エネルギー資源

　エネルギー資源とその利用について。現物を見ながら，我が国の今後のエネルギーについて考えてもらいましょう。もちろんですが…ウランペレットはレプリカです(^_^;)

霧箱で放射線（の飛跡）の観察

　エネルギーの単元のまとめで発電方法について学習。放射線も扱いますので霧箱でその飛跡を観察しました。NaRiKaの小型ペルチェ霧箱 SML-02で。

手回し発電機どうしをつないで発電機を回したら（変換効率）

　手回し発電機どうしをつないで，片方のハンドルを回したとき，もう片方のハンドルの回転は？

エネルギー変換効率

　水の入ったペットボトル（500mL)を1mの高さから落下，プーリー付きゼネコンを回して発電し，ＬＥＤを点灯させました。同時に電流Ｉ（Ａ）と電圧（Ｖ）を測定し，電力（仕事率）Ｐ（Ｗ）を求めます。さらに，ＬＥＤの点灯時間Ｔ（ｓ）から，電力量（電気エネルギー）を求め，変換効率を求めました。5Ｊ→1～2Ｊで，変換効率は20～40％程度でした。

いろいろなエネルギーの変換

　さまざまなエネルギーの変換×6種類。
光電池→電子オルゴール
光電池→モーター（プロペラ）
手回し発電機→ペルティエ素子
ペルティエ素子→電子オルゴール
簡易燃料電池→電子オルゴール
手回し発電機→豆電球（LED）
　モーターは小型の光電池用ではなくFA-130RAを使用，光電池専用ではないですが充分回転してくれます。モーターの導線の端は，翌年も接触不良の心配がないように，圧着端子で処理と一手間かけました。
　電子オルゴールとLEDは過電圧に弱い（）ので手回し発電機にはあえてつながせないのも密かな重要ポイントです。
　ペルティエ素子は氷とお湯ではオルゴールが鳴りませんでしたので，氷と「ガスマッチの直火」で強行しました。
　簡易燃料電池は，タレびん（小）に待ち針を２本電極にして，「９V電池」で電気分解その後，電子オルゴールを鳴らしました。手回し発電機による電気分解ではオルゴールは鳴りませんので注意

手回し発電機に加える力・回転数と豆電球のつなぎ方（直列・並列）の関係

　手回し発電機を回して，豆電球を１個，豆電球２個を並列につないだときの手応え（ハンドルを回す力）を比べます。当然，２個並列の方が手応えが大きく（力が大きい）なります。
　そこで，今度は豆電球２個を直列につないだら，手応えがどうなるか仮説を立てて議論。回路図を書いて，電気エネルギー（∝電力）を比べると…どちらもW=２VI。
　さて，結果は？？という学習です。発電機に加える力と回転数（速さ），電圧と電流の関係は高校物理で扱う内容ですが，仕事とエネルギーの概念で得た知識でも解釈が可能です。発展的な学習として実践してみました。

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。

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？？

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。

『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。