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あ い さ つ
京都市青少年科学センターは，京都市民の皆様のご支援のもと，教育関係者の熱意と期待の中で昭和４４年に開設されました。当センターは，開設時より児童・生徒の理科学習

や教員の理科研修，さらには市民の科学に関する知的好奇心や興味･関心を満たすための学習施設として,常に先進的な取組を所員自らのアイデアを生かした教材教具の開発を図ることと展示品の活用に心がけてきました。当センターに設置してある展示品を実際に手で触れ，体感することができる方式や全市の小中学校を対象とするセンター学習は，発足
当初はもとより，現在においても，全国の同種の科学系博物館等ではなしえない事業であり，諸外国から来訪いただいた教育関係者の方々からも称賛をいただいております。
昨今，子どもたちの理科離れや学び離れが社会的にも大きな関心を呼び，国においても理科教育の充実に向けた各種の取組が相次いで事業化されています。この点を見ても，京都の先進 性が明確になっています。また，平成１４年８月には，桝本頼兼京都市長の諮問を受け，「２１世紀の『理科』を考える京都市民会議」が設置され，専門家，学識経験者，保護者，公募による市民も交えて，二年にわたる議論の結果として，同１６年６月に提言が提出されました。提言は，「私たち京都市民は，千年の都を維持してきた先人の知恵を
現在に生かし，子供の生きる力を大切にした，『学びの京都理念』を確立し，『学びの京都モデル』を創りあげましょう」と，市民に対して呼びかけています。ここで述べられている「学びの京都モデル」の創出を目指して，３０年にわたって理科学習の理念の具体化に努めてこられた岡本一前所長の輝かしい研究・実践の積み重ねをもとに，日高敏隆所長を先頭に,市民ぐるみで理科好きな子供が自ら育つ環境づくりに取り組んでまいります。
従来，センター学習用の教材・教具は，毎年領域別に所員が児童・生徒に適したものを自主製作してきました。平成１７年度は，本田技研工業㈱のご協力を得て，二足歩行を実現したロボットの「ASIMO」を初めて教材として，「人の重心移動」に関する学習を組み立て，これに関する教具として木製手動ロボット「BOKUMO」を製作しました。さらに，展示の分野では，採集の対象として見られがちであった「チョウ」についても，その生態の一部を子どもにも理解できる形で展示するなど，子どもたちの興味ｂ関心を満たすための工夫をしております。

今回，児童・生徒の理科・科学に対する知的関心をいかに引き出すのかという観点から，日常的にセンター学習の取組を進めてきた当センターの所員が,各学習用に作成した教材
教具を「理科教材教具活用ハンドブック」として編集することになりました。１０周年，
２０周年を記念した同種の成果物は，既に刊行されておりますが，理科離れをいかに克服するか，全国的な課題ともなっているこの時期に，さらに充実を図り，刊行することの意
義は大きいと考えております。本書に紹介されている教材教具はすべて，当センターの所
員が文字通り手作りで完成し，指導の過程で幾多の改良を重ねてきたものです。理科実験

教材の作り方だけではなく，授業時の扱い方まで含めた内容となっています。
本書が，理科教育の一層の充実発展に寄与することを期待しますとともに，今後の理科教育の中心的役割を担う青少年科学センターの発展のためにも,諸先生方の忌憧のないご意見をいただければ幸いです。
京都市教育長門川大作

１

あ い さ つ

青少年科学センターは，「科学者精神を体得した市民の育成」を目指し，当センター所
員が自ら作成する教材教具を使った実験・観察学習を中心に，児童・生徒の理科・科学における知的好奇心をいかに引き出すかを工夫した授業を展開してきました｡それらの教材
教具は，できるだけ身近な素材を利用し，安価で安全，かつ実験が的確にできるように，工夫を重ねて作製することを心がけてきました。二十周年を記念して刊行しました「教材教具製作ハンドブック」においても触れたところですが，日本では容易に手に入るプラス
チック製品やステンレス素材などは,国情により入手のし易さに違いがあることが判明し，また，地球環境問題にも留意した材料選択も課題となってきました。
経済状態の悪化が，教育費削減につながることの多い中，京都市では教育の重要 性に鑑み，常にそれ相当の配慮をされ，児童・生徒のセンター学習に対する公的負担が削減されることなく継続されております。また，小学校・中学校の連続する４学年を対象とする事
業は全国に誇るべき取り組みです。こうした取組を考案され，実践してこられた先人の努力を生かし，さらに発展させるためにも，当センター学習に向けて開発された教材教具を京都の学校関係者のみならず，全国の教育関係者に知ってもらうとともに，子どもたちや教員の知的関心，好奇心を満たすことが肝要であると考えました。
そこで今回は，「作る活動を通して学ぶ教材教具」の中に，幼稚園児（５歳程度）にも製作可能なもののほか,物資のリサイクルの重要性を再認識させることを含めたものも数点加えました。「科学を楽しみ，親しませる教材教具」に関しては，大きな音と大空へ飛び立つ勇壮さを備えた「ペットボトルロケット」の簡易発射台をはじめ，通常の生活では目にすることの少ない分野に焦点を当て，実験・観察そのものの面白さとあいまって，自らが楽しみ，親しむ工夫が凝らされた教材・教具を選んでいます。
「科学活動を支援する教材教具｣，「科学活動を支援するマニュアル」では，実験しようとしても装置が大掛かりであるとか,準備が大変などの理由で学校の実験室では行われてこなかった分野に関して，指導者向けの教材教具として開発されたものが中心です。児童・生徒の興味・関心を引き出すために，指導者が自らの工夫を取り入れることで，より製作し易いものにすることができるでしょう。この分野にもリサイクルに配慮した装置を数点加えました。
今回のまとめは，私の所長時代のものに限っていますが，この教具はこんな使われ方をしていたなという,思い出や愛着のこもったものです｡当センターの設立準備委員会の一員として関わってから平成１３年３月に退職するまで，学術顧問，所長と足掛け３０有余年もの長い間，児童・生徒の理科・科学学習に携わってきたものとして，現在「子どもの理科離れ｣，「大人の科学離れ」を耳にするにつけ，青少年科学センターの役割は重要であり，
まだまだ果たすべき課題が多いという思いで一杯です。
本書をご覧になった先生がこれを参考に自作され，児童・生徒からも面白かったとか，
あんなのが作れたらいいなという感想が出るような教材教具を生み出していただけたら，

こんなにうれしいことはありません。理科離れ，学習離れが大きな課題とされているこの時期に，教育の分野で明るい希望の灯をともすためにも，この冊子が各方面で活用されることを願っています。何かとお気づきの点も含め，ご指導ご鞭捷いただければ幸甚です。
終わりに，本書監修の機会を与えていただきました京都市教育委員会の関係者，当セン
ター所長日高敏隆先生に心よりお礼申し上げます。
京都市青少年科学センター前所長岡本皿子どもは『自ら育つ』
子どもの行動や思考が柔軟 性に富み,子どもが極めて好奇心の強い存在であることは，
日常的に経験するところです。にもかかわらず，日本の社会には理科嫌いの子どもや大人があふれています。理科嫌いという課題の解決を図るために，現在国をはじめ，各行政機関がそれぞれの立場で取組を進めています。京都市においては，それに先立って平成１４
年に桝本頼兼京都市長から諮問を受け，「２１世紀の『理科』を考える京都市民会議」が発足し，同１６年に提言が出ました。その中で最も大きく取り上げられたのは，「子どもたち
は自分で育つものだ」ということをはっきり認識しようということでした。このような基本認識をするのは，京都市が初めてです。理科好きな子どもが自ら育つ環境をつくること
が，今，一番大事なことなのです。
子どものもつ能力が育っていくためには，さまざまな事象に触れる機会をつくることやそこで生じた疑問や好奇心に周囲の大人が適切に対応することが重要です｡子どもの質問に対して即座にすべてを詳しく答えてしまうインターネット的な対応は,子どもの探究心を育成することはなく，むしろ損なってしまうものです。子どもが何かに対して疑問を持
つのは，必ずしも特別な状況の中で生じることではなく，日常的な状況の中で，ごく当たり前のこととして生じていることが多いのです。即座に与えられた答えは，子どもにとっては単なる知識でしかありません。ものごとに疑問を感じ，不思議と思い，それを解きほぐしていく楽しさや喜びが，即答された場合にはほとんど消滅してしまうでしょう。
通常，科学的といわれる学問分野は，実験や観察した結果に再現'性が求められるものですが，進化論をはじめ，人間も含めた動物が外界をどのように認識しているのか，遺伝子の乗り物としての存在なのか，宇宙の始まりはビックバンかなど，再現性を確認できない分野がいまだに数多くあります。また，動物と動物だけではなく，動物と植物との間の競争や協力という分野をバイオテクノロジーの技術で,遺伝子的に解き明かそうという試みも始まっています。
何百万年という昔から集団で生活し，それゆえにこそ，体に何の武器も持たないのに今日まで生き延び，繁栄することができた，この「人間という動物」は，世の中の人々と一緒に考えることでものごとを学んできたのだと考えられます。その中に，個人としての好奇心，研究心を満たし育む喜びがあったのです。

そのため，当センターでは，ＩＴを活用したバーチャルな世界の虚像ではなく，実態のある現実の世界の中で，子どもたちに新しいものに触れさせる機会を多く与え，疑問を誘発させるものとして，実験・観察学習を位置付けています。
「子どもは自分で育つ」というと，学校や教師は要らないのかという人もいますが，考えるヒントをくれたり，一緒に考えてくれたり，あるいは資料を教えてくれたりするような大切な存在が，学校であり，教師なのです。

今回，本書に収められた数々の教材教具は，子どもたちだけでなく，指導者である先生
にとっても，ものごとを考えることの楽しさ，実験や観察をする過程で感じた内容をまとめる喜びなどを大切にし，新しい「なぜ」に挑戦する姿勢が育つことを願って編纂されたものです。この冊子が，少しでも理科嫌いを無くし，たくさんの理科好きな子どもが育つ
契機になれば，これに勝る喜びはありません。
最後に，本書監修の労をお執りいただきました前所長，京都大学名誉教授岡本一先生に心からお礼申し上げます。

京都市青少年科学センター所長日高敏隆
、

目

次

あいさつ…・・・・…・・・・・・…．．…・・・………・・・…・・・・・…

子どもは「自ら育つ』．．………．．…・・・・．．……………．

1一６あわ玉づくり…・・・・・・・…・…・……・・・・・……・・・…

1‑7石けんで作るろうそくと固形アルコール……・・…・…・・

1‑8手作り電池でプロペラ回し．．……．．……・…・…．．…
1‑9重ソウを使った木の葉のしおり作り…．．……・…・・・…
1‑1Oくるくるまんが…・…………・…………・・・…・…

1‑11木材の膨潤性を生かしたパズル･・・・・・・・・・・…・……・…
1‑12水のゆくえカード･……・…・…・・・・・…………．．…

1‑13標本付粒度表･・・・・・・・…・・・・…・・・・・…・・・・・・・・・・・・・・・
1‑14自作しやすい水気圧計……．．……．．………・…・・・

化学
生物

生物
生物

地学
地学

地学

2‑11分子運動体験器…・・・・・・・…・…．．．……．．．．…．．…．
2‑13ユージオメーターの工夫.……．．．……．．…．．．．．．．…
２−１４火の玉ダッシュ…．．．……．．．．．…．．．．．．…．．．．．．．．．、

２−１５二酸化炭素の還元…．．．．．．．…．…．．…．…．．．．…．．．、

2‑16手作りかいるの温度上昇測定装置…．……………．…

2‑17フィトンチッドの作用と樟脳の蒸留.．…．…．．………．
2‑18イワシにおける消化･…．．……．．……．．…．．……．．

Ⅳ︑

2‑12水素の着火実験装置.．．…．．…．．．…．．…．．．．．．．．．…．

一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局

2‑10沈殿反応を利用した秘密ペン……………．．．………

︑

2‑9断熱膨張による冷却の体感と氷づくり．．…．．．…．．……

︑

2‑8手回し交流発電機と擬似交流発生器.…．．…．…．……．

中中中中中中中中中中中中中中中中中

2‑7電子レンジを用いた電波の遮蔽実験.……．．…．．．……

幼2‑5見える光と見えない光.．．．．．…．．．．．．…．．．．．．．．．．．．．．、

2‑6高輝度ＬＥＤによる加法混色実験装置………．………

幼小

︑︑
︑４
︑︑４
︑ 小川４４︑
︑︑
４４４４
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４

2‑3簡易風洞．．．……．…．．．．．…．．．．…．．．．．．．…．．…．、

2‑4音感知発光器｡．…．……．．．．…………．．．．．…．．…

理理理理理理理理理学学学学学学学物物
物物物物物物物物物化化化化化化化生生

2‑2マグヌス効果実験器………．．．………．．．…．……．

２３
４３
６３
８４
０４
２４
４４
６４
８５
１５
３５
５５
６５
８６
０６
２６
４６
８
３

第２章科学に楽しみ親しませる教材教具

幼小
小中

1‑18ペットボトル製簡易ツルグレン装置．．…・…・……・・・・．

2‑1ペットボトルロケット簡易発射台…・・・…．…．．…．．…

一局

理理物
物物生

１−１７フィルムケースごま・・・…・・・・．．………．．…・…。．・・・

７２
９３
０
２

《リサイクル》

化学
化学

地学

1‑15ボール紙製簡易分光器．．………・……………・…．．
1‑16フイルムケースを利用した水ロケット……・……・・・・・・

化学

１

1‑5書き味のよい手作りチョーク…・…・…．．…．．………

物理

物理

︷信

1‑4磁針型簡易検流計…．．…・・……．．…・・・・……・…・・

物理
物理

象中中中中中中中中中中中中中

1‑3検波ダイオードの自作．．……………・・・…・…・…・・

【領域】

︑ｌ
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幼
幼

1‑1自作ばねはかり。…・・・・…・・・・……・………・……・
1‑2発泡スチロールを利用した竹笛づくり…・・・・・・・・・・・・・…

２４６８９０
１１
１２
１４
１６
１７
１９
１０
２２
２４
２

第１章作る活動を通じて学ぶ教材教具

ｕ一山

あいさつ･・・・・・・・・・・…・・・・…………・・……・…・…・・・・

青空や夕焼けの色の再現…・・・……．．…・…………．
１０種雲形パネル…・………・…・…・…・……・・・・・

一局一局一局
中中
中
中
中
中
中︑
中
︑１
︑１
︑
︑
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ノ
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ノｌ
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ノノ

ガラガラ実験器（流水による岩石磨耗実験器）・・………

裏焼き写真を利用した立体視装置…．．…・…・……・・・・

物物物学学学学学
生生生地地地地地

メダカの血流観察台……．．…・……・………・…・・・

０７
２７
４７
５７
７７
８８
０８
１
７

９０１２３４ ５ ６
１
２
２
２
２
２
２
２
−２
一２
一２
一２
一２
一２
一−
２
２

ニワトリ肝臓からのＤＮＡの抽出･……・…・……．．…

小型ツルグレン装置・・…・……・…．．……・・・・…・…

和紙風船で大気の流れを探る．・・・・…・・…………・…．

３−６理科測定実験用インタフェイス・…．．…・……・…．．…

３−７味でためす鉄の酸加水分解･…………・…・…・…・…
3‑9水蒸気の還元による水素の発生．．……・・……………

３−１０テルミット反応の演示装置…・…・・……．．…・……・・

3‑11化学かいるの酸素消費量測定装置･…・…．．…．．…・…・

3‑12電気化学における電極ホルダーの工夫．．………・…・…
３−１３並列ろ過装置．．…・・・・・・・…・………………．．…・・

３−１４簡易蒸留装置・・……………・…・・・……・・…・…・・

３−１５簡易ペーパークロマトグラフィー装置……．．…・……・
３−１６酸性雨調査用雨水分取装置…・・・………・・・…・・・…・・

３−１７気体検知管用ガス採取器の工夫･……・・…・・・……・…
３−１８種子散布実験用ミニ風洞、・・…・…………・・…・・・・…

３−１９淡水貝類の観察…・…………・……・・……・・・…・・
３−２０フタホシコオロギの飼育と観察………・…・・・…・・・…
3‑21柄付ミニプランクトンネット・・・・・・・・……・・・・…・・・・・・
３−２２ボーリングコアモデル･・・・…………・・・・・・・・．．…・…

３−２３鉱物観察用の簡易蛍光装置･…………・・・…・…・・・…
3‑24マグマを再現する電気炉の試作…・………・……．．…
３−２６折り畳み式二至二分モデル･…．．…・・・・・・・・．．・・・・・・・…
3‑27パラソル宇宙･……・・・…・…・………………．．…

︑

3‑25虹のしくみを解き明かす四つの実験･……・…・………

︑

3‑8簡易気体発生装置３種・・・…・・・…．．…・……．．…・…

一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局一局

３−５ＬＥＤを利用した演示用モーター…・…・・・・・・・…・・・…

中︑中
中中中︑中
中中中中中
中︑
中︑
中中︑
中中
中中
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中
中
中中中中中
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ノ
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３−３回転式直流・交流演示実験装置．．…・・・…・・……・・・・・・
3‑4大電流電線による電磁気の実験．．………・・・…・…・…

理理理理理理学学学学学学学学学学学物物物物学学学学学学学
物物物物物物化化化化化化化化化化化生生生生地地地地地地地

３−１計数回路自作の放射線カウンタ…・・・・…．．……・…・・・

３−２静電気による自然放射線源の捕集とその利用…・………

４８
９９
１９
３９
６９
８１
０１
２ ６１
８ ０２
２４２
５７２
９３３
４６３
８０４
１３４
４６５
０１５
３
８
１１１
１１２
１１２
１１２
１１３
１１３
１１４
１１４
１１４
１１５
１１

第３章科学活動を支援する教材教具

3‑28太陽観察のための天体望遠鏡の工夫…．．．…・…．．．…．．
《リサイクル》

3‑29ウズラ卵のパックケースを利用した反応Ⅲ.・・・…．…．．．、

1５５

化学

小

３−３０フイルムケースで作る吸虫管………．．．…．．………．

１
５
６

生物

小中高

３−３１ペットボトルによる水耕栽培と水蒸気の凝結.．．．………

１５７

生物・地学

Ｖ

小

１
６
２

4‑3ゾウリムシの培養−光のあたりにくい場所で−．．．．……．

１
６
３

4‑4ミドリムシの培養一家庭園芸肥料の利用一.………．．…

１
６
４

４−５ミジンコの培養一緑藻の培養も忘れずに−．．．．…．…．…

１
６５

4‑6植物採集と標本作り．…………．．……．．…………

１
６６

4‑7昆虫採集と標本作り．…．…．．………．．．．．．…．……

１
７
１

4‑8岩石・鉱物・化石の採集と整理.．．………．．．……．…

１
７
７

4‑9星の写真の写し方（固定撮影法）…．．．…．．．………．、

１８
１

4‑10星の写真の写し方（ガイド撮影法）・…・……・・…．．…

１
８
８

4‑11家庭用８ミリビデオカメラによる月面の撮影.．…．…．．．．

１
９
３

執筆関係者一覧……・・………・・…・・……・……・・・・…１９４
あとがき・・・・…．．……・…・・・…・……．．…．．…・・・・・…１９６

Ｖ
１

一員一局一局一局一局一局一局'
６
０

4‑2たたき染めによる同化デンプンの検出.…．………．．…

中
中
中
中
中
中
中︑
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中
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１ノ
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ノ︑
ノ１
ノノ

４−１使い切りカメラによる顕微鏡写真・・・………・……・…

物物物物物物物学学学学
生生生生生生生地地地地

第４章科学活動を支援するマニュアル1‑1自作ばねはかり
径0.4,1mのピアノ線1.5ｍから秤量2009のばねばかりの自作を可能にすべく,つるまきばねを作る装置を改良して，巻き取る前にアクリル製の２個のガイドに線を通し，適当な張力を線に与えた。線材の良さもあり，一年間約五千名の児童のほとんどがばね作りに成功した｡熱処理にはトースターを用いて温度制御を容易にした。

クリル板のガイドを両面テープまたはねじで止める。

はじめにばねの素材となるピアノ線は，非常に硬いため，整ったつるまきばねを作るのは難しい。しかし，自分で２．伸び測定スタンド

巻いたばねを利用してばねばかりを作ることは，子供

ばねばかりに目盛りをつけるための道具(図２）で，たちにとっても大変興味深いことである。ばねばかり

ばね巻き器の上部に差し込むと，前後にゆれず，安定を自作することで，達成感を味わうと同時に，加えたするので，作業がしやすい。上部のフックにつなぎの力に応じて規則正しく伸びるというつるまきばねの性

ホルマル線を引っかけ，それにばねと目盛り用のポリ質を体験，理解できる。

カーボネイト円筒を吊り下げた。

これとは別に，スタンド正面に白色アクリル板を貼たことがあるが，最近，巻きはじめの位置と巻くとき

りつけ，輪ゴムや既成のばねの伸びの記録に用いた。

Ｉ等！

当科学センターでは，図１Ａのばね巻き器')を用いのピアノ線のテンションの関係や巻くときの軸の回転や巻きぐせなどの研究を重ね，巻き取り前のピアノ線を同図Ｂに示す２か所のガイドに通すことにした。これによって，小学校６年生でも簡単に，しかも失敗な

く，すき間のないばねを製作できるようになった。

準備

１．ばね巻き器
Ｕ字型鋼を図１の寸法に切断し溶接した後，上端近図２伸び測定スタンド

くにシャフトを通す６mmのの穴をあける。下部の型鋼には机の端とあて木を挟みボルトで固定するためのね

３．オーブントースター

ばねの加工時の歪みをとり，ばねの弾性限界を改善

じを切る。最後に，図１Ｂの示す位置に厚さ５mmのアするためには熱処理が必要である。そのために，図３のような家庭用オーブントースター（860W）にばねを入れ，電源投入後，約３分３０秒で電源を切り，トース

ガイ

Ａ

Ｂ

図３オーブントースター

図１ばね巻き器−２−

ターの外で放冷する。ピアノ線の寄贈を受けた後述の会社によれば，この処理法による到達最高温度は350℃が最適である｡室温やばねの個数などにより若干の差はあるが,上記の時間でこの温度にほぼ到達する。

４その他

ピアノ線（径0.4,111,長さ１．５ｍ)，５０９の分銅４個，たこ糸（約25cm)，ホルマール線（径0.8mm，長さ約１８cm)，ポリカーボネートのパイプ（内径１．５cm，長さ２０cm,ホルマール線を通すために①２mmの穴をあける)，クリップ１個，油性マジック，ピアノ線を切るた
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図４ばればかりの製作

製作

１．つるまきばね(1)ばねをまく

対象に実施され，後半約１時間をばねばかりの製作にピアノ線を図ｌＢの下方のガイドから上方のガイド当てた。良質の線材にも恵まれ，約五千名の児童のほを経てシャフト穴に送り，その間にたるみができない

ぼ全員が，上記「製作」の各段階を経て見事なばねばように力を加えながら，一定の速さで巻き取る。

かりを完成させていた。製作過程でフックの法則も体(2)ばねを焼く得できたと思われる。出来たばねばかりで早速身近にオーブントースター中で３分３０秒を目安に加熱すある筆箱や消しゴムなどの重さを計る姿が見られ，製る。このとき，ばねは青味を帯びるはずであるが，若作したばねばかりを持ち帰らせたので，家庭でも発展

干の遅速があり，色調で加熱時間を判断する。

が期待できる。

(3)ばねを切る

同じばね巻き器は中学校２年生を対象とする学習3）

焼き上がったばねを２０回巻きの長さで切る。

にも用いられた。

２．ばねばかり（図４）(1)ばねの両端それぞれ２巻分を直角に立ち上がらせ，

備考

片方にたこ糸を結びつける。

(')良質のピアノ線は,マルホ発条工業株式会社のご厚(2)クリップを伸ばしてたこ糸を結びつけ，測定物を意によった｡熱処理の温度についてもご指導いただき，

つり下げるフックとする。

ここに記して訓憶を表する。

(3)ポリカーボネイトパイプに通したホルマール線に(2)この報告は，既報2)のうちのばねとばねばかりのばねを吊るし，線の両端を合わせてよじる。

製作に重点をおいて加筆．再録したものである。

(4)509とｌＯＯｇの分銅を次々と計200ｇまで吊り下げ，
油性マジックでパイプの上に５０ｇごとの目盛りをつ

参考文献

ける。ちなみに，製作したばねの弾性限界は，正しいl)昭和５５年度京都市青少年科学センター報告，ｌ

熱処理をほどこした場合には，２５０９を超える。

(
1
9
8
1
）

2)竹島一博，荒川好次，丸橋正幸，京都市青少年科学
学習での利用

センター報告VOL28,京都市教育委員会，１（1997）

平成７年１０月から１年間，当科学センターの実験

室学習「のびたりちぢんだり」２)は小学校６年生を−３−3)岡部純，ほか，同上報告VOL､２８，５（1997）（丸橋正幸）

1‑2発泡スチロールを利用した竹笛づくり
しの竹を用いた竹笛（長さ２５〜30cm，外径1.5ｃｍ程度）の生徒による製作において，吹き口の詰め物として発泡スチロールを用いると，位置・形状の調整が容易となった。歌口上端は吹き口から２ｃｍとし，指穴の位置は長短２本の市販のリコーダそれぞれの歌口と指穴の,位置から，作図による比例配分によって決定した。

はじめにここで製作する笛は，リコーダーとほぼ同じ構造を〆Iｉ持つ竹笛である。管にくさび形の縁をもつ歌口を設けて，これに空気流を吹き口から適当な角度で吹きつけ，管内と管外へ方向を交代する断続流を発生させて，気柱の振動による音を作り出す。
一般的な竹笛の吹き口は，筒の内径に合わせた丸い木片を作り，それを筒に詰め込んで作られている。しかし，加工困難であるので，当センターでは従来中学

IL蟻

２年生の工作学習に，吹き口の詰め物として紙粘土'）

図２用意する工具＝道具を用いていた。紙粘土は形を自由に形成することができ便利であるが，鳴りの調整のためには，紙粘土が乾２．工具･道具

くまでに吹き口に口を当てねばならず，その際に口の図２の左から，竹切りのこぎり，ハンドドリル（刃中に紙粘土が入りがちといった問題点がある。その解は直径５mm），転がり防止用治具，きり，棒，ものさ

決のため，紙粘土の代わりに発泡スチロールを用いる

し，丸やすり，切り出し小刀，滑り止め用治具ことにした（図１）。発泡スチロールは，小刀などで３．その他加工しやすく，詰め物の位置や形の調整も容易である。

歌口の見本，指穴の位置を決めるための図面（図
５）。

準備
製作

‑1．材料

しの竹(外径1 5cm程度,節と節の間の長さ25〜30cm)，

１．竹を切断する
竹切りのこぎりを使って，息が通るように節を切り

発泡スチロール（厚さ２cm）

捨てる。長さは図５を参考にする。竹は，皮の部分が堅く滑りやすいので，しっかりと固定し，切り始めと切り終わりの部分を丁寧に作業する。
２．歌口をつくる

端から２cｍ（吹き口になる部分を残すため）の場所に，竹の外径の約1/3の深さまで切り込みを入れる。
州

切り込みの所から約30度の角度で，切り出し小刀で図３のような歌口を作る。

この時，完成見本と見比べながら，歌口の切削面が図１木製と発泡スチロール製の吹き口の詰め物

平らであるか，削り出されたくさび形の縁がきれいに

−４−

十︐南

稗 』

／裏側の穴

等ｌ季ｌ霊ｌ今！李寺Ｉ器雫苓十十→筆Ｉ上

＝
こ
こ
こ
こ
こ
こ
こ
二
こ
こ

Ｗ

差 ﾐミミ
〜

図３完成した歌口−−一出ているか，角度が適当であるかをよく確認する。

一３．吹き口を作る

一

吹き口を発泡スチロール（厚さ２cm）に押しつけ表

面に跡をつけ，外側と内側の円の間で外側の円のやや内側までを断面とするような円柱を切り出し，図４の＝−〒聯Ｉ︲主１〜=〜‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑Ｌ砦L‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑.‑‑.‑ー ‑ー一一ように側面から斜めに角度をつけて切断する。

図５指穴の位置を求める図完成した詰め物を吹き口に挿入し，位置や角度を調整しながら音が出るようにする。発泡スチロールの位
置調整は，指でつまんで行うと詰め物が壊れてしまうことが多いので，棒などを使って行う。

灘

この行程で音が鳴るようになるが，この時出る音が製作する笛の最も低い音であることに留意し，低く大きい音が出るように，十分に時間をかけて調整を行う。
４．指穴を作る

図５のように竹笛に歌口の中心を通る中心線を引く。
図６完成した竹笛

次に，製作した竹笛の下端を図のリコーダの下端と同じ高さにそろえ，両端のリコーダーの歌口上端を結ぶ
直線と，竹笛の歌口の上端と一致する場所をさがし，歌口がしっかりできていないと，穴をあけるに従っ

