音の振幅・振動数と音の性質を対応させる
七つの架空の測定例で、振幅、振動数、音の大きさと高さを確かめる14問と、根拠を書く六つの課題です。
学年・内容の目安 中学校第1学年「理科」の音の性質を読む補助教材。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校理科第1分野(1)ア(ア)㋒「音の性質」に関連し、振動の振幅・振動数と、音の大きさ・高さを結ぶ補助教材です。
解説を読む
波形を見ると、振動がどれだけ大きく振れるかと、同じ時間に何回繰り返すかを別々に読めます。振幅は振動の大きさ、振動数は1秒あたりの振動の回数です。同じ条件で比べ、どちらが音の大きさや高さに関わるかを説明しましょう。
必要な予備知識
秒、小数、回数の割り算を使います。音が続く時間と、振動の一往復にかかる時間を区別して読みます。
- 振幅は振動の中心から山または谷までの最大のずれで読む。
- 同じ時間あたりの振動の回数を比べる。1秒あたりの回数はHzで表す。
- 同じ条件の作例では、振幅が大きいほど音が大きく、振動数が多いほど音が高い。
- 波形の見た目を比べる前に、縦軸、横軸、録音条件を確かめる。
解き方の例
波形の山と谷の間が10目盛りでも、中心から山までが5目盛りなら振幅は5目盛りです。
よくある間違い
- 山から谷までの幅を振幅にする。
- 時間の目盛りが違う波形を、山の個数だけで比べる。
- 振幅が二倍だから、耳で感じる大きさも必ず二倍と決める。
観察と考え方を講師と確かめる
選択では軸・中心・時間を確かめます。記述では、比較に使う量と条件を示し、振幅と振動数、音の大きさと高さを結び付けます。音を実際に聞いた印象は記録値と分けます。
音源や記録の条件をそろえた作例を使います。聞こえ方の倍率、音圧レベルや音色の詳しい分析は別の学習で扱います。
読む文章・資料
同じ回数で振れ方が違う
同じスピーカーと録音設定で二つの音A、Bを記録しました。両方とも0.020秒にちょうど四回繰り返します。縦軸の振幅はAが2目盛り、Bが4目盛りです。
同じ振幅で回数が違う
同じ器具でCとDを記録しました。両方の振幅は3目盛りです。0.010秒にCは二回、Dは五回の振動を記録しました。
時間の幅が違う二つの波形
EとFはどちらも記録の中で四回繰り返しています。Eの記録は0.020秒分、Fの記録は0.040秒分です。横軸以外の設定は同じです。
中心から山までの幅
ある波形の中心は0目盛り、山は+3目盛り、谷は−3目盛りです。縦軸の表示は等間隔です。
振幅と振動数を両方読む
GとHの波形は、同じ録音設定で0.030秒分を並べたものです。Gは六回で振幅3目盛り、Hは三回で振幅5目盛りです。
大きさの倍率まで言えるか
同じ楽器で、同じ高さの音I、Jを記録しました。同じ録音設定では、Jの波形の振幅はIの二倍でした。耳で感じる大きさの倍率を調べる実験はしていません。
軸の目盛りが消えた記録
KとLは別々のファイルに入った波形です。山がそれぞれ三つと六つありますが、記録に何秒分が入っているかと、縦軸の単位・録音時の設定は表示されていません。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：同じ回数で振れ方が違う
AとBで、1秒あたりの振動の回数はどちらが多いですか。
- 振幅が大きいBの方が多い。
- 同じ時間に四回なので同じ。
- 振幅の小さいAの方が多い。
答えと解説
同じ時間に四回なので同じ。
振動数は縦の幅とは別に、同じ時間内の回数で比べます。
資料：同じ回数で振れ方が違う
同じ設定で記録した二つの音の比較はどれですか。
- Aの方が大きく、高さも異なる。
- Bの方が高く、音の大きさは同じ。
- Bの方が大きく、音の高さは同じ。
答えと解説
Bの方が大きく、音の高さは同じ。
Bの振幅は大きく、両方の振動数は同じです。
資料：同じ振幅で回数が違う
Cの振動数はどれですか。
- 200 Hz
- 20 Hz
- 500 Hz
答えと解説
200 Hz
0.010秒に二回なので、1秒あたりは2÷0.010＝200回です。
資料：同じ振幅で回数が違う
CとDの音の高さを、二つの回数から比べるのはどれですか。
- 振幅の3目盛りを比べて、CとDは等しい高さとする。
- 同じ時間に五回のDの方が高い。
- 同じ時間に二回のCの方が高い。
答えと解説
同じ時間に五回のDの方が高い。
短い時間に繰り返す回数が多い方が、振動数も大きくなります。
資料：時間の幅が違う二つの波形
EとFの振動数の組はどれですか。
