例会速報　2018/12/16 株式会社ナリカ

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授業研究：熱とエネルギー 長倉さんの発表
　教員一年目の長倉さんは、現在２単位の高１物理基礎を担当している。授業では観察・実験や話し合いなど、「授業でしかできないこと」を中心に展開したいと考えている。クリッカーの代わりにGoogle formsのアンケート機能を使用し、授業プリントに載せたQRコードを生徒に読み取ってもらい、実験の予想の収集やPIなどを行っている。授業の最後には再びGoogle formsを使い、“授業振り返り”の文章を送ってもらっている。各時間の初めには、生徒が送った文章のいくつかを抜粋し、補足や質問への回答をしている。
　熱とエネルギー（全10時）では、「熱と温度の区別をできるようになる」ことと「地球の熱的死の考え方を理解する」ことを目標とした。主に平本さんの実践とYPCの過去の記事から収集したネタをふんだんに活用し、実験や観察の結果を考察する中で、概念の必要性に気付かせてから言葉で補うようにした。ブラウン運動の観察とインクの拡散の観察からはじめ、水と油の熱平衡、金属の比熱の測定、氷の融解の温度変化のグラフの作成、銅線とステンレス線の熱伝導率の違い…など、演示や観察も含めれば合計15個の実験を行った。実験結果は全体で共有し、考える足掛かりを与えたら、実験結果の考察は生徒自身で考えさせるようにしている。
　

　単元の後半では、熱と仕事、熱機関の話から発展させ、熱平衡になったところからは仕事が取り出せないことに気付いてもらえるような問いを投げかけて、最終的には、産業革命で資源を大量に使い工業化してゆく社会に対してトムソンが指摘した「地球全体が熱平衡になったら仕事が取り出せなくなる！（地球の熱的死）」の考え方を紹介した（もちろん、核エネルギーの存在については補足で説明もした）。ちょうど世界史で産業革命のあたりをやっていることもあって、振り返りの文章などを見ても、このあたりの話は生徒の印象には残ったようだ。生徒からは、「実験が多くて楽しい」や、「自分で手を動かすから実感がわく」などの好意的な意見もある一方で、「実験のまとめは先生の言葉でしてほしい」「試験に出すならちゃんと実験の“答え”を教えてほしい」などの意見もあった。長倉さん提供のまとめ資料（PDFファイル277KB）はここ。
　以下、例会を終えての長倉さん自身の感想。
　例会での報告後の協議では、「実験が多いのはいいことだと思うが、一つ一つの実験で何に気付かせたいのかがよくわからない。実験をまとめるときに生徒が不安になる気持ちもわかる」「試験問題や授業プリントを見ていると、物理を理解している生徒というよりも、教師が望むことを書くことができる生徒が育つような気がする。」「言葉遣いの端々に誤解を助長するような表現が見受けられる。」など、様々な指摘をいただいた。物理基礎で授業時間が限られていることなども加味し、取得させたい概念やポイントを絞ったほうがいいというアドバイスもいただいた。実験が目的でないことも、身に着けたいことを中心に活動を配置していくことの重要さも、わかっているつもりではあったが、指摘していただくことでまだまだ自分の考えが行き届いてないことに気付かされた。
　今回の例会では多くの先輩方が私の授業プリントの隅々にまで目を通してくださり、アドバイスをしてくださった。こんな経験はめったにないと思う。今日の指摘の中でまだ自分の中で消化しきれていないところもあるが、生徒にいつも言っているように、ここからは自分の頭で考え、これからに生かしていきたい。
　

おもしろ物理実験工作・リングキャッチャー 舩田さんの発表
　舩田さんは簡単な実験工作を詰め合わせた福袋を販売してくれた。その内容物のうちリングキャッチャーの紹介があった。YPC常連にはおなじみのリングキャッチャーだが、例会参加者の中には初体験の人もいた。「手でキツネの形を作り耳にチェーンをかけ」と丁寧に手順を説明してくれた。
　ところで、舩田さんは某所で「リングキャッチャーは理屈上片手では成功しない」と言われたという。どういう理論かはわからないが、YPCでは片手での演示がポピュラーだ。2008年8月例会や2012年1月、2012年5月、2014年9月の各例会でも紹介されている。まずは実験事実を元にしてなぜそのようなことがおこるのかを分析する姿勢を大切にしたい。舩田さんの資料（PDFファイル148KB）はここ。
　

