝わりません。鳴っているものがあるかどうかと、その音が外まで届くかどうかを分けて考えます。
確認問題6
栞先生
音を鳴らしているブザーを容器に入れ、容器の外で音を聞きながら中の空気を抜いていく。ブザーの音の聞こえ方はどう変わるか。その理由を「音を伝えるもの」という言葉を使って説明しなさい。
音を鳴らしているブザーを容器に入れ、容器の外で音を聞きながら中の空気を抜いていく。ブザーの音の聞こえ方はどう変わるか。その理由を「音を伝えるもの」という言葉を使って説明しなさい。
確認問題6の解説
栞先生
答え：容器の中の空気を抜いていくにつれて、ブザーの音はだんだん小さくなり、空気がほとんどなくなると聞こえなくなる。音を伝えるものである空気が減っていき、真空では音を伝えるものがないため音が伝わらないから。
答え：容器の中の空気を抜いていくにつれて、ブザーの音はだんだん小さくなり、空気がほとんどなくなると聞こえなくなる。音を伝えるものである空気が減っていき、真空では音を伝えるものがないため音が伝わらないから。
解き方
1. 空気を抜くにつれて、容器の中で音を伝えるものが減る
↓
2. 外では音がだんだん小さく聞こえる
↓
3. 空気がほとんどなくなると聞こえなくなる。真空には音を伝えるものがない
よくある取り違え
栞先生
山の数が増えた波形を大きな音と判断したくなることがあります。山の数は同じ時間内なら振動数、中心から山までの高さは振幅に対応します。音の高さと大きさを別々に確かめましょう。
× 真空でも音は伝わる
○ 音を運ぶ物質がない真空では伝わらない
× 振動数が多いほど音が大きい
○ 振動数は高さ、振幅は大きさに対応
ブザーが鳴っていれば真空でも外に聞こえると考えるのも自然です。ただ、伝える物質がなければ音は届きません。
今日の要点
栞先生
音が進んだ距離は速さと時間から求めます。波形では横の目盛りから周期と振動数を読み、同じ時間幅の山の数で高さを比べます。縦の振幅は音の大きさに対応し、物質がない真空では音は伝わりません。
- 音の速さ×時間＝音が進んだ距離
- 波形の周期から振動数を求め、同じ時間内の山の数で高さを比べる
- 振幅は音の大きさ、音を伝えるものがない真空では伝わらない
よくある質問
同じ時間の山が増えたら、音は大きくなりますか？
山の数に注目した考え方はよい着眼点です。同じ時間で山が増えると振動数が多くなり、音は高くなります。音の大きさは振幅で比べます。
振幅が大きい波形は、音が小さいのでしょうか？
中心からのふれ幅が大きいほど、音は大きくなります。波形の縦の幅を見て判断します。
弦を長くすると、音は高くなりますか？
ほかの条件が同じなら、振動する部分が長いほど振動数は少なくなり、音は低くなります。高くしたい場合は短くします。
弦を太くすると、振動数は多くなりますか？
太さ以外の条件をそろえたとき、太い弦は振動数が少なくなり、音は低くなります。張りや長さの変化と分けて考えると整理しやすいです。
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解答・解説つきの演習プリント（別ページ）
解答・解説つきの演習プリント（別ページ）
この単元の授業
- Step 1a（準備中）
- Step 2（この記事）
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栞先生
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