- Eが100 Hz、Fが200 Hz。
- 両方とも4 Hz。
- Eが200 Hz、Fが100 Hz。
答えと解説
Eが200 Hz、Fが100 Hz。
回数4を、それぞれ0.020秒と0.040秒で割ります。
資料：時間の幅が違う二つの波形
記録の中の回数が同じでも高さが異なる理由はどれですか。
- 記録が表す時間が違い、1秒あたりに直すと回数が異なる。
- 記録の中の回数が同じなら、時間を調べても振動数は変わらない。
- 記録する時間が長い方の波には、四つより多い山がある。
答えと解説
記録が表す時間が違い、1秒あたりに直すと回数が異なる。
Eの方が短い時間に同じ四回を繰り返しています。
資料：中心から山までの幅
この波形の振幅はどれですか。
- 6目盛り
- 3目盛り
- 1.5目盛り
答えと解説
3目盛り
振幅は中心の0から山の+3までのずれです。
資料：中心から山までの幅
山から谷までの6目盛りと振幅の関係はどれですか。
- 6目盛りは振動数を表す。
- 中心が0なので振幅は山と谷を足す。
- 山と谷の間は、中心から片側への振幅の二倍。
答えと解説
山と谷の間は、中心から片側への振幅の二倍。
中心をはさんで+3と−3に振れるので、両端の間は6目盛りです。
資料：振幅と振動数を両方読む
GとHの音の高さ・大きさの比較はどれですか。
- Gの方が高く、Hの方が大きい。
- Gの方が大きく、Hの方が高い。
- どちらも六回振動し、振幅は3目盛りと読む。
答えと解説
Gの方が高く、Hの方が大きい。
同じ時間の回数はGが多く、振幅はHが大きくなっています。
資料：振幅と振動数を両方読む
Gが高いことを支える数字の比較はどれですか。
- Gの振幅3とHの振幅5を比べる。
- 同じ0.030秒の六回と三回を比べる。
- Gの回数6とHの振幅5をそのまま比べる。
答えと解説
同じ0.030秒の六回と三回を比べる。
高さは同じ時間の振動回数から比べます。
資料：大きさの倍率まで言えるか
この例のJについて、記録から言えるのはどれですか。
- 音の高さはIの二倍である。
- 耳で感じる大きさも二倍と測った。
- 波形の振幅はIの二倍だが、聞こえ方の倍率は測っていない。
答えと解説
波形の振幅はIの二倍だが、聞こえ方の倍率は測っていない。
同じ高さで比べた波形の振幅の比と、聞こえ方の比を分けます。
資料：大きさの倍率まで言えるか
IとJで音の高さが同じことを波形で確かめるには、何を比べますか。
- 同じ時間の振動の回数。
- 縦軸の中心から山までの目盛り。
- 山と谷の間の目盛り。
答えと解説
同じ時間の振動の回数。
高さに関わるのは振動数です。
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの音の高さを比べる前に確かめる情報はどれですか。
- 縦軸で波が達した最大の値。
- 記録が示す時間の幅。
- ファイルの文字数。
答えと解説
記録が示す時間の幅。
時間の幅が分からないと、1秒あたりの回数を比べられません。
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの波形から言える範囲はどれですか。
- 山が六つあるLは、同じ設定を確かめなくても大きな音である。
- 山の数が違うので、両方の記録時間が同じだったと分かる。
- 山の個数は数えられるが、時間と設定を確かめてから高さや大きさを比べる。
答えと解説
山の個数は数えられるが、時間と設定を確かめてから高さや大きさを比べる。
振動数には時間の幅、振幅の比較には縦軸と録音条件が必要です。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：同じ回数で振れ方が違う
AとBの回数と振幅から、音の高さと大きさを分けて説明しましょう。
答えと解説
同じ0.020秒に四回ずつなので、振動数は同じで高さも同じです。振幅はBが4目盛りでAより大きく、同じ設定ではBの音の方が大きいと読みます。
振幅の二倍を、聞こえ方の倍率にはしません。
- AとBは同じ時間内で回数が同じなので、音の高さが等しいと示す。
- 振幅の比較から、同じ録音条件ではBの音が大きいと示す。
資料：同じ振幅で回数が違う
CとDの振動数を求め、音の高さを比べましょう。
答えと解説
0.010秒の回数をその時間で割ると、Cは200 Hz、Dは500 Hzです。Dは振動数が多く、高い音です。
振幅が同じでも、高さは変わります。
- 振動の回数を0.010秒で割り、Cを200 Hz、Dを500 Hzとする。