偏光板三枚重ね 舩田さんの発表
　今年８月の合宿例会でも披露された偏光板三枚重ね「半分、暗い」の再発表。偏光板２枚を直交させて暗くした状態にしておき、その間に偏光軸を45°傾けた偏光板をはさむと暗くならずに半分透けて見える。これは２枚の間に挟むのがミソで、２枚の外側だと暗いままである。生徒には、ぜひ枚数を用意して、手元で見させたい実験である。
　ところで例会では、机の上に置いた３枚重ねを書画カメラを使って大型モニタに映したところ、透けるようすがうまく見られなかった（写真右）。しかし左の写真では舩田さんの顔が半分透けて見えている。もしかしたら、モニタ画面にも偏光板が使われているためだろうか。しかしＣＣＤで画素ごとの信号に変換された時点で偏光は区別できなくなっているのでは？とも考える。これはこれで、興味深い現象である。是非調べてみたい。
　

光通信セット演示 喜多さんの発表
　2014年12月筑波大附属高校例会で喜多さんは「２倍の虫眼鏡で光通信」というタイトルで報告した。このとき使用したレンズはダイソーで販売されている拡大率が約２倍のものだった。このときは焦点距離が約30cmのため、レンズを固定する板の長さを45cmとした。
　今回喜多さんは、これを今年11月例会前の工作会で製作した「光通信キット」（写真）に合わせてＡ４サイズに収めようと考えた。その方法はレンズを2枚使用し、焦点距離を短くすることである。
　

　例会当日、実演する予定だったが、メロディICのピンをブレッドボードに挿す位置を勘違いしてしまい、LEDが光らず、残念ながら実演は断念した。写真左は以前発表したときのもの。右が今回開発したもの。分解するとＡ４のフォルダに格納できる。
　

ふりこのおもちゃ 高橋さんの発表
　大きさの違うふりこが6個、同じ軸を中心に回転する Swingy Thing というおもちゃ。どれかひとつ、あるいは任意の組み合わせでそれだけを回転させるのが目標だが、なかなか思い通りにはならない。固有振動数を利用していると思われるが、中央の3つは同じ長さなのに1つだけ回転させることもできる。ふりこは木製でカラフル、回転軸はアルミニウムで大変きれいにできていてインテリアにもなる。購入希望者が何人もいたが、購入した米国Amazonでは品切れ。高橋さんがメーカーに問い合わせたところ販売中止とのことで残念。
広告ビデオ https://www.youtube.com/watch?v=ICLYc2MGtgg
考案者による紹介ビデオ https://www.youtube.com/watch?v=HE1_R2vWVaA
　

南極授業の紹介 森さんの発表
　60次南極観測隊の夏隊員として現在南極に向かっている調布市立第七中学の高橋和代さんは、理科ハウスの常連さん。南極から授業を2回行うことになっているがそのうちの1回を理科ハウスでやりたいと希望した。授業内容は相談して「地磁気を利用した発電の比較」を行うことにした。
　そこで森さんは、まずそのために必要な伏角計を自作した。100円ショップのネオジム磁石の真ん中に釘を接着したものを2個作る。磁石がつかない棒を間にはさむが、ぐらぐらするので間に発泡スチロールなどを半円に切ったものをはさんでおく。水平な台の上に乗せて棒が東西方向を向くように置くと釘の先が伏角を示す。(棒を南北に置いたとき釘の先が鉛直方向になるように調整が必要)
　


　コードは4芯のものの端をつないでコイル状にし、マルチテスターを間につないでおく。コードを縄跳びのように回転させて発電し、テスターの電流値を計測する。伏角方向に平行に回転させるとほとんど流れないが東西方向でやると電気が流れる。当然、発電量は地磁気の大きさに依存する。森さんは地球儀風船に等磁場曲線を作成して日本と南極での結果予想を説明してくれた。（写真左）
　会場でも回してみたが（写真右）、室内ではなく外で行うのがよい。同じ実験を南極の昭和基地と理科ハウスで同時に行う予定。実験日は2019年2月9日。結果は後日報告する。
　