両端のリコーダーの対応する指穴を結ぶ直線と中心線て音が出にくくなる。この場合には，穴を指でふさいの交点から指穴の位置を決める。指穴はハンドドリル

で歌口や吹き口をもう一度，調整し直すようにする。

であけ，「ばり」をやすりで除く。穴は，必ず吹き口

多くの穴がすでにあいている場合は，穴をテープなど

反対側の低い音から一つづつ順にあけるようにし，そで全てふさいでから調整する。

のたび毎に音を出して確認する。

また，穴をあけるときに竹を割ったり，ひびを入れたりしやすいので，力を入れすぎないように注意する。

参考文献l）京都市青少年科学センター報告昭和58年度（Ⅱ）＝
〉京都市教育委員会，３３(1985）（多那瀬学）

理'４発泡スチロールの加工−５−1‑3検波ダイオードの自作
高感度ラジオを改造して自作の針立て式検波ダイオードを組み込み,用いる半導体を交換してダイオードの性能をためした。針金を空気中で加熱し，できた鉄さびの灰色部分を用いると，ゲルマニウムダイオードと大差のない性能がみられた。

はじめに自然の半導体である方鉛鉱や黄鉄鉱などの鉱石表

腫識面には，検波 性能をもつ部分がもとから存在する。そこに縫い針などを接触させると鉱石検波ダイオードができる。鉱石検波ダイオードの市販品はすでにないが，現代社会に不可欠なトランジスタやＩＣやＬｓｌ〃〃の元祖であった。そして，これは容易に自作できる。

⑲

鉱石ラジオは，鉱石検波ダイオードを用い，無電i原諺

で作動する鮫も簡敢なラジオで,回路を理解しやすい。
このラジオを製作して検波器に市販のゲルマニウム検波ダイオードや自作検波ダイオードを試み，屋上に張図１改造ラジオ（右は内部）った約１０ｍのアンテナ線に接統したが,受信音は小さく，混信もあり，放送内容が聞き取りにくい。また，を探して利用した。

２台を並列接続すると，さらに聞き取りにくくなり，

２．針立て式検波ダイオード

半導体に針を接触させ，検波特性を持つ部分を探す

多数の生徒の同時受信は到底望めない。
そこで，６石スーパーラジオに用いられている検波ことができる構造を工夫した。長さ１８ｃｍ直径1.6ｍｍ

ダイオードを自作の検波ダイオードに取り替えることのⅣコード(屋内配線用単芯ビニル電線)の先にみのにした。このラジオは回路が複雑で理解しにくいが，

むしクリップをハンダづけした。このクリップに縫い

高感度であるため，結果を明瞭な音声で確認させてく

針を挟み，自重で針先を半導体に接触させる。針の材れる。したがって〆半導体素子への理解を深めるため

質については，極超短波用鉱石検波器との関連で様々にこれを利用することもまた可能となった。

な研究')もなされているが，この実験の波長域では普通の縫い針で十分な性能を示した（図２)。
準備

１．検波ダイオードの取り替えがきく改造ラジオ
市販の６石スーパーラジオキットを検波ダイオー

実験

１ 検波性能のよい材料のスクリーニング

ドなしで組み立て，代わりに回路基板の穴からシール

改造ラジオに｢針立て式検波ダイオード｣を接続し，ド線を延ばした｡先にはみのむしクリップを取り付け，

試片中の検波性能を持つ部分を針で探る（図２)。ラ

自作や市販の検波ダイオードを接続できるようにした

ジオ放送が明瞭に受信できる部分は性能が良いこと（図１）。

になる。試片の形状は，必ずしも小さな薄片にする必

なお，最近のラジオは，部品のほとんどがＩＣに置要はなく，マッチ箱大でも使用できる。

きかえられ，検波ダイオードが独立していない場合が(1)鉱石多い。そこで，検波ダイオードを用いる教材用のラジ検波ダイオードに使える半導体として,理化学辞典勘オキット（エース電気「AR‑606型」「AR‑609型」など）

は方鉛鉱（PbS)，黄鉄鉱（FeS)，斑銅鉱（Cu5FeS4)，−６−

黄銅鉱(CuFcS2)を挙げているが,磁鉄鉱(FeuFeul204)，１〃

閃亜鉛鉱（ZnS）なども使える。
(2)人工物）

１０円玉や１円玉などの硬貨も丁寧に針先で探すと"

リ

検波性能をもつ部分が兄つかる。古くて汚れている方が探しやすい。半導体素ｆの素材となる未精製シリコ
図３ＬＥＤによる検波

ンは極めて高性能である。

(3)自作鉄さび

瑞城3)は，さびた鉄に虫ピンを触れさせた検波器を半導体製品を接統すると放送が受信できるα整流用ダ利川したラジオを紹介し，検波器の性能は不十分であイオードが使えるだけでなく，ＬＥＤは同調によって発ると￨祈っている。これをヒントにさまざまな方法で鉄光し(図３)，フォトダイオードやフォトトランジスタ

さびを作ってみた。

を接続すると明るさでラジオの音が変化する。電子ブ

その一つは，水で濡らした針金を試験管に入れてガザーや液晶竃卓や液晶時計の電池端子も使える。トラ

スバーナーで少し加熱するのである。この方法は，広ンジスタも使川できるが，コレクタとエミッタ間を利い範闘でほぼ一様に良好な検波性能を示す灰色の表面用する場合は乾電池１個でベースにバイアス電流をを作ることがある。

流す必要がある。

もう一つの方法は，性質が広範囲に異なった鉄さびを同時に作ることである。直径1.6mm，長さ１０cm程度

学習での利用の針金を金床にのせ,先の３ｃｍ程を金づちで叩いて広平成５年１０月より１年間,中学校２年生を対象としげる。つぎに，広がった部分の先半分程をガスバーナ

た当センターの実験室学習「さびとめっき」は，鉄さーで赤熱し，水で急冷する（赤熱した部分が黒くなる

び検波ダイオードを用いたラジオの受信実験を教材のが，不十分な場合は数凹繰り返す)。これによって，針一つに組み込んだ６生徒２人が１組となって第二の方

金の表面には黒光りする部分から灰色の部分まで連続法で灰色の鉄さびを作り，改造ラジオと検波ダイオー

的に性質が変化する鉄さびができ，ここでも灰色の部

ドを操作した。その結果，２千を超えるすべての組が分にラジオ放送を明瞭に受信できる部分が存在する。

受信に成功し，その半導体としての性能を確認するこ

この方法の再現性は良好であり，また，この鉄さびとができた。

を用いた針立て式検波ダイオードの性能はゲルマニウ
備考

ムダイオードと大差なかった。

この報文は「杉原和男，平成６年度東レ理科教育賞

２．種々の半導体製品による検波

改造ラジオから引き出した検波端子に，市販の各種受賞作品集，東レ科学振興会,５４（1995)」を一部修正して再録したもので，作品は「同教育賞（奨励作)」を
受賞した。

戎

文献

l)霜田光一，ほか，日本物理学会誌第二巻第五号，
1
7
6
(
1
9
4
7
）

2)長谷三郎，ほか，理化学辞典，岩波書店，（1971）3)岩城正夫，原始人の技術にいどむ，大月書店，
1
6
8
(
1
9
8
0
）

図２針立て式検波ダイオードの使用法（杉原和男）−７−

1‑4磁針型簡易検流計
この検流計は，低f団馴lで，ホルマル線をコイル状に巻き付けたビニルチューブのなかで,チップ磁石をストローにはめこんだ指針を虫ピンの回転軸が支えている。
指針は，その傾きによってI宜流の方向を，また振動によって交流を示すI，

一／

はじめに

この簡易検流計は，児童・生徒が身近な材料を使っフ

あ（て簡哨に蝿時間に製作でき，費用もわずかで済むようにI言夫したので，家庭での研究にも利川できる。直流
約２cmはがすの向きを調べるだけでなく交流と直流を判別すること

Ｂ

Ａ

Ｒ川ⅡⅡⅡⅡＭⅡＵ→ヘリ

る

弓

切

ピニルチューブ（内径l6mmT長さ２５ｍ)，チップ磁る

１．材料及び用具

切ｎⅢⅡ川ⅡＭⅡＵ

準備

一ロー

図１ボビンにコイルを巻く

もできる。

Ｂ

Ａ

石（磁気治療用の磁石)，ホルマル線（直径0.45mm，
図２指針の加工艮さ約1.5ｍ)，ストロー，フイルムケース，虫ピン。

千枚通し，カッターナイフ，はさみ

亀

２．製作

(1)ボビンとコイル

図１Ａに合わせてビニルチューブを押しつけ，上下

図３ボビンに指針を取り付ける

２箇所に向こうへ突き抜ける穴を千枚通しであける。
図１Ｂのようにホルマル線をピニルチューブのボビンに巻き，穴から内側へ引き出す。ホルマル線の両端

実験

電源が乾電池の場合，接続する極を変えると指針がの被膜をカッターナイフで２cm程はがす。
フイルムケースのキャップにコイルに巻いたボビンを押し込んで固定する。

逆に振れ，電流の向きを調べられる。自転車の発電器
をゆっくりと回したような周波数の低い交流では，指針が左右に小刻みに振れる。数ボルトの交流電源を用(2)指針

いると，指針は中央でブルブルと振動をつづけた。

図２Ａに合わせてストローを切り，指定の場所に千枚通しで穴をあける。次に，図２Ｂのようにチップ磁学習での利用この簡易検流計は,平成３年１０月より１年間，小学

石を押し込む。図３に示すように，ストローの指針を
ビニルチューブに虫ピンでとめる。

校６年生及び中学校２年生を対象とする当センターの実験室学習，それぞれ「電流の流れ」及び「電気を起こそう｣，において教材とした｡総計約１万人の児童・生徒が各自これを製作し，持ち帰った。
（荒川好次）−８−

1‑5書き味のよい手作りチョーク
二酸化炭素の学習の発展として，炭酸カルシウムと焼き石貸との重量比ｌ：ｌの混合物を用いてチョーク作りを実施した。混合物ｌｏｇに水５cm3を加えて，つなぎ剤なしによく混合し，型に流し込むと数分1冊￨で固まり，これを１，２日乾燥させると使えるようになる。書き味は炭酸カルシウム製市販品に劣らなかった。

はじめに焼き石膏は，水を加えるだけで吸水発熱反応を起こ
して固まり，そのままチョークとして使える。また水輪
締の量を変えることによってチョークの硬さも変えることができる。しかし白い粉が手に付きやすい，消えに

皿
I
i
j
i
l
f
リ

くいなどの欠点もある。一方，炭酸カルシウムのチョークは消しやすく，書き味もよい。しかし炭酸カルシ

図１チョークの成形

ウムは固めにくく，つなぎ剤の添加が必要である。
そこで水を加えるだけで短時間に尚まり，しかも書き味のよいチョークを実験室で作れるようにしたいとチョークとして使用できる。

考え，焼き石膏と現在主流となっている原料の炭酸カルシウムを混ぜ合わせたチョークを考案した。

学習での利用

重量比や加える水の量などを変えて試した結果，楽平成７年１０月より１年間，小学校６年生を対象とした当科学センターの実験室学習「気体を調べる」 ）しいチョーク作りの教材として使えるものができた。

において，二酸化炭素との関連からチョークを採り入準備れた。二酸化炭素が石灰水と反応してできる白い濁り(1)焼き石膏（硫酸カルシウム半水和物）の正体が炭酸カルシウムという物質で，チョークの原

化学薬品の石膏は費用がかかるので，美術教材とし料になっていることに，児童は強い興味を示した。まて市販されているものを利用した。

た物作りとしてのおもしろさもあり，熱心にチョーク(2)炭酸カルシウム

作りに取り組み，各自の家庭に持ち帰った。

食品添加物として市販されているものを用いた。
備考(3)成形用の流し込み型
クッキングアルミホイルを使用した。持ち帰るのにチョーク作りの水に，ポスターカラーを溶いておく

便利な上，剥離剤を使わなくても出来上がったチョーと，簡単に色チョークができる。色の混合や，蛍光ポクを簡単に取り出せる。今回はハート型を用いた。

スターカラーの使用も可能である。

この報文は，既報')からチョーク製作に関する内容
作り方

炭酸カルシウムと焼き石膏の重量比を再録・加筆した。

：の混合物

ｌｏｇに対して５cm3の水を加え，よく混ぜ合わせる。

参考文献

図ｌのように型に流し込み，５分ほど静置するとほぼl)森口一明，浅田浩，京都市青少年科学センター報告

固まる。これで家に持ち帰れる状態にはなるが，さらVOL､28,京都市教育委員会，９(1997）に〜２日乾燥させると，書き味が良くなって実際に−９−（森口一明）

1一６あわ玉づくり
二酸化炭素をコハク酸と重そうから発生させる実験である。両者をＣＭＣのエタ
ノール溶液で溶き，使いすて注射器を加工した成形器からこれを押し出して自然乾燥させ，タブレットとした。これを水に投ずると盛んに二酸化炭素を発生する。

はじめに

４．あわ玉成形器

炭酸塩と酸による二酸化炭素の発生方法としては，

２０cm3の使いすて注射器の筒の先を切断し，ピスト

石灰石とうすい塩酸の反応が一般的である。石灰石のンの先のゴムパッキンを取り外し，あわ玉の厚みに応代わりに，炭酸カルシウムを主成分とする貝殻や卵のじた高さにピストンを保って，筒を貫く横穴を開け，殻，大理石，サンゴなども利用されるが，酸はやはり竹串を挿し込む（図１左）。これをあわ玉の原料に押塩酸である。発泡性入浴剤は，これらとは全く異なるし付けたのち，竹串を抜いてピストンを押すと，きれ塩と酸との組み合わせの例であり，二酸化炭素の暮ら

いなタブレット状のあわ玉が取り出される（図１右）。

しの中での利用例でもある。その上，発泡のおもしろさもあるので，これを真似た自称「あわ玉」をつくる

実験
コハク酸と炭酸水素ナトリウムをプラスチックスプこととした。

ーンで量りとり，混ぜ合わせる。スプーンでとる回数準備を調整し，ほぼ１５：１３の重量比で409が得られるよう

１．コハク酸に設定した。この混合粉末に液体のりlOcm3を加えて果物の酸味成分の一つである。実験用の試薬より，かき混ぜる。成形器でタブレット状にし，自然乾燥さ

食品添加物としての市販品が安価である。

せる。できたあわ玉を水中に入れ，二酸化炭素の発生

２炭酸水素ナトリウム（重そう）する様子を観察する。

コハク酸と同じく，食品添加物を用いる。
３．液体のり

学習での利用ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）

この実験は，本書「書き味のよい手作りチョーク」

５９を50％エタノール水溶液400cm3に溶かす。コハク

同様,当科学センターの実験室学習「気体を調べる」2）

酸と重そうの混合物を水で固めようとすると，ただちにおいて実施した二酸化炭素に関連する教材の一つでに発泡がはじまる。これを避けるために，西山!)に従ある。児童は，家庭でも楽しむために，作ったあわ玉って，この溶液をつなぎ剤とした。

の一部を持ち帰った。

備考

この報文は，既報2)からあわ玉製作に関する内容を再録・加筆した。

Ｉ

参考文献l)西山隆造，図解身近なライフサイエンスの実験ｊオ

通夢
図１

ーム社，２０（1989）

2)森口一明，ほか，京都市青少年科学センター報告
VOL､28,京都市教育委員会，９（1997）（森口一明）

あわ玉の成形−１０−

1‑7石けんで作るろうそくと固形アルコール
石けん水に薄い塩酸を加え，分離する脂肪酸を用いてろうそくを得た。エタノー
ルに石けん粉末と水，各少量を加え，これから固形アルコールを作った。これらの実験によって石けんの原料やふしぎな性質に対する児童の関心を高めようとした。

作り方

はじめに

石けんを扱う教材としては例外的な「燃焼」に関連

・石けんろうそく

する製造実験を行った。目的物の第一は酸を加えて遊約７％の石けん水'50cm3に１０％の塩酸50cm3を加え離する脂肪酸からのろうそくであり，第二はアルコーる。分離して浮き上がってくる固形物（脂肪酸）を薬

ルへの添加による固形アルコールである（図１)。

さじですくい取ってビーカーに入れ，ホットプレート

第一は，油脂または脂肪酸と強アルカリとの反応にで加熱する。融けた脂肪酸を管びんに流し込み，たこ比べ，短時間にしかも安全に石けんの原料を示すこと

糸を差し込んでろうそくの芯にする。５分ほど静置すができる。第二については，ミセルに触れず，印象的

るとほぼ固まる。管びんを湯で温め，芯を引くとろうな性質として扱うに留めた。

そくが取り出せる。
２．石けん固形アルコール

エタノール１０cm3をホットプレートで温める。そこ

主な材料と器具
１．石けんろうそくに石けん粉末０．５９と，0滴ほどの水を加え,ゆっくり(1)石けん水（化粧石けんの約７％水溶液）

かき回して溶かす｡石けんが溶けたら，混合液をるつ(2)塩酸（約１０％のうすい塩酸）

ぼに流し込む。冷えると固形アルコールができる。

(3)管びん(内径lOlum長さ５０皿の平底のガラス管｡ろ学習での利用うそくの鋳型にする｡）

平成元年10月より１年間,小学校６年生に対して当２．石けん固形アルコール(1)エタノール

センターの化学の実験室学習｢せっけんの力｣')が実施(2)化粧石けんの粉末（大根おろし器利用）された。そのねらいは，児童にとってあまりにも身近(3)るつぼな石けんに科学的な関心を呼び起こすことにある。そのために，各自，汚れを落とすはたらきに関するいく

膨弓

骨

つかの実験とともに，少量の石けんを手作りの燃焼さじにのせて燃やすことや，上記のろうそくと固形アルコールの製作と点火を行わせた。

備考
この報文は，ろうそくと固形アルコールに重点をおいて，既報')を修正・再録した。

参考文献l)山本泉，菅野俊，森口一明，京都市青少年科学セン
ター報告，VOL､22,京都市教育委員会，９（1991）

図１石けんろうそく（左）と

石けん固形アルコール（右）（森口一明）−１１−

１−８手作り電池でプロペラ回し
銅板と亜鉛板でティッシュペーパーを挟み，電解液とオキシドールを加えると，両極の接近した電池となる。アクリル板の扇平な角型容器とフイルムケースを使い分けて電池の液量と持続性を変え，食塩水やレモン汁など家庭に普通の水溶液とその混合物の電解液としての性能を，模型用モーターでプロペラを回して比較した。

はじめに家庭にある身近な水溶液が電池の材料になることを

』

ﾖ、ｿ田

児童に気づかせることと，電池のしくみについての初歩的な理解とをねらってこの装置を考案した。電池の構造としては，電解液の注入・交換が容易で，両極のティシュペーパー

接近が可能な点から，電解液を含む隔膜を極板ではさぺ

むこととし，隔膜と両極だけでなりたって廃液を極力抑える代わりに電圧が急速に低下する電池と；それら

亜鉛板

を電解液のプールにひたして電圧を持続させる電池と

図２極板と隔膜を，それぞれ「インスタント電池」と「フィルムケー
ス電池」と名づけた。異なる電解液を用いた電池の性
能の直感的な比較には，模型用小型モーターによるプ

２．極板と隔膜

銅板と亜鉛板（ともに0.4mm厚，２０×60mm）をそれ

ロペラの回転を利用することとした（図１)。

ぞれ陽極と陰極とした。幅はフィルムケースの内径よ準備りやや短くしてある｡長さ方向の一端の約10ｍｍをみの

１．プロペラ台

むしクリップでつかむことに備えて４５．前後に折り自作の木製台座の長さｌＯｃｍの支柱の先端へ,プラス

曲げておく。極板の間には，隔膜として箱入りの普通

チック製モーターベースにより，小型モーター（マブのテイシュペーパー')から２枚重ねのまま３０×701mｎ

チモーター，RE‑l40）を固定し，これに直径約１０ｃｍの長方形を切りとって挟み込み，極板と隔膜とを互いのプロペラ（大和科学教材研究所，Ｂ型）を取り付けに密着させた（図２)。これにより，両極を0.2nxn以内た。ターミナルには銅釘を利用した。

に接近させ，プロペラを動かすのに必要な電力を得ることができた。
３．インスタント電池

練習用の１槽式と，さまざまな水溶液を比較するための５槽式の２種類を製作した（図３)。各槽は,透明アクリル製の肩平な角筒で，高さ８０mm,水平断面の内のりは１×30ｍｍである｡角筒の上端切り口にはＶ字形に傾斜をつけ，極板を挿し込みやすくした。３０mmの幅のアクリル板を角筒の前後に接着して支持板とし，槽を直立させた。従って，角筒の底部は抜けている。この構造は，洗浄に便利な反面，電解液をもれさせる。
図１インスタント電池と検流用プロペラ台

しかし，もれは僅かであるので，雑巾を敷いて受ける

−１２−

電解液

酢

醤油

△

◎

附却汁

んだ極板を差し込み，隔膜をうるおす程度の少量の電訓洲

表１電解液の種類と風車の回転こととする。この槽に，隔膜のティシュペーパーを挟

梅酢

ｵ
ﾚ
ﾝ
ｼ
ｼ
ﾞ
ｭ
ｰ
ｽ

△

◎

×

争

解液をスポイトで滴下し，つぎに減極剤としてオキシ
風車の回転

ドールを数滴加える。

○

４．フィルムケース電池

フィルムケースのふたに切れ込みを入れておき，ティシュペーパーを挟んだ極板を輪ゴム止めした上でその切れ込みに差し込み，そのままふたをする（図４)。

この電池は，電解液が適当な場合にプロペラを十数分ペラが回ることで電池ができたことを確認する。

(2)５漕式のインスタント電池の電解液として,酢，しょう油，レモン汁，梅酢，オレンジジュースを用い，プロペラの回り方を調べる。

(3)実験(1)と(2)の結果を表１に示す。

間回し続けることができる。

(4)上の結果をもとに，２種類以上の水溶液を混ぜ，さらにオキシドールを加えてフイルムケース電池とした。

実験；(1)１槽式インスタント電池に,導線でプロペラ台をつなぐ（図１)。電解液として３％食塩水を用い，プロ

これをプロペラ台につなぐと，プロペラの回転の速さと持続時間とはほぼ平行して増減した。したがって，
両方とも電池の 性能の物差しとすることができた。

一一

一﹃

学習での利用

平成２年１０月より１年間,当科学センターが実施した小学校６年生対象の実験室学習のうち「電池のはたらき」?)の一段階には以上の実験を組み込んだ。児童は，２人１組で相談しあいながら実験を進め，家庭の果物や食塩が簡単なしくみで「電池」になることに大。 ｡ ： ． 。
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きな驚きを示し，より強力な電池を求めて電解液の調製を工夫した｡その結果によれば,醤油と梅酢を混ぜ，≦さらにオキシドールを加えた電池の 性能が最もよかっ

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図３インスタント電池の電解槽

備考（大は５槽式，小は１槽式）

この報文は，電池の構造と電解液に重点をおいて既報2)を修正・再録した。

亜鉛
ティシュペーパー−卜

参考文献

戸卓ｌｌｌⅡ６７l)ＪＩＳＰＯＯＯ１：1998,紙・板紙及びパルプ用語；Ｓ３１０４：1999,テイシュペーパ−２)山本泉，森口一明，京都市青少年科学センター報告
VOL,23,京都市教育委員会，９（1992）（森口一明）
図４フィルムケース電池−１３−

１−９重ソウを使った木の葉のしおり作り
葉脈の取り出しに，従来の水酸化ナトリウムのかわりに炭酸ナトリウムを用い，これを炭酸水素ナトリウムから熱分解で得て，家庭での作業をも可能にした。ミカン，イチョウ，ブナ科の各種,ヘデラ，ヤツデ,ナンテンは傷みの少ない葉脈を残した。これをラミネートパウチフィルムで封入し，リボンをつけてしおりとした。

はじめに葉をアルカリ性の水溶液で煮て,葉脈だけを残す(図１）ことができる。従来の葉脈の取り出し方は ５〜
１０％水酸化ナトリウム水溶液で３０分〜１時間ほど煮ていた。その時間は植物の種類や採取時期によって異なるが，葉が急速に溶かされるため，打ち切りタイミ
ングを見つけるのが難しかった。そこで，特定の堅い葉（ヒイラギモクセイ・ヒイラギ．キンモクセイなど）を選択して用いることが多かった。また，アルカリ性が極めて強く，生徒が行う実験としては危険が大きかった。

図１取り出した葉脈

そこで，家庭でアク抜き剤や膨らし粉として用いられる重そう(炭酸水素ナトリウムNaHCO3)を熱分解し，得られた炭酸ナトリウム(Na2CO3)の利用を試みた。

準備
１．葉脈の取り出し

２NaHCO3→Na2CO3＋Ｈ２０↑＋CO2↑

炭酸ナトリウムは水に溶けやすく，水溶液は水酸化ナ

重そう，鍋（ステンレス，鉄，またはホーロー製；

トリウム水溶液に比べて弱いアルカリ性を示す。処理

アルミニウム製は腐食される)，ガスコンロ，酢（また法は水酸化ナトリウムの場合と変わらないが，反応はは，うすい塩酸)，洗濯用塩素系漂白剤，万年筆用イン遅くなる。そのため，かえって危険が緩和され，加熱ク（または，木綿用染料)，ブラシの最適時間を見つけることも容易になった。これによ

２．取り出しやすい葉の例って，傷みのより少ない葉脈が取り出され，適用でき

ナンテン，ミカン，イチョウ，ケヤキ，エノキ，コる葉の種類も増えた。また，少し注意すれば学校では

ナラ，カシワ，ヘデラ，ヤツデ，タチバナモドキなど。
ヒイラギモクセイ・ヒイラギ・キンモクセイなどは

もとより，家庭での作成も可能になった。

この方法では，重そうの「熱分解反応」の観察と炭

堅くて取り出しにくいが，春先や日陰にある柔らかい

酸ナトリウム廃液の「中和処理」の実習ができ，しお葉を選び，３〜５時間煮ることによって可能となる。

り用に葉脈を装飾する「漂白」や｢染色」を工夫して，

３．しおりの作成

ラミネートパウチフィルム，厚手の画用紙，パウチ

手芸的要素を加味した化学教材とすることもできる。

筆者は，取り出した葉脈を従来「葉脈標本」と呼んでの機械，一穴パンチ，リボン

きたが，生物的な情報源という観点は希薄で，今回，「標本」の名称を外すことにした。今後，この葉脈が実験

真に「標本」として活用されることになるならば，そ１．炭酸ナトリウム水溶液づくり
重そうを鍋に入れ，軽く揺すりながら中火で５分ほれは筆者にとって望外の喜びである。

−１４−

ど加熱すると，気体の発生が始まる（図２)。しばらくして反応が止まり，揺すっても薬品の動きが重いようなら火を止める。こうして，重そうの熱分解生成物の炭酸ナトリウムが得られる。冷えてから水を徐々に加えて10％程度の水溶液にするが，ｐＨは１０を越えるので，手で触れたり目に入らないように注意する（ゴム手袋と安全めがねを着用して作業をする)。

このような操作は，重そうの熱分解反応を理解しやすいよさがある。しかし，熱湯に重そうを投入するだけでも熱分解反応は進行し，実験に用いることのでき１'る水溶液が得られる。
２．葉脈の取り出し
図３ひと味ちがう木の葉のしおり

炭酸ナトリウム水溶液に葉を入れ，弱火で数十分〜数時間煮る。葉が液に沈み，内部まで濡れたようになればピンセットで取り出し，酸性水溶液（酢やうすい

葉脈を残した。ナンテンは特に繊細であった。タチバ

塩酸を使用）に浸ける。この葉をブラシで軽く叩いてナモドキやヒイラギモクセイは木部と師部の葉脈が，みて，葉脈が取り出せるようなら同じ種類の葉をすべ

シナヒイラギは木部と師部の葉脈以外に薄い膜状の表て酸性水溶液に移す。この作業が済めば，葉を入れた皮が得られた。

水溶液を中和し，葉を水洗する。なお，炭酸ナトリウ

葉脈がばらばらになるイチョウや柔らかくて取り扱
いにくい葉は，ブラシで少し叩いたあとピンセットをム水溶液の廃液も，中和してから廃棄する。
葉の表裏をブラシで軽く叩いては水洗を丁寧に繰り用いて水中でクリーニングする。その後，水に差し入れた画用紙で葉脈をすくい上げる。

返すと，葉脈が取り出せる。
葉脈を着色する場合は，洗濯用の塩素系漂白剤で数時間漂白してから行う。漂白した葉脈をインクや木綿

３．しおりの作成

この方法によって葉脈を取り出せる葉の種類を増や用の染料に浸けて着色し，余分の染料は新聞紙などでしたが，柔らかくて破損しやすい例も多い。そこで，吸い取る。漂白も着色もしない場合は，黄色の葉脈と植物名などを記入した厚手の画用紙にのせ，ラミネーなることが多い。葉脈が少し湿っているうちにアイロ

トパウチフィルムで封入した。これによって，観察しンをかけると，平らになるとともに早く乾燥する。

やすく,保存性も良好なしっかりしたカードになった。

この方法で，ミカンやケヤキ，エノキ，コナラ，カなお，ラミネートパウチフィルムの封入には専用の機

シワ，ヘデラ，ヤツデなど，多くの葉が傷みの少ない械が必要であるが，カードサイズ程度ならアイロンでの代用も可能である。

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葉脈を封入したカードの端に一穴パンチで穴を開け，

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リボンを通してしおりとした（図３)。

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均斉r

備考

この考案は「第３回科学技術体験活動アイディアコ

ンテスト（日本科学技術振興財団）」にて奨励賞を受賞した。また，この報文は「杉原和男，科学技術体験
活動マニュアルＶｏＬ３，日本科学技術振興財団，６５
加熱前

加熱中

（1997）」を一部修正して再録した。

図２重そうの熱分解（杉原和男）−１５−

1‑1Ｏくるくるまんがこの装置では,画用紙製円盤の周囲に沿ってあけた覗き穴を通して裏側の絵の鏡像に注目しつつ円盤を回すと，絵が動いて見える。工作は，絵が印刷された円盤を切り抜き，覗き穴をあけ，押しピンとビーズで割り箸の頭に取りつけて終わる。

