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例会速報 2007/06/10 県立新城高校
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授業研究：真空の不思議 山本の発表
柏陽高時代、１学年がＳＳＨ課題研究「人間と科学」のテーマ決めを行う時期に、科学・技術の魅力を示して興味を喚起し、課題研究の指針を与える企画として「サイエンスワークショップ」が６月に行われていた。生徒は１５の特別講義から２つを選択して受講する。そのひとつとして行われた「真空の不思議」という講義の記録ビデオを見ながら、講義の組み立てと生徒の反応を分析した。
講義は映画「２００１年宇宙の旅」のオープニングシーンで宇宙を連想させてスタートし、空気が無くなったら何が起きるかという問題提起をした上で、真空落下、月面での落下（ビデオ）、富士山の空気、真空中の風船、真空中のマシュマロ、減圧沸騰、ゴムピタ君、真空中の吸盤、逆さコップ、真空中の逆さコップなどの実験を次々に示して生徒に考えさせる。ラストは「２００１年宇宙の旅」のクライマックスシーンを見て、「本当にこんなことができるものか、考えてみよう」とオープンエンドにした。
はじめはあまり乗り気でなかった一部の生徒が、次第に興味を持ち始める様子や、生徒が現象に注目して真剣に考えている様子が映像から読み取れる。
下は真空デシケータ中で行う、「真空中の吸盤」（左）と、「真空中の逆さコップ」（右）の実験シーン。
遠心力の演示 鈴木健夫さんの発表
ダイソーの回転台の上に板を付けて、ぐるぐる回せるようにする。その端にビーカーを両面テープでつけ、中にろうそくを立てて炎がどちらに傾くか予想させた後実演する。（これは以前例会でも紹介された。）鈴木さんは今年は、その発展を考えた。以前大量生産したフロッピーケース内におもりをつるした加速度計を、回転半径の違うところ２カ所にはりつけた。おもりはどちらがより傾くかを予想させる。ろうそくの方はほとんどの生徒が逆の予想をするが、こちらはあまり違う予想は出ない。でも実際に見せることで遠心力の理解を深められる。
例会では、回転台で回すより、生徒一人一人に加速度計を持たせて、手で持って９０度くらいの角度で左右に振るだけで見られると提案があった。手を伸ばした場合と、肘を腹につけて回す場合と比較すると違いがわかる。
電球の直列接続 鈴木健夫さんの発表
電球のワット数は、明るさの指標であり、２０Ｗの電球と１００Ｗの電球とでは、１００Ｗの方がかなり明るい（写真左）。しかし、直感的に考えるのとは逆に、抵抗は１００Ｗの方が小さい。そのため直列に接続すると、電圧配分は２０Ｗの方が大きくなり、そのため２０Ｗの方が明るくなる。
ここまでは、よく知られていることだが、明るさの比がどれくらいになるかやってみると、予想以上に１００Ｗの方が暗い。並列の場合の抵抗の比を考えると、１００Ｗ球の抵抗：２０Ｗ球の抵抗＝１：５なので、直列の場合、Ｐ＝ＩＶ＝ＲＩ^2より、１００Ｗ球の明るさ：２０Ｗ球の明るさ＝１：５になってもおかしくない。しかし、実際は１００Ｗ球はほとんど光らない（下左）。
そのわけは、電球が非オーム抵抗で、２０Ｗ球の方が発熱で抵抗値がより上がることによる。そんなのはＹＰＣのメンバーにとっては当たり前と言われそうだが、実際にやってみるとその予想外の差に驚く。例会では、電圧や電流値を実際に測ってみた（下右）。
スモークマシンで光線を見せる 水野さんの発表
水野さんは中学の光の学習で、光線を見せるために、これまでは線香の煙を使っていたが、煙の範囲も狭く、臭いもかなりある。煙は景気よいモグサでも臭いは泣き所だ。そこで水野さんは今年は舞台効果に使うスモークマシンを使ってやってみた。オイルミストを発生させる機械だ。
まず光の直進性の実験。煙の中をレーザー光線が直進していることを鮮やかに示すことができる。また、凸レンズ通過後の進路がわかっている３本の光線（凸レンズの軸に平行な光線はレンズ通過後焦点を通る。レンズの中心を通る光はそのまま直進する。焦点を通ってきた光線は凸レンズの軸に平行な光線になる）も、空間中に示すことができる。写真では光線がうまく写らないのが残念。
例会では、光束を使った演示の方がより立体的に示すことができるという指摘もあった。
スモークマシン自身の値段はピンキリで、ネット上で数千円からある。水野さんが購入したものは通販で２万円ほどとのこと。
爆鳴気の簡単な実験法 鈴木健夫さんの発表
物理屋が化学を担当すると、演示実験の蓄積不足に悩まされる。特に、火や爆発を伴うものは安全性の確信という点ではなかなかハードルが高く、レパートリーが増えない。そんな鈴木さんも気に入って積極的に扱っているのが水素の爆鳴気だ。水上置換で水素と酸素を取ると手間がかかるが、これは去年の科教協神奈川大会のお楽しみ広場で教わったという簡単な方法だ。
まず、酸素と水素はボンベで用意する。水素を酸から発生させると、発生量が見積もれず、作りすぎると危険なので、ボンベがおすすめだ。50mLの使い捨て注射器のノズルの先に内径4mm長さ10mmのビニールチューブを取り付ける。ピストンを押し込んだ状態から、注射器の先のビニールチューブを水素のボンベの口に添えて押すと、噴出した水素がピストンを押し上げる。体積は30mLになるように調整する。行き過ぎたら、押し出せばよい。
