K's理科実験室 ~K's Science Lab~

中学校理科の教材に関するメモなど

 
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Astro Blaster すっとびボール Galilean Cannon

 すっとびボール(商品名:Astro Blaster , Galilean Cannon)を使って,力学的エネルギー保存について考えます。質量の異なる4種類のスーパーボールを連結した状態で,ある高さから落下させると,一番上の球が天井まで跳ね上がるという現象。
 一見,「力学的エネルギーが保存されていないのでは?」との疑問を持ってしまう場合もあり,さまざまな意味でインパクトの大きい現象。
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質量の異なる球を同じ高さから落として弾ませたら

 力学的エネルギー保存と仕事の単元の学習で,「異なる球(直径差が約2倍,質量差約8倍)を同じ高さから落としたら,跳ね上がる高さは?」というテーマについて考える活動。使用したのは直径差2倍ほどの2つのスーパーボール。直径が2倍なので質量は8倍と考えると,位置エネルギーは8倍?では跳ね上がる高さは??
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3種類の金属の密度

 3種類の金属それぞれの質量と体積から密度を求め,物質名を推測する実験。メスシリンダーの使い方や,水に沈める前後のメスシリンダーの読みの差から体積を求める,測定値から密度を計算するなど,科学的に分析するための要素が詰まっています。
 3年前にホームセンターで購入し,金属用のこぎりで切断した黄銅,アルミニウム,銅の3種類を使用しました。
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振り子

 位置エネルギー(potential energy)と運動エネルギー(kinetic energy)の移り変わり。力学的エネルギー(mechanical energy)保存について振り子で学習。
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『吹き矢』で仕事とエネルギー

 以前,板倉聖宣さんの講義で紹介していただいた「吹き矢」による仕事とエネルギーの関連付け。
 φ5mmのストローとマッチ棒で簡易吹き矢をつくり,ストローの長さが短いとほとんど飛びませんが,ストローを4~5こつなげると新聞紙程度なら穴が空くほどの勢いに。
 仕事=力×距離で,ストローの長さ∝距離の関係から,マッチ棒にした仕事が大きくなり,マッチ棒の運動エネルギー∝速さ^2が増大するという現象を確かめました。新聞紙を貫通したことは,プロジェクターの前に新聞紙をかざすと確認しやすい。
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水とエタノールの密度

 メスシリンダー,電子てんびんを使って,水とエタノールそれぞれ10mLの質量を測定。その結果から密度を求めます。メスシリンダーの使い方や,目盛りの読み,有効数字の扱い,実験誤差など非常に重要な要素がぎっしり詰まった大事な実験です。
 エタノールの小分けには,100mLプラスチックボトルを使用しました。このボトルは何かと便利なので,買い置きしておくことにします。
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運動エネルギー

 運動エネルギーが速さ(の2乗)と質量に比例することを確かめる。高校物理のK=(mv^2)/2,U=mghにつなげるためにも,実験を通して得られたデータをグラフにして解析させたい。
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位置エネルギー

 位置エネルギーの大きさが高さ,質量に比例することを確かめる実験。
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金星 2017/07/07

 梅雨の合間に撮影,前回より0.1等暗くなりました。
光度 -4.1等 視直径 17.3" 輝面比 0.65 太陽離角 43.0゚W
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白色の物質の性質

 砂糖,食塩,デンプンの性質を調べる実験。ガスバーナーの操作は上出来でした。また,加熱したときに燃えるか燃えないかについて,「燃えない」より「ガスバーナーで●●分間加熱しても変化しない」の方が科学的な表現であることを確認。石灰水の変化だけではなく,燃えているときの臭い,燃えた後に黒い物質が残った→炭素,触るとサクサクしていた→中に気体が入っていた?など,細かな観察力も育てたい実験。
 最終的には,物質によって性質が異なる事,性質が似ていれば似ているほど,同一の物質の可能性が高くなることなどを学習することになります。
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『理科の教育』2017年7月号