はじめに

鏡

１９世紀に生まれ,映画の前身にあたる玩具の１種にの ぞ き穴

phenakistoscopeがある。WebsterやOxfordの英語辞

群 塁１
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多
言
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ろ

②

◎

◎

０，雀′○

０○○

◎

裏側に多数の絵が描かれ，その鏡像に円盤周縁からの細長い切れ込みを通して注目すると，１個の絵が動いているように見える。この記載を知る前に，筆者はＮ
ＨＫ教育テレビ「やってみようなんでも実験」が上記○②Ｑ

典によれば，そのひとつの種類では，回転する円盤のｏＩｌｌｌＱの切れ込みを覗き穴に替えた装置を紹介したことにヒントを得て,作り易さを主眼に独自に装置を工夫し｢くるくるまんが」と名づけた。

準備
図２「くるくるまんが」全体図

１．準備物

・押しピン，ビーズ，割り箸
・台紙:画用紙片面に直径20ｃｍの回転円盤の図柄(図

穴を開ける。

③押しピンに，ビーズ，絵の面を押しピンに向けた回１）を印刷したもの

転円盤，ビーズの順で通したものを割り箸にさす。

・はさみ，一穴パンチ，鏡２本体の製作①台紙から回転円盤を切り取る。

使用法

くるくるまんが本体の絵の面を鏡に向かい合わせ，②回転円盤の周囲の○印のところに一穴パンチで覗き

一穴パンチであけた覗き穴から映っている絵を見る

ぷﾝ敷蝿Ｃ（図２)。その絵を見ながら，円盤をある程度速く回転させると，絵が動いているように見える。

､づ⑯

学習での利用

当センターの一般入館者を対象とした「なるほど実
験ランド」が目下提供している実験のひとつがこの装
置本体を製作してためすことである。

この装置は小学校の低学年児童でも，短時間に，楽しんで製作できる。しかも，絵が動いてみえるという実験結果は，高学年児童の驚きをも誘うものである。
（松井邦明）

図１「くるくるまんが」回転円盤−１６−

１−１１木材の膨潤性を生かしたパズル
キリ材の輪からＩ字形のスギ材が抜けない形のパズルを製作した。成形したス

ギ材に水をしみ込ませ電子レンジで加熱する。つぎに「Ｉ」の一端のつき出た部
分を万力で圧縮し，万力ごと加熱し乾燥させ，輪に通すｂ圧縮部分を水に浸して加熱すると「Ｉ」の形が回復し，スリルと驚きの中で木材の諸 性質が理解される。

はじめに五円玉を矢の形の木片が突き抜けているパズル')がある。これと同様に，輪切りのキリにＩ字形のスギの棒が通っているパズル（図１）を「木（気）になる木」と名付けた。この棒を簡単に抜くことはできない。
従来の方法では製作に時間がかかるが，電子レンジを用いると短時間に工作ができる。２）
工作のためにスギ材に水をしみこませるとき，スギからは多数の気泡が出ることが観察できる。死んだ細胞力xからとなり空気をたくさん含むという木の生物学

図２真空保存容器を用いて木に水をしみ込ませる的な特徴をこれによって改めて確認することができる。
２．器具

電子レンジ（600Ｗ），真空保存容器（図２），ア
クリル製の水槽（75×160×高さ601nm），おもりをつけた銅線，万力，シヤーシリーマ（直径20mm用）

ｉ「木になる木」の製作は１人１個ずつであるが，乾燥（図５）以外の工程は２〜４人が共同で同じ電子レンジを使用した。
図１木になる木

製作方法

１．木を軟らかくする

準備

おもりをつけた銅線でＩ字形の棒をくくり，水を入

１．木材(1)Ｉ字形のスギの棒れた真空,保存容器に沈め，ポンプで約50回（木片から入手しやすい平柾のスギ材（25mm幅１２mm厚）から製作した（図４参照）。以後の工作を容易にするため泡の出が止まるまで）空気を抜き，木に水をしみ込ませる（図２）。

には，できるだけきれいな柾目材を選ぶ。

次に，水l80cm3を入れた水槽にスギを入れ，電子レ(2)輪切りのキリ

ンジで３分間加熱する。

伐採した直径50mm程度のキリの枝を乾燥させてから，厚さ８mm程度の輪切りにした。キリ材は軟らかく後でここまでの操作で，スギはかなり軟らかくなる。
２．木を圧縮する

穴をあける作業がしやすい。特に髄の部分に小さな穴

加熱の終わったスギを取り出し，素早く万力で圧縮があいているものは，シャーシリーマの使用に便利でする（図３）。圧縮の目安は，Ｉ字形のたての部分のある。

幅までとする（図４）。このとき，水も木もかなり熱−１７−

，j蝿f:蕊裂蕊蕊鍵ii鶏溺識織繍mMmM綱鯉1m

くなっているので，取り出すときのやけどには十分に気をつける必要がある。

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なお，木目の走行の方向によっては，圧縮すると歪む場合もあるが，これも木の特徴のひとつであり，できあがりには特に支障はない。

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３．木の乾燥

木を圧縮している万力ごと電子レンジに入れて乾燥させた。ただし，金属だけを電子レンジに入れると「空だき」を起こし非常に危険である。そこで軟化の△ ‑ 閏 粍ご害･罫宝琵

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図５電子レンジを用いての乾燥

際と同じ水槽を同時に入れて（図５）１分間加熱し，圧縮したスギの棒を乾燥させる。加熱後も，木が冷えるまでは万力をゆるめないようにする。

学習での利用

この製作は，木の浮き沈みやその肉眼的及び顕微鏡

４．キリの輪に通す
キリ材にシャーシリーマで直径20mmの穴をあける。

での構造の観察とあわせて，平成10年１月から12月まスギの棒を乾燥させてしばらく放置した後に，万力をでの当センターの生物の実験室学習「木になる木」と

ゆるめ，穴をあけたキリに通すｂ

して実施した。対象であった中学２年生は，ヒントに５．圧縮した部分を復元する

応じて製作方法の見通しをたてるとともに，水をしみ圧縮した部分を水に浸しながら電子レンジで２分間加熱して復元し「木になる木」を完成させる。

込ませるときにスギの棒から多数の気泡が出ることや，
軟らかくなったスギが万力で簡単に圧縮できること，
電子レンジでの乾燥，輪に通したあとの復元などにス

再q奄劇d難繍繍繍繍鰯

リルや驚きを感じていた。そして，約五千名全員が

訂拶

灘「木になる木」を完成させ，自宅に持ち帰ることができた。なお，「木になる木」の工作は市民対象の「親子学習教室」などでも活用した。

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備考

（１）この部分は「大頭肇，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL,30,京都市教育委員会，２１(1999)」から製作に重点をおいて再録した。

図３１字形の棒の圧縮
８ ９ ８

単位は、

〃 Ｌ ｌ ， Ｉ ｑ ，命↑

留意する必要がある。時間が許す場合には，スギを熱湯で煮て軟らかくし，圧縮後一昼夜放置し乾燥させ，

Ｌ
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ノ、

(2)万力を電子レンジに入れる操作は充分に安全面に熱湯で復元する方法により，電子レンジを使わなくても製作することができる。

卜可

文献

1)芦原伸之，パズラーの回帰線，波書房，６２(1999）

､
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）

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,■可

2)井上雅文，ほか，木材研究。資料，２８号，５９(1992）（大頭肇）

圧 縮 前 圧 縮 後
図４圧縮の目安（単位nwn）−１８−

１−１２水のゆくえカード
水の循環を模式的に表した図の一部に塩化コバルト水溶液を塗る。塗った部分が度によりピンクになったり，青くなったりする。色の変化を楽しみながら空気中
湿度によりピンクになったり，青くな・の水蒸気に意識を向けるカードである。

乾きがはやくなる。また，何枚も作るような場合は，はじめに水の循環を考えていく上で，空気中に含まれる水蒸

マニキュア瓶を利用すると筆もついて使い勝手がよい。

気を意識できるかどうかは重要なポイントであるが，カードはよく目につく所に貼るなどして，日々見て児童はその存在について実感をもって認識するのは意いく。塩化コバルトを塗った部分は，乾くと青みを帯外に難しい。学校では，濡れた地面や洗濯物が乾く様

びるが，雨が近づいたときなどはピンクになり，空気子を調べたり，冷たい水の入ったグラスのまわりの水が乾燥してくると，また青みをとり戻す。なお，スト滴がつくという現象を調べたりして，その存在を推論

ーブのそばなどでは常に乾いたままとなるので，そうしていくという方法がよくとられるが，定着はしにく

いった場所には貼らないように注意する。

いもののようである。

このカードは，このような学習活動の後に製作し，学習での利用児童が不思議な色の変化を楽しみながら，日常的に水平成５年１０月から１年間，小学校６年生対象の実

験室学習「雲をつかむ」')では，まとめの段階でこの蒸気に意識が向くことをねらったものである。

カードを児童各自が製作し，その後持ち帰った。
作り方と使い方下の図は，自然界に水の循環を模式的に表したもの

参考文献である。この図をケント紙などに印刷し，雲や雨など

l)鵜飼隆政，入江晴夫，増田泰子，京都市青少年科学の部分に塩化コバルト水溶液（濃度約15％）を筆で塗センター報告VOL､26,京都市教育委員会，２５る。塩化コバルトを水ではなくエタノールに溶かすと，

（
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9
5
）

（鵜飼隆政）

水のゆくえ

京都市立青少年科学センター

補足一塩化コバルト紙の色調と湿度

塩化コバルト紙の変色は，ある湿度を境にしてピンクと青とが交替するなどという単純な変わり方ではない。当科学センターの展示品「気候と環境体

験ルーム」の恒温恒湿機能を利用し，25℃について調査したところ，この紙は相対湿度約45％以上でほとんどピンク，２０％より低い未確定の湿度以下でようやく青となった。これらの中間でピンク〈一旦一一しめりけ一』−１』一〉青■■は，青みを帯びた，あるいは青色の部

空気のしめりけによって絵の中の雲の色が変わります．

分を伴ったピンクのほか肌色も見られ
図水のゆくえカード（実物の66％）た 。 （ 岡 本 一 ）−１９−

1‑13標本付粒度表
児童・生徒が操と砂と泥を見分けることを容易にするために，地質調査で粒度判定のために古くから利用されてきた標本付粒度表の粒度を細粒操，極粗粒砂，中粒
砂，極細粒砂，シルト・粘土の５段階とした長さ１３cm，幅１０ｃｍの表を厚さ５mmの白アクリル板を用いて製作した。この標本には直接手で触れることもできる。

はじめに

表１砕屑物粒度

野外での堆積物や堆積岩の記載において，粒度は重要な要素の一つである。これを肉眼や指の腹で粗さを】一価判定するのには習熟が必要である。その時，土砂をふるい分けしたものを粒度別に板にはりつけた粒度表を使うと，より正確に判定することができる。これは，あまり知られていない道具であるが，古くから地質学を志す学生などの問で地質調査に利用されてきたものである。この粒度表を児童・生徒が野外観察や，実験室でボーリングコア試料や堆積実験で水槽に作った地層を観察するときに利用すると，粒度の違いを視覚的にかつ直感的にとらえるのに有効である。試料を平面に貼り付け利用する点は，当科学センターにおいて吉水!)が25mm角の粘着テープ４枚を用い，それぞれに特徴のある産地の砂をふりかけて「砂プレパラート」とa g B Ｅしたものと類似の発想である。

一般の粒度表では貼り付ける粒子として，表１の分類2)による極粗粒砂から極細粒砂までの５種を用いる。
なぜなら，磯は極細粒砂より大きい粒子として判断し，

２．土砂

粒度も肉眼でだいたい計測できるし，泥は極細粒砂よ川砂を標準ふるいを用いて粒度毎に分け，川砂を標準ふるいを用いて粒度毎に分け，そのうちり細かい粒子として判断できるからである。しかし本の細粒喫，極粗粒砂，中粒砂，極細粒砂，１の細粒喫，極粗粒砂，中粒砂，極細粒砂，シルト・粘報では，児童・生徒による磯，砂，泥の判別を助ける土を用いた。

ことに重点をおき，粗粒砂の代わりに細喫，細粒砂の代わりにシルト・粘土を用いることとした。

製作
それぞれの粒子に木工用ボンドと水の１：１の混液

準備を加えよく混ぜる。それを用意した板の溝にたっぷり

１．板流し込む。粒度の小さい場合には粒子を少し多い目に野外で簡便に持ち運べる大きさとしてlOO×130ｍｍする。これが乾くと，手で触れても標本が剥落するこ厚さ５１mnの白アクリル板を縦におき，図１に示すようとはない。そのあと，それぞれの粒子にその大きさをに，その右半分に標本用として１０×30mmの深さ３ｍｍ

あらわす名称を明記する。

の溝を５つ掘った。これより大きいとポケットに入れにくく，小さいと見にくい。

−２０−

学習での利用

平成６年１０月より１年間，小学校６年生を対象とした当センターでの実験室学習「都人が立つ大地」３)，
および，同じく中学校２年生を対象とした「縞模様が語る盆地の歴史」４)において，京都市営地下鉄東西線のボーリングコアや当センター所員の手による地層のう;鐘屋電謹言赫鋤火慮さとな族えル キ 細 し キ!
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極粗粒砂

剥ぎ取り標本，さらには実験室内で作った堆積構造を観察する場合に，比較基準として児童。生徒２人ずつ

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が１枚使用した。

中粒砂

備考

アクリル板が入手しにくかったり，加工しにくい時は，適当な大きさのボール紙を利用してもよい。その際は，透明のブックカバーで覆っておくか，透明ラッ蕊伽濡…
。、｜ｉ／Ｉ師、, 泥 ト ン ル ト
粘土

カーを吹き付けておくと水に対して耐性ができる。

ﾘｫ少碓側学ゼンダ､一

参考文献l)吉水一郎，理科教材･教具開発ハンドブック，京都市教育委員会，２１０（1990）
2)大久保雅弘，藤田至則編著，新版地学ハンドブッ
ク，築地書院，６３（1984）3)鵜飼隆政，ほか，京都市青少年科学センター報告
VOL､27,京都市教育委員会，２６（1996）

4)田中功一，ほか，上記報告VOL､27,京都市教育委員会，３１（1996）（田中功一）−２１−

図１完成見本1‑14自作しやすい水気圧計
水の容器を５０ｃｃ程度の管瓶とし，これにほどこすゴム栓に 計測用の細管としての２０ｃｍのカテーテル用タイゴンチューブと水位調節用の管を通し，細管の外に出た部分をアクリル管で支えた。これを収めるには各種の断熱容器が使用できる。

はじめに

なお，当センターの平成9年度第３回中学校理科観察実験講座に参加の４０名が本装置を製作し，各学校に図，において，瓶の中の気圧をＰＯ，大気圧をＰ'Ｐ,に対応する細管の水面をｈ，，瓶の水面ｈｏに対す

持ち帰って活用されている。

るｈＬの差を△ｈとすると 瓶の中の気圧と大気圧との差Ｐｏ−Ｐｌが△ｈとなって表れ，水の密度をｐ 重

準備

力加速度をｇとおくと ｐｌｌｐｏ，および△ｈの間に

１．材料

次の等式が成り立つ。

・サンプル管瓶（50cc程度）

ＰＣ＝Ｐ,＋ｐｇＡｈ・ゴム栓（瓶の口径にあったもの）

ｐ＝,000kg/､３，９＝9.8m/s２，１ｈＰａ＝１００Ｎ/ｍ２

・細管２０cｍ（タイゴンチューブ内径0.8ｍｍ外径

ｐＯが一定のときＰ,が小さくなると（大気圧が減少）

2.38ｍｍ）△ｈが大きくなる。また，１ｈＰａあたり△ｈの変化

・プラスチック管３ｃｍは計算すると約１０．２mmになる。

・シリコンゴムチューブ４ｃｍ

測定では△ｈの代わりにｈｌだけを細管に固定され・アクリル管２０cｍ（細管の支柱）たスケールによって読み取るが，ｈｌの変化につれて・ダブルクリップｈ・も変化する。なるべく細い管を使い容量の大きい・スケール（ＯＨＰシートに目盛をコピーする）

瓶を使うことでｈｏの変化を極力０に近づける。この・台所用洗剤（細管内の色水の表面張力を低下）ようにして測定される気圧は相対値であるが，これを・断熱容器（備考参照）

用いて｢高さによる気圧の変化｣や｢定点における大気

２．製作手順圧の変化｣を測定することができる。

①ゴム栓に細管を通す。

この種の気圧計として森田')のものがあるが，本装ブとダブルクリップを取り付ける。

置はガラス管の代わりに医療用タイゴンチューブをフラスコの代わりにサンプル管瓶を使用するなど
徒による製作を容易にするために材料を工夫した｡②ゴム栓にプラスチック管を通し，シリコンチュー

生③支柱用アクリル管とスケールを取り付ける。
④サンプル瓶に差し込む。

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図２水気圧計の製作

図１水気圧計の構造と原理

−２２−

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水気圧計

水気圧計を
針金などで固定

スケール

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一魔法瓶

サンプル管瓶一ｒ
図４魔法瓶法

図３水気圧計完成図①ウォーターバス法
ビーカー（200ｃｃ程度）などに水を入れ観測器をつ

実験法①サンプル瓶の中にインクなどで着色した水を入れ，ける方法で，短時間の観測なら十分適用できる。

台所用洗剤を数滴落し，ゴム栓をする。

②魔法瓶法'）②瓶内の空気を暖めないように（備考参照），この魔法瓶（ステンレスの水筒が手ごろ）に氷を入れて装置を持ち観測地点（高さによる変化を見る場合には，観測器を差し込み固定する方法で，一日ぐらいの継続

例えば校舎の一階）に行く。ここでクリップをはずし，観測に適している。魔法瓶の代わりに断熱効果のある

瓶内の気圧を外気圧と等しくさせ，水面の高さが細管

スチロールの容器なども利用できる。

の中ほどにくるよう調節しクリップを閉じる。

③冷却空気注入法③水面の高さが安定したらスケールの目盛を読む。

観測器のゴム管から冷蔵庫などで冷やした空気を注④高さによる大気圧の変化を測定する場合には，校射器で注入する方法で，短時間に瓶の中の温度を一定

舎の最上階まで移動し水面の高さを測定する。時間的にすることができる。

変化を問題とする場合には，同じ地点で一定の時間間

３．身近な代用材料の例

隔（たとえば１時間）で測定を継続する。

①サンプル管瓶一栄養ドリンクの空き瓶などへこまない瓶であればよいが，ある程度容量がない

備考と測定誤差が大きくなる。また，あまり大きいと温度

１．測定値の解釈における留意点

を一定に保つ工夫が困難になる。

装置の原理にあるように，細管の水面が高くなれば②細管一ガラス管や各種チューブ

大気圧は低くなり，細管の水面が低くなれば大気圧が細い方が正確だが内径３〜４ｍｍでも可。内径が高くなったことを示している点を理解しておくこと。

大きい管の場合は容量の大きな瓶を使い誤差を減らす。

２断熱容器

４．この報文は，平成９年度第３回中学校理科観察実

この装置は温度による空気の膨張に敏感に反応する。

験講座のテキストを一部修正の上，再録したｏ

水面を一定とすると理想気体で２℃が約lOhPaに相当する。正確に観測する時や継続的に観測する場合は空

参考文献

気の温度を一定に保つ工夫が必要となる。同時に，そ

1）森田明宏，全国理科教育センター研究協議会地学の温度を測定し果たしてどの程度に一定かを検証でき

部会研究発表収録，６６（1995）

るような準備もまた必要である。

（高世真一郎）−２３−

1‑15ボール紙製簡易分光器
この分光器は，９０５本/mｍの回折格子を用い，紙箱を作る程度の容易さで製作できる。これを用いて，白熱灯と三波長型蛍光灯，および太陽のスペクトルを観察した。工作精度がよい場合には太陽の吸収線を最高12〜3本まで確認できた。

準備

はじめに

恒星を観測する方法のひとつとして分光器によるス

１．簡易分光器

ペクトル観測がある。生徒自らが分光器を製作し，太材料として型紙（厚さ0.5mm，片面白色のＢ４版ボ

陽のスペクトルを観測することで，太陽についての科

ール紙，図４を拡大コピー），ガラス棒（直径６mm，学的な認識を深め，天文事象に興味。関心を持つこと

長さ３０mIn），レプリカグレーチング（905本／Inm，格をねらいとした。

子線に垂直の長さ３０mm，株式会社光洋扱い），セロ

原理の理解の観点からプリズムを使って分光器をハンテープ，木工用ボンドが必要である。

作ることを考えたが，分光能力の関係でレプリカグ

２．光源装置（図２）

レーチング（プラスチック製回折格子）を用いた。

木製の台上にレセクタブルを2個と３路スイッチ１個

かつて当センターにおいても，回折格子を使用したを取り付け，白熱電球と三波長型蛍光灯をスイッチに分光器'）が開発されていたが，当時のレプリカはより切り替えられるようにした。なお，電源スイッチ

520本／mmの格子定数であり，分解能が低かった。

はコードの途中に取り付けた。

そこで今回は分解能の高いレプリカを用い，京都

地学教育研究会で発表された構造に準じた上で，生徒の製作をより容易にするために型紙を工夫した。
構造の特徴は，分光器前端のガラス棒が集光レンズ
およびスリットの役割をし，途中の遮光板が迷光止めとなっていることである（図ｌ）。

！.『fj8Gf ６

分光能力についていえば，多少製作が不正確であ畏闇︒胸師ト院Ｈっても蛍光灯の輝線が確認でき，ていねいに製作す

蕊
蕊
鍵
雲
響
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雲
Ｉ

れば太陽の吸収線も数本から１０数本は確認できる。
なお，スペクトル中の輝線が物質特有の光であることの理解を助けるために白熱電球と３波長型蛍光灯を

図２光源装置

取り付けた光源装置を併用した。
実験
１．分光器の製作(1)型紙を折り目にそって白いほうが表になるように山折りにする。

(2)一番大きな型紙は，切り込みの部分がずれないよ１

ここをのぞきます

図１簡易分光器

うにしてセロハンテープでとめる。

(3)切れ込みの部分に一番小さな型紙を差込んでセロハンテープで止める。
(4)次に本体の四角の穴があいた部分にセロハンテー−２４−

プを使ってレプリカグレーチングを貼り付ける。

(5)ガラス棒を本体の半円形の切れ込みの部分に，木工用ボンドを用いて止める。

(6)最後に向きを合わせて，ふた(接眼部のカバー)をかぶせる。この際，ふたは奥まで差し込んで少し引く。
そして，スペクトル全体がよく見えるように調節する。

(7)以上の製作時間は，中学校２年生の場合，２０〜３０分程度である。
２．観測

簡易分光器のガラス;俸を光源の方向に向け，やや斜め下方向を見るとスペクトルを観察することができる。
カバーの位置が不適切だとスペクトルの一部しか観図３蛍光灯のスペクトル観測

察できない。カバーの位置は製作時の誤差によって，多少前後するので，それぞれの分光器について調整が

表１３波長型蛍光灯の発光体必要である。

学習での利用

発光色

名称

青色

B A M ＢａＭｇ２Ａｌ１５Ｏ２７：Ｔｂ

緑色

ＬＡＰ

赤色

YPＸ

ﾃﾙｳﾑ付活アルミン酸バリウムマグネシウム

簡易分光器および光源装置は平成１０年１月から１
年間，当センターにおける中学校２年生を対象にした組成（化学式）

ＬａＰ○ ，：Ｃｅ，Ｔｂ

セジウム,テルビウム句活リン酸ﾗンタン
Y２ｐ３１ＬＥｕ
黒･･蜜どｳﾑ付活酸化ｲットジウム

実験室学習「太陽」２)において使用した。まず，スペクトル観測の意義を理解させるために白熱灯，通常の(2)この簡易分光器は，太陽のスペクトル観測の意義

蛍光灯，三波長型蛍光灯の３種類の光源について観測をわかりやすくするために開発したものであるが，各させた(図３)。白熱電球では連続スペクトルしか見ら種の電灯などの発光体のスペクトルを調べるてみるのれないのに，蛍光灯では輝線が見られることがわかる。

も面白い。

特に三波長型蛍光灯のスペクトルでは赤。青。緑の鮮(3)図４の展開図を0.5ｍｍ厚のボール紙に141％拡大

やかな輝線が見られる。この輝線のスケッチを行った

コピーすれば型紙として使用できる。ただし，レプリ

後，ナトリウム，リチウム，ストロンチウム，銅等のカグレーチングの分解能が今回使用したものと異なる

炎色反応を演示し，各自に観測させると，輝線が物質場合は，前端のガラス棒からレプリカグレーチングま特有の光であることが，より理解しやすいようである。

での長さを変更する必要がある。

その後，太陽スペクトルの観測を行い，吸収線が見ら(4)この報文は山本ら2)４)の報文を分光器の製作に重れることを確認し，太陽スペクトル図3）と対比する

点をおいて再録した。

ことによってどの元素による吸収線かを調べさせた。
参考文献
備考l)昭和46年度京都市青少年科学センター報告，京都(1)３波長型蛍光灯はより自然な発色をするために最市教育委員会１８，５２（1971）

近よく用いられるようになっている。今回使用した蛍

2)山本哲朗，ほか，京都市青少年科学センター報告

光灯の発光体は，松下電気株式会社管球事業部提供の

VOL､30,京都市教育委員会，３３(1999）

資料によると，表１の通りであり，テルビウム（２価，3)小島丈鬼編,新編地学図解，第一学習社，１０３(1991）
4)山本哲朗，ほか，上記報告VOL､30,77(1999）

３価）・セリウム・ユーロピウムの輝線が見られる。

（山本哲朗）−２５−

ロ■の●●旬●●●●ｐ●●●●●●●●●●●●●●●■●■●■●●●｡■Ｑ■●●●●●●●■●●●●●●●■白●●い●{二二コ
図４簡易分光器展開図−２６−

１−１６フィルムケースを利用した水ロケット
フィルムケースの蓋に501,,1の使い捨てシリンジの先端をはめ込む｡身には,安定のためにOHPシート製のノーズコーンと羽根をとりつける。飛咽靴は最大10ｍ程度
でペットボトルロケットには及ばないが，シリンジの目盛りによって水と空気それぞれの注入量が調節され，飛距離との関係づけが容易である。

はじめに
闇

篭

フイルムケースロケットの原理は，従来のペットボ

Ⅸ

トルロケットと同じである｡空気は押し縮められるが，

懸

水は押し縮めることはできないので，少量の水の入ったケース内に空気を押し込むと，押し縮められた空気

鱗が水を勢いよく押し出し，反動で蓋を残して身だけが図１フィルムケースロケットの蓋に穴をあける飛ぶ。ペットボトル製に比べ，狭い場所で飛ばすことに適しており，飛距離は最大約10ｍである。

準備

１．材料．
(1)フィルムケース

フィルムケースは，各会社によって形態が違うが，フジフイルム製は，蓋がカチッとはまるので，ロケッ

図２蓋にシリンジ先端をさし込む

トに適している。
(2)使い捨てシリンジ

プラスチック製で，フイルムケースへの水や空気の注入に利用することを考えると容量50mｌものがよい。
注射針は使用しない。
(3)OHPシート

ノーズコーン（先頭につく円錘体）と羽根の材料として，０１Fシートを用意し，フィルムケースの大きさに合わせて切る。（OHPシートの代りに画用紙を使ってもよいが，水に濡れるのでOHPシートの方が好ましい｡）
２．作り方
図３羽根とノーズコーンをつけたロケット(1)フイルムケースの蓋中央に千枚通し（またはきり）でシリンジ先端を差し込む穴をあける。（図１）(2)穴をあけた蓋にシリンジを差し込む。（図２）

おく。（図３）

ただし，フィルムケースが古い場合穴の部分がさけることがあるので注意が必要である。

使用法(3)そのままでも飛ばすことができるが,安定させるためにフィルムケースにノーズコーンと羽根をつけて１．飛ばし方(1)シリンジで水をはかり取り，蓋の穴からフィルムケ−２７−

−スに水を入れる。（蓋はきちんと閉めないで少し開具に利用し，本書においてもこの章をはじめとして各けておく｡）

所にそれが見られる。その最もよく見かけるタイプの(2)フイルムケースからシリンジを外し,シリンジ内に利点としては，①円筒形で適度の固さがある，②内部

空気を入れ，再び水の入ったフイルムケースに差しの様子がある程度わかる，③蓋と身がよく合って気密込む。

性が保たれると同時に着脱も容易，④機械的工作のほ(3)飛ぶときに水が噴出するので濡れてもよい場所で，かに，熱可塑性を利用した穴あけ等も可能，を挙げら

前方に人がいないことを確かめてからシリンジのピ

れよう。ここで，当センターにおける従来の利用法を

ストンを押す。

要約し，さらなる用途開発に向けての一助としたい。
(1)容器や管としての利用

フィルムケースの内側に何らかの物体を保持させた

２．研究り，通過させたりするという用途は多い。なかでも，(1)遠くまで飛ばすために①シリンジ内の空気の量を変えるも（５ml〜50ml）

蓋をはずして身にＶ字形気体発生装置を保持させる!）②水の量をかえる。（５ml〜30ml）のは，量も単純な用い方であろう。枝管をつけ，反応③発射角を変える。

固体を収めて蓋をすると,気体発生のための反応容器）となる。底を切り取り，代わりに加熱した鉄板上で金(2)よく的にあてるために的に当てるためにはロケットがまっすぐ飛ぶことが網を圧着するとかご:')となり，これは検鏡のための染大切である。そのために，ロケットの形に工夫を加え色に用いられた。底にいくつかの穴をあけ，蓋にピニる。