30分の講習会の紹介 古谷さんの発表
　神奈川教育研究集会理科分科会が１０月に秦野で開催された。今年は初の試みとして、分科会の始めの３０分間に講習会を開催するという企画をすることになった。講演も良し、ワークショップも良し、ということだったので、古谷さんは早速希望し、「ＣＤコマ」を使って実践的な講習会を企画した。課題は（１）なにしろ短時間の開催であること　（２）個々の参加者が身体を主体的に動かすという積極性なものであること、だった。
　分科会の参加者以外にも参加があるとのことで、結局「ＣＤの親子ゴマ＋α」を５０セット用意することになった。この間、ＹＰＣ例会で報告し、そこでの意見（ＭＬを含め）を参考にしたこともあり、参加者もコマを回す体験をしながら講習会としての一定の成果を得ることができたと思われる。
　古谷さん提供の資料（PDFファイル96KB）はここ。
　

超はっ水テープを使って水中に空気玉を作る 夏目さんの発表
　夏目さんによる「世界初公開」かもしれない超はっ水アルミテープを使った実験。テープ上に球状の水滴を作って転がすというのは、よくあるデモの例だが、夏目さんは逆に水中に空気玉を作ることを試みた。
　超はっ水アルミテープを底に貼った水槽に水を入れる。写真左は着色した水がはじかれる様子を示す。そこへ、注射器型スポイトで静かに底に空気を送ると、空気の玉が底面にはり着くようにできる（写真右）。
　

　小さい空気玉は底面を這うように任意の形状で底に付いているが、空気を注入して直径13mmが程度になると膨らみ、円周のフチの立ち上がり角が大きくなり、限界に達すると泡となって浮かび上がる。限界の直径は水深を変えても変化しない。
　

　盛り上がってくると、界面の側面部分での反射光が上部へ出てくるため、上からは円環状に見え、円環の中に周囲の風景が圧縮される。底面の模様は、凹レンズで見たように中心部に集まって見える。
　水底の空気玉は界面張力による吸盤効果で、大気圧（水圧も寄与）を利用して底面にへばりついている。しかし、空気玉を大きくしていくと、接触角が90°の時に、空気玉の底面にわずかに入り込んだ水による浮力が、その吸盤効果による張り付きを壊してしまう。普通は、空気玉が「浮かび上がる」と言うが、上部にあった重い水が落ちてくると言ってもよい。
　現象が目に見えて、多様で、しかも見慣れないので興味深い。課題研究などで掘り下げてみたい現象だ。夏目さんの発表スライドのPDFファイル（3.4MB）はここ。
　

理科カリシンポジウム 門倉さんの情報提供
　2019年1月13日(日)14日(月祝)に開催される理科カリキュラムを考える会のシンポジウムの紹介があった。プログラムのPDFはここ。

テーマ：小中高で思考力・判断力・表現力をどう育てるか？ー課題解決・探究活動を通してー

　高校学習指導要領における探究重点化を前に、小・中・高を通して、問題解決学習・探究活動をどのように行い、高等学校卒業時にどのような能力を育成するのかが、問われている。シンポジウムでは、「課題研究指導メソッド」著者の岡本尚也氏や、文部科学省の清原洋一氏によるご講演、実践事例や、問題解決・探究活動に使える教材の紹介を元に、今後の探究的な授業づくりのあり方について議論を深める。
　

物理学 ぶつぶつ物質！ 門倉さんの書籍紹介
　玉川大学出版部の科学キャラクター図鑑シリーズ「物理学 ぶつぶつ物質！」の紹介があった。同サイトから一部を引用する。

　「宇宙を動かすものが何であるかを研究する学問、物理学。身近にいる「摩擦」や遠い宇宙からくる「ニュートリノ」など、“見えないキャラクター”がなぜそういうふるまいをするのかを解説する。 」

ＩＨ加熱 宮田さんの発表
　2017年12月のナリカ例会で小河原さんは、IH調理器のコイルのインダクタンスLを実測して、その値に基づいて出力の計算をしたところ、製品の出力値とうまく合わない、という発表をした。そこで宮田さんは、IH調理器についてさらに調べてみた。その結果、コイルにコンデンサーが接続されて直列共振回路になっており、さらに、周波数が20kHzまで上げてあり、単純にコイルに交流50Hzを加えているわけではないということがわかった。詳細は宮田さんが配布した資料（ＰＤＦファイル138KB）を参照のこと。
　

