グリフィス記念館で体験型科学実験
主催・指導 ：[NPO ふくい科学学園]（子どもゆめ基金助成事業）
後援：日刊県民福井・中日新聞
協力：福井市グリフィス記念館
令和元年１０月１９日（土 ）・２０日（日）（午前１０時～午後５時（20 日は午後 4 時まで）：入場自由）

まさつの無い装置でゲーム（左上）、円形磁石で作用・反作用の実験（右上）
色づく自然雪結晶（左下）、お酒の紙パックで見るカメラ製作（右下）

児童・生徒用テキスト（保護者の皆様へ：テキスト本文中の漢字など、ご家庭で説明をお願いします）
なまえ

名前＜まさつのない運動の実験＞
0１．まさつのない装置
ホバークラフト・空気を噴き出して物体を浮かし、物体が直接床の面にふれないようにして、まさつのない状態を作ります。
ホバークラフト・ホバークラフトと机のすき間に、うすいシートを通過させてみましょう！
ホバークラフトを使って、ボーリングのピンを倒すゲームをしてみましょう！
ホバークラフトをゆっくりすべり出してください！（床にブラタン１枚敷く）
モーターの音がしますが、モーターの力で動ゲームくのではないことに注意！

改良風船ホバークラフト
・うすくて軽い CD 板を使って簡単なホバークラフトが出来ます。市販のものは１個８００円もします。自分でも作ることもできます。
・風船がフラフラしないように、大きなカップラーメンの容器に風船をとじこめます。

改良風船ホバークラフト
コロの利用（回転するものを利用）
・昔の人は重い石などを運ぶとき、木の丸棒を下に引いてコロとして使いまさつを小さくする工夫をしていました。物体と面の間に回転する物が入るとまさつが小さくなります。
コロの場合１方向にのみ動き、他の方向には動かせません！
ピンポン球を使う
・微小ビーズを用いる摩擦のない装置のしくみは、ピンポン球を用いて説明できます。
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・ピンポン球の上に大きなお皿（キティちゃんを乗せる）を置いて、押し出してみましょう！（ピンポンピンポン球を使い、まさつの無い装置のし球が回転することに注意！）

くみを説明

・ピンポン球の数が多い場合、ピンポン球同士がこすれあって、まさつが大きくなります。

床にピンポン球をまいて実験

プラスチック微小ビーズを用いるまさつのない装置
・微小ビーズは玉の質量はごく小さく、回転してもエネルギーをほとんど使いません。
・黒いお盆の上に微小ビーズをまいて、ガラスシャーレの運動がどうなるか比べます。
微小ビーズをまいた平面では、摩擦がないので運動は続きます。
・虹ビーズ（微小ビーズ）の場合、少しかたむけたとしても、ビーズが表面にくっついて（分子間力により）流れないことに注意しましょう。

B.B 弾では傾けると流れます

・下の写真は微小ビーズの顕微鏡写真（４０倍）です。球形であることに注目してください。
球の直径は 0.3ｍｍ程度です。

虹ビーズは株式会社 Narika より販売
ビーズ板

1㎜

微小ビーズ
 微小ビーズの顕微鏡写真、黒線は長さ１ｍｍ
・ついでに塩の結晶も観察しましょう。

※注意：小さな虹ビーズが目や、口に入ってはいけないので、手でビーズにふれないように注意しましょう。
ビーズが手についたらウエットティシュで手をふき、実験が終わったら、水で手を洗い流しましょう。
特許第５２５７８７ ９

ビーズ板上で使用できる物体号

ガラスシャーレ

蓋

軽くて底がフラットな物体

まさつのない実験装置

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等速運動から減速運動へ
・ビーズ板上で物体を打ち出します。ビーズ板のはしに紙がしいてあると、紙のところでまさつ力が運動の方向と反対に働き、物体の速度が減少して止まります。
ゲーム

物体を斜面からすべり落として、ちょうど紙の中央の的（赤）で止まるようにします。
（カーリングゲーム）
大型ビーズ板使用
棒磁石を入れたガラスシャーレが北を向く
・小さな棒磁石を底が平らな容器に取りつけてビーズ板の上に置きます。すると磁石の N 極が北の方向に向きます。

２．運動の第一法則（慣性の法則）

棒磁石の N 極が北を向く

・物体に力（まさつ力も）が働かない時、物体は最初持っていた速度を持ち続け、等速運動します。これは運動の法則の 1 つで「慣性の法則」とも言います。「PK ゲームを楽しむ

打ち出し器で円形プラスチィックを打ち出し、ボーリングのピンを倒します（大型ビーズ板の半分を使用）
ゲーム

電車が急停車すると立っていた人は？

下の台が止まっても、おもりはそれまで持っていた速度で前に動く

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静止した物体での“慣性の法則”
・力が働かなければ、物体はその位置に静止続けます。ビーズ板上に大きなガラスシャーレを置いて、ビーズ板を急に動かしてみます。
指でガラスシャーレのまん中を指します。下のビーズ板は動いても、ガラスシャーレは止まったままであることが良くわかります。
ビーズ板を急に動かす

地震で倒れない家・底がたいらな重い金属（アルミ板：２ｘ１０ｘ１５cｍ）を B.B 弾の上に乗せます。その上に家を表す木を置き、それに家の絵をはりつけます。 地震が起こったように、机の上でBB 弾の入ったケースを、はげしく左右に、水平に動かしてみましょう。 “慣性の法則”により家が乗った金属の板はほとんど動きません。