ルチューブを通すと，気体の長い通路における着脱可①羽根の枚数やつけ方を工夫する。

能の縦ぎ手4)となる。これは，湿潤空気をとり込み乾②ノーズコーンのとがり方を変える。

燥空気を送り出す通賂に用いられた。

(3)おもしろい飛ばし方をするために(2)側面の利用

回転軸として自転車のスポークを通し，側面にとり羽根の形を変え,ロケットを回転させながら飛ばす６つけた圧着端子に羽根板を着脱させると,水車,風車，

あるいはシーソーと変化する装置5)ができる。側面に学校での利用

このロケットは，平成９年度の当科学センターにおける小学校理科観察実験教材研究講座「空気と水をし適当な穴をあけると，あるいはその穴にストローあて
がうと，笛6)にもなる。

らべよう」の教材の一つである。空気は押し縮められるが，水は押し縮められないという空気と水の性質を参考文載

調べる実験に利用できる。各学校での学習に備え，参l)藤井延郎，理科教材教具製作ハンドブック，京都市

加教員約150名がこれを自作して各自の学校に持ち帰教育委員会,95(1980);京都市青少年科学センター，った。

科学・技術教育のための低価格教具，第２巻，第５９章（英文)，ユネスコ（1986）
2)山内新平，理科教材教具開発ハンドブック，京都市

備考１

教育委員会，１８０（1990）

この報告は，京都市青少年科学センターのホームペ

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3)塩尻哲，同上開発ハンドブック，３８html）に加筆したものである。

４)吉水一郎，同上開発ハンドブック，７４（丸橋正幸）

５)林修，同上製作ハンドブック，１２７；泉都市青少年科学センター，前掲書，第２巻，第51章（英文）

備考２使用済みフイルムケース利用の歩み

6)藤野義人，同上開発ハンドブック，５０（岡本一）

当科学センターでは，従来からフイルムケースを教−２８−

１−１７フィルムケースごま
フィルムケースに竹串をたてに通してこまの回転軸とした。回転には，軸上半部に巻き付けたたこ糸を，こまにあてがった押さえ板の穴を通して強く引っ張る。

はじめに

こまは，誰でも簡単に遊べるおもちゃであり，身の回りにある様々なものが材料になる。ここでは，山田!）罰の「うなりごま」を参考に，工作を単純化すべく，フィルムケースを胴体とし，「うなり」を割愛した。

準備

蝋繍

１．材料

図２こまの回し方(1)フィルムケース

蓋がカチッとはまるので，フジフィルム製とする。

使用法
１．回し方

(2)竹串または竹ひご

竹串またはひごを長さ約12cmに切って回転軸とする。

(1)押さえ板の穴にセロハンテープを巻いた方の端から回1膳軸の先をとがらせる必要はない。

たこ糸を通し，他端の結び目が穴に当たるまで引き(3)押さえ板出して，竹串に巻き付ける。

厚さ５１m,nくらいのベニヤ板で片手で握れるくらいの(2)図２に示すようにこまに押さえ板をあてがって片手大きさ（大人では，４×12cm程度）のものとする。

に持つ。糸を勢いよくひっぱりながらこまの手を離(4)たこ糸すと，こまは落ちた場所で回る。

たこ糸（１８号，約80cm）の一端に結び目を作り，他

２．研究

竹串に沿ってフィルムケースを上下に動かし，こま

端にはセロハンテープを巻いて細い先端とする。

の重心の高さを変えて，回り方を比べる。

２．作り方(1)フィルムケースの蓋と底の中心に千枚通しで穴をあ学習での利用け，そこに竹串を通す（図１)。
(2)押さえ板の上端から３ｃｍくらいのところにきりで

このこまは，平成９年度の当科学センターにおける小学校自然体験教材研修講座「冬の自然と遊び」の教

たこ糸を通す穴をあける。

材の一つであり，小学校１年生生活科の単元「つくろうあそぼう」でおもちや作りに利用することができる。各学校での学習に備え，参加教員約150名がこれを自作して各自の学校に持ち帰った。

参考文献l)山田卓三，力菖がくを感じる遊び事典一したいさせたいビックリ実験ｌＯＯ集一，農山漁村文化協会，123
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）
図１フイルムケースに竹串を通す（丸橋正幸）−２９−

1‑18ペットボトル製簡易ツルグレン装置
網戸用の網とフィルムケースとペットボトル各１個があれば，児童生徒が自由研究用のツルグレン装置を自作することができる。この装置では，乾燥を自然にまかせて白熱電球を用いないが，ｌO〜20時間で土壌動物の採集が可能である．

はじめに土壌動物は乾燥にあうと湿った方へ移動する｡通常，
自然界では地表面が乾燥しても下層には十分な湿度が網戸用の網あるので、移動は下方に向かうことになる。

ツルグレン装置は土壌動物が乾燥を嫌う性質を利用して集める方法で，ダニやトビムシなどの土壌動物をペットポトル

集めるのに適している。

学習や自由研究へのこの装置の導入例は，本書「小型ツルグレン装置」にゆずり、本報の装置の特徴につ旨

いて言えば，そののひとつは，材料がすべて日用品あるいはその再利用の範囲にあって，工作にも特殊な道

水具を要せず、児童生徒が自作できることにある。第二遇

は，土壌動物を集める時間に余裕のあることを前提として，白熱電球を用いず，土壌試料を自然に乾燥させフィルムケース

ることである。

平成５年度の当センターによる中学校理科教員の研修において，参加者約３０名が本装置を製作し，各自

図１装置全体図の学校に持ち帰った。
網戸用の網を椀状に折って，広がらないようにホッ準備

チキスでとめる。以上の三者を図１のように組み合わ

ペットボトル

せる。

網戸用の網フィルムケース

使用法

はさみ

網の中に土壌を入れ,１０〜20時間かけて乾燥させる

ホッチキスと士壌動物が下に落ちてくるのでそれを水の入ったフエタノールィルムケースで受け取る。土壌動物を保存したい場合には，採集した後でエタノールを加える。

製作

ペットボトルの肩の部分よりやや下で切断し，漏斗備考

状のものをつくる。ペットボトルの下の部分も底を切

この報文は「平成５年度中学校理科実験観察講座，

り取り，筒状にして漏斗を支持する台にする。このと自然研究の指導法その８，京都市青少年科学センター

き，筒の長さを加減して，漏斗の先が動物を受け取る（1993)」を一部修正して再録した。
（小寺隆司）

容器の口にできるだけ近づくようにする。

−３０−

第２章科学に楽しみ親しませる教材教具

Ｉ

開発教具展示コーナー：化学領域で開発した教材教具

2−
１

ペットボトルロケット簡易発射台

この発射台はペットボトル製の水ロケット用で，空気取入口のゴム栓を円筒の先端に装着している。これによって，ロケットの形状によらず円筒に体重を掛けてゴ

ム栓を強く，しかも水をこぼさずにはまり込ませることができる。空気の送入は，ロケットを着けたこの円筒を，スタンドに固定した案内棒にかぶせて行なう。

はじめに

ボール用空気針

ペットボトルを利用した水ロケットの実験は，小。
ゴ ム栓

中・高等学校の区別なく，様々な場面で行われるよう

】

空気入れへ

になった。市販の発射台は高価であるため，授業等ではゴム栓を利用した自作のものが多く見られ，これらは，どれもロケットにゴム栓を強く差し込むほど圧力に耐えるので飛距離が出やすいという特徴がある。言い換えれば，差し込む力が弱ければ飛距離が出ないと筒いうことで，力が弱い女子などにはどうしてもハンデ１１１１

ィがあり不評であった。

本発射台（図１）は，差し込む力の強弱による飛距

図２差込部分離の差が出にくいように，「体重を掛けて押し込む」
ことができるように工夫した試作品である。また，水楽にポンピングができるようになった。

が入ったロケットを発射台へ取り付ける時に，水漏れ

２．ゴム栓が一切ないという特徴も備えている。

水ロケット用の炭酸系ペットボトル（非炭酸系は破裂の危険があり使用不可）の口は，外径は同じである

準備

が内径は２種類あるので，用意するゴム栓も６号と７

１．空気入れ（図１Ａ）

号の２種類必要である。ロケット毎にゴム栓を付け替

普通の自転車用の空気入れでよい。高圧タンク付き

えても良いが，空気入れが２本用意できるなら，初めのものはさらにポンピングしやすい。試作品は足踏みから２タイプ用意する方が手間が掛からず便利である。

式・高圧タンク付きのものを用いた。また，空気入れ

どちらもボール用の空気針を差し込むが，図２のようがポンピング中に転倒しないように転倒防止用の底板にゴム栓の上部を約１ｃｍほど切り取って，空気針のを取りつけた。これにより，力が弱い児童・生徒でも先がゴム栓の先に出やすいようにしておく。

I
i
鱗
Ｉ

３．ゴム栓支持具（図１Ｂ）
筒部分は丈夫であればどんな材料でもよいが，リレ

血周●為ー用のプラスチック製カラーバトンなどで廃棄される物があれば最適である。長さは15cmほどでよい。筒の途中に空気入れの管が通るだけの穴を，ドリルややすり，はんだこての熱を利用するなどして開ける。そこから空気入れの管を入れ，筒の先端に出し，空気針を取り付け，ゴム栓に差し込む。その後，ゴム栓は筒の先端に接着する。筒の底はそのままでもよいが，試作
図 ｉ空気入れ(Ａ）とゴム栓支持具(Ｂ）

品は滑り防止のために図３のようにｌＯｃｍ四方ほどの−３２−

,4.薙・⑪.FⅢ.､癖侶黙判'1ﾐ群,LHH盛亨神自制苫譲議藷..，

噂

盤凝
虻闘争

蝋

図３空気入れとゴム栓支持具（裏面）

図５ロケットと発射台全景

底板を取りつけた。この場合，底板中央部は発射･スタンドの案内棒に差し込めるように穴を開けておく。

の後，まわりの安全を確かめてから空気入れでポンピ

４．発射スタンド

理科実験用の鉄製スタンドでよい。ゴム栓支持具のングする。､市販の専用発射台と違って，いつ発射する筒に差し込めるような丈夫な棒を，発射角（約60度だ

かわからないので，ポンピング中に発射台前方には絶と最も遠くまで飛ぶ）をつけてスタンドに取りつけて対に立ち入らないようにする。

おく。

学校での利用主に学校現場の先生方に利用していただきたいとい

使用法

適量の水を入れたペットボトルロケットにゴム栓支う観点から，平成８年度「青少年のための科学の祭

持具を上から軽く差し込む。その後，ロケットと支持

典・京都大会」において展示をした。また，平成９年

具を逆さまにして地面に置く。ゴム栓が上向きに固定

度「青少年のための科学の祭典・和歌山大会」では展されている場合，ロケット取り付け時にボトルの口か示の他，祭典の冊子にも記載し，ブースで製 作方法説

ら水が漏れるが，この手順で行えばそれが一切ない。

明などを行った。学校での利用の際は，各先生方のさ

地面に置いたらロケット本体（タンク部分）をしっか

らなる工夫が加わることを期待したい。

り持って，体重を掛けて，下向きにロケット本体をゴ
備考

ム栓に押しかぶせる（図４）。
押しかぶせが完了したら，支持具の筒を発射スタン

ゴム栓利用の発射台を使ったことがある人なら，差ドの案内棒に差し込むだけで発射準備が完了する。そし込みをいかにして強くするかが大切であるかわかると思う。また，木製台にゴム栓を取り付けただけのよ

詮§

鍵
溌鍾，

うな簡易発射台の中には，羽根を付けたスカート部分が長すぎるロケットは，台が邪魔になって取り付けできなくなるものがある。しかしこの装置はゴム栓部分の下が細い筒なので，そのようなロケットでも取り付けが可能であるだけでなく，どのような形状の羽根のものでも打ち上げ可能である。したがって，この装置は今までのゴム栓式発射台の短所のほとんどをカバーできることになった。

図４ロケットを押しかぶせたところ（海老崎功）−３３−

2‑2マグヌス効果実験器

秤量２００９のレタースケールの台上にアルミアングルを左右にわたし，左端に鉛玉，右半分に模型用モータとその回転軸上に連結した発泡スチロール製円柱とを水平に吊り下げた。これらの全重量約１４０９は，円柱に直角で水平方向の送風下で円柱を回転させると，±ｌｏｇ以上変化し，マグヌス効果を測定することができた。

●●●●●

模型用モータ（RE‑260マブチモータ）

はじめに

発泡スチロール円柱外形５０ｍｍ長さ８２ｍｍ

回転する球や円柱に風が当たると，風と回転軸に直角の方向に力がはたらくマグヌス効果は，ボール

アルミパイプ外径４ｍｍ内径２ｍｍ長さ９５ｍｍ
アルミアングルl0mmL型長さ450ｍｍに回転を与えてカーブさせる時に利用されている。

アルミ板厚さ１ｍｍ×33×150ｍｍ

従来，この効果は，回転する円柱を落としてその釣り用鉛玉（２７９）２個

動きを観察するなどの方法でしか調べられなかったが，当センターにおいて松森!)は，送風機の前で準備

この効果を体感するべく，回転装置のモータ部分を回転が速いほど効果も大きいので，モータとして手に持ち，これに連結した発泡スチロール円柱に横は，模型用で回転数が一番早いＲＥ‑260（マブチモ

から風を当てることを考案した。

本装置（図１）は，持つ手に代えてばね秤に同様の回転装置を固定し，棒の受ける力の測定を可能にータ）を選んだ。これは，単３乾電池２本で駆動できる。

アルミパイプを発泡スチロール円柱の断面の中するものである。

心に通し，余りは両端から均等に出し，発泡スチロ
主な材料

ール用接着剤で固定する。パイプの端に２ｍｍの雌・レタースケール（No200ライオン）

ネジを切り，ねじ（２mm）でモータ軸に止める。

アルミ板（33,,幅×１ｍｍ厚）アルミアングル(lOmmL）
335mｍ

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アングル(ｌＯｍＬ）

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鉛玉（279）× ２

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発泡スチロール円柱

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(５０ｍｍの×８２mm）

115mm一一割
アルミパイプ（外径4mm内径2mm）

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レタースケール（No200ライオン）

図１装置主要部

−３４−

↑
匡巨西函

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ハ

スチロール円柱の端からモータにかけての部分は，
130○ＨＰシートをセロハンテープで円筒の形にとめ□て覆い，モータ部と円柱部との風の当たり具合の差

ロ

はかりには，据え置き型が安定して目盛りが読取りやすいので，秤量２００９，最小目盛り２９のレタースケールを使った。

ロロロ

１

見かけの重量︵９︶によるねじれを防いだ。

０４
５１５
０
４
１

1３５

□

□

無風時の重量ロ

ロロロ

骨組にはアルミのアングルとアルミ板を使い，モータは２ｍｍのねじでアルミ板にねじ止めし，スチ

155

ロコ
ロ

ロール円柱の反対側は吊り下げ用アルミアングル
160の端にあけた４ｍｍの穴を軸受けとした。

−３−２−１０１２３モータの電圧(Ｖ）

モータ部分は秤の台上にわたしたアルミアング
ルにアルミパイプの軸が平行となるように，３ｍｍ

図'
３円柱の回転速度とマグヌス効果の関係のねじを使い２カ所で固定した。その反対側に釣用の鉛玉を吊り下げて，はかり左右の静止状態でのバ

見かけの重量の送風による増減で示される。一方，

ランスをとった。

円柱の回転速度の目安としては，それを回転させる

以上の重さは総計約ｌ４０ｇとなる。

モータにかかる電圧がある。図３は，上記送風装置

送風には，図２に示すように工業用ファン（120ｍｍを用いて両者の関係を調べた結果を示している。

角）を用いた。電源回路の詳細は略するが，ファン送風に普通の扇風機を使用した場合も同様で，円はトライアックを用いた位相制御により，送風速度

柱の回転方向により，見かけ重量はｌｏｇ以上軽くを調節した。これは市販の調光器なども利用できる。

なったり，重くなったりした。

発泡スチロール円柱の回転速度は，Ｏ〜3.5Ｖの範囲で可変の定電圧回路を用いてモータを駆動する

備考

このマグヌス効果実験器は平成７年度第４４回全ことにより，調節した。

日本教職員発明展で八木陸郎が特許庁長官賞を得た。

実験

マグヌス効果の大きさと方向は，モータやスチロ

この報文は「八木陸郎，簡易風洞実験器,平成６ール円柱などレタースケールに載っている部分の年度東レ理科教育賞受賞作品集,７（1995）」の該当箇所に一部加筆したものである。

参考文献

1）松森弘治，理科教材教具開発ハンドブック，京都市教育委員会，132(1990）（八木陸郎）

図２ファンと電源部をとりつけた装置全体−３５−

2‑3簡易風洞
この風洞は，全長６９cm，断面約200cm２，吸気と排気に各１個の工業用フアンを用いる。ともに移動可能な線香立てと簡易風力計を備え，種々の断面形状の柱状体の気流への影響，模型の翼の浮上，その上下面の風速の相違の観察を可能にする。

はじめに

整風器の前の線香立ては黒のフィルムケースを使い，ドーナツ状に線香の煙が飛び，円筒の後のろうそく

中に砂を入れ，風洞の底板を切除し，線香立てを貼付の炎を吹消すことができるなどの空気の流れ（風）でけた黒アクリル板を代りにはめ込む。そのため，線香起こる不思議な現象は身の回りには数多くある。しか立ては前後に動き，１本の線香で物体の周囲の風の流も，そのような現象については黒板での説明だけで終れが全て観察できるので，煙たくならない。

風洞中央部にはふたをつけ，自由に色々な形の物体

わることが普通である。

物体の周囲を流れる風などの流体力学的現象は，水を入れることができるようにする。ふたは横幅を大きの流れで例示することが多い。しかし，翼の揚力の検くしてあるので，９０度向きを変えると，ふたと本体証のために上下面の風速の差を測定し，翼の浮上実験との間にできるすき間を利用して，後述の簡易風力計

を試みるなどのためには，空気の方が適している。この位置が自由に変えられる。

の種の測定や実験を通じて，児童・生徒の理解を深め

トライアックを組込んだコントローラでファンの電圧を調節して，線香の煙での観察から模型の翼の浮上るべく，本装置を考案した。

まで風速を自由に変えられる。これには市販の白熱電
準備

燈の調光器などが利用できる。

１．簡易風洞実験器

２．観察用物体及び簡易風力計

アクリル板（５ｍｍ厚）製で，煙が観察しやすいよ空気の流れの障害物となる観察用物体としては，直うに前面と上面は透明，底面と後面は黒色を使う。整風器はアクリル板（２mm厚）を組合せる。

径5.5ｃｍの円柱，５．５ｃｍ角の四角柱，１辺6.5ｃｍの正吸気・排気には冷却用の汎用品の軸流ファン（12ｃｍ

三角柱，などの他に，流線形の説明用に円柱とＡ字形

角AClOOV，隈どりモータ使用）を使った。吸気直後の柱（長辺7.5cm）を製作する。材料は黒色のアクリに流れの向きを90度変えることで，整風器と合せて風ル板（３mm厚）作り，円柱は紙筒を利用する。
空気の流れの観察と上下面での風速測定用の翼の模

洞内の風速の均一化を図った。図１に概要を示す。

型Ａは，透明な塩化ビニルの板とＯＨＰシートで作り，吸気ファン

模型の後の風力計の目盛りを読取れるようにする。

ｌ

Ｔ工

Ｉ

弱一○

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／

円柱

四角柱正三角柱Ａ字形の柱図２観察用物体

図１簡易風洞実験器−３６−

①翼の模型Ａは流線形を半分にした形で，これを風洞

e
ﾑ
栓
卜

内に立て，周囲の風の流れを風洞の上から観察する。
・翼に沿う渦のない空気の流れが見られる。

ストロー｜｜ＯＨＰシート②簡易風力計で翼の模型Ａの近くで，上面の一番ふく
らんだ部分とその下面の風力（風速）を測る。（コ翼の模型A単位､m

ントローラのダイアルは５０位）

長チレ

色男 翼 の 模 型 Ｂ

・１目盛り以上の差で，上面の方が風力が強い。
③翼の模型Ｂを風洞内に入れ，コントローラのダイア

図３翼の模型ルを徐々に上げ，翼の浮上を観察する。

・風速が速いことで気圧が低くなり（ベルヌーイの原理），翼の上下面の気圧差により揚力が生まれる。

図４簡易風力計
図５翼の上面の風速（風力）測定のようす

翼の周囲の少しの風速の差（約１ｍ／ｓ）を測定するために，アクリル板（２mm厚）とＯＨＰシートを学習での利用使い，図４のような簡易風力計を作る。目盛りは１０

度毎にＯ〜９までつける。

平成５年１０月より１年間，当科学センターの物理の実験室学習として，小学６年生に「風のいたずら」，

浮力発生の検証のため，○ＨＰシートとスチレンボードを使い，スポークの心棒を中心として，風により中学２年生に「空気の流れ」を実施した。その教具のひとつがこの装置で，二人一組で使用された。

軽く上昇する翼の模型Ｂ（Ａと同寸）も用意する。
備考
使用法

この報文は「八木陸郎，ほか，京都市青少年科学セ［物体の周囲の風の流れ］

ンター報告VOL26,京都市教育委員会，８７（1995）」①線香の煙が見やすいように，コントローラによる風および「八木陸郎，簡易風洞実験器，平成６年度東レ

速の調整や，観察の向きを確認する。

理科教育賞受賞作品集，７（1995）」に一部修正・加②円柱や四角柱等の単体や組合せを風洞内に立て，線筆をほどこして再録した。

香立てを前後に動かして，物体の周囲の風の流れを

風洞の上から観察する。

参考文献③流線形の説明の場合は，円柱とＡ字形の柱を組合せて観察する。
・周囲に渦のない空気の流れが見られる。

l）荒川好次，ほか，同上報告，VOL､26, １（1995）
2）山口道麿，雨森勝治，八木陸郎，

同上報告，

VOL２６，５（1995）［翼の浮上］(八木陸郎）−３７−

2‑4音感知発光器
使用済みレンズ付きフィルムの発光回路のシャッター用接点に自作の音増幅回路のサイリスタをつないでシール容器に収めたこの装置は，おもちやのピストルの音により最大１００ｍの距離で発光する。マイクからの音はデジタル信号用回路６ケからなるＩＣで増幅し，衝撃音だけに感じるようにコンデンサの容量を下げた。

はじめに

ＴＴ１、

従来，音の速さの指導には，生徒を一列に並べて音からが聞えたら手を上げさせる方法や，教室内で非常に短。 ０い時間の測定を行なって速さを求めたり，花火のビデ

Iぐ

オから光と音の時間差を調べるなどの方法がとられて

串
L
I
l

きた。この音感知発光器は，最初の例の生徒より正確な反応が期待できるものであり，２台を約50ｍから100ｍ離して音源と一直線上に置く。おもちやのピストル

Q‑̲̲‑‑‑‑‑‑一一一ﾆｰｰｰｰﾆﾆｰｰｰｰｰｰｰｰﾆｰｰｰｰﾆｰﾆｰﾆｰｰｰｰ̲̲̲̲ー̲̲̲̲̲̲̲̲ﾏｰｰｰｰｰ̲̲̲̲̲̲̲ﾆｰｰｰ‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑一一一一一一一一■中･申②申･･･…−０

図２フラッシュ部分の回路（コニカミニ）などの音を与えると，２台は時間差をもって発光し，音の速さが体感できる。外観を図１に示す。

とがあるので，安全のためコンデンサ（図２のＣ）をショートして放電させる。

製作

高電圧部分の安全のため，全体を安価なシール容器

１．発光回路レンズ付きフィルムはＤＰＥ店でフィルムを取り出（190×140×80mm）に入れ，ケースとした。パラボ

した後（ガラと呼ぶ），各メーカーのサービスステー

ラ部分と発光部はカッターでくり抜けばよいので，加ションへ送られ，プラスチック部分は溶かして再生，工は容易である。

フラッシュ部分は検査後再使用されているが，アルカ回路の電流は約１Ａであるので，単３アルカリ乾電

リ電池は廃棄されている。ＤＰＥ店に頼めば，無料で池又は単１マンガン乾電池を１個使う。充電表示のネ

ガラは入手できる。図２は参考に調べたフラッシュ部

オン管（図２のNe）が光るまで通常約１０秒かかる。

分の回路で，他社の回路もほぼ同様である。

２．集音装置と音の増幅回路

なお，解体するときは，高電圧が充電されているこ

集音パラボラとしてプラスチックの汁椀を用い，汁椀中央付近で一番感度の良い場所を探して，そこにエ
レクトレットコンデンサマイクのユニットを固定する。
吃

音の増幅回路を図３に示す。マイクからの音は本来
デジタル信号に使う回路が６ケ入ったＩＣ１個（図３のａ〜ｅ）を利用して増幅することで，安価でコンパ識クトにした。また，音声を伝えるコンデンサ（図３のＣｌ，Ｃ２）の容量を少なくして，話し声には感じずに衝撃的な音にのみ感じるように，回路を工夫した。

二コ

フラッシュ部分の電源スイッチ（図２のＳ）は接続
氷し，音の増幅回路のサイリスタをシャッターと連動するスイッチの接点につないで，発光させる。このとき，

図１外観接点の電圧の＋−の向きとサイリスタのアノード，力

−３８−

３０Ｆ

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２０，２ｕＨＣ

詳意i輯
図３音増幅回路姻垂、Ⅲ

３．１ｕｌ６ＶＶ１Ｑ

ＰＣ−９８０１
ＨＯＵＳＥ

ソードの向きを合せる。
ＰＯＲＴ

音の感度を切り替えできるようにしたが，おもちゃＯＵのピストルなどの音に感じる距離は，感度Ｌで約６０ｍ，感度Ｈで約１００ｍまで可能である。音増幅回路の電源は９Ｖ（006P）を使う。
３別法

この教具は市販の音リレー（マイクと増幅回路及び

図４速度測定インタフェイス回路

リレー付き）とフラッシュ回路のユニットを組合せても，簡単に製作できる。

生徒に発光器を１台ずつ持って行かせ，窓向きに頭上に掲げさせる（あらかじめ距離を測っておくとよい）。指導者と他の生徒は教室に残る。

使用上の留意点①ケースにマイクがついているので，振動を与えると③教室の窓辺でピストルを鳴らし，その音から遠近２ヶ所の発光器が光る間合いによって，音の速さを実誤って発光することがある。

感させる。

②音の強さは距離の２乗に反比例して弱くなる。遠くの音を感じさせるため，感度をＨにすると自動車の

２．音の速さの測定＊

通過音等でも発光することがある。

・他の準備物インタフェイス（図４）とパソコン③乾電池交換などでケースを開ける時は，感電に注意

インタフェイス回路では，フリップフロップ回路を入れて，短い発光の瞬間の間隔を確実に捉える工夫する。

④乾電池が古くなると，フラッシュの充電時間が長くなる(充電表示のネオン管が光るまで通常約１０秒）。

をしている。

①教室内で発光器２台をあらかじめ距離を測った遠近２ヶ所に置く。

②音に対する発光間隔をフォトＴＲで捉えて，インタ

学校での利用

当科学センターにおける平成６年度の中学校理科実

フェイスでパソコンに入力し，時間を測定すると共験観察講座において，参加教員５０名がこの装置を製に，音の速度に換算する。

作した。その際，次のような利用法を提案した。
1.音の速さの演示

備考

・他の準備物体育用またはおもちやのピストル

この報文は「八木陸郎，雨森勝治，京都市青少年科①まず，音を感じる器具であることを教室内で説明し，拍手などで発光させる。

学センター報告，VOL､2６，８９（1995）」に使用上の留意点などを加筆したものである。

②窓から見通せて，音源から直線上の遠近２カ所へ，(八木陸郎）−３９−

2‑5見える光と見えない光
光源は２４Ｖの自動車用電球で，その４個を直列につなぐとＡＣｌＯＯＶで点灯できる。直線状のそのフィラメントの向きは縦長のスリットに合わせておく。光検知
器は，フォトダイオードをセンサとし，その出力をラジケータに表示する。上記光
源の光をプリズムで分光して得られる紫外部。赤外部の見えない光は，可視部の各色と同様にラジケータの針を振れさせる。リモコン用の赤外線もまた同様である。

センサをあてがった。センサの裏面は黒のアクリル板

はじめに

肉眼では見ることのできない紫外線や赤外線への理で覆い，前面からの光のみを感じさせた。

解を深めるために，可視光だけでなく紫外線や赤外線

光センサはフォトダイオード（TPS605東芝）を使の範囲までの光の相対強度が測れる光検知器を考案しった。これに，図２に示すように，ラジケータ，単３た。光源には自動車用電球を用い，プリズムでの分光