- 振動数の大きいDが高い音だと示す。
資料：時間の幅が違う二つの波形
記録の中の回数が同じでも、Eの方が高いことを、時間の長さを使って説明しましょう。
答えと解説
Eは0.020秒に四回、Fは0.040秒に四回です。Eの方が短い時間に四回繰り返すので、1秒あたりの回数が多く、高い音です。
200 Hzと100 Hzを示してもよいです。
- EとFは同じ四回で、Eは0.020秒、Fは0.040秒と時間を比べる。
- 短い時間に同じ回数繰り返すEの方が振動数が多く、音が高いと説明する。
資料：中心から山までの幅
この波形の振幅と、山から谷までの幅を区別して説明しましょう。
答えと解説
中心の0から山の+3までが3目盛りなので振幅は3目盛りです。山の+3から谷の−3までは、中心をまたぐ6目盛りです。
どちらも同じ縦軸で読みます。
- 中心から山までを測って振幅を3目盛りとする。
- 山から谷までの幅を6目盛りとし、振幅と区別する。
資料：振幅と振動数を両方読む
GとHについて、高い方と大きい方が同じとは限らないことを数字で説明しましょう。
答えと解説
同じ時間にGは六回、Hは三回なのでGが高い音です。一方で振幅はGが3、Hが5目盛りなので、同じ条件ではHが大きい音です。
違う量の数字を混ぜずに比べます。
- 同じ時間の六回と三回を比べ、Gの方が高い音と示す。
- 3目盛りと5目盛りの振幅を比べ、同じ条件ではHの方が大きい音と示す。
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの高さと大きさを比べるために、元の記録で調べたいことを一つずつ挙げましょう。
答えと解説
高さには、それぞれの記録が何秒分かを調べ、1秒あたりの回数を比べます。大きさには、縦軸の目盛りの単位と録音設定がそろっているかを確かめます。
見た目の山の数だけでは判断しません。
- 高さを比べるには時間の幅を確かめ、1秒あたりの回数を求めると示す。
- 大きさを比べるには縦軸の目盛りの単位や録音条件を確かめ、振幅を比べると示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 音の振幅・振動数と音の性質を対応させる
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/relate-sound-amplitude-and-frequency-to-loudness-and-pitch/
選択では軸・中心・時間を確かめます。記述では、比較に使う量と条件を示し、振幅と振動数、音の大きさと高さを結び付けます。音を実際に聞いた印象は記録値と分けます。
読む文章・資料
同じ回数で振れ方が違う
同じスピーカーと録音設定で二つの音A、Bを記録しました。両方とも0.020秒にちょうど四回繰り返します。縦軸の振幅はAが2目盛り、Bが4目盛りです。
同じ振幅で回数が違う
同じ器具でCとDを記録しました。両方の振幅は3目盛りです。0.010秒にCは二回、Dは五回の振動を記録しました。
時間の幅が違う二つの波形
EとFはどちらも記録の中で四回繰り返しています。Eの記録は0.020秒分、Fの記録は0.040秒分です。横軸以外の設定は同じです。
中心から山までの幅
ある波形の中心は0目盛り、山は+3目盛り、谷は−3目盛りです。縦軸の表示は等間隔です。
振幅と振動数を両方読む
GとHの波形は、同じ録音設定で0.030秒分を並べたものです。Gは六回で振幅3目盛り、Hは三回で振幅5目盛りです。
大きさの倍率まで言えるか
同じ楽器で、同じ高さの音I、Jを記録しました。同じ録音設定では、Jの波形の振幅はIの二倍でした。耳で感じる大きさの倍率を調べる実験はしていません。
軸の目盛りが消えた記録
KとLは別々のファイルに入った波形です。山がそれぞれ三つと六つありますが、記録に何秒分が入っているかと、縦軸の単位・録音時の設定は表示されていません。
資料：同じ回数で振れ方が違う
AとBで、1秒あたりの振動の回数はどちらが多いですか。
- 振幅が大きいBの方が多い。
- 同じ時間に四回なので同じ。
- 振幅の小さいAの方が多い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ回数で振れ方が違う
同じ設定で記録した二つの音の比較はどれですか。
- Aの方が大きく、高さも異なる。
- Bの方が高く、音の大きさは同じ。
- Bの方が大きく、音の高さは同じ。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ振幅で回数が違う