続いて同じ注射器を酸素ボンベの口に当て、同様の操作で合計45mLになるようにする。これで、水素対酸素＝２：１（体積比）の爆鳴気ができる。
この爆鳴気入り注射器の先のチューブをシャボン液につけ、ピストンを押してシャボン玉をふくらませる。シャボン玉は空中に飛ばしてもよいが、下敷きや机などに半球状になるようにふくらませれば安全確実だ。点火はチャッカマンで行うが、安全のためボンベや注射器に残っている気体を遠ざけることを忘れないように。
その爆発音は想像以上の大きさになる。45mL程度なら、音は大きいが危険はない。爆発が生理的に苦手という鈴木さんも安心してできると、薦める実験だ。ぜひお試しを。
ケプラーの法則 小河原さんの発表
今年度、ケプラーの第2法則を教える際、小河原さんは各社教科書の図を検証してみた。面積速度一定というものの、本当に面積は等しく描画されているのだろうか。拡大コピーした図と同じ大きさに切った厚紙の質量を電子天秤で測定した結果は次の通りである。
S省堂→S1=3.1 g, S2=2.5 g, S3=2.9 g、T京書籍→S1=0.8 g, S2=1.8 g、J教出版→左1.7
g, 右1.7 g, 下2.0 g。
もちろん、それほど正確である必要はないだろうが、2倍以上違う図があるのは驚きだ。焦点も正確ではないだろうという意見があり、楕円自体もどれほど正確かわからないが、最低限の雰囲気は欲しいところである。
さらに同僚の喜多さんに教えてもらって、今年初めて物理Ⅱの授業に取り入れたという実習の紹介があった。両対数グラフの短い軸に長半径a、長いほうの軸に公転周期Tをとって教科書の値をプロットしていく。すると、見事に水星から冥王星までのデータが一直線上に並ぶ。縦軸に長半径、横軸に公転周期の場合、グラフの傾きはほぼ2/3となる。
一方、第3法則(a^3)=k(T^2)の両辺の対数をとると、log a^3 =log k(T^2)より、変形して3
log a = 2 log T + log kとなる。プロットしている間は、何をしているのかわかっていない生徒がほとんどだが、レポートを書かせると納得するということである。
数学の授業では、両対数グラフを実際に使ったことはないだろうから、まずy=x^2やy=√xなどを描かせ、その間の傾きとなることを認識させると、良い練習になるかもしれない。
それにしても、全てのデータがきれいに一直線上に並んだだけでこれほど感嘆するわけだから、法則を発見したケプラーは、どれほど感動したことだろう。
CLIMBATRON 中村さんの発表
中村さんがロンドンの科学博物館のミュージアムショップで仕入れてきたおもちゃ。スターウォーズ風のデザインのロボットが、まるで重力に逆らうように、二足歩行で垂直な窓ガラスを登る。逆立ちして天井歩きもできる。
からくりは足裏の吸盤である。足をガラス面につけるときは吸盤の中央部を引くように、足を上げるときは吸盤の中央を押し出すようにカムが動く。この機構により片足で全体重を支えながら、二本の足を交互に前に出して壁上りをするのである。気になるお値段は＄１３ぐらい。けっこうお買い得？！
ISSから見る地球の範囲 車田さんの発表
丸い地球の写真は、アポロ宇宙船や探査衛星・気象衛星で撮られたものをよく見るが、ＩＳＳやオービターからの写真はいつも地球の一部しか写っていない。人工衛星といえども高度はせいぜい地表数百km。直径13000kmの地球に対しては「表面すれすれ」にすぎないからだ。
車田さんはＩＳＳから地球を眺めるとどれほどの範囲が見えるのか計算をしてみた。その結果、ＩＳＳからは地球の半球の面積の約５．９％しか見えないことがわかった。さらに、人間の視界を考えると、ＩＳＳで船外活動をする機会があってもその５．９％の地球すら全部見ることはできない。まもなく宇宙旅行時代が来るころには、宇宙に行ったときのせりふは「地球は丸かった」となるだろうか・・・・
詳しくは、ＹＰＣニュース集VOL.１９（2007.7.15発行）を参照のこと。
社員教育に「大人の科学」 車田さんの発表
２００７年４月１０日のテレビ東京「ＷＢＳ」の１シーンから、今年４月２日の東芝新人研修の模様。団塊の世代の影響で、入社式には８５０人（１５７０人採用、昨年の約２倍）。ここで東芝が新人に求めるものは「ものづくり」だ。
新入社員導入訓練の「ものづくり実習」では、ものづくりの楽しさを感じてもらい東芝はものづくりの会社ということを再認識してもらうのが目的。ここで使うのが学研大人の科学シリーズのキット「からくり人形」である。
実は、１３２年前に東芝の前身である田中製作所を創業した田中久重は、「からくり儀右衛門」の名でも知られるからくり師で、数々のからくり人形を残している。創業者の遺伝子を新入社員に受け継いでもらうため２年前からこの研修が始められたという。新入社員は「東芝はものづくりのメーカーであることを再認識」できただろうか。この研修は総合研修（１ヶ月）のうちの１日だとのこと。
二次会 武蔵中原駅近くの「うどん喜多郎」にて
１４名が集まって、カンパーイ。３月にやって好評だった、手打ちうどん食べ放題のお店で、たらふく飲み、かつ食う。非科学糾弾の議論が盛り上がるシーンもあった。酔っても話題が科学から離れないのはさすがである。
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