乾電池，スイッチ，および電流制限用の抵抗（3.9ｋによる色ごとに検知器に当てた。このとき色が感じら

Ｑ）各１個を直列に接続した。

装置の背面（図１右）では左よりにスイッチの裏側

れない赤外部と紫外部においても検知器の針はふれる。

があり，その空端子を利用して抵抗を固定した。これ
製作と右よりのラジケータの裏側とに下方から接して電池

１．光検知器ホルダーを取り付け，単３乾電池を収めた。さらに下方に光センサの黒色の覆いがあるが，図では不明瞭。

縦長の黒アクリル板（80×125×３ｍｍ厚）を支持板

２．光源装置とし，その前面上部左に「ラジケータ」と呼ばれる簡易微小電流計（４ｃｍ角），右にスイッチを取付け，光学実験の光源としては，点または線光源が適して下部には白の塩化ビニル板（80×63×１ｍｍ厚）を貼いる。この光源として２４Ｖ25Ｗの自動車用電球を選り合わせた（図１左）。ラジケータの目盛を読み取りんだのは，そのフィラメントが直線状で，しかも小型易くするために，この全体を後に傾け，背面に三角形

で明るく入手も容易なことによる。この電球を使ったの足を左右両端にそれぞれつけて支えとした（図ｌ光源装置を４台直列に配置するとＡＣｌＯＯＶで点灯で右）。

き，特別な電源は不要となる。

塩化ビニル板の白色は，プリズムで分光した光を映光源装置の構造を図３に示した。装置の外周は黒ア

した時に色を観察しやすくする。その中央にアクリルクリル製の箱で，上蓋と底板とに通気孔（径20mm），板をもつきぬけて，穴（直径３mm）をあけ，出口に光

前板中央には箱の水平対称軸に沿って走る光線を外部に取り出すために窓（径１０ｍ,）をもつ。底板の裏面

J識繍繍灘繍織；にはすべり止めのためにゴム板を貼った。光線に平行な側板の内側には縦に２対の溝を作り，２枚の黒アク
リル板を光線に直角にはめ込んだ。板の１枚は貼り重

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図２光検知器回路

図１光検知器（前面と背面）−４０−

Ｔａ＝２５℃

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４００５００６００５ｍｍ

７００８００９００１０００ユユ００ユ２００波長』（ｎｍ）
図４

フォトダイオード（TPS605）の分光感度特性

表１光の色とラジケータの指示値の例

図３光源装置の構造

光の色 紫 外

紫

青

黄

燈

赤

赤外

指示

1.2

2.3

5.5

6.3

6.6

6.4

0.5

ねたもので，中央に縦長のスリット（１mm×９mm）を残した。他の１枚の中央にはソケット（スワン型の電球に合うもの）を介して電球を取りつけ，そのフィ全体の流れはリモコンから出ている赤外線の性質をラメントがスリットに対して平行となるようにソケッ

調べ，電球の光をプリズムで分光して赤外部・紫外部

トの取りつけ方を調整した。

の光の強度を測定することで赤外線・紫外線の存在を知る。また，赤外線センサを備えた自作ロボットを操使用法

作することで，マイコンに対する理解をねらった。

光源装置の光を垂直に立てた三角プリズムで分光しこの実験は二人一組で実施しており，実験机が接して，光検知器の白い塩化ビニル板に映す。検知器を左ている４組の光源装置は直列に接続してAC100Vで点右に動かし，センサに通じる穴に当たる色の光の強度灯した。検知器に写したスペクトルを観察した児童・をラジケータで調べる。

生徒は虹を見て歓声をあげ，光が見えない紫外部や赤使用した光センサの分光感度は図４の通りで，紫外部でもラジケータの針が振れることに驚いていた。

〜赤（400〜800,m）の可視範囲でも両端部の感度は大きく低下する。しかし，分光による紫外線や赤外線を備考

この報文は既報I）を一部修正し再録した。

センサに当てるとラジケータの針が振れ（表１），見えない光の存在を示すことができた。

応用として，リモコン等からの目に見えない赤外線の存在も確かめられる。

参考文献l）八木陸郎，ほか，京都市青少年科学センター報告，
VOL､2５，８７（1994）

学習での利用2)'84東芝半導体データブック光半導体素子編，東芝，平成４年１０月より１年間，当科学センターにおけ

766,1984

る物理の実験室学習として，小学校６年生に対する

3）荒川好次，ほか，同上報告，VOL､25,1（1994）「見えない光を使って」３)と中学校２年生に対する

4）八木陸郎，ほか，同上報告，VOL､２５，５（1994）「リモコンの光を使ったロボット｣4)が実施された。

（八木陸郎）−４１−

２−６高輝度ＬＥＤによる加法混色実験装置
この装置では，アクリル角柱の一端に埋め込まれた三原色の高輝度ＬＥＤからの光が角柱内で反射をくり返すうちに混色がおこり，斜めの粗面に仕上げた他端においてさらに均一化が進む。個々のＬＥＤごとに電流を調節して，白色をはじめ任意の色の光を得ることができ，部屋もそれほど暗くする必要がない。

はじめに完全な白色光を得ることができるようになった｡また，色の混合法の一つである減法混色は，絵の具を混ぜ

ＬＥＤはフィラメントを持たず，接点もない。したがる時や着色したセロファンを重ねる時に起こる。混合って理論的に寿命は半永久的なので，継続使用できるの割合によっては，サインペンにも見られるように，というよさもある。

黒色をも作り出すことが可能である。一方，白色を作

高輝度ＬＥＤのこれらの特徴を活かしたく，それをり出せるのは加法混色である。例えば，カラーテレビ

光源としてアクリル角柱の中で混色するコンパクトなジョン受像管の３種の蛍光体によって再現される色，装置を考案した（図１)。その際，当科学センター物理

および単色光以外の各種光源の色や，昼間と朝夕を問領域学術顧問である京都工芸繊維大学教授更家淳司先わず，太陽の色はどれも加法混色の結果である。

生のご指導を仰いだ｡この場を借りてお礼申し上げる。

従来，加法混色の実験の光源としては電球が一般的であった。電球は入手が容易で恥明るい光を利用でき準備る。しかし，電球自体が大きくて光に指向性がなく，・高輝度ＬＥＤ：赤色・緑色・青色，各１個（最大定レンズや反射板を用いて光をまとめる工夫が必要であ

格20ｍＡ）る。

、透明アクリル角柱（20×20×2001,1,,長手方向の一端をlOmIn残して４０ｍｍ程度斜めに切断角度は３５

これに対して，高輝度ＬＥＤは小さな光源であるにもかかわらず，明るくて指向性が強い。また，青色Ｌ

度くらいが良好であるが45度までに調節）

ＥＤの入手が容易になり，三原色のＬＥＤがそろった

・固定抵抗器200Ｑ

ため，加法混色によって様々な色の光とともに，ほぼ・半固定抵抗器500Ｑ《
職

鋤柵ｉＩ柵燃繍繍

･可変抵抗500Ｑ（Ｂカーブ仕様,調節つまみを取り付ける｡）
・６Ｖ直流電源詞

・暗箱（材質は問わない。内部に斜めのステージを設】61

け，その裏と底板との間に回路を収納する｡）

綱

・紙やすり240番

M1E船

蝋
野

製作と調整

(1)アクリル角柱の斜め切断面を紙やすりで削る｡次に，角柱の他端の底面にＬＥＤを挿し込む穴を３つ開ける。

穴の配置は正三角形で，できるだけ近づける（図２)。
ＬＥＤは瞬間接着剤で穴に固定する。

ＬＥＤの光は長いアクリル角柱を通過しながら反射
図１ＬＥＤを使った加法混色実験装置

を繰り返し，最後は紙やすりで磨かれた面がスクリー−４２−

サンドペーパーで磨いた面

６Ｖ直流電源抗器

固定抵抗器半固定抵抗器

ＬＥＤ

図２アクリル角柱と固定したＬＥＤ

図３ＬＥＤ点灯用回路（１個分）

ンとなって乱反射し，加法混色がむらなく行われる。

(2)最初は単色光のみで実験する｡調節つまみを回して予備実験では，長さ200,,,20mIn角，スクリーン角度

各ＬＥＤの明るさ変化を確かめる。

35度程度の特性が一番良かった。スクリーン面に関し(3)次に２色を点灯させて実験する。調節つまみで,そては５度きざみで実験を行ったが,３５〜45度までの角らぞれの明るさを調節して２色の混色を調べる．

度が比較的良好な結果が得られた。ガラスや塩化ビニ(4)最後に３色の混色を行い,任意の色が自由に作れる

ルでの実験も行ったが，ガラスは分光が顕著で混色がことを調べる。また，３つの調節つまみをバランスよ

不十分であった。塩化ビニルも色むらや透過度などにく調整すると，白色光が得られることを確認する。

問題があった。

(2)各ＬＥＤに,固定抵抗器と半固定抵抗器と調節つま

学習での利用みを取り付けた可変抵抗器を直列接続し，６Ｖ直流電当科学センターにおける平成８年の「青少年のため源につないだ(図３)。半固定抵抗器と可変抵抗器を０の科学の祭典」や勤務校での選択授業などでこの装置に絞ると，ＬＥＤに直列接続される抵抗は200Ｑの固を用いた実験を行った。ここでは，児童生徒が自由に定抵抗器だけとなり，最大電流が流れる。なお，ＬＥ

可変抵抗器を調節し,加法混色のおもしろさを楽しみ，

Ｄには約２Ｖの定電圧特性があり，抵抗器に約４Ｖの発光色のきれいさに歓喜の声をあげていた。次に，３電圧が加わる。そのため，回路に流れる電流は４Ｖ÷

色がうまく混合できれば白色光になるというヒントを

200Ｑ＝0.02Ａとなる。これは,用いたＬＥＤの使用最与えた。微妙な調節を繰り返して白色光が得られた頃

大電流である。

には，加法混色の三原色と白色光の関係がほぼ理解で(3)３つの調節つまみを３時の位置にし,できるだけ明きていた。

るい白色光が得られように半固定抵抗器を調節する。

白色光を作る実験をしていて，ひとり一人によって(4)反射よけのため,暗箱内に黒い布を張り付け,ステ

作る白色は違っていることに気がついた。ある生徒はージ中央にはアクリル角柱を，スクリーン面が手前，

赤みがかっていたり，また，他の生徒は青みがかってＬＥＤが上になるように取り付ける。角柱の中の透過

いたりと，微妙に違っていて興味深かった。

光とともに三原色のＬＥＤの存在を知らせたいという意図である。

備考

この実験装置は，平成６年に実施された日本科学技使用法

術振興財団主催「第１回科学技術体験活動アイデアコ(1)部屋は暗い方がよいが,カーテンを閉めるだけでもンテスト」の奨励賞を受けた。

十分である。

（岡田高芳）−４３−

2‑7電子レンジを用いた電波の遮蔽実験
水lOOcm3を材質の異なる容器に入れ，電子レンジで１分間加熱した。材質は，アルミニウム，鉄，陶器，ガラス，プラスチック，紙の６種である。金属とレンジ
内壁との接触を防ぐためには，これらの容器４個を収める箱をアクリル板で製作した。金属容器中の水の温度がほとんど上がらないことは児童たちの驚きであった。

はじめに・200,1空き缶（スチール缶，アルミ缶）

電波はテレビやラジオ，携帯電話など身の回りで多く使われている。そして，車でトンネルの中に入ると・コップ（紙。プラスチック・陶器）
２．電子レンジ

ラジオが聞こえなくなったり，地下で携帯電話がかけメーカーへの問い合わせや調査を繰り返し，マグネ

られなくなったりする経験もある。しかし，目で見るトロンからの電波もれが皆無で，空だき試験500時間

ことも，身体に感じることもない電波について，それ以上にたえる製品（2.45GHz，600Ｗ）２０台を使用した。

が存在し，それをさえぎるものがある，という形での実験者の不注意による空だきなどの事故を防ぐために，理解は必ずしも容易でない。

電源のオンオフは指導者の手元で１台ごとに制御でき

この実験は一連の実験「電波の科学」の一部である。
そこには，ヘルツの発振器によってと同様に，電子レるようにした。
３．安全ケース（アクリル製）

ンジの中でもネオン管が点灯するという演示実験，おレンジ内の壁に金属が触れるとスパークすることがよび発振に感じるポケットベル玩具についてこの実験ある。空き缶などを電子レンジに入れる場合は，安全同様の遮蔽実験，およびゲルマニウムラジオの製作がのためケースに入れる（図１）。

ある。これらを通じて，目に見えない電波がより身近な存在になることを期待した。

なお，金属が電波をさえぎることは，電波を吸収することであり，金属製容器を電子レンジに入れると，

小・中学校の理科で電波を学習することはないが，電波を吸収して温度が上がる。容器に水が入っている

身の回りの電波に目を向ける実験として，クラブ活動

場合には，その水で冷やされるが，からの場合には，や選択理科などを取り上げることが可能である。

水のある場合以上に温度が上がり，普通の加熱の場合の「空だき」と似た状態になる。安全ケースはこの危準備

険の防止には全く役に立たない６

１．容器
・ガラス製ビーカー（,00cm3）

実験
１．オーブントースターによるガラスと鉄の比較㈱噂唖!LＡ

指導者による演示実験として，ガラス製ビーカーとスチール製の空き缶にそれぞれ水lOOcm3を入れて，オ

君1１

ーブントースターで約１分間加熱し，どちらもほぼ同
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じくらい温まったことを温度計で確認する。
２．電子レンジによるガラスと鉄の比較実験１と同様に水を入れ，温度計で水温を測る。そ
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鍵

受

の後，安全ケースに入れ（図２），電子レンジで１分
間温め，再び水温を測る。

表１はその結果の１例を示し，ビーカーの水は50度

陸馳

図１安全ケース

ほど温度が上昇しているが，スチール缶に入れた水の

−４４−

箪鳥綴＃

覗瓢郡繁国

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図２ビーカーとスチール缶

図３コップ（紙。プラスチック・陶器）とアルミ缶

表１容器による温まり方の違いその１

表２容器による温まり方の違いその２

､
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電
i
i
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加熱前

1分後

ガラス製
ご−.カー‐

２３℃

７３℃

スチール缶

紙コップ

プラスチッ

陶製

ク製ニッブ

ﾆゴップ

アルミ缶

２３℃

加熱前

２３℃

２３℃

２３℃

２３℃

上分後

４３℃

４８℃

５２℃

２４℃

２４℃

温度は，ほとんど上昇していない。

12月まで実施した実験室学習の内容である。

この結果から，ガラスは電波をさえぎらないが，鉄電子レンジが食品を温めるしくみについて知っていは電波をさえぎることが分かる。

る子供は少ない。そのため，熱をよく伝えるはずの金３．紙・プラスチック・陶器。アルミニウムの比較

属の容器に入れた水が，電子レンジではほとんど温ま

紙コップ，プラスチックのコップ，陶器のコップ，

らないことに子供たちは大変驚いた。電子レンジがオーブントースターと同じようIこものを温めているのでアルミ缶に，それぞれ水をlOOcm3ずつ入れる。
２の実験と同様，温度を測った後，安全ケースに入れて（図３），電子レンジで１分間温める。

はないことを目のあたりにしたことは，今まで何気なく使っていたものに改めて関心を示すきっかけとなっ

表２はその結果の１例を示し，温度が上昇するのは，たことだろう。

紙，プラスチック，陶器のコップに入れた水で，アルミ缶に入れた水の温度はほとんど上昇していない。

参考

この結果から，紙，プラスチック，陶器は電波をさ

この報文は「丸橋正幸，竹島一博，由良二郎，京都

えぎらないが，アルミニウムは電波をさえぎることが

市青少年科学センター報告VOL30,京都市教育委員会，分かる。

１，（1999）」を実験法に重点をおいて再録した。

実験２，３の結果から，金属は電波をさえぎり，金属以外のものは電波をさえぎらないことが分る。

学習での利用

最初に「電波の科学」として述べたのは，当センタ
ーにおいて，小学校６年生を対象に平成10年１月から−４５−（由良二郎）

2‑8手回し交流発電機と擬似交流発生器
自転車ランプ用の発電機を手回し発電機に改造し，パターンを工夫したプリン

ト基板に交流用プラグを当てて往復させ，直流電源から擬似交流を得た。これらと二三の補助器具を用い，児童生徒は自らが起こした電気で蛍光灯を点灯した。
はじめに直流・交流の学習用の教具としては，互いに逆接続

銅箔部分したＬＥＤがあり，これを振って識別される発光の持続または断続により電流の方向を示すことができる。
ここでは，電気嫌いの解消を目標に，児童生徒が自身で電気を起こして家庭用蛍光灯をともすことを焦点におく一連の実験を計画し，上記逆接続ＬＥＤを補う数種の教具を考案した。その主なものの概要を次に記す。
図２プリント基板のパターン（一部）
教具の概要
ミノムシクリップ

１．手回し交流発電機

教具としての手回し直流発電機はよく知られている。

一方，自転車のランプ用発電機（６Ｖ３Ｗ）は交流発電機である。これを合板の台板に取り付け，２枚のギ

ア（１０５：１８）を組合せて，クランクをつけ，手で回せるようにした（図ｌ）。台板には押さえる手のギアへの巻き込みを防ぐアルミ板Ａや，立つ形で使う場合の支えとなるアルミ板Ｂも取り付けた。電気の取り出

図３擬似交流発生器

しにはみのむしクリップを付けたコードを用いた。
この発電機の手回しの速度を落すと，逆接続ＬＥＤ

２擬似交流発生器の点灯の交替が明らかとなり，電流の方向の交替もまた大変分かりやすくなる。

プリント基板のエッチングにより，互いに絶縁された２枚の帯状の銅箔が平行に並ぶ部分と互いに相手の領域に食い込む部分を交互に繰り返すパターンを作り（図２），それぞれの銅箔の一端に３mmビスの端子を付けた。端子に直流電源をつなぎ，２枚の銅箔にまたがるように押さえつけたＡＣプラグを銅箔の長さ方向に沿って繰り返し往復させると，＋−の交替する電流が発生する。この装置は，機構が発電機に比べ簡単で，しかも同じ乾電池を用い，コンデンサやコイルについて交流と直流とを比較する各種の実験を可能にする。

プリント基板は摩擦に耐えられるガラスエポキシ製

団聖

図１手回し交流発電機

を用い，補強のため裏面に３mm厚のアクリル板を貼り−４６−つけた。表面にはプラグでこするときのガイドとして２枚のアクリル板を貼り付けた（図３）。
これとは別に，手動スイッチで電流の方向を速く切換える方法を試したが，変圧器に充分な電流が流れず，蛍光灯も明るく光らなかった。
３．２００Ｖ：3.15Ｖの改造変圧器

ＡＣｌＯＯＶを降圧してＬＥＤ，逆に乾電池程度の低電圧を昇圧して蛍光灯，それぞれの電源とするための雛騨蝿』

変圧器である。

鍵;鱗；

図５手回し交流発電機による蛍光灯の点灯

蛍光灯の放電開始には200Ｖ以上の電圧が必要なので，市販の小型変圧器（SPT‑631SEL200V：６．３Ｖ）の低圧側の接続を変えて，200Ｖ：３．１５Ｖとする（図４左）。これを，高電圧に対する安全のためアクリル板で作ったケースに入れ，高圧側にはコード付きの差込みプラグを取りつけ，低圧側ではケースに付ける３ｍｍビスを端子とした（図４右）。

４．改造した蛍光灯器具
６Ｗの蛍光灯器具のグローランプを外し，代わりに押しボタンスイッチをつけた。ＡＣ100Vでの点灯には押しボタンを押すことが必要であるが，200ｖ以上では

図６乾電池と擬似交流発生器による蛍光灯の点灯

その必要がない。

灯を演示して交流と直流の違いに気づかせるなど，丁寧な導入と誘導に留意した。手回しの市販直流発電機

学習での利用

平成３年１０月より１年間，当科学センターにおける物理の実験室学習として，小学校６年生に対するを乾電池や同種発電機で逆に回す実験は，電気は嫌いと言っていた児童をも活気づけた。

「電気の流れ｣')と中学校２年生に対する「電気を起中学生の実験の最後に，電源として各実験台で使用

こそう｣2)が実施された。両者とも２人１組で手回しされた乾電池を集めて順次に直列につなぎ，その都度，交流発電機または乾電池と擬似交流発生器から得られ

押しボタンでの蛍光灯の点灯を試みた。総数が４０数

る電流を上記の改造変圧器によって昇圧し，改造器具個に達すると，直流では不可能かもしれないとの予想に取りつけた蛍光灯を点灯させていた（図５，６）。

に反して点灯が実現し，「おっ」と歓声があがった。

小学生には，模型自動車の走行と豆球やＬＥＤの点
備考

この報文は既報3)を一部修正して再録した。
SELSPT‑631
２９９Ｖ

６．３Ｖ

F
F
３．１Eし

二陸

コベ

８Ｖ

参考文献

l)山下功，ほか，京都市青少年科学センター報告，

両

VOL､24,京都市教育委員会，１（1993）

切り離して並列にする

3)八木陸郎，ほか，同上報告，９４（1993）

RＩ ー2)八木陸郎，ほか，同上報告，５（1993）

図４２００Ｖ：３． １５Ｖの改造変圧器（八木陸郎）−４７−

2‑9断熱膨張による冷却の体感と氷づくり
実験用ガスの缶の頭部を改造し，空気の圧入と瞬間的放出に備えてボールコックなどの部品を取付けた。圧入には送入口を自動車用に取り替えた自転車のタンク付

き空気入れを用いて数気圧，放出によって‑20〜40℃を得た。この冷気を自作冷却箱にくり返し送入し，アルミキャップ内の水温を測りつつその凍結を完了させた。

はじめに
押

従来の断熱膨張の実験は，フラスコ内の空気を注射器ですばやく吸引して霧を起こすなどの現象を視覚に

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訴えるだけで，体感に乏しい。この実験では，体力の要る空気の圧入によって肌で感じられるような温度低下を実現させ，さらに氷ができたことで子どもたちの成就感を確かなものにすることを考えた。

図１ガス缶頭部の構造

実験装置は，構造が簡単で安価に製作でき，操返しての使用が可能，操作は子どもたちにも容易である

片口ニップル鼠

ボールコック準備
１．空気入れ異径中間ニップル

自転車の空気入れ（タンク付き）を用いるが，送ソケット

入口は自動車用とする。

２圧力容器（ボンベ）

実験用ガスの缶（620cm3）は胴と凹んだ底部と複雑

胴にプレスされた頭部とからできていて，図１は主として頭部の構造を示す。胴と頭部とはパッキンを挟んでＡの部分でかしめてある。頭部はＡの内側でいったんくぼみを作り，中心部で盛り上がっておねじＢとなり，その内側にバルブを組み込んでいる。バルブは押しボ
図２圧力容器（ボンベ）

タンとそれにつながる細いステム，ステムのはまっているゴム板，ステムを押しあげるスプリング，などで構成されている。ボタンを押すとステムがバルブに隙構造とするために，まず，表１に示す３種の部品を１間を作り，ガスが吹き出す。

個ずつ準備する。次に，押しボタンをはずし，ステムガスの使用済みの缶を改造して，図２に示すようなの突出部を切り取り，その付け根を中心にドリル（７mmの）を突き通す。こうしてバルブは破壊され，破片
表１使用部品一覧
部品

メーカー

型番

残ったねじＢに異径中間ニップルソケットをかぶせJISによるねじの"呼び異径中間ニッＳＵＮ
プルソケットＣ−９２

めねじＧ１/４とおねじＧl/８

ボールコック ア ソ ー

ＢＷ−ｌＯ１１

出入口ともめねじＧ１/８

片口ニップル

は缶を逆さまにして取り出す。

おねじ･めねじの別とエ ア ー パ ー ツ ＮＨ−１１１ おねじＧ１/８て締めると共に，トーチバーナを使い半田付けする。

この時，Ａのかしめが緩むので，その全周を半田で覆うことで漏れを止める。

−４８−

さらに，ソケットのおねじにシールテープを巻いてボールコックの入口にねじ込み，ノズルとなる片口ニップルも同様にシールテープを巻き，コックの出口に線ねじ込む。ノズルの外径は約８ｍｍで空気入れの自動車用の口にちょうど合い，空気の排出経路はコックも含めて５mm径が確保される。
３．冷却箱

聖1牛ｕﾉﾘ而十(Ｌ言.Ｉる

図５熱電対温度計のセンサ

各層を傭鰍して図３に，全体の縦断面を図４に示す。

外箱はアクリル板で作り，上ふたはボンベからの気流に吹き飛ばされないように差込にする。上ふたには温穴をあける。底板中央にはノズルを差込むパイプをつ

度計を差込む穴，側板には空気の逃げ口となる横長のけ，一端を延して，スタンドによる固定に備える。
内部には上下２段に発泡スチロールの断熱板を入れ，上段を中ふたとして温度計用の穴をあけ，下段には水の容器の受けをくり抜く。受けの周囲の発泡スチ

ロールには，焼いた針金を用い，図４の矢印に示す

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三

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ような底板から上方への空気の通路を作る。

水の容器には１．５Ｌのペットボトル（現在ではアル雲ミボトル）のアルミキヤップ（約１９）を使い，内側

雲プ）のシール材はガス等の火で焼いて除去する。
４．熱電対温度計のセンサ

チロール）

温度測定には，急激な温度変化に追随し，室温から‑200℃まで，レンジを切り替えずに0.1℃きざみのｌL測定が可能な自作の熱電対温度計を用いた。ここではリル板

図５に示すセンサ部についての報告にとどめ，本体の詳細は別報')2)にゆずる。
市販の熱電対温度計のセンサ部は金属パイプに包ま
図３冷却箱の層別傭耐れて，瞬間的温度変化を捉えるには熱容量が大きすぎるので，次に述べるようなセンサ部を自作した。
ガラス繊維で被覆された直径0.2mmのＫ型（アルメ肯去Ij矩ル・クロメル）熱電対線１対の先端から約１０ｍｍを裸線とし，先端で溶接する。残された被覆部には長さ約１５ｃｍのビニルチューブを被せて持ち易くし，チュー
ブ先端はエポキシ接着剤で被覆部の先端付近に固定す

Ｌ
−
ｚ
二
岡

る。熱電対線はバナナ端子を用いて，温度計本体に接
続する。

実験

１．温度変化の体感

ボンベに自転車の空気入れをつなぎ，ハンドルを大

図４冷却箱の断面図

きく３０回程上下させて空気を押込む。この操作は２−４９−人１組で行い，１人はボンベを手で持ち，１人は空気学習での利用を入れる。１本のボンベが終わると役割交代して次のボンベに空気を入れる。

平成元年１０月より１年間，当科学センターにおける物理の実験室学習として，小学校６年生に対する空気を入れるに従って，ボンベを持つ手は熱くなる「氷をつくろう｣3)と中学校２年生に対する「低温のことを感じる。次に，ボンベから一気に空気を放出し科学｣3）を実施した。その内容は，上記実験ｌ〜３とて，これに手をかざした感じやボンベに触れた感じか

液体窒素を用いた諸実験とであった。
ボンベ１本に空気を詰め込む操作は，体力を考慮しら温度低下を体感する。

て中学生３０回，小学生２０回とした。これを放出して２温度変化の測定
上と同じ場合について，熱電対温度計を用いてボン得られる温度を確認させると，氷づくりが納得の上でベの温度変化や噴出した空気の温度を測定する。噴出取り組まれ，中学生は約３０分で目的を達成した。小した空気の温度は，熱電対の先をボンベの口元でしっ学生には，冷やす水量を児童の判断に任せて出発し，かり支えて測る（図５）。瞬間的な変化は読取りにく

グループ間での到達水温の差異を指摘すると，かれらいので測定を繰り返す。指導者は温度計の表示をＶＴ

は水量を工夫し，額に汗して冷気の吹きつけをくり返Ｒに記録し，スロー再生で演示する。

した。容器の底の薄い氷は，拍手と歓声を誘った。

ボンベに３０回程空気を押込むと，圧力は８気圧程
備考度となり，温度はボンベ表面で８℃程上昇する。一気に放出したときの温度は，ボンベ表面で５℃程低下し，

この報文は「八木陸郎，平成３年度東レ理科教育賞

ノズルの先で一瞬ではあるが‑40℃近辺に達する。押

受賞作品集，６０（1992）」を修正・補筆して再録した。

しこみ回数２０回では，到達圧力が４〜６気圧，放出

なお，この作品は，同賞の佳作を受賞した。

時の最低温度が‑20℃前後であった。

温度低下は，放出が急激な場合は放出空気において，参考文献l)八木陸郎，伊藤博夫，京都市青少年科学センター報

緩慢な場合にはボンベにおいて，それぞれ顕著となる

告，VOL､22,京都市教育委員会，８１（1991）

傾向がある。

2)八木陸郎，トランジスタ技術，1991.6，ＣＱ出版社，

３．氷作り

５５９（1991）

冷却箱の水容器に約0.5cｃ（底一面覆う位）の水を

3)荒川好次，ほか，同上報告，１

入れ，ボンベにつめた空気を容器の下側から吹き付けて水を冷やす。このとき，水温は徐々に低下するので，冷却箱の上の穴から入れた熱電対で水温を測りつづけ，低下が止ったら次のボンベの空気を吹き付ける。