Cの振動数はどれですか。
- 200 Hz
- 20 Hz
- 500 Hz
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ振幅で回数が違う
CとDの音の高さを、二つの回数から比べるのはどれですか。
- 振幅の3目盛りを比べて、CとDは等しい高さとする。
- 同じ時間に五回のDの方が高い。
- 同じ時間に二回のCの方が高い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：時間の幅が違う二つの波形
EとFの振動数の組はどれですか。
- Eが100 Hz、Fが200 Hz。
- 両方とも4 Hz。
- Eが200 Hz、Fが100 Hz。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：時間の幅が違う二つの波形
記録の中の回数が同じでも高さが異なる理由はどれですか。
- 記録が表す時間が違い、1秒あたりに直すと回数が異なる。
- 記録の中の回数が同じなら、時間を調べても振動数は変わらない。
- 記録する時間が長い方の波には、四つより多い山がある。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：中心から山までの幅
この波形の振幅はどれですか。
- 6目盛り
- 3目盛り
- 1.5目盛り
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：中心から山までの幅
山から谷までの6目盛りと振幅の関係はどれですか。
- 6目盛りは振動数を表す。
- 中心が0なので振幅は山と谷を足す。
- 山と谷の間は、中心から片側への振幅の二倍。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：振幅と振動数を両方読む
GとHの音の高さ・大きさの比較はどれですか。
- Gの方が高く、Hの方が大きい。
- Gの方が大きく、Hの方が高い。
- どちらも六回振動し、振幅は3目盛りと読む。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：振幅と振動数を両方読む
Gが高いことを支える数字の比較はどれですか。
- Gの振幅3とHの振幅5を比べる。
- 同じ0.030秒の六回と三回を比べる。
- Gの回数6とHの振幅5をそのまま比べる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：大きさの倍率まで言えるか
この例のJについて、記録から言えるのはどれですか。
- 音の高さはIの二倍である。
- 耳で感じる大きさも二倍と測った。
- 波形の振幅はIの二倍だが、聞こえ方の倍率は測っていない。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：大きさの倍率まで言えるか
IとJで音の高さが同じことを波形で確かめるには、何を比べますか。
- 同じ時間の振動の回数。
- 縦軸の中心から山までの目盛り。
- 山と谷の間の目盛り。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの音の高さを比べる前に確かめる情報はどれですか。
- 縦軸で波が達した最大の値。
- 記録が示す時間の幅。
- ファイルの文字数。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの波形から言える範囲はどれですか。
- 山が六つあるLは、同じ設定を確かめなくても大きな音である。
- 山の数が違うので、両方の記録時間が同じだったと分かる。
- 山の個数は数えられるが、時間と設定を確かめてから高さや大きさを比べる。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：同じ回数で振れ方が違う
AとBの回数と振幅から、音の高さと大きさを分けて説明しましょう。
資料：同じ振幅で回数が違う
CとDの振動数を求め、音の高さを比べましょう。
資料：時間の幅が違う二つの波形
記録の中の回数が同じでも、Eの方が高いことを、時間の長さを使って説明しましょう。
資料：中心から山までの幅
この波形の振幅と、山から谷までの幅を区別して説明しましょう。
資料：振幅と振動数を両方読む
GとHについて、高い方と大きい方が同じとは限らないことを数字で説明しましょう。