ボイジャー太陽系脱出！？ 市原さんの発表
　12月10日頃、ボイジャー２号が太陽系を脱出したというニュース記事をWebで見かけた。一方で、太陽圏を脱出した、というニュースもあった。ボイジャー２号が脱出したのは太陽系だろうか、太陽圏だろうか。この二つの違いをご存知だろうか。
　太陽系は太陽の重力の影響を受けているとみなせる範囲で、オールトの雲のさらに外側になり、ボイジャーがそこまで到達するには３万年以上かかると推測されている。 NASAの公式発表でも、solar systemを超えたことは意味しない。heliosphereを抜けた、とされている。
　一般人にしたら「質量と重さは同じ」と思っている人もいるかもしれないが違うものであり、それを授業で使うときには気をつけているように、用語の使用には気をつけておきたい。
　

Mentimeter 益田さんの紹介
　益田さんは生徒の意見集約方法として、Mentimeterを紹介してくれた。事前に教員が質問を作っておき、写真左のようにQRコードを提示する。生徒は自分のデバイス（スマホ等）から読み取って投票ページにアクセスする。クリッカーやアンサーパッドと同様に、リアルタイムで投票結果を集計できるのはもちろん、回答をフリーに記述させることができるのが今までにない優れた点だ。自由記述ができると、生徒の声を拾いやすい。
　同じ回答は強調されて表示されるため、写真右では「お好きな物理の単元は？」という質問に対して「力学」と答えた人が複数いたので文字が大きくなっている。難点を挙げるとすれば、一言一句同じ言葉でないと同一回答として処理してもらえないことや、通信に生徒の通信費がかかっていること、スマホの使用を禁止している学校があることなどだろうか。
　基本機能は無料で使用でき、ある程度以上使いたければ有料のアカウント登録が必要になってくるようだ。
　

ロケットブック 益田さんの紹介
　2017年４月例会でも紹介があった、Rocketbookの新作。以前の「Rocketbook Wave」ではフリクションペンで書いたものを消すために、ひたすら頑張ってこするか電子レンジでチンするか、くらいしかなかったのだが、新しく発売になったこの「Rocketbook Everlast」は濡れタオルで拭き取ることができるようになった。ページは紙ではなく合成ポリエステルでできているようで、書き味は少し固めとのこと。今まではインターネットのみでの販売だったが、11月から店頭販売も始まったようでヨドバシでも買える。
　

立体元素周期表 加藤さんの発表
　来年の2019年は国連が定める「国際周期表年（IYPT2019）」。加藤さんはそれに合わせて、昨年の『理科教育ニュース』に掲載した立体元素周期表の型紙を紹介してくれた。切り取って組み立てると元素がひとつながりになった円筒形の元素周期表ができる。写真左で周期表から飛び出しているのは、ランタノイド系列とアクチノイド系列だ。この周期表は113番元素「Nh（ニホニウム）」を含む、118番元素まで掲載されている最新版で、来月発売される新刊『理科実験大百科第19集』にも収録される。
　

『科学のタネを育てよう』シリーズ 加藤さんの書籍紹介
　加藤さんが続いて紹介してくれたのは、少年写真新聞社の新刊『科学のタネを育てよう』シリーズ。身近なところで「ふしぎなこと」を見つけた子どもたちが、仮説を立てて実験や観察を行い、話し合いながら自分たちでなぞを解き明かしていく過程が、会話形式の物語で描かれている。最終的には研究発表をする形式も取られており、なかなかに奥深い。物理、化学、生物、地学の４冊があるので、さらに詳しい内容は以下のリンク先を参考にしてほしい。

　１巻『蛇口に見えるシッポのなぞ』（結城千代子・田中 幸 共著）
　２巻『色が変わる蒸しパンのふしぎ』（佐田山彩紀 著）
　３巻『シロツメクサの花のふしぎ』（一寸木 肇 著）
　４巻『校庭の土と畑の土はどうちがう』（森 圭子 著）

『理科教育ニュース』おためし実験キット５種 加藤さんの贈り物
　加藤さんは、少年写真新聞社が今まで発行した『理科教育ニュース』の中から、「セロハンの花」「宙返り紙飛行機」「坂を歩いて降りる紙の馬」「磁石で動くキツツキ」「ストローで作るバランスとんぼ」の５種類を材料とプリント教材をセットにした「体験版」としてプレゼントしてくれた。
　どれも手軽に楽しんで体験できる、人気の教材だ。特別に理科教育ニュースのプレゼントもあり、YPC恒例のジャンケン大会となった（写真右）
　