ただし，０℃近くでは凍結が進んで，しばらく温度低下が止るが，完全に凍ると再び温度は下がる。この
温度変化から凍結はわかるが，さらに水の様子を見るために，シャープペンシル等の先のとがったもので容器の底を引っかくと氷の破片がはがれてくる。この完全な凍結の実現までに，押しこみ回数３０回でボンベにつめこまれた空気は約１０本分が必要であった。

４．乾燥または湿潤空気の断熱膨張
あらかじめボンベ内に水を入れて膨張空気の湿度を調整すると、湿度と温度低下の関係を調べることが
できる。
−５０−

（八木陸郎）

２−１０沈殿反応を利用した秘密ペン

有色沈殿の生成を利用したペンとして，マイクロテストチューブの先端を切り取り，そこに綿棒の頭をつめた。ペンＡの筆跡は，乾くと消え，ペンＢでこすると着色して再び現れる。Ａにはヘキサシアノ鉄(Ⅱ)酸カリウム，チオシアン酸カリウム，または亜硫酸水素ナトリウムの各水溶液を，Ｂには塩化鉄(Ⅲ)水溶液を用いた。

はじめに

化学変化によって，紙に字や絵を浮き出させるには，
あぶり出しや水にぬらすと文字が出るものなどいろいろある。ここでは，２種の試薬の反応で色のある沈殿ができることを利用している。

Ａ・Ｂ２種類のペンを用意する。ペンＡで字や絵を書くが，しばらくすると乾いて見えなくなる。その上からペンＢでこすると，ペンＡで書いた字や絵に色がついて見えるようになる。ペンＢの試薬を一定とし，ペンＡの試薬を取り替えて色を決めることができ，青，赤，黄の３色を出せるようにした。一番色が鮮やかな

図１マイクロテストチューブと綿棒のは青色である。

ペン先は綿棒を利用する。ペンの本体には液体の試

赤色：チオシアン酸カリウム［1.0］

薬と綿棒が入るようにする。以前はストローを用いて

黄色：亜硫酸水素ナトリウム［ＬＯ］

いたが，ここでは，綿棒を固定しやすく，試薬を入れ(2)ペンＢ用

塩化鉄(Ⅲ)６水和物［2.7］やすいマイクロテストチューブを利用した。

(3)試薬溶液の調製(1)と(2)の試薬それぞれの0.01molを100mlの水に溶

準備
−１．材料

かして調製する。口内の数字は，その際に必要な固体

・綿棒

試薬のグラム数を表す。

字の濃さを変えるには，ＡとＢ両方の試薬の濃度を市販の標準的なもの。

同じ率で変える。

。マイクロテストチューブ

1.5,1のサイズのものを用いた。Ａ，Ｂの種類がわ

調整後，保存する場合は冷蔵庫中にいれておくと数ヶ月使える。

かるように２色を用いる。

亜硫酸水素ナトリウムは空気中で酸化する。その固。ペンスタンド

マイクロテストチューブ用のスタンドも売られているが，高価であるので自作した。

体試薬の古いものは使えない。溶液にすると，さらに短時間で酸化してしまう。

2．試薬

ペンの製作と使用（１）ペンＡ用

１．製作

青色：ヘキサシアノ鉄(Ⅱ)酸カリウム３水和物

製作手順を図２に示す。各試薬それぞれに１本ずつ（フェロシアン化カリウム）［4.2］を準備する。

−５１−

(1)綿棒の切断

Ａ，Ｂそれぞれのマイクロテストチューブをペンス

綿棒を半分に切断する。
(2)マイクロテストチューブの切断

タンドに立てかける。

(4)ペンの仕上げ

先端を切断して，綿棒の芯の太さ程度の孔をつくる。
(3)綿棒の取り付け

ペンにそれぞれの試薬をスポイトで八分目まで入れてふたをすると，ペンは完成する。このとき，スポイ

マイクロテストチューブの内側から，綿棒を差し込

トは各試薬専用のものとする。ふたをするときに，先み，綿棒の頭を少し出してマイクロテストチューブのから液がこぼれるので，トレイの上で行うか，雑巾なふたをしてみる。ふたが閉まらなければ綿棒を少し短どを下に敷いておく。

くし，綿棒とふたの間に隙間があるようであれば，ふ２．ペンの使用たの裏側にテープを貼って隙間をなくしておく。また，

ペンの使用法は最初に述べたとおりである。

綿棒の先がマイクロテストチューブから全然出ていな

ペンＡで字や絵を書いた後，ペンＢの代わりに，筆いようであれば孔を少し大きくする。大きくしすぎるに試薬をつけてなぞったり，霧吹きで試薬を吹きかけと，あとで液が漏れてくるので注意が必要である。

たりすることも可能である。

ペンを保存するときは，冷蔵庫に入れておくｄただし，乾燥したり変質したりするので数日間しかもたない。

学習での利用

このペンは当センターの一般入館者を対象とした「なるほど実験ランド」において「秘密ペン」というテーマで実施中の実験に使用している。以前行われていた「楽しい実験室」の「ふしぎなサインペン」の容器を改良したものである。

青，赤，黄の３色のペンを作るには時間がかかるた

め，最初にパレットの上で３つの色を作ることで原理を学び，後で青色用のペンをつくり，参加者に持ち帰ってもらっている。試薬をあらかじめ調製しておくとＡ，Ｂそれぞれ１本ずつのペンを作るための所要時間は約１０分である。秘密ペンという名前がうけるのか，
なるほど実験ランドでは人気のあるテーマの１つであ

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る．

参考文献

・奥間信著，実験で学ぶ化学の世界４

無機物質の化学・化学の応用，日本化学会編，丸善， p
､
6
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(
1
9
9
6
）
（岡野孝司）

図２ペンの製作−５２−

2‑11分子運動体験器
分子運動のシミュレーションを２次元に限ると,イメージを単純化すると同時に，簡単・小型の装置をもまた可能にする。スチロール樹脂製で長方形の扇平な箱に，傾斜を保つように１本足をつけ，玩具用ＢＢ弾を少量つめ込んだ。その箱を水平にゆらすはげしさを変えると，固体・液体・気体の違いを表わすことができる。

る際に受ける抵抗から，圧力の上昇を疑似体験させる

はじめに

普通の分子はとても小さく，肉眼によるその運動のこともできる。

観察はできない。このような運動のイメージを作る方

ここに報告する教具の特徴としては，まず運動を２法の一つに，弾性のある小球を用いたシミュレーショ

次元に限ることにより，イメージを単純にしてわかりンがあるが，これについては，次の二点を考慮しなけ易くするとともに，構造をも単純にして，個別観察のればならない。第一は，用いられる小球が実際の分子ための小型化と手動化を可能にした。第二に，シミュに比べてはるかに大きい質量をもち，重力にも極めてレーションとはいえないかもしれないが，液体・固体

大きく影響されることである。第二は，接近しあった中の分子間引力の役割を重力に肩代わりさせている。

分子にはいわゆる分子間引力が重力以上の影響を及ぼ

すなわち，平面的なこの教具を傾けることにより，小すが，これに見合う力を小球が持たないことである。

球は互いの引力ではなく，重力によって寄り集まるの

気体の分子運動をシミュレートする自作や市販の教である。気体のシミュレーションについては，小球の具が見受けられる。これは，透明な円筒の中でモータ運動のはげしさを変えることはできるが，容器の体積

ー軸に取り付けた偏心カムによるピストンの運動や電が固定されている点で上記の教具と大きく異なる。

燈線の交流による振動などを利用し，重力加速度をはるかに超えた反対方向の加速度を小球に与えて，重力準備の影響を打ち消そうとしている。分子間引力は気体で１．分子モデルは目立たないので，この点では小球に問題はない。こ分子に見たてたのは, 玩具の銃に用いる通称「ＢＢの教具は，運動のはげしさを変えることによって温度弾」である。これは，弾みのよいプラスチック製で直の違いを表させるだけでなく，円筒の高さを押し縮め

径６mm，入手が容易で安価である。色違いのＢＢ弾もあって,種類の異なる分子を表すこともできる｡なお，
ビーズ玉はひもを通す穴の影響でなめらかに動きにく

く，金属球は重くて微妙に動かすのが難しい。
２容器と足小球を入れる容器は，スチロール樹脂製の透明角形

ケース（外のり，縦88×横58×高さ１９mm）とした。
この寸法は,生徒の手の大きさと価格を考えて選んだもケースの底の一端には短い足を取り付ける。この足には，電子回路の基盤をシャーシに取り付けるためのスペーサーを利用した。各種の長さのものが安価に入行手できるが，ｌＯｍｍの長さの両端ともネジの切ってある

金属製を用いた。

図１分子運動体験器の製作−５３−

３．組み立てケース底面の短辺中央の端から６mmのところに，足の取りつけのために，直径3.2mmの穴を開ける。この穴の内側からスプリングワッシャーとワッシャーを通、した３ので長さ８mmのビスを挿し込み,外側からスペーサーをねじ込む。（図１）
ケース内に，ＢＢ弾を26個程度入れる。短辺を水平にしてケースを立てると,ＢＢ弾は３段に積み重なり，その高さは長辺の約２割となる。ケースの寸法を変える場合にも，短辺／長辺の比率に大差ない範囲でこの比率が扱いやすい。
図２分子運動体験器のゆらし方
使用法て，動きにくかったり，動きすぎたりする。それぞれ

１．ケースのゆらし方の場合に，液体または固体のシミュレーションが困難

ケースは，足を取り付けたため一定の角度で斜めに置くことができる。そのまま水平にゆらすが，目的となる。

に応じてその強さを変える（図２)。

４．異種分子の衝突

２色のＢＢ弾を１：４の割合（総数25個程度）で入２．温度と分子運動

温度が高いほど分子運動は活発になる。ケースのれて激しくゆらすと，空気中での酸素分子同士，窒素

ゆらし方を激しくするとＢＢ弾の動きも激しくなる

分子同士，および酸素と窒素の分子相互の衝突をシミのは，温度の上昇を表す。このとき，ＢＢ弾の動き回

ュレートできる。この場合，分子の種類が異なってもる範囲が広がることは，体積の増加に相当する。ｏ〜

運動の仕方は全く同じになるが,実際の分子運動では，４℃の水のような例外もあるが，ほとんどの物質の体

主として質量の違いにより，多少の違いが生じる。

積は温度上昇によって増加することがこれで表される。

逆に，ケースを静置すると，ＢＢ弾も動かない。

学校での利用

分子運動体験器の研修は，平成８年度第２回中学校

これは，最低の温度である‑273.15℃（ＯＫ，熱力学
温度０）の状態を表す。

理科観察実験講座で実施し，約４０名の参加者があっ３．気体・液体・固体における分子の運動た。参加者は，上記「準備」に示した方法で各自の教ケースを激しくゆらすと，ＢＢ弾のほとんどが浮き室用に１２個を製作し，その使用法を確認した。

上がり，ケース全体に散らばる。一方，静かにゆらす

この教具は，容器が透明なので，そのままＯＨＰのとほとんどが下方にたまる。前者は気体の状態，後者

ステージに置いて投影し，授業形態に幅をつけることは固体の状態に相当し，同量の物質が気体になると固ができる。ただし，ＯＨＰでの利用には専用のもう少体に比べてはるかに大きい体積を占めることと共に，し大きな教具を製作すると遠くからでも見やすく，よ同じ物質が低温では固体，高温では気体になることをり効果的である。

も表している。

液体は，固体と気体の中間の状態で，ＢＢ弾を下方

備考にためながらもその場所が頻繁に入れ替わる程度の動

この報文は「平成８年度第２回中学校理科観察実験きをさせる。体積が固体とほとんど変わらないことも

講座黒板掲示試料の工夫,京都市青少年科学センター，

表せる。

８（1996)」を修正・補筆して再録した。
（杉原和男）

ＢＢ弾は，ケースの傾きが大きいか小さいかに応じ−５４−

2‑12水素の着火実験装置
空気と発生淵からの水素とをデイスポーザブルシリンジに吸引して，若火台上で径約４cmの半球状のシャボン玉を吹き，これを従来のビニルチューブに代わる反応空間とした。点火には，従来同槻王電素子による火花を用いたが，ここにも改良を加え，これらを用いて一年間約５千名の児童が無事故で実験した。

使用法

はじめに

水素の燃焼実験は印象的ではあるが，事故も多い。

着火台の端子に点火スイッチをつなぎ，液溜めにシ

当センター')2)では，ライター川圧奄素子による遠隔ャボン玉液を入れ，その縁とまち針をぬらしておく。

操作で点火し、反応容器をビニルチューブとして，万シリンジに水素と空気を吸引して，液だめ上にドーム一の事故に備えてきた。木装侭は，主に操作性の観点

状のシャボン玉を作り（図２)，スイッチを押す。

から，シャボン玉を利用して反応空間を縮小し，点火スイッチの支持台をひろげるなどの改良を試みた。

学習での利用

平成７年１０月より１年間,小学校６年生を対象の当センター実験室学習「気体を調べる」３)は，２人１組でこの装置を用い，約５千名に事故がなかった。自発的に水素対空気の混合比を変えてみるなどの活動が見られて，一つには装置の操作性の良さを物語る。

蓮図１着火台（左）と点火スイッチ（右）

ご
塞
雰

準備

１．点火スイッチ

１２×80×110ｍｍの合板に，図１のように圧電素子を立て，支待のための内径１１mm長さ601nmのアクリルパ

図２反応気体のシャボン玉

イプを接着した５ｍｍ厚アクリル板を合板にビス止めする。素子の操作は感電防止のためゴムキヤップ付き

備考

木製丸棒による。

この報文は「浅田浩ほか，京都市青少年科学センタ

２着火台（図１）

ー報告VOL28,京都市教育委員会，６８(1997)」を一部

５mm原アクリル板の台中央に，シャボン玉の安定化

修正して再録した。

と液溜め川に，柊３０ｍｍのアクリルパイプを５mm幅で切りとって接着する｡これを挟み長さ３０mmの電極用ま

参考文献

ち針を通した８×１５×20mmの同ブロック２個を向い合l)山内新平,第１３回東レ理科教育賞受賞作品集(1981）

わせに立て,端子を兼ねた15mmのビスで台に固定する。

2)菅野俊，理科教材教具開発ハンドブック，佐々木伸３．シャボン玉用シリンジ（図２）二，清水柴監修，京都市教育委員会，９６(1990）

デイスポーザブルシリンジの針に代え，ポリプロピ

レン製マイクロテストチューブの底を抜いてはめる。

3)森口一明，浅田浩，上記報告，９(1997）
（浅田浩）

−５５−

2‑13ユージオメーターの工夫
酸素と水素を反応させて化合体積比を求めるべく，ペットボトルの水槽にポリカ

ーボネイト製の反応管を立てた。その上端にステンレス木ねじの電極を真上と側面とからねじ込んで火花間隙を調節した。圧電素子を電源とし，真上の木ねじに固定

端を押しつけ，側面の木ねじを作動端に結ばれたみの虫クリップにつかませた。

はじめにユージオメーターの名は晴天を意味するギリシャ語≦こそ豆ア「エウディア」に由来する')。１９世紀初頭，ダンネマ

ン2)によれば，空気中の酸素含量の測定値にはまだば
シリコンチューブ

らつきが大きく，酸素は晴天に多いと広く信じられていたので,その含量の測定装置がこのように呼ばれた。

図２点火器

やがてボルタがこれを改良して，酸素を消費させるために過剰に加える物質として水素を用い，水上置換で準備

目盛り付きガラス管に気体を集め，点火には管の上端

１．ポリカーボネイト反応管
ビニルチューブはカーリングしていて使いにくいので電気火花を飛ばした。

以後，この種の装置がユージオメーターの名で用途で，ポリカーボネイトパイプを用いた。アクリルパイをひろげた。そのひとつがここに扱う酸素と水素の化

プと比べて柔軟で安価である。内径１１×外径１３×長

合体積比を合成によって求める実験である。

さ300ｍのものを用いたが,内径13mm以上のものでは

当科学センターにおいては，山内3)が反応容器にビ爆発が激しく，パイプが飛び出す可能性がある。

ニルチューブ，点火の電源に圧電素子を用いたユージ

反応管の上端に電極を通すための直径2.5mmの穴をオメーターを発案した。その後〆彼はこれを改麗)し開けたシリコンゴム栓(ＯＣ,長さ１９mm)を挿し込む。

て，反応管の下端を閉じ，向かい合わせの２個の側孔側面には，内部の気体の体積測定用に，ゴム栓下端かを水の通路として爆発の衝撃を和らげるとともに，圧

ら１０mm毎に１００mmまで油性ペンで目盛をつける(図１)。

電素子を台板に固定し，指先で押すだけで操作ができこれをペットボトルの外に出しておくため目盛下側にるようにした。ここに製作した教具は，操作性の点で短いピニルチューブを被せ(図１)，アクリルの止め板

山内の装置をさらに改良しようとするものである。

がその下端にあたって止まるようにした。

２．火花間隙調節容易な電極（図１）
シリコンゴム栓の穴に点火用電極の一方となるステ

参
木ねじ

ンレス木ねじ（3.1×25mm）を通す。反応管にビニル
チユーブ（内径１３×外径１６×長さ２７mm）を被せてがたつきに備え，他方の電極となるステンレス木ねじ（2.4×13mm）を横から通す。２個の電極を直角に保の目辱って向き合わせ，先端の間隔を１mm程に調節する。また,ビニルチューブの上端近くにも木ねじをねじ込み，ゴム栓が爆発の衝撃で外れないようにした。
３．反応管に直づけの点火器（図２）

圧電素子･の作動端にはシリコンゴムチューブを被せ，

図１反応管の一部分と点火用電極−５６−

銅板で作った接点の押さえと感電防止を雑ねさせ，銅槽に通し,反応管に先ず酸素,次に水素を量り取る。

板につないだみの虫クリップに反応管側面の木ねじを(4)一人が反応管と水槽を押さえ,もう一人が点火器をつかませた。素子の固定端の接続は，上端の木ねじに押さえて点火する。

押しつけることによった。

(5)爆発後，残った気体の体積を測定する。

４．ペットボトル再利用の縦長水槽（図３）２．補足と注意事項

水櫓は，１．５〜2.0リットルのペットボトルを利用した,左右の肩に穴を開け，気体導入用のガラス管の差(1)この装置で求められる体積比の各項の有効数字は，

段も良くて，２桁程度である。

し込みｎとした『，この水槽は縦長で，横に広い水槽に(2)水素と酸素を２：ｌの体積比でも気体が残るのは，比べて場所をとらず，持ち運びやすい。反応管下端の気体発生装置に残った空気の影響と考えられる。通位置が見やすくて気体の導入にも便利である。

常は，実験を繰り返すごとに気体の純度が上がり，
次第に結果が良くなる。また，発生装置が小さいほど，短時間で空気を追い出すことができる。

使用法(3)体積比が２：１でない場合は,あらかじめ残る気体

１．操作手順(1)ガラス管差し込み口の近くまで水槽に水を入れる。

名と体積を予想する。そして，例えば，酸素が残っ(2)反応管を水で満たし,口をテイシュペーパーでおおたと考えるならその量に応じて水素を追加して再点う。逆さまにして水槽の口から水の中に差し込む。

火する。これによって，予想だけでなく，反応管に(3)発生装置に連結したガラス管を差し込み口から水送り込まれた気体が純粋か否かもチェックできる。
(4)市販のガスボンベは噴出が急速なので,レギュレー
ターを用いる必要がある。

(5)水素以外の可燃性気体を用いない｡多くの場合,反応時の体積増加のため爆発力が強く，危険である。

学校での利用

本稿は「平成６年度第２回中学校実験観察講座ユー

ジオメーター，京都市青少年科学センター，1994」を一部修正して再録した｡講座に参加した教員約40名は，
図３の装置を自作して各自の学校へ持ち帰った。

参考文献

ﾐ
'
三
Ｍ

l)Webster'sThirdNewlnternationalDictionary，Merrium‑WGbster(1986）

2)ダンネマン箸，安田徳太郎訳，新訳大自然科学史，三省堂，第８巻，35‑51（1979）3)山内新平，理科教材教具製作ハンドブック，京都市教育委員会，２２３（1980）；京都市青少年科学センタ

ー，科学・技術教育のための低価格教具，第２巻，第２部，第６１章（英文)，ユネスコ（1986）

4)山内新平，理科教材教具製作ハンドブック，京都市教育委員会，１４（1980）
図３ユージオメーター（杉原和男）−５７−

２−１４火の玉ダッシュ
この演示装置では，水の電解による水素と酸素を長さ１０ｍ以上のビニルチュー

ブにみちびき，圧電素子によって火花を飛ばすｂ表題は点火するとオレンジ色の炎が数メートルを走ることを表す。並んでチューブを持つ多数の生徒は，走る炎とできた水による白い曇りとを各自の手もとで観察する。

はじめに日｡･･･●Ｑい､‑'●

水素と酸素の化合実験は，ユージオメーターを用い

ユニバーサルジョイントるのが一般的である。この装置では，反応する気体の童

体積比に加え，爆発音や水位の変動がわかりやすい反面，炎やできた水の確認は難しい。そこで，細長いビ
点 火用電極ニルチューブを水酸化ナトリウム水溶液の電解によるビニルチュープ

一点火筒

水素と酸素で満たし，一端で火花をとばす演示実験装

‐

}
連
綱

置を考案した。チューブの長さに応じた多数の生徒にそのチューブを持たせて点火すると，爆発音とともに瞬時に走る炎と生じた水滴によるチューブ内壁の曇り

電解液･気体発生器とを各自が手もとで観察できる。酸水素炎の色は薄い
郷が，この場合の炎にはおそらく水酸化ナトリウムのミストによると思われるオレンジ色がつくので，この装

電極板

電極板

(−極）

(＋極）

Ｅヨ

置を「火の玉ダッシュ」と名づけた。ユージオメータ
ーと併用すると長短相補うであろう。

■G■=①

（一極)ー

装置（図１）は，水を電気分解して水素と酸素の混｡ ● ● ● 白ターミナル

ジロ （＋極））ターミナル

合気体を得る「気体発生器」と，火花放電で混合気体に点火する「点火筒」からできている。発生器内へ火が入る事故を防ぐために，点火筒との連結を自在に分

Ａ

ピニルチ

離できるように，点火筒の採血試験管用ゴムキヤップに発生器のスポイト先端を抜き差しすることとした。

これによって，点火筒内への空気の混入がなく，確実な点火もまた可能となった。分離を忘れて点火する危

カーボネ
パイプ

スポイト

険に備えては，発生器内の空間を極力小さくした。

韮

リコンゴム栓採血試験管用
ゴムキャップ

なお，ガスボンベから取り出した水素と酸素を利用すＢるという方法も可能だが，水の電気分解と水の合成を

図１Ａ気体発生器と点火筒およびＢ連結部断面

一連のものとした実験を勧める。

準備

レス線の先をコイル状にしてもよいが，線が硬くて加１．気体発生器工しにくい。電解槽は，上下両端にゴム栓（11号）を専用のフラックスによりステンレス網をリード線兼ほどこした透明ポリカーボネイトパイプ（1.5mm厚，用のステンレス線に半田づけして電極とした。ステン

外形34×長さ70mm）とした。下端の栓は，電極のり−５８−一ド線を通して先端をターミナル用に整形し，１mm厚
塩ビシート貼りの木製台に接着剤と木ねじによって固炎定した。上端の栓には，気体の通路としてガラススポ
イトの先端を上向きに通す。ここに容積の2/3ほどの水酸化ナトリウム水溶液（約１mol/l）を加えた。

占
』い、

２．点火筒

透明ポリカーボネイトパイプ（１mm厚，外径１３×
長さ46mm）の側面に点火用電極としてステンレス木ね

採血試験管用ゴムキャップ

じを通す。このときあらかじめパイプの全長にわたっ

図２点火てピニルチューブをかぶせ，電極のがたつきを防ぐ。
パイプ下端には，中央に直径５mmの穴を開けたシリコンゴム栓をほどこし，採血試験管用のゴムキャップ

２．点火で覆った。このキャップ中央につまようじで穴をあけ，点火筒から気体発生器を引き抜く。部屋を少し暗く

気体発生器のスポイトの先端をさしこむ。上端には，して点火筒をしっかり持ち，図２に示すように，点火

チューブコネクターの太い方の管をその長さの約半分用電極の一方を点火器のみの虫クリップでつかみ，他を切り捨てて差し込み，細い方の管の先にはユニバー

方には点火器の本体末端部の電極をあてがって，シリサルジョイントをつないだ。

コンチューブをかぶせた部分を点火筒の方向に押す。

点火器は，圧電素子を利用するもので，本書の「ユパンという音と共に生徒が手にしたビニルチューブ内

ージオメーターの工夫」に用いたものと同じである。

が白く曇る。点火筒から数メートルの範囲ではオレン

３．反応容器

ジ色の火が走る。

長さ１０〜20ｍ程度，内径４mmのビニルチューブを反３．後始末応容器とした。チューブの一端に点火筒のユニバーサ

白い水滴は，水槽用エアポンプで空気を送ると数分

ルジョイントの先を差し込み，他端は，危険防止のたでなくなる。また，気体発生器のゴム栓が水酸化ナト

め，火気のない窓の外に出す。

リウム水溶液で腐蝕されるので，早めに水洗しておく。

接続完了後，予備実験として，電圧と電流，電解時間とチューブ内壁が曇る長さを調べる。こうして，電学習での利用解条件の時間的経過を知りチューブ内の空気がすべて置き換る時間を予測する。

この装置内の化学反応と装置の使用法は，当科学センターにおいて平成７年度第２回中学校理科観察
実験講座でとりあげた。この種の講座では，通常，演示実験

受講者が装置を作るが，時間の関係で指導者が約４０１．気体の捕集名分の製作を受け持った。これが各学校で使用され，上で予測された時間（通常30分〜１時間）に応じて，授業開始前から気体発生器に電流を通じておく。電圧

生徒に大変好評であったという報告を多数いただいた。

は４〜５Ｖ，電流は，最初１Ａに設定しても，次第に増えて２Ａ程度になる。電流がさらに増えると泡だち，

備考

電解液が点火筒内部に入り込むので注意する。

この報文は「杉原和男，京都市青少年科学センター

気体の発生速度は，同じ反応が進む限り，電流によ報告VOL27,京都市教育委員会，６２（1996）」を一部って決まる。泡だちの関係で２Ａ以上での発生は難し

修正して再録した。なお，この装置は，平成６年度教

いので，電気分解によって気体を得る方法での時間短

職員発明展において奨励賞を受賞した。

縮は困難である。

（杉原和男）−５９−

2‑15二酸化炭素の還元
二酸化炭素を印象づける安全な生徒実験を求め，まず，つまようじ３本をアルミホイルに包んで炭化し，酸素を満たしたフラスコ内で燃やして二酸化炭素とした。
このフラスコ内でマグネシウムリボンと鉛筆の芯との両電極を接触させるとマグネシウムが発火し，酸化マグネシウムとともに，薄片状であるが，再び炭素を得た。

はじめにやや偏心して直径１０mmの丸穴をあけ,反対側の側面に二酸化炭素は有機物の燃焼や生物の呼吸や分解によ深さ約３ｍｍのＶ字形の溝を入れた（図２)。

って生成し，光合成によって再び有機物にもどる。こ燃焼のための酸素は，３気圧で充填した４．５Ｌ入りのように二酸化炭素は身近なところに存在する重要なのボンベを用い，口につけたピニルチューブの他端を物質であるが，目に見えないため意識しにくい。そこ

丸穴から差し込んで吹き込むことにする。吹き込みので，木から木炭（炭素)，炭素から二酸化炭素，二酸化

時間は，実験後の木炭の燃え残り量から判断すると，炭素から炭素という一連の実験を通じて，二酸化炭素

つまようじ３本（約500mg）からの木炭に対し約５秒の存在を印象づけることをねらった。

で十分であった。

３．マグネシウムリボンの点火装置

安全な点火のためにフラスコ内での火花放電を利準備
1．つまようじのむしやき器

一般に，実験室での木炭作りは木片を入れた試験管をガスバーナーで加熱して蒸し焼きにする。しかし，用した。電源には電灯線１００Ｖを用い，放電時の危険防止と最適の電流の確保とのために，保護抵抗として200Ｗの電熱器を直列に接続した。

試験管に木タールが付着して洗浄が容易ではない。そ一方の電極を約１０ｃｍのマグネシウムリボンとして，

こで，アルミホイルで包んだつまようじをステンレス

径1.6mmの単芯ビニル電線をフラスコの器壁に沿わせ網で挟んで加熱できるようにした（図，)。アルミホイた先にリボン支持のための蝶ねじをつけた。電線の炎

ルの消耗だけで木炭ができる。

に近い部分の被覆をガラス繊維チューブで保護し，電２燃焼容器

源からのコードとの接続部には絶縁用にプラスチック

木炭とマグネシウムリボンどちらの燃焼にも，チューブ（三菱樹脂製ヒシチューブ）を被せた。

300cm3の丸底フラスコを用いた。フラスコはガラス製

他方の電極を鉛筆の芯とし，破断防止と絶縁のためなので中がよく見える。これにほどこすゴム栓には，に放電端以外をアルミパイプとヒシチューブで二重に覆った。電極がフラスコの外に出る部分には，フイル
ムケースのふたと径約15ｍｍのゴム栓とを接着したストッパーをはめ，電源からのコードはヒシチューブの内側でアルミパイプに接続した。

