自動車研究所：データで走行距離を予測しよう
自動車を組み立て、モーターの設定値を変えて走行距離を測ります。散布図から関係を見つけ、新しい走行距離を予測しましょう。
自動車の研究を始めよう
先生向けメモ
13～15歳向け・全2回、計90分。1回目は研究課題・組み立て・走行コード、2回目は測定・散布図・予測・発表です。組み立て、操作、測定、記録の役割を交代しましょう。
皆さんは新しい自動車を試験する研究員です。「よく走る」ではなく、どんな測定結果で性能を説明できるでしょうか。
モーターの設定値を上げると、同じ5秒間でより遠くまで走るでしょうか。実験前に予想と理由を話しましょう。
モーター設定値（%）はモーターへの命令です。実際の走行速度を直接測った値ではありません。
実験用自動車を組み立てよう
写真の順に組み立てましょう。しっかりつなぎ、車輪が自由に回るか確認します。
正面・側面の写真を見る
車輪が均等に床に接し、ブロックが固定されていますか。電源を切って軽く押し、まっすぐ転がるか確かめましょう。
接続して走行コードを作ろう
- 電源とグループ
モーター2個の電源を入れ、キットのグループ番号を確認します。
- ブロックを接続
アプリ右上の「ブロックを接続」を選び、グループ番号を入力します。
- 自分のモーターをペアリング
モーターを選んでChromeの画面でペアリングします。接続済みのモーターは再選択しません。
設定値を変え、時間はそろえよう
両モーターを40%に設定し、5秒走らせて両方を止めます。次の実験では両方を50%、60%、70%、80%へ一緒に変えます。
@greenFlag が押されたとき :: hat events DCモーター [1 v] の速度を (40) %にする :: #0FBD8C DCモーター [2 v] の速度を (40) %にする :: #0FBD8C DCモーター [1 v] を [左に回転 v] :: #0FBD8C DCモーター [2 v] を [右に回転 v] :: #0FBD8C (5) 秒待つ :: control DCモーター [1 v] を止める :: #0FBD8C DCモーター [2 v] を止める :: #0FBD8C
モーターは向かい合うため、回転方向を逆にします。短く試して前にまっすぐ進むか確認しましょう。車輪に触る前に両モーターを止め、進路を空けます。
実験して記録しよう
| 項目 | 方法・説明 |
|---|---|
| 変えるもの・独立変数 | 両モーターの設定値：40%、50%、60%、70%、80% |
| 測るもの・従属変数 | 5秒間の走行距離（cm） |
| そろえるもの・統制変数 | 走行時間5秒、車体、床、出発位置、積載物を同じにします。 |
- スタートラインにそろえる
車体の同じ位置をスタートラインに合わせ、両モーターを設定します。
- 5秒走らせて測る
停止後、同じ基準点が移動した距離をcmで測って記録します。
- 設定値を変えて繰り返す
40%から80%まで順に試します。できれば同じ設定で何度か測り、ばらつきも比べましょう。
| モーター設定値（%） | 例の距離（cm） | 自分たちの距離（cm） |
|---|---|---|
| 40 | 5 | ________ |
| 50 | 6 | ________ |
| 60 | 8.5 | ________ |
| 70 | 10 | ________ |
| 80 | 13 | ________ |
例の距離は教材の練習用データです。実際の車体が同じ距離を走るとは限りません。自分たちの欄に実測値を記録しましょう。
データを分析して予測しよう
アプリ左下の拡張機能からデータチャートを追加します。点を消し、題名を決め、（設定値,距離）の組をセミコロンで区切って読み込みます。最後に散布図を表示します。
@greenFlag が押されたとき :: hat events すべての点を消す :: #1f8bf0 チャートの題名を [モーター設定値と5秒間の走行距離] にする :: #1f8bf0 点 [40,5;50,6;60,8.5;70,10;80,13] を読み込む :: #1f8bf0 散布図を表示する :: #1f8bf0 [予測距離・100% v] を (xが (100) のときのyの予測値 :: #1f8bf0) にする :: variables
40,5は40%と5cmの組です。アプリに入れるデータの小数には点（.）を使います。自分たちの分析では例を実測値に置き換えましょう。
横軸：モーター設定値（%）・縦軸：5秒間の走行距離（cm）
一つの点は何を表す？
一回の実験で測った設定値と距離の組です。（40, 5）は40%で5秒走り、5cm進んだことを表します。
点はどちらへ並んでいる？
例では設定値が高いほど距離が増える傾向があります。自分たちのデータも同じでしょうか。大きく外れた点は床、出発位置、車輪を確認します。
100%での距離を予測しよう
100%は測定した40～80%の範囲外です。予測は関係が続くと仮定した推定で、実測ではありません。予想と理由を書き、十分な空間と安全を確保できる場合だけ同じ5秒で試して比べます。
例データの計算結果を見る
五つの例の点に直線を当てはめると、100%では約16.5cmと予測されます。例データからの線形予測で、実際の走行距離を保証するものではありません。
横軸：モーター設定値（%）・縦軸：5秒間の走行距離（cm）
| 項目 | 方法・説明 |
|---|---|
| 実験結果 | 設定値によって距離はどう変わりましたか。表と散布図を根拠に説明します。 |
| 予測と比較 | 100%では何cmと予想しましたか。試した場合は差と考えられる理由を話しましょう。 |
| 振り返り | 測定、記録、散布図の説明、予測から、できたことと練習したいことを一つずつ選びます。 |
プログラムを止めてモーターの電源を切り、ブロックと測定用具を片付けます。
組み立てて、プログラムして、ためしてみたかな？ タップして記録しよう。