・この実験を BB 弾のないところで行ってみます。まさつによって、ケースの振動がそのまま家の模型に伝わり、家はすぐに倒れます。

３．運動の第２法則（力と運動）
・普通はまさつが働くので、“力と物体の速度変化の関係”を直接見るのは困難です。
・“力と速度の変化の関係”を表す法則を「運動の第２法則」といいます。
加速度運動（だんだん速度がはやくなる）プロペラが回転し、前に進む推進力を作ります。
プロペラ推進機の輪ゴムは１本と、２本の場合とで比較します。

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風船から吹き出る空気の力で・ロケットはガスを高速で吹き出すときの反作用の力で進みます。風船から空気が吹き出る
時の反作用で、風船が飛ぶのをみたことがありますね！ 空気を風船からゆっくり吹き出させて、小さな力を作り、その力でビーズ板上で風船をゆっくり動かしてみましょう。

カレー用のトレイにふくらませた風船を固定

ふくらませた風船から少しずつ吹き出る空気するために、粘着テープをはる、の力で、ゆっくりビーズ板上を動きます

磁石間の力で加速度運動
物体に力が働き続けると物体の速度はだんだん速くなるのを感じ取ってください！
物体と磁石の間にクッション片（約２ｃｍ厚）を入れて、２つの間の距離をほぼ一定（即ち、力一定）にして引きます。物体の速度はだんだ
ん速くなります（加速度運動）。
斜面の落下運動磁石と磁石の間の距離をほぼ一定にして引きます（即ち、同じ力で引き続ける）

重力による加速度・物体が斜面に置かれたとき、物体には斜面下方向に向かって力が働きます。まさつがない
斜面（ビーズ板を傾ける）では、物体の速度はだんだんと増していきます（加速度運動）。
まさつが無視できるとき、斜面の落下運動は物体の重さによらない・ガラスシャーレの中心に重りを、油粘土などを使い固定します。
もう１つのガラスシャーレはそのまま使います。斜面の一番高い位置から２つのシャーレを同時にはなし、落下の様子を観察します。シャーレの速度はだんだん速くなります（加速度運動）。
シャーレの重さにはよらず同じように速度は増します。
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自由落下運動も質量によらない！

重い物体と軽い物体を手で持ち、同時に放すのは難しいです。２つの物体を石餅網に乗せ、餅網を急に下方向に引き木片ます。２つの物体は同時に着地します。

モンキーンハンティングの実験
・木の枝に猿（サル）がぶら下がっています。サルを目がけて石を真っ直ぐに投げます。
その瞬間、サルは石からのがれようと、枝をつかんでいた手を放し落下します。結果は、必ず石はサルに命中してしまうのです。これが有名な”モンキーハンティング”です。
・石は前方に進みながら重力の作用で垂直方向に落下します。ある時間内に、サルが落下する垂直距離も、石が落下する垂直距離も同じなので、こんな現象が起こります。

ビーズ板を傾けるA
打ち出し器：右手の指でタマの中心をおさえ、急に指を放して打ち出すBA
ゲーム
・１、２，３でタイミングを合わせ、ガラスシャーレ A は放され、B はタマ A を目がけて打ち出だされます。B の速度にかかわらず、必ず A に命中する面白さがあります。

４．運動の第３法則（作用・反作用の法則）
２個の円形磁石で作用・反作用の実験
6・まさつのない装置の上に円形磁石を静止させます。もう１つの円形磁石に速度を与えて近づけます。すると、お互いに力がはたらき、静止していた円形磁石は動き出し、一方、速度を持って近づいてきた磁石は反対の力を受け、ストロボ写真法でとった、２つの円形磁それまでの速度の向きが変わり、また速度の大石を用いる作用・反作用の実験

きさも変化します。このような実験は通常は見ることができません。まさつのない装置を用いて、はじめて見ることができるのです。
・この“作用・反作用の法則”は「運動の第３法則」ともいいます。
（静止した状態での“作用・反作用の法則”は２つのバネばかりを使って演じできます）
ジャンプするカエルを用いた作用・反作用の実験
・カエルが乗っている台（ガラスシャーレ）とビーズ板の間に摩擦がないので、カエルが飛び上がろうとシャーレを押すとシャーレは後ろに動きます。同時に、カエルはシャーレから反作用の力を受け前に押し出されます。

カエルが飛び出すと、シャーレは後ろへ

微小ビーズの上にシャーレとカエル

５．衝突の実験
・物体と物体が衝突するときの現象は、運動の第２法則と運動の第３法則を使って理解することができます。
・衝突に関する問題は高校の物理で学習します。通常摩擦があるため、理論で示された現象
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を直接目で見ることはできません。
・ビーズ板上にアルミ製の板（直径５０ｍｍ、厚み５ｍｍ）を置き、左側からそれと同じ物に速度を与えて衝突させます。このとき２つの速度は完全に置き換わり、静止していたアルミ板は、衝突してきたアルミ板が持っていた速度で運動します。一方衝突したアルミ板は完全に静止します。

衝突の実験（運動量保存の法則）

・小さなアルミ板に大きなアルミ板が衝突した場
合、また、大きなアルミ板に小さなアルミ板が衝突する場合にどうなるか調べます。
・小さい板が大きな板に衝突するときはぶつ
大きな円板が小さな円盤に衝かった板は反対側に跳ね返ります。

突するとき・バランスボールを動かして遊びます。４個の静止している剛球に、左側から１個がぶつかると右端に位置していた剛球が飛び出します。
・ビーズ板上にアルミ板を置いてバランスボールと同じような 現象を観察してください。

バランスボールで衝突の実験

ビーズ板上で衝突の実験
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