実験

１．木炭づくりつまようじ３本にアルミホイルを筒状に巻きつける。その一端は折り曲げ，他端はそのままにして煙突とする。これをむしやき器のステンレス網に挟み，ガ
図１つまようじのむしやき器

スバーナーで加熱する。煙突にした端から吹き出す煙−６０−

は，ガスの炎に触れると点火して炎となる。この炎が燃えつきるのを待って加熱を止め，冷えてからアルミホイルを開くとしっかりした木炭ができている。

２木炭の燃焼自作した木炭を二つほどに折って丸底フラスコに入れ，ゴム栓をほどこして，その丸穴から酸素を５秒間ほど吹き込む。このフラスコをガスバーナーにかざすと木炭が発火する（図２）。フラスコを振ると，木炭が速やかに燃焼してわずかに白い灰を残す。
３．マグネシウムリボンの燃焼
図２木炭の燃焼

マグネシウムリボンを二つ折りとし，あとで折り目がフラスコの中心近くを占められるように蝶ねじでビ

ニル電線にとめる。電線を丸底フラスコに差し込み，
７

ブイ

位置調整ののちゴム栓のＶ字溝で固定する。鉛筆の芯

豊当

電極をゴム栓の丸穴から差し込んで宙に浮かしながら，スイッチを入れる。リボンは，芯電極を断続的に接触させるうちに発火して，はげしく燃える（図３）。これは，二酸化炭素中でのマグネシウムの燃焼である。

ヒシ

･で被

４．マグネシウムの燃焼生成物の確認

アル

マグネシウムの燃焼が終わればスイッチを切り，電線を取り外す。丸底フラスコに半分程度の水を入れてよく振ると，酸化マグネシウムが洗い出され，白く濁ブった水となる。フラスコを下からのぞくと，還元されてできた炭素の黒い沈殿を確認できる。

図３マグネシウムリボンの点火

学習での利用上記の「実験１〜４」は，平成７年１０月より１年間，中学校２年生を対象とした当センターの実験室学

われることを説明した。さらに，空気中でのマグネシ

習「気体再発見」')の前半１時間の主な内容であり，ウムの燃焼の演示実験によって，二酸化炭素中での燃後半の内容は本書「水蒸気の還元による水素の発生」

焼のあとの白い粉末が，酸素と結びついてできた酸化にゆずる。

マグネシウムであることを示した。

生徒は２人１組で実験を行い，木炭がキラキラ輝きながら燃える様子に歓声をあげた。また，二酸化炭素

備考

中でマグネシウムがまぶしく燃え上がったあとに現れた黒い炭素に驚いた。炭素の燃焼による二酸化炭素の

この報文は，二酸化炭素に重点をおいて既報')を補
足・再録した。

生成は知っているが，炭素への還元を経験してはいな
かった。

参考文献

以上の実験を単なる化学ショウに終わらせないためl)岡野孝司，梶聡，杉原和男，京都市青少年科学センに，簡単な分子模型を用い，炭素がまず酸素と結びつ

ター報告VOL,28,京都市教育委員会，１５（1997）

いて二酸化炭素となり，その酸素をマグネシウムに奪−６１−（杉原和男）

２−１６手作りかいるの温度上昇測定装置
この装置は，自作の使いすてかいるの温度上昇に対する各成文の寄与を知るために，プラスチックろう斗とゴム栓を組み合わせた試料容器に小型棒温度計を差し込んだものである。鉄粉，水，食塩，活性炭，バーミキュライトの配合を変えることにより，発熱成分が鉄粉であることや他成分の効果を知ることができた。

はじめに空気中に放置された鉄の表面は，酸素との化合物であるさびを生じており，このときわずかながら発熱している。JIS')の定義を要約すると，使いすてかいろ
は「内包された成分の化学反応を熱源」とする「温熱イ霊ソ用品」である。そして，「主成分は鉄粉」との規定が別の項目にある。また，その解説2)には，「鉄分の化学
反応熱を利用した使いすてかいろ」という表現も見られる。ＪＩＳは，鉄粉以外の成分については，有害物質の含有率の上限をきめるだけであるが，西山3)は，数
図１温度上昇測定装置

社の製品の成分表示を比較して，鉄粉のほかに，水，
活性炭，食塩または塩類が共通すると指摘した。鉄粉は試薬として購入しなければならないが，他の成分は

食塩

ホームセンターなどでそろえられるため，使いすてか

活性炭

いろを自作して発熱の様子を調べることができる。

バーミキュライト
２．試料容器（図２）

この装置は，成分の種類や混合割合を変えて発熱に

ポリエチレン製ろう斗の筒の部分の下部を切り落と

必須の成分を見つけたり，性能の違いを調べたりする

して短くし，それをゴム栓にさしこんで立たせた。円ために考案した。

錐部の底には直径５ｍｍのプラスチック球を接着剤で準備密着させ試料がもれないようにした。

１．器具・材料・薬品

ろう斗（ポリエチレン製，6.5cm）
プラスチック球

プラスチックスプーン（すり切り１杯が約４cm3）
プラスチ

ポリピーカー窟

ゴム栓

棒温度計（目盛は１℃きざみで０℃〜１００℃，長さ約

赤ゴム栓

2
0
c
m
）

図２測定容器

発泡スチロールブロック（10×25×50cm）
アクリル板
３．温度計

ラワン合板（lO×25×0.9cm）

温度測定には長さ約２０ｃｍの小型棒温度計を利用し

鉄粉

−６２−

た。これは，実験装置の重心を低くして，転倒しにく３．成分の混合割合の影響

バーミキュライトの割合を多くすると，温度があまくするためである。ただし，目盛り間隔が狭いため，
l/１０℃まで読みとるのは困難であった。

り上がらない。温度が上がりすぎないように発熱をお４．支持台

さえるはたらきがある。

二つの測定を並行して行えるように，発泡スチロー

鉄粉と活性炭を混合したものに，さまざまな濃度のルブロックの２ヵ所を試料容器の大きさにくりぬき，

食塩水を加えると，水道水だけでも発熱するが，食塩棒温度計を固定するためのアクリル製Ｌ型支持具を底

水が濃くなるほど温度上昇が急になり，最高温度も高面のラワン合板にビス止めした。

くなる。

これに試料容器と温度計をセットすると，測定装置

４鉄粉の粒度の影響

粒度の違う鉄粉(50〜150メッシュ，２００メッシュ，ができあがる（図ｌ)。

325メッシュ）各ｌ５ｇと活性炭log，５％食塩水５mｌ
実験を混合して温度を測定した。粒の細かい鉄粉ほど反応

１．使いすてかいるの再現が早く進むが，大きな差は見られない。どの粒度の鉄市販使いすてかいるの一例にならい,鉄粉,活性炭，
バーミキュライト，食塩をプラスチックスプーンでそ

粉でも十分な実験ができるため，価格の面から５０〜
150メッシュの鉄粉がもっとも手頃である。

れぞれ約４cm3ずつ計量し,ポリビーカーに入れて混合する。

学習での利用次に,水道水２cm3を加えさらによく混合したのち，

平成１０年１月より１年間,小学校６年生を対象にし試料容器に入れかえる。これを支持台にセットして，た当センターの実験室学習「ここにも鉄」において，試料に温度計を差し込み,３０秒ごとに温度を測定して２人一組として実験１，２を採り入れ，使いすてかい

その上昇を確かめる。

るの発熱成分は鉄粉であることを確かめることができ

２発熱の主原料た。このことは，事前に活性炭が発熱のもとと予想し

鉄粉，活性炭，バーミキュライト，食塩の中で，発熱反応を起こす成分を見つけるために，成分の組み合
わせを変えて上記 と同様の実験を行った。

ていた大方の児童の驚きであった。
なお，これにつづいて，鉄粉による酸素の消費量を調べる実験4)も行われた。

４種類の成分から３つを選ぶには，表，のような組
み合わせがある。

備考

表１成分の組み合わせ
Ａ

Ｂ

Ｃ

鉄粉

鉄粉

鉄粉

食塩
活性炭

食塩
ﾊ
ﾞ
ｰ
ﾐ
ｷ
ｭ
ﾗ
ｲ
ト

この報文は「浅田浩，片岡佳子，岡野孝司，森口一明，京都市青少年科学センター報告VOL､30,京都市教，育委員会，９（1999)」から，使いすてかいるの実験に

活性炭

食塩
活性炭

ﾊ
ﾞ
ｰ
ﾐ
ｷ
ｭ
ﾗ
ｲ
ト

ﾊ
ﾞ
ｰ
ﾐ
ｷ
ｭ
ﾗ
ｲ
ト

重点をおいて，再録・補筆した。

参考文献

実験の結果，Ａ，Ｂ，Ｃの組み合わせでは発熱がおl）ＪＩＳＳ４１００‐１９９６使いすてかいる

こり，これらに共通している成分は鉄粉である。特に

2）同上解説Ｃの組み合わせでは,実験開始から２分後には40℃を

3）西山隆造，図解身近なライフサイエンスの実験，

こえ，最も温度が高くなった。逆に，鉄粉を入れないＤの組み合わせでは，ほとんど温度の上昇が見られない。このことから，鉄が発熱と関係していることがわ
かる。
−６３−

オーム社，７（1989）

4）片岡佳子，本書「酸素消費量測定装置」（浅田浩）

2‑17フイトンチツドの作用と樟脳の蒸留
フィトンチッドの作用や存在を小学生が体験できる実験として，餅のカビ，ミド
リムシ，ショウジョウバエに対する作用の観察をそれぞれに適合した器具を考案して行った。作用源としては，ワサビ，ネギ，サクラの葉などを用いた。また，クスノキの葉から簡単な蒸留によって，児童各自がショウノウを取り出した。

はじめに‐高等植物の花から周囲に放出されているにおいが，昆虫などの生物を誘引して，受粉が行われていることはよく知られている。

しかし，高等植物の体の各部（花，茎，葉，根，実）から出しているにおいは，抗菌性物質として植物自身の体を守る働きも行っている。トーキンはこうした抗菌性物質をフィトンチッド'）と名付けた。このような物質が微生物ばかりでなく昆虫に対してもどのように作用するのかを，実験や観察を通して調べることがこの実験の一つの目的である。

また，昔から人間は》経験的にそのにおいの作用を知っており，笹団子，笹餅，桜餅，柿の葉寿司のように，食べ物ににおいの強い植物を利用して保存食としている。これらの事実を実験と関係づけながら，植物の出しているにおいを，昔から忌避物質として利用してきた人間の知恵に気づくことが，もう一つの目的で

図１カビに対するワサビの影響を調べる実験ある。

実験１餅のカビに対するワサビの作用
準備
餅（２個）

ワサビ（本ワサビ入りチューブ）
アクリル製三角コーナー材．（５cm，４本）

僻

小皿（ワサビ用）

ﾘＩ

台所用密封容器（透明，径lOcm，２個）
実験法(1)餅をぬるま湯に１０分間つけたあと，よく水をふ
図２餅のカビに対するワサビの影響

き取り，部屋の中で30分間放置し，自然に落ちてくるカビの胞子をつけておく。

(2)密封容器Ａ（図１のＡ）には餅だけを入れる。そを底に貼り付けその上に餅を置くようにする。

の時，餅が容器と密着しないように，三角コーナー材(3)密封容器Ｂ（図１のＢ）には餅とワサビを１〜２−６４−cm離して置く。この場合も容器Ａ同様，餅を容器と密‐着させないようにする。

(5)１週間後，容器中の餅の様子を比較観察する。

＜=二＞
実験２微生物に対する植物のにおいの影響
準備一〜

ワサビ（実験１に同じ），ネギ（またはタマネギ，
どちらも細かく刻んだもの），ミドリムシ，ビーカ

／１１聯Ｉ

申

（このときの餅の様子を図２に示す。）〆

アクリル円筒の先に網で放置する。

を貼り付ける(4)容器Ａ，Ｂともに，暗い場所で１週間程度，常温

フィルムケース

ー，顕微鏡（×150），蛍光灯スタンド，ピンセット，
図４昆虫用においの影響観察器

微生物用においの影響観察器（図３）：51,111厚のア
クリル板（76×26mm）に直径lOmmの穴を２か所あけ，
さらにその一方は側面の一部分をけずりとってだる

実験３昆虫に対する植物のにおいの影響

ま型の穴とする。アルミニウム製粘着テープにも相準備当する箇所に直径５，ｍの穴を開け，そのテープを貼

ワサビとネギ（実験Ⅱに同じ），サクラの葉（ソメイったスライドガラスをふたとする。

ヨシノ，４月〜９月に利用），はさみ，ショウジョウ

実験法

バエ，アクリル棒，昆虫用においの影響観察器（図４，(1)微生物用においの影響観察器（図３）の片方の金網つきアクリル円筒をフィルムケースにはめこむ），

穴の張り出し部に，ワサビやネギまたはタマネギを密封用伸縮性フィルム

入れる。

実験法

(2)ふたになるスライドガラス内側のアルミニウム(1)ショウジョウバエの培養容器の口に，網を貼っ製粘着テープの穴に，ミドリムシを滴下するようにたアクリルパイプの口をあててハエを移しとり（図し，ワサビやネギとは直接触れることのないように，

５），密封用伸縮'性フィルムでふたをする。

そっとふたをする（図３）。

(2)サクラの葉をはさみで切り，ビーカーに入れる(3)顕微鏡で，ワサビやネギに作用させたミドリム（図６，右上）。

シの様子の観察をする。

(3)ビーカーの中で葉をアクリル棒でもみつぶす（図６，右下）。

図３微生物用においの影響観察器の使用法

図５ショウジョウバエを移し取る

−６５−

Ｉ

『

Ｕ
〆ﾗーミヘ

害
〜 一 一

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＝
。

一﹄︶

図６においに対する昆虫の反応実験方法
図７クスノキからショウノウを取り出す(4)フィルムケースに移し取り，ショウジョウバエの入ったアクリルパイプに取りつける（図６，左下）。

(5)同様の方法で，ネギ（またはタマネギ）やワサビについても調べる。

実験４ショウノウの蒸留

準備

クスノキの葉（約３０枚），はさみ，アクリル棒，
チャック式ビニル袋，三角フラスコ（300ml）

ゴム栓，シリコンチューブ，ガラス管（曲直），試
験管，試験管ぱさみ，ビーカー（50m1,500ml），氷，

電熱器，ろうと，ろうと台，ろ紙

図８試験管にたまった水とショウノウ

実験法(1)クスノキの葉を細かく切る。

せる。

(2)細かく切った葉を三角フラスコに入れ，水を100,1(3)試験管にたまった白色の結晶（図８）をこしとる。

入れる。そして，図７に示すように，ガラス曲管つき(4)白色の結晶をろ紙の上に置き，その上にろ紙をゴム栓をほどこし，シリコンチューブとガラス管を経重ねて，手のひらで何度も押し付け水分をよく取る。

て蒸気が試験管に導かれるようにする。試験管は氷冷(5)乾いたショウノウをチャック式ビニル袋に入れする。そして，電熱器でフラスコの内容を加熱沸騰さ

保存する。

−６６−

学習での利用

上記の実験１〜４は，平成元年１０月より１年間，小学校６年生を対象とした当センターの120分の実験室

学習「植物の不思議な力」の内容で，総計７千名に実施された。以下にその学習展開の概略を記す。
(1)上記実験ｌの結果の観察①容器（Ａ：餅のみ，Ｂ：餅十ワサビ）の中の様子を観察する。

②Ａのもちにはカビがはえたのに，Ｂのもちではカ
ビがはえなかった理由を考える。多くの児童は，ワ
図９ショウノウを取り出す実験の様子

サビがにおいを出していることに関係があることに気づいていた。ワサビが容器中の酸素や水分を奪うという答も一部に見られた。

てから実験４に入る（図９）。

(2)実験２③クスノキの葉９９から取り出されたショウノウは，①ワサビやネギのにおいのミドリムシに及ぼす影響を

0.4ｇ程度であった。これをビニル袋に入れて持ち帰調べる。

らせたが，最も印象に残った実験としてこれを挙げる②ミドリムシの活動が鈍くなり，最後には停止するこ児童が多かった。

とが顕微鏡下で観察される。児童の観察では，停止までのおよその時間は，ネギで３〜５分，ワサビで５〜

備考

この報文は，「上平伸也，藤野義人，山田耕三，京10分であった。
(3)実験３

都市青少年科学センター報告VOL,22,京都市教育委員①ワサビやネギ，サクラの葉のにおいが，ショウジョ会，１７（1989）」を，実験法に重点をおいてその内容

ウバエに及ぼす影響を調べる。

を再録，加筆したものである。

②ショウジョウバエは，ネギのにおいには影響を受けないが，ワサビやサクラの葉のにおいに影響を受けて参考文献

弱ったり死んだりしてしまう。

1)山田常雄，前川文夫，江上不二夫，八杉竜一編，③この結果は，児童の経験では理解しにくいことなの

岩波生物学辞典，岩波書店，８５７（1960）

で，指導者の方で次のような説明を加えた。すなわち，
ショウジョウバエは，人間が出したゴミに集まることから，ネギのにおいに適応してきたと考えられる。
(4)人間は，生活の中で植物のにおいをどのように利用してきたか考える。

①人間は，植物の出すにおいを利用して，食品を長もちさせたり，衣類を守ったりしている例を思い起こさせる。そのあと，桜餅や柏餅，柿の葉寿司，笹団子などのように，きまった形で食物を包む植物の葉，魚や肉を自由にのせたり包んだりするヒノキの葉や竹の皮などの材料や防虫剤を紹介する。
②昔から防虫剤として使われてきたショウノウについて，クスノキの葉をよくもんでそのにおいを実感させ−６７−（上平伸也）

2‑18イワシにおける消化マイワシの胃と腸を摘出皿のそれぞれの場所にとりわけ，１００倍の顕微鏡を用いて内容物の消化の進行を調べるとともに，幼生，動物性，植物性などの各種プラン
クトンを確認した。消化液の効果を示すには，ヨウ素で着色させたデンプンろ紙に腸液を，かつお節に胃液に代わる２％ペプシン液を，それぞれ作用させた。

はじめにこの実験の目的は，脊椎動物の消化器官の構造と機能を児童が実物に即して理解することである。実験動、／物としては，マイワシを選んだ。消化器の構造は比較的わかり易く，プランクトン食であるが噌好性がない
田月ために食物の種類が多く，また，鮮魚を同時に多数購入することも容易である。

臼Ｉ
万実験は４段階からなり，まず体の外側から口の内部と紅門の位置をたしかめ，ついで解剖に進んで，胃と腸をわけてとりだした。第３に，内容物を検鏡し，.最後に，動物プランクトンのタンパク質と植物プランク

トンのデンプンに対する胃液や腸液の作用をシミュレ

図１内容物摘出皿ーションによって呈示した。

なお，魚類の消化器官の構造と消化酵素の作用につクリル板を貼りつける）

いては，京都大学池田静徳名誉教授からご教示いただ④光学顕微鏡（１０×10）

いた。付記して感謝の意を表します。

⑤顕微鏡観察セット（スライドガラス立て，練習用プ⑤顕微鏡観察セット（』
レパラート，スライドガラス，カバーガラス，使用済みカバーガラス用シャーレ，ガーゼ）準備
１．マイワシマイワシは中羽から大羽の方が解剖しやすく，また，消化管も取り出しやすい。

これを京都中央卸売り市場より購入し，‑20℃で冷⑥顕微鏡投影カメラ⑦ＶＴＲ（イワシの捕食行動と解剖手順の記録）⑧海にいる小さな生物調べ表（指導者の自作）
３．消化液の実験用凍保存した。消化酵素は低温でも作用するため，冷蔵①デンプン紙（可溶性デンプンを水で溶き，ろ紙（３保存では，内容物の変化が進む。冷凍保存しても消化×８cm）にしみこませ乾燥させて作った。乾燥に時酵素は働きを休めるだけで，効力を失うことはない。

間が割けない場合は,電子レンジで１分ほど熱する。

解凍は，流水などに30分もつければ十分であった。

ただし，機種や量によっても異なるので，適正な時間を試す｡）

急ぐときはぬるま湯が便利である。
２．形態と食性の観察用②ヨウ素液①解剖皿（280×370×50mm）③ペプシン液（0.5％塩酸98,1に２９のペプシン粉末を溶かす｡保存が利かないので,必要量ずつ作った｡）②解剖はさみ，枝付き針，ピンセット③内容物摘出Ⅲ（図１，１００×80×３ｍｍの白色アクリ
ル板に，３個の穴をあけた70×80×５mmの透明ア④かつお節少量（２mm×２cm程度を１〜２枚）⑤試験管，サーモカップ，４０℃程度の湯
−６８−

実験

と，青紫色はみるみる脱色されて，デンプンの分解さ１．体の外側からの観察れたことがわかる。

まず，口と紅門の場所を調べる。つぎに，口の作り(2)ペプシン液によるタンパク質の消化
少量のかつお節を試験管にとり，ペプシン液を加えを観察し，歯がないことを確認した。

指導者は，歯がないからマイワシが餌を丸のみしてる。サーモカップに40℃程度の湯を入れ，その中に上いること，また，口の奥にある「さいは」が歯と間違記の試験管をつけてゆっくり慣枠する。時々変化を観えられやすいことを指摘した。ちなみに，海水ととも察しながら５分間程度続けると，かつお節は，厚さにに取り入れた餌はさいは(ここし取られ，通過した海水もよるが,細い糸状になったり，とけて消えたりした。

はえらから吐きだされる。

学習での利用２．解剖

まず，消化管を取り出すときの傷を防ぐために，マ以上は,小学校６年生に対して平成５年１０月より１抄

年間実施された当科学センターの実験室学習「食べ物イワシが半分ほどひたる量の水を解剖皿に入れた。
肱門から切り開き,内臓を取り出し,形態観察の後，のゆくえ」の実験内容である。解剖・検鏡・消化液のピンセットと柄付き針を使って，曲がりくねっている作用の観察はすべて児童各自が行った。
かれらは，驚きをもって腸の長さや消化液の作用の腸をI工門側から引き伸ばした。
消化管を食道と紅門で切り，さらに，胃と腸に切り速さを実感できたようであった。学習後には，体の仕分けて内容物摘出皿のそれぞれの場所に入れた。

組みがよく分かりよかったという感想や，人間と比べ

３．内容物の観察てだいぶ違うということが分かったという感想などが胃と腸の内容物を取り出し，肉眼観察をした。マイ

聞かれ，成果があったと考えている。

ワシは餌を丸呑みすることから，おもに胃について小学校においては,平成１４年以降の学習指導要領のも魚などの目に見える生き物がいないことを確認した。

とで120分が可能となることに期待するが，現状では次に，それぞれの内容物に少量の水を加え，柄付き

２校時続きの90分が限度であり，割愛するとなれば，針でほぐしたのちプレパラートを作った。観察の主眼

ペプシン液の実験であろうか。なお，アクリル板の加は，機械的消化と化学的消化による胃から腸への内容工が困難な場合には，内容物摘出皿を時計皿やペトリ

物の形や色の変化である。

皿に置き換えてもよい。

胃では，プランクトンが生きたままの形や色を保つ

ものの，体の一部の欠けたものが見られた。腸では，

備考

ケイ藻の殻のほかは，大方が細かい破片で，動物プラ

この報文は「松井邦明，永井虞一，早川昇，ほか，
京都市青少年科学センター報告VOL､26,京都市教育委

ンクトンの殻もほとんど確認できなかった。

仲間わけには,児童は｢海にいる小さな生物調べ表」
を利用した。また，指導者は，それを補うために，顕微鏡投影カメラによって，判断の基準を示した。その結果，ケイ藻の仲間の植物プランクトン，ケンミジン
コなどの動物プランクトン，エビ・カニ・貝などの幼生プランクトン，ツノモの仲間が確認された。
４．消化実験

(1)腸液によるデンプンの消化

デンプン紙の一面にヨウ素液を滴下し，青紫色になることを確認する。そこに，内容物摘出皿にしみ出した腸液を滴下し，あるいは腸そのものを載せるかする−６９−

員会，１７（1995)」を，実験に重点をおいて再録・加筆
した。

（早川昇）

2‑19ニワトリ肝臓からのＤＮＡの抽出
ニワトリ肝臓を材料とし，その破砕からメタノールの中でＤＮＡの回収にいたる

５０分の生徒実験を実施するべく，抽出法を簡略化した。まず，緩衝溶液を省き，ＥＤＴＡとクエン酸ナトリウムとＳＬＳの混合水溶液を準備して操作段階数を節約した。液体試薬の軽量には，通常の方法によらず，スポイトの使用回数を数えた。

はじめにＤＮＡの抽出は，物質としてのＤＮＡを実感できる実験である。植物細胞を材料に用いると繊維や水分がＬＳは，細胞の膜構造などの疎水性物質をばらばらにし，細胞分画をしやすくする。またＳＬＳはＤＮＡに結合している糖やタンパク質を解離させる。

多く，回収も多くは望めない。動物細胞は，材料を選通常')は，試料に燐酸緩衝液を加えた後，界面活性

べば破砕も容易で十分なＤＮＡが回収できる。しかし，剤を加え60℃で１０分程度保温するが，燐酸緩衝液を用一般に行われている方法')では，材料の破砕にはじま

いず最初から上記３成分を混合して使用しても生徒

り，ＤＮＡの抽出，ろ過と遠心分離によるタンパク質が確認するのに十分な量の粗製ＤＮＡが抽出できた。

などの除去を経て，メタノール中でのＤＮＡの回収に

混合液は室温で２，３カ月の保存も可能であった。

いたる過程をほぼ50分以内に終了するのは難しい｡開

(2)Ｂ液発した実験は，混合液の使用と薬品の計量方法の工夫

２mol/l塩化ナトリウム水溶液。肝臓の試料にＡ液によって操作の簡略化を図ったものである。変更したを加えると細胞からＤＮＡが遊離し粘性が高まる。す部分については，同様の実験2)をＢＲＨサマースクー

ると，破砕されなかった肝臓片をこし取ることが困難

ルで中・高校生を対象として行っているＪＴ生命誌研となり，ＤＮＡの収量も少なくなる。この水溶液は，究館の方にＤＮＡが回収できるとの判断をいただいた。

液の粘性を下げてろ過の困難を緩和する。

ご指導下さった同館の方々に感謝する。

(3)クロロホルムーイソアミルアルコール混合液
体積比でクロロホルム：イソアミルアルコール＝準備

２４：１で混合する。松田3)によると，前者はタンパク

１．ニワトリの肝臓質を変性させて除去を容易にし，後者は消泡作用があＤＮＡ抽出の材料としては，年間を通し容易に入手る。混合液は，遠心分離用のねじ口試験管に収め，そでき，破砕もしやすく，安価な点からニワトリの肝臓のねじを確実に締めて液漏れを防ぐとともに，室内のを用いた。なるべく新鮮なものを用意し脂肪を取り除換気を十分に行う。

き，約２９に切り分け，チャック付きビニル袋に入れ

３．ろ過用器具

粘性の高い液をろ過するため，川本産業株式会社製て冷凍する。肝臓は，凍らせた方が生の場合よりも扱
いやすく，余った分も乾燥せず長期保存できる。

のキュプラの不織布（商品名ハイゼガーゼ）を用いた。

２．試薬

普通のガーゼと比べて繊維が長く，毛羽立ちや脱落繊(1)Ａ液

維がほとんどない。ろう斗にはペットボトルの上の部

水lOOOmlにエチレンジアミン４酢酸２ナトリウム分を使用し，口の部分にナイロン糸を十字に張り，ハ（ＥＤＴＡ）０．３７２９，クエン酸ナトリウム7.749,

イゼガーゼがビーカに落下しないようにした。

ラウリル硫酸ナトリウム（ＳＬＳ）５０９を加え混合する。

松田3)によれば，ＥＤＴＡとクエン酸ナトリウムはＤＮＡ分解酵素の作用を抑える。界面活性剤であるＳ

実験(1)肝臓片２９を砂とともに乳鉢に入れ，乳棒でよくすりつぶす。

−７０−

学習での利用

ＤＮＡの抽出だけでは，細胞とのつながりが理解しにくい。そこで染色液を用いて，細胞の核の成分としてＤＮＡを確認する実験と組み合わせることを考えた。

次に示す例は，平成６年度に京都市立中学校２年生を対象にした当センターの実験室学習「生命の設計図」４)において指導・実践したものである。
(1)ネギの根端を用いて細胞の解離と染色を行い，核と染色体がサフラニンに，細胞質がファストグリーンに染め分けられていることを顕微鏡で確認する。

図１分離したろ液(2)肝臓片からＤＮＡを抽出・回収する（実験(1)〜(5)(右から２番目がはっきりと三層に分離している）

参照）。
(2)Ａ液を専用のスポイトで３回加え（約３ml）撹祥

(3)回収したＤＮＡにサフラニンとファストグリーン

し同時にＢ液を専用のスポイドで５回加え（約５ml）を滴下して染色する。

軽く撹祥後，ハイゼガーゼでろ過する。

(4)余分な染色液をメタノールで洗い流す。

(3)あらかじめクロロホルムーイソアミルアルコール(5)ＤＮＡがサフラニンだけに染色されることからＤ

混合液２mlを入れておいた遠心分離用のねじ口試験

ＮＡが核の成分であることを知る。

管にろ液を入れ，１分間強く振りまぜて手回し式遠心分離器にかける。その後の試験管内は三層に分離して以上の実験は，生徒が二人一組で行い，総計約4000
人（2000組）のほとんどがＤＮＡの回収に成功した。