 雑誌「理科の教育」7月号。特集は「新学習指導要領(中学校)」と,タイムリーな話題です。ザッと読んでみたところ,1年の圧力が2年の気象に移動したり,生物が学年で動植物を分けず,1年で分類,2年でつくりとはたらきについて学習するなど,多少の移動はあるようです。「カリキュラムマネジメント」「見通し」「振り返り」「学びの地図」など新しい文言は登場しているものの,これまでも重要視されてきたことが,別の言葉で置き換わっているだけのように感じました。
 結局,これらの目標を学校現場レベルでどのようにしたら達成できるかについては,現場に任されたままのようです。当然ですが,今まで何故できなかったのか,については全く触れられていませんね…。絵に描いた餅にならないよう,自分にできることをやっていくだけだと思います。
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ガスバーナーの使い方

 ガスバーナーの使い方について。小学校で使ったことのある生徒は5/35人程度。ほとんどが初の経験です。まずは,ガスバーナーを使う意義(アルコールランプやガスコンロと比較した場合の,メリットデメリット),それから,ガスバーナーの構造をしっかり理解することが,むやみに怖がらず安全に操作するために重要なポイントであると考えます。
 ガスの通り道やガスの量を調節するしくみ,ガスだけではロウソクの火力と大差なく,空気との混合気体ができるしくみを押さえたいところです。そのためにはガスバーナーを分解することが有効。また,元栓やコックの役割を理解させるには,わざとガスの出る音を聞かせることも効果があります。
 また,利き腕にマッチ(ガスマッチ)をもつため,利き腕と逆の手(片手)で開け閉めできる状態にしておくこと,ガスバーナーの口付近にマッチの炎があれば安全であることを理解させます。
 さらに,点火後の不完全燃焼の状態から,空気を供給すれば,自ずと一瞬炎が大きくなるのは当然のことであることも理解させたい所です。などなど,意外に押さえたいポイントが多い学習です。
 とりあえず,1時間で全員合格することができました。なお,ガスマッチのしくみが分かっていないと,点火スイッチを勢いよく押してガスが出る前に圧電素子による火花が出てしまい,手こずっている生徒も意外に多く見られました。この点は次の授業で確認が必要です。
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道具と仕事(定滑車・動滑車)

 手で直接,定滑車,動滑車を使った場合の仕事の大きさについて実験。道具を使っても仕事の大きさは小さくならないという「仕事の原理」と,ならば何故に道具が存在するのか?という矛盾も合わせて議論させたいところです。
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タブレットPCの容量増加

 数年前に購入したタブレットPCの容量(標準で32G)がまずいことになってきたので,MicroSDカードを使って容量増加。
 ただし,SDカードはそのままでは,外部ストレージとして認識されるので,プログラムファイルや,DropBoxフォルダなどを作成できないことがあります。なので,ハードディスクドライブ同様の位置づけにする必要があります。
 以下のページを参考に設定しました。仮想ディスクの機能と,タスクスケジューラーを使って起動と同時に仮想ディスク化する方法のようです。とりあえず,10GB近いDropBoxをまるごと引っ越すことができました。
 おそらく,すぐに忘れるので,メモ。
https://appnote.info/2015/03/28/post-3110/
http://siso-lab.net/yoga-book-vhd-auto-attach/
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月 2017/06/17

 太陽のついでに下弦の月も撮影。
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太陽 2017/06/17

 金星のついでに,太陽も。下の2枚はSOHOのEIT(紫外),黒点画像。
左:CORONADO SM2T-60/BF10(波長656.28nm),NexImage5(2592×1944:5.7mm x 4.28mm  7mm diagonal)
右:TOMYTEC miniBORG50,f250mm NDフィルター,NexImage5
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Koichiro

Author:Koichiro
 公立中学校教師(理科)です。自然体験。科学的な実体験を通して,科学的に考えるとはどういうことなのか,そして科学の面白さや奥深さを実感できるような授業を目指しています。
 2011.3.11の震災当時には校舎が沈下,解体され,プレハブ仮設校舎の生活でしたが,たくさんの方からご支援いただき,なんとか観察・実験を継続することができました。自分の実践が少しでも他の理科教育に携わる方の参考になれば幸いです。自分のメモも兼ねて,授業実践や観察・実験教材などアップしています。
 なお,当サイトは観察・実験の実践を紹介するものであり,その安全を確実に保証するものではありません。授業などで実践する前には,充分な予備実験を行い,事故防止に努めて下さいますよう,よろしくお願いいたします。

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