歌でサイエンスコミュニケーション 南友里さんの発表
　YPC初の、歌によるサイエンスコミュニケーションの発表。
　リケジョシンガーソングライターの南友里（みなみゆり）さんが例会に参加、ご自身の活動内容や活動に至るきっかけについて話してくれた。
　「リケジョは理系女子のことです。歌というやわらかいもの、エンターテインメントを通して、科学が苦手な人が科学っておもしろいと思ってもらうきっかけになればという想いで、科学をテーマに曲を作って歌を歌っています。」
　「大学生で活動を始めた頃は、一般的な恋愛とか夢をテーマに曲を作って歌っていました。科学が好きということとは切り離して考えていたのですが、自分の好きな科学も歌を通して伝えていけたらと思って、両方を組み合わせることで今のスタイル、リケジョシンガーソングライターになりました。」
　「白衣とメガネも、文系の人から見てわかりやすい理系のイメージっていうのも大事かなと思っています。」
　

　続いて南さんは、物理系の曲を中心に自作の歌を披露してくれた。
【宇宙エレベーター】
　宇宙エレベーターロボット競技会のテーマソング。曲の内容は物理というわけではないが、「宇宙エレベーター」って何だろうと興味を持ってもらいたくて、宇宙への旅をテーマに作った曲。
【慣性の法則】
　物理の法則を恋愛のバラードにした曲。電車が動き出すと自分は置いていかれる慣性の法則に例えて、別れた恋人のことをまだ想っている自分だけがまだ動き出せない心情などを表現している。
【恋の万有引力-gravitation-】
　好きな人に惹かれる気持ちを万有引力の公式で表現した曲。サビがそのまま万有引力の公式「F=G・Mm/r^2」になっていて、「距離の二乗に反比例」や「愛の質量に比例」などの歌詞が入っている。
　

　ライブでは数百人を前にしても堂々と歌っている南さんだが、今回のように居並ぶ物理教員を前に歌う独特な状況には、とても緊張していたようだった。本来のステージもぜひ観てもらいたいとのこと。2月10日には南さんが主催する「リケジョライブVol.3」があるので、参加を検討してはいかが？
　持ってきてくれたCDはその場で完売。なかなかの人気ぶりだった。入手し損ねた人、情報を知りたい人は下記にアクセスを。（宇宙エレベーターのCDは完売済、ダウンロード対象2曲はiTunesの他Amazon Musicなどの音楽サイトでの取扱もあり）
【恋の万有引力-gravitation-】…CD通販、　【慣性の法則】・・・ダウンロード、　【花火～夏の夜空の炎色反応～】・・・ダウンロード
南友里 公式ブログ：　https://ameblo.jp/m-popo-yuri/
南友里 ツイッター：　https://twitter.com/0minamiyuri0
南友里のリケジョチャンネル：　YouTube
　

スーパーカミオキャンデー 神谷さんの差し入れ
　 10月26、27日(金、土)の「東京大学柏キャンパス一般公開2018」当日、宇宙線研究所前に張ったテントの売店で、『「スーパーカミオキャンデー」、しかも「乳(ニュー)トリノ味」ですよ！』と、楽しそうに売っていたので、神谷さんは思わずゲット。例会会場のお茶菓子コーナーにさりげなく差し入れてくれた。
　丸い小さなフタをはめる昔ながらの角形ドロップ缶に、ミルク味の丸いキャンデーが入り、ラベルが、スーパーカミオカンデの内側の写真を印刷したものになっている。「NPO 宇宙まるごと創生塾 飛弾アカデミー」が企画し商品で、この団体のイベントの日にしか出さないそうだ。宇宙線研究所や飛弾アカデミーのホームページを見ると、いろいろな商品やイベントが紹介されている。次の飛弾アカデミーのイベントは、２月下旬のサイエンスカフェだとのこと。
　柏キャンパスの一般公開は、毎年10月下旬の金曜・土曜に開催される。今年は、柏陽高校出身の野村泰紀カリフォルニア大学理論物理研究センター長・Kavli iPMU 主任研究員の講演があった。「マルチバース宇宙論」で日経サイエンスにも特集が載った方だ。

二次会御徒町駅前「まつうら」にて
　22人が参加してカンパーイ！今年もナリカ例会で一年の締めくくりを行えた。ナリカ例会は毎年大人数が参加し、初参加の人や千葉・東京の人も参加しやすい。大学生や新採用１年目から現役を離れた方まで、幅広い層が「物理」を楽しみに集まってくる。来年も活気溢れる会になってもらいたい。

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