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの高さと大きさを比べるために、元の記録で調べたいことを一つずつ挙げましょう。
解答: 音の振幅・振動数と音の性質を対応させる
同じ時間に四回なので同じ。
振動数は縦の幅とは別に、同じ時間内の回数で比べます。
Bの方が大きく、音の高さは同じ。
Bの振幅は大きく、両方の振動数は同じです。
200 Hz
0.010秒に二回なので、1秒あたりは2÷0.010＝200回です。
同じ時間に五回のDの方が高い。
短い時間に繰り返す回数が多い方が、振動数も大きくなります。
Eが200 Hz、Fが100 Hz。
回数4を、それぞれ0.020秒と0.040秒で割ります。
記録が表す時間が違い、1秒あたりに直すと回数が異なる。
Eの方が短い時間に同じ四回を繰り返しています。
3目盛り
振幅は中心の0から山の+3までのずれです。
山と谷の間は、中心から片側への振幅の二倍。
中心をはさんで+3と−3に振れるので、両端の間は6目盛りです。
Gの方が高く、Hの方が大きい。
同じ時間の回数はGが多く、振幅はHが大きくなっています。
同じ0.030秒の六回と三回を比べる。
高さは同じ時間の振動回数から比べます。
波形の振幅はIの二倍だが、聞こえ方の倍率は測っていない。
同じ高さで比べた波形の振幅の比と、聞こえ方の比を分けます。
同じ時間の振動の回数。
高さに関わるのは振動数です。
記録が示す時間の幅。
時間の幅が分からないと、1秒あたりの回数を比べられません。
山の個数は数えられるが、時間と設定を確かめてから高さや大きさを比べる。
振動数には時間の幅、振幅の比較には縦軸と録音条件が必要です。
記述問題の解答・確認の観点
資料：同じ回数で振れ方が違う
AとBの回数と振幅から、音の高さと大きさを分けて説明しましょう。
同じ0.020秒に四回ずつなので、振動数は同じで高さも同じです。振幅はBが4目盛りでAより大きく、同じ設定ではBの音の方が大きいと読みます。
振幅の二倍を、聞こえ方の倍率にはしません。
- AとBは同じ時間内で回数が同じなので、音の高さが等しいと示す。
- 振幅の比較から、同じ録音条件ではBの音が大きいと示す。
資料：同じ振幅で回数が違う
CとDの振動数を求め、音の高さを比べましょう。
0.010秒の回数をその時間で割ると、Cは200 Hz、Dは500 Hzです。Dは振動数が多く、高い音です。
振幅が同じでも、高さは変わります。
- 振動の回数を0.010秒で割り、Cを200 Hz、Dを500 Hzとする。
- 振動数の大きいDが高い音だと示す。
資料：時間の幅が違う二つの波形
記録の中の回数が同じでも、Eの方が高いことを、時間の長さを使って説明しましょう。
Eは0.020秒に四回、Fは0.040秒に四回です。Eの方が短い時間に四回繰り返すので、1秒あたりの回数が多く、高い音です。
200 Hzと100 Hzを示してもよいです。
- EとFは同じ四回で、Eは0.020秒、Fは0.040秒と時間を比べる。
- 短い時間に同じ回数繰り返すEの方が振動数が多く、音が高いと説明する。
資料：中心から山までの幅
この波形の振幅と、山から谷までの幅を区別して説明しましょう。
中心の0から山の+3までが3目盛りなので振幅は3目盛りです。山の+3から谷の−3までは、中心をまたぐ6目盛りです。
どちらも同じ縦軸で読みます。
- 中心から山までを測って振幅を3目盛りとする。
- 山から谷までの幅を6目盛りとし、振幅と区別する。
資料：振幅と振動数を両方読む
GとHについて、高い方と大きい方が同じとは限らないことを数字で説明しましょう。
同じ時間にGは六回、Hは三回なのでGが高い音です。一方で振幅はGが3、Hが5目盛りなので、同じ条件ではHが大きい音です。
違う量の数字を混ぜずに比べます。
- 同じ時間の六回と三回を比べ、Gの方が高い音と示す。
- 3目盛りと5目盛りの振幅を比べ、同じ条件ではHの方が大きい音と示す。
資料：軸の目盛りが消えた記録
KとLの高さと大きさを比べるために、元の記録で調べたいことを一つずつ挙げましょう。
高さには、それぞれの記録が何秒分かを調べ、1秒あたりの回数を比べます。大きさには、縦軸の目盛りの単位と録音設定がそろっているかを確かめます。
見た目の山の数だけでは判断しません。
- 高さを比べるには時間の幅を確かめ、1秒あたりの回数を求めると示す。
- 大きさを比べるには縦軸の目盛りの単位や録音条件を確かめ、振幅を比べると示す。