いる（図１）。上層は核酸を含む水層。中層は変性したタンパク質。下層はクロロホルムである。

備考(4)上層をスポイトで静かに取り出し，ビーカーの壁(1)クロロホルムの使用に際しては換気に十分な注意を伝わらせて冷蔵庫で冷やしたエタノール中に静かが必要であると同時に廃液についても回収が必要でに滴下すると白色の繊維状になった粗製ＤＮＡが沈ある。

殿する（図２）。

(2)実験(3)の三層分離は，遠心分離器にかけなくとも(5)ガラス棒で静かに巻きとるようにしてビーカー内

10分程度静置すれば実現する。

のＤＮＡを取り出すｂ(3)この報文は，既報4）の内容のうちＤＮＡの分離法に重点をおいて再録・加筆した。

参考文献l)相原宏，生物教育，第26巻，第３号，200(1985）
2)ＢＲＨサマースクール実験手順書，ＪＴ生命誌研究館(1994）3)松田仁志，新しい生物実験の開発，大阪府高等学校
生物研究会(1982）

4)西村武司，小寺隆司，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL,２７，京都市教育委員会，２２(1996）
図２沈殿したＤＮＡ（西村武司）−７１−

2‑20小型ツルグレン装置
この装置では，１個60Ｗリフレクターランプの下に４個の抽出用ろう斗が並び，各25cm3の土壌資料からの抽出が20〜40分でほぼ完了した。受け皿は，透明アクリ
ル板に長さlOmInの同質パイプを接着して作り，内径を16ｍｍとして容器横断面が２０倍双眼実態顕微鏡の視野の広さと一致する観察容器を兼ねさせた。

はじめに土壌動物の抽出に用いられるツルグレン装置を，２時間の学習に採り入れるために，当センターでは間宮、が白熱電球の照射による抽出促進を試みた。大まかな文献調査であるが 約１０年後にBurnie2)が家庭学習用に抽出時間約１時間の簡便な装置を紹介し，光源をできるだけ土壌資料に近づけることを勧めた。小

図１受け皿と外枠

寺3)は同様の目的で，材料に資源リサイクルを加味し，照射を省いて半日ないし１日をかけて抽出する装置を

;
鷲:
罵
塞
雪
雲
雲
奏
雲

当センターでの教員研修の教材とした。
本報の装置は少なくとも次の２点において以上のい

鑓
雲
雲
雲
雲

ずれとも異なる。第一に，検鏡の視野の広さに抽出用]Ｏ×１０【］ろう斗の受け皿の面積を合わせて,観察もれを防いだ。
第二に，照射装置の１台に複数台のツルグレン装置を配置した。具体的には４台で４名の同時使用に，まボイド管た条件の異なる４種類の土壌に適用できる。

このことを応用していくと，４か所の土，例えば，

膚＝−５４ｍｍ一三

学校の畑の土，運動場の砂，地域の野原の士，森林の土などを採取してきて，土壌動物を同時に調べること
ポリろう斗が可能となる。また，深さの違いによる土壌動物の種類の違いや個体数の違いも調べることができる。

総合的学習の時間が，今後，設けられるようになると，環境面から土を調べることが学習として可能になとゆの接手ってくると考える。そこでこの装置は，短時間で調べることができる格好のものといえる。

準備
図２抽出部の製作（その１）

１．受け皿部分の製作

アクリル製の５５ｍｍ角の底板の中央に内径16mm，長さ１０InInのアクリルパイプを,水もれのないよう丁寧に

径60ｍｍのポリろう斗の上縁を外径54ｍｍに削って，接着する。続いてアクリル製の側板を接着する（図１)。

外径55mm用のとゆの接ぎ手にはめこみ,その上からボ

２．土壌動物抽出部の製作

イド管をはめこんでポリろう斗が上下に動かないよう

−７２−

使用法

に固定する。さらに，その上に＃１６のステンレス金網

抽出部を受け皿の外枠から離し，受け皿に半分くらをのせる（図２)。

いの深さまで水を張る。

金網の中央を指で押し込んで半球状にくぼませ，はみ出た部分を外側に折り曲げて余分な部分を切り取る

次に，試料土壌をフィルムケースに１杯とり，抽出（図３)｡金網を固定するためにフィラメントテープを部の金網に静かにのせた後，抽出部を金網の隙間から外側に折り曲げた部分に巻き付ける。

土がこぼれ落ちないよう静かに受け皿の外枠にのせる。
この時ろう斗の筒先が受け皿の真上に来るようにろう

最後に，受け皿の外枠の上に正しくのるようにとゆ斗のはまり方を調整する。

の接ぎ手の側面の四方に２枚組の１２ｍｍ幅のアクリル板を接着する（図４)。アクリル板の長さは，ろう斗の照射装置にセットし，２０〜40分照射する。

筒先が受け皿のすぐ上にくるように調節をする。．

照射を終えたら，金網の高温に注意を払いつつ外枠

なお，土壌試料は１回にフィルムケース１杯（約ごと受け皿をはずし取り,双眼実体顕微鏡で観察する。

25cm3）を用いる。
学習での利用

３．照射装置平成４年１０月より１年間,小学校６年生に対する当

光源部は，塗装用バケツ（径１５cm，高さ１７cm）の底センターの実験室学習「ひとふみの土｣4Jは，常緑広葉に60Ｗのリフレクターランプを取りつける。

受光箱は，８mm厚合板で上下左右の面を作り，上面

樹林の林床土壌を試料とし，この装置を用いて実施さから下方10ｃｍに出し入れ可能の棚板（５mm厚ポリカ

れた。そのうち，照射装置は上記の通り４人に１台とーボネイト製）を取り付ける。この板は，抽出部と組したが，観察容器は双眼実態顕微鏡とともに各人１台合せた外枠つきの受け皿４個が方形に載せられる大きずつとした。４人の抽出結果の集計にもとづき靴の面

さで，ランプとろう斗との距離は約１０ｃｍである。棚板

積の下方１０ｃｍの深さまでとして算出された小型土壌の下側は光源部の収納にあてる。

動物の個体数は，児童の驚きを誘うに十分であった。

撫、
備考

指で押し込む

この報文は「早川昇，ほか，青少年科学センター報
告VOL､25,京都市教育委員会，９５(1994)」を一部修正して再録した。

参考文献l)間宮淳，理科教材教具製作ハンドブック，京都市教図３抽出部の製作（その２）

育委員会，９９(1980）；KyotoMunicipalScience
CenterforYouth,LowcostequlpInentforsclence謹蕊ｉandtechnologyeducation,Vol．Ⅱ，Chapt,56,UNESCO
（
1
9
8
6
）

2)Burnie,，.，Hownatureworks,AReader'sDigest
Book,121(1991）

3)小寺隆司，本書「ペットボトル製簡易ツルグレン装

＝

置
」
一

4)藤野義人,早川昇,ほか,上記報告,ＶＯＬ25,18(1884）（早川昇）

図４抽出部の製作（その３）−７３−

2‑21メダカの血流観察台
尾びれの血流の観察に，透明な浅い箱（底面積約８×５cm2）を傾けて水をため，頭部を下方に向けてメダカを載せた。スライドガラスを用いる場合に比べてこの方法は，メダカの負担を軽減し，顕微鏡ステージの水ぬれを防ぐことができた。

はじめに吸のための水が貯まり，顕微鏡ステージの濡れおよびメダカは観察・実験によく用いられるが，環境の変台とステージとの密着が防がれる。

化に弱い。そのため，メダカの尾びれの毛細血管に流

メダカに水を補給し，その動きを押さえるために不れる赤血球を観察をするとき，顕微鏡観察するまでの織布で作られたハイゼガーゼ(旭化成)数枚を用いた。

準備に手間取ると，尾びれの血流が減少して見にくく

これは，普通のガーゼよりも扱いやすい。ほかに，メなったり,場合によっては死なせてしまうこともある。

ダカをいれたビーカーと水を受けるビーカー（ともに従って,同じ個体を繰り返して利用することは難しく，

200cm3以上）なども用意する。

クラス数に比例して多くの個体を準備することになる。

メダカの生存率を高めるには，与えるストレスを小観察さくする必要がある。具体的には，直接にメダカを手(1)ビーカーの水ごとメダカを血流観察台に移す｡台ので触れずに観察が完了すること，体全体が十分な水に穴から落ちる水は，下に置いたビーカーで受ける。

覆われていることなどである。

(2)メダカの入った観察台を実験机上に置く。メダカのそこで，透明容器を用いて図１のような観察台を作

頭部を水のたまっている方に向け，体を横にする。

成した。一般に使用されているスライドガラスよりも(3)適当な大きさに切った数枚のガーゼを上から尾の部分以外にかぶせる。

面積が大きくメダカを載せやすく作業が容易になる。
また,メダカに限らず小魚の血流や尾びれ内部の観察，(4)スポイトでガーゼが適度に濡れるように水を加え，えら呼吸が行えるようにする。

体色変化など生きている状態での観察・実験に活用で(5)尾の部分にカバーガラスの代わりにラップフィル

きる。

ムをかけ,観察台についている余分な水をふき取る。
(6)観察台を顕微鏡のステージにのせて観察する。

準備

ふた付きのスチロール角型ケース（外のり７９×５２(7)観察後はすみやかに,メダカをガーゼごと水の入っ×15mm)の短辺両端のコーナーに水切り用の穴（３mm）たビーカーに移す。

をあける。この穴の横に三角コーナー材（高さ４mm）を接着する。身とふたのそれぞれを加工し，２個の観学校での利用

この観察台は，当科学センターにおける平成５年度

察台とする。この観察台が傾いていることで，えら呼

第１回理科観察実験講座「水中の微生物とメダカの血流観察」の教材のひとつであった。参加者約80名は，これを自作して各自の学校に持ち帰った。

備考

この報文は，上記講座のテキスト（京都市教育委員会，1993）を一部修正して再録した。
（西村武司）

図１血流観察台−７４−

2‑22ガラガラ実験器（流水による岩石磨耗実験器）
この実験器は，約３５◎に傾いた回転軸を底面中央に持つ内のり一辺１６ｃｍの方形
アクリル容器である。手回しの速さを加減すると，入れてある実験用岩石片，水，操が傾いた壁面を次々と流れ落ち，互いに衝突しながら転がり落ちる。４００回転で２〜３ｃｍ大の泥岩片の重量減少率は５％を超え，磨耗は目にも明らかであった。

はじめに流水の運搬作用にともなう岩石の磨耗現象を確かめ

５るモデル実験法としては，すでに当科学センター!)において，ポリエチレン容器中に岩石片と水を入れ，密封して激しく振とうさせる方法が考案され，現在広く理科学習で活用されている。この方法は，身近な容器

5mｍを利用して実験できる点で優れているが，不透明なポリエチレン容器を両手で持って行うため，子どもたち

が，水中の岩石片の様子を観察することができず，流水の働きをイメージすることが難しかった。

そこで，この方法を発展させ，図１のような透明ア
クリル製の箱型水槽を回転させることで流水を作り出し，その中で岩石を摩耗させる実験器を開発した。こラワ

れによって，内部の観察が容易になるとともに，全くの手作業による振とうが機械操作による回転におき替
えられ，操作回数を実験の定量化に利用するために必要なその均質'性が改善される。

実験器の製作

架台部

図２ガラガラ実験器の構造

この実験器の構造は図２に示す通りで，架台部と水させる槽部から構成される。

架台部には木材を利用する。回転軸となる金属丸棒
は直径１０mmのものを用い，穴をあけた木材部分にさし込んで固定する。この軸の傾きは，３５度程度にする。
また金属丸棒に直径10cm程度の５ｍ厚アクリル円盤をとりつけると回転が安定した。
岩

水槽部は，内のり一辺が１６cm，深さ約20cmで，図２のように透明アクリル板で製作する。底面中央の外側に上と同様のアクリル円盤を接着し，架台部との接触部分を補強する。また底面及び上面の中心には直径
図１ガラガラ実験器使用法

13,皿の穴をあけ，ポリカーボネイト管（外径１３mm,内−７５−

取し，ハンマー等で砕く。長径２〜３cm大の角喋各２

母ー、

％８５

一一一一﹃︲

子供たちの身近な川原で見られる主な岩石を数種採

一一一︽︑畳玉

１．実験用岩石片の準備

岩石片の相対的重さ

実験方法と結果

一一弓●回︾へ

１

５９
０
０９

着脱を容易にするため，マジックテープを用いた。

這葡

径１１mm）を取り付け接着する。ふたの取り付けは，、一夕〜３個を上流の川原の石のモデルとして用いる。また，
8０

岩石と一緒に流れる土砂として，５Illm程度の藤をコッ

０１００２００３００４００５００６００７００８００９００１０００

回ｉ転数

プ１杯（200ml）程度準備する。

適当な実験用岩石がない場合は，れんが等で代用す

図４岩石片の重さに対する実験器の回転数の影響ることも可能である。

２.実験器の使用法

びたことが観察でき〆硬いチャートや砂岩に比べ，形実験器の水槽部を取り外し，水300mlと用意した数の変化が激しいことがわかる。回転による岩石片の重量の変化の例を図４に示す。

種の岩石片と喋を入れた後，架台部分に取り付ける。
水槽部を回転させると水が壁面を流れ，適度の回転により水は連続的に壁面を流れる。この回転を続けるこ

学習での利用とによって，流水中で岩石片が転がったり，互いに衝

この実験器は，平成2年１０月より１年間，小学校6年

突したりしながらしだいに摩耗していく様子を観察す

生を対象にした当科学センターの実験室学習「川原のることができる。ただし，回転が速やすぎると遠心力石を調べる」２)に使用した教具の一つである。
学習では，鴨川の上流と下流で川原の石の大きさやで水は壁面に固定され，流れなくなるので注意が必要である。

形，種類が変化する様子を用意した標本について調べ，

３．実験結果流水の働きやその働きと岩石の性質の関わりをとらえ

水槽部の寸法から，それを1回転させると岩石片はさせたが，その中の流水の働きを調べるモデル実験に約60cm流されると考えられるので，回転数から岩石片

この実験器を使用した。まず，実験用岩石片の硬さをの流された距離をとらえることができる。図３は，チ鉄くぎを用いて比べ，その後，実験器を回転させ磨耗

ャート，砂岩，泥岩，れんがを用いた実験後の様子での様子を確かめさせた。ｌグループは４人で，回転はある。この実験器400回の回転は，石を約240ｍ流した

各人100回，計400回とし，その結果を観察した。

ことになるが，やわらかい泥岩は，角がとれ丸みをお備考

この報文は｢山下正弘，ほか，京都市青少年科学セ
(砂岩）

(泥岩）

ンター報告VOL､２３，１０８（1992)」を修正・加筆して再

瀞→▼汐→、

録した。

参考文献

（れんが）

惑幸金ご‑鯵句l）芝山福造，理科教材教具製作ハンドブック，京都
市教育委員会，１７９（1980）

2）山下正弘，ほか,同上報告，VOL､23,29(1992）（山下正弘）

図３実験後の岩石片の変化（400回転）−７６−

2‑23裏焼き写真を利用した立体視装置

立体視用の２枚の写真の一方を普通に焼きつけてその実像を一方の目で，他方を裏焼きしてその鏡像を他方の目で，それぞれ見させて，立体視を容易にする装置である。考案者松原清氏の了解を得て，当科学センターにおける学習用に製作した。

はじめに

立体視は位置をずらして撮影した２枚の写真それぞれを左右の目で見て行う。これには立体視めがね!)を利用

ｌi

することが多い。一方大阪府高槻市の松原清氏が考案された装置は，めがねを用いず，半切程度の写真の使用をも可能にする。このことを新聞記事で知り，同氏の了解を得て図１に示す装置を製作した。

⑧

図２装置断面図

準備と使用法１立体視用写真
立体視のできる２枚１組の地学教材用の空中写真（国学習での利用土地理院等の市販航空写真）を複写する。このとき，一当科学センターは，平成４年１０月から１年間，小学校

方の写真はネガを裏返して焼き付ける。

６年生に対して「京の歴史が残る白い砂｣2)，中学校２年生に対しては「マグマ・岩石・鉱物｣3）と題する実験室

写真のサイズは特に限定されないが，キヤビネサイズが効果的である。

学習を実施した。この装置は，比叡山と大文字山の地形

２．立体視装置

観察に各人１台を準備した。

図２に示すような装置を製作する。材料には黒アクリ

従来の装置が練習を要したのに対し，この装置では写ル板を用いたが，薄いラワン合板や厚紙でもよい。

真をセットするだけで「山が浮き上がってきた」などのＡの位置に裏焼きした写真を，Ｂの位置に普通に焼き声があがった。学習したほとんどの児童・生徒は立体視

つけた写真を置く。観察者は，天板に取り付けた２個のができたようである。

枠をのぞき込むだけで，自然に左目ではＢの写真，右目
では塩ビ鏡に映ったＡの写真をＡ'の位置でＢに重ねて見備考

ることになり，立体視ができる。

この報文は，立体視装置を主眼において既報2)３)を再
構成した。

ｌ雪Ｉ

参考文献

１）池田俊夫，理科教材教具開発ハンドブック，京都市教育委員会，２０８（1990）

２）入江晴夫，鵜飼隆政，山下正弘，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL25,京都市教育委員会，２９
（
1
9
9
4
）

３）吉田光弘，ほか，同上報告VOL2５，３４（1994）
図１（山下正弘）

立体視装潅

−７７−

2‑24青空や夕焼けの色の再現
青空や夕焼けの色を実験室内で再現する装置として，小型スライドプロジェクタ
ー１台と水で薄めたアクリルエマルジョンを満たした複数個の水槽とを用いた。光がエマルジョン中を通過する距離は，水槽の個数によって変えることができる。この距離を児童・生徒に自由に変えさせて，:散乱光・透過光の色の変化を観察させた。

はじめに

準備

塚本!)は青空や夕焼けにおける光散乱についてアク・小型スライドプロジェクター（光源）リルエマルジョンを用いて分りやすく確かめる実験を・アクリルエマルジョン'）（JSR社，旧称日本合成ゴ開発した。例えば，図１に示すように，アクリルパイ

ム(株)，T371アクリルエマルジョン，１ｍl程度/水

プ中にアクリルエマルジョンを満たして白色光を当て１Ｌ）

ると，エマルジョンの微粒子によって散乱した光の色

・小型プラスチック水槽４個（容積約ｌＯＬ，水を満たが，光源に近い部分より青から黄，燈，赤へと変化しす，水平断面が長方形のもの）ていく様子を観察できる。

．ＴＰシート（小型プラスチック水槽の蓋に使用）

この実験を参考に，アクリルエマルジョンを数個の・両面テープ（ＴＰシートと水槽の接着に使用）

水槽に入れて，並べてみた。こうすると，光がアクリ

なお，塚本')によれば，教室の床や廊下に用いるワ

ルエマルジョン中を通る距離を児童・生徒が調節できックスがアクリルエマルジョンの代用になる。筆者はる。その距離が長くなるほど散乱光や透過光が赤っぽ一例として，ジョンソン・プロフェショナル社「床用

く見えることを確かめることができる。

ワックス」を試み，使用できることを確認した。

実験
１白色光がエマルジョンを通る距離と散乱光の色の

￨
匡
型

関係

図２に示すようにスライドプロジェクターの前にエ
青っぽい色

マルジョン入り小型水槽１個を置いて光を当てた時，赤っぽい色

その散乱光は青白く見える。これは，太陽光が大気で散乱し，空が青く見える2)のと同じ原理である。

図１アクリルパイブを用いた実験

四岨ー

水槽を増やしていくと光源から遠くなるに従って散

ー

ー

ｰ
ー

青っぽい色

ー

ー

＝

■

四

赤っぽい色

ー

Ｔ
ｰ

■

＝

ー

ー

青っぽい色に変わる

図３水槽を用いて散乱光を調べる実験２

図２水槽を用いて散乱光を調べる実験１−７８−

乱光が赤っぽく見えるようになる。図３に示すように

Ｏ唾五画

問にある水槽をはずすと，光源から遠い水槽の散乱光が，赤っぽい色から青っぽい色に変わる。
このことからも，光が水槽（エマルジョン）の中を夕方の太陽

通る距離が長いほど散乱光が青っぽい色から赤っぽい色へと変わっていくことが確かめられる。

２白色光がエマルジョンを通る距離と透過光の色の球関係

図４に示すようにスライドプロジェクターの反対側
図５太陽の光が大気中を進む様子にまわって透過光を見ると，水槽が１個のときは白色

光に近いが，水槽を２個，３個と増やすと，赤っぽい
かせたり，吸収線について解説した後，太陽スペクト

光になってくる。

これは，エマルジョンで波長の短い光が散乱された

ルの観察に進ませた。

本稿の実験は，それぞれの活動の進度に対する天候

ためで，夕日が赤く見える2)のと同じ原理である。

などの影響に対処するための補充実験である。児童・生徒は自由に水槽を足したり外したりして，散乱光や学習での利用

平成,0年，月より 年間行った小学校６年生対象の透過光の色の変化を観察する。

実験室学習「太陽の光と大気一にじのひみつをさぐろ

ここで，「スライドプロジェクターを太陽の光と考う−」３)及び中学校２年生対象の「太陽Ｉ!)では，まえると水槽の中身は何だと考えられるか。」と聞くと，ず，プリズムによりスライドプロジェクターを光源と約７割の児童・生徒が「空気」もしくは「大気」と答した白色光のスペクトルを作り，白色光に様々な色のえた。そこで，図５のように太陽の光が地球の大気中光が含まれることを確かめた。その後，小学生の学習を進んでくる様子を簡単に表わした図を用い，青空やでは本書「虹のしくみを解き明かす四つの実験」に述

夕焼けと，太陽光が大気中を通る距離との関わりにつべたような探求的活動を行った。中学生の学習では，

いて解説した。

天体望遠鏡と本書「ボール紙製簡易分光器」に示したような自作分光器を用いた観測を行った。分光器を用参考文献

いた活動では，白熱電球や三波長型蛍光灯などのスペl）塚本栄世，平成８年度東レ理科教育賞受賞作品集，

クトルと炎色反応の観察のなかで，輝線の存在に気づ

第28回，東レ科学振興会，４６(1996）

2)斎藤丈一，武田康男，空の色と光の図鑑，草思社，
1
3
(
1
9
9
5
）

3)鵜飼隆政，石倉一頼，ほか，京都市青少年科学セン
ター報告Vol､30,京都市教育委員会，２７(1999）
4)山本哲朗，ほか，同報告，３３(1999）、（石倉一頼）、

図４水槽を用いて透過光を調べる実験−７９−

２−２５１０種雲形パネル
堆本的な１０樋類の雲について，その写真を60×45cmのパネル上に，縦には高さの順，横にはぼぽ層状・筋状と積雲状とにわけて配置し，数名単位で使用する教材とした。雲の正式名は，マグネット利用の着脱可能な希札に俗称を沿えて示した。

はじめに

横軸に形（層状・筋状・積雲状）の違いを表現させた。

子供たちにとって雲の名を知ることは毎日の天気や

３．名札

気象を身近なものにするための契機であろう。そこで，塩化ビニル板の裏面にゴム板のマグネットを取り付

クイズ形式で基本的な雲の名前をその写真にあてはめ

けた１０種類の名札を用意した。雲の名称には正式名とることができるようなパネルを作り，稲前をつけたパ俗称の２種類あるが，俗称の方は（）をつけて記

ネルを芙際の雲の観察にも利用するようにした。

した（図ｌ）。

準備

学習での利用

平成５年10月から１年間，当センターにおいて実施

１．１０種雲形の写真

雲に関する文献')を参考に，いつもカメラを準備しされた小学校６年生に対する実験室学習「雲をつかて空模様に心を配った翻夏から秋の季節の変わり目にむ」と，中学校２年生に対する「雲と風」では，４人は多くの雲形が見られた。撮影した写真はＬ判に焼き１組でこのパネルを用い，以下のように雲の名称を考増しし，耐久性を増すためにパウチで封入した。

えさせた。

２．パネル板(1)パネルの雲の写真と名札に記された雲の名称を比６０×45cmの大きさのベニヤ板を用いた。アートボ

較し，対応する名札をマグネットで写真の下に貼る。

ードは軽くて加工も容易だが，強度がやや弱い。写真(2)写真と雲の名の対応を子供たちに答え，このパネのドにマグネット付の名札が貼り付けられるように，

ルの見方（縦・横方向の意味）を紹介する。さらに，鉄板を両面テープで固定した。縦軸に高さの変化を，実際の雲などで興味づけを行う。
幸,札をマグネットで写真の下に貼る作業は，子供にと

邑囲雪
函置
巻層雲(うす雲）巻雲(すじ雲）巻漉(いわし雲）って親しみやすい雲の名称（俗称）が大きなヒントになり，写真と名札との対応を次々に見つけていった。こういったクイズ形式を導入することで，子供たちが雲の特徴に積極的に注目し，生き生きと名札を選ぶことができた。

また，屋上で実際の雲を観察させたが，雲形は季節

高臓(ひつ卿

高層雲(おぼろ雲）棚雲(入道雲）璽稚(わた雲）￨墨皇￨圃雪層雲(きり勢乱層雲(あま雲）層鵬(<もり雲）による違いもあり，判別はなかなか困難であった。繰り返し実際の観察をする中で，気象現象との関係をも理解しながら見方を養うことが必要と考える。

参考文献l)飯田陸治郎編，野外ハンドブック５「雲｣，山と渓谷社(1992）（中山浩）

図１１０種雲形パネル−８０−2‑26和紙風船で大気の流れを探る
紙風船を用いた風船放揚を行い，身近な風や上空の風を調べた。風船は，風雨にさらされると分解する和紙製を用い，環境に配慮した。

いも観察する。

はじめに風船放揚し，大空へ飛期していく風船を目で追いか(2)時間を測りながら，風船を揚げる。３０秒ごとに風けることは，身近な風や上空の風を調べる有用な手段

船の見える方向を記録し，それぞれの高さで風がどである。また，凧上げなどと同様，心を大空とつなぐの方向に吹いているかを調べる。

(3)風船の発見者から連絡があれば,情報を整理し,地絶好の機会となる。

以前は，小学校などでよく行われていたが，落下し上風や一般風γ偏西風などのデータとして活用する。

た風船ゴムによるゴミ問題のため減ってきた。今回〆

環境に配慮して風雨にさらされると分解するように作られた和紙風船の存在がわかり，これを用いて大気の学習での利用

平成５年１０月より１年間，小学校６年生に対する

当科学センターの実験室学習「雲をつかむ｣')と中学校流れを探る学習を工夫した。

２年生に対する「雲と風｣2)とは，ともに紙風船の放揚準備を実施したが，目的に差があった。すなわち，前者は１．和紙の風船

風向きと雲までの高さを調べ，上記のようにして大気

容積約１２リットルの紙風船（図１）が高知県の和紙のメーカーから風船放揚用に市販されている（備考の流れを探ろうとしたのは後者であった。
３cm双眼鏡と三脚のセットを２人１台用意し,太陽方向には十分注意させた。

１)。表面に観測の趣旨，連絡先，謝辞などを印刷し，発見していただいた方から寄せられるデータの収集に風船は，周囲の地形や当日の気圧配置に影響された
風の方向へ流された後，見えなくなった。

備える。

ヘリウムガスは別途医療用酸素のメーカーから購

これらの学習では毎回１個を用いたが，小学校の分入する（備考２)。

も含めて総計203個の風船のうち，飛朔先の返答が寄

２双眼鏡せられたものは約５％で,表１に示す１０個であった。

肉眼で風船を追いかけられるのは１〜２分が限度で

表中，①⑤⑥⑧⑨⑩の風船は東へ飛んだも飛距離と着ある。それ以上の追跡のために，双眼鏡と三脚のセッ

地点の位置を考え合わせると，この６例は，地形の影トを２人に１台程度用意する。記録者が容易に方位を響を受けた風（地上風）の範囲を越え，上空の風（一読み取れるように，方位指示板を三脚の台座に取り付般風）により流され飛朔したと考えてよい。

けておき,あらかじめ方位磁石で方位をそろえておく。
３．記録用紙おわりに，お返事をいただいた方々に改めてお礼を申し上げます。

気象条件と風船の方向をこれに記録する。一例を図
２に示戒

備考

１．ヘイワ原紙（株）0889‑24‑5546
実験の手順

２．京都医療用酸素（株）075‑602‑7311(1)室内で，当日の天気図を新聞やラジオなどで調べ，
風向きや雲の様子を予想する。見晴らしのよい場所

参考文献

で，風向きや雲の様子を観察する。雲の高・低の違l)鵜飼隆政，ほか，京都市青少年科学センター報告，−８１−

ＶＯＬ26,京都市教育委員会，２５(1995）

2)中山浩，ほか，同上報告，ＶＯＬ２６，３１(1995）【観察】屋上で風や雲について観察をしましょう。
雲の量

天気

雲の形

風の向き

風の強さ

図１和紙風船気温
雲量が１のとき快晴●

雲
雲量が２以上，８以下のとき晴量が２以上，８以下のとき晴れ

雲量が９以上で中・下層がもっとも多いときくもり

図２生徒用の記録シート
表１風船の飛翻先一覧（＊☆☆は不明）
Ｍ
〕
．

発見年月日

荊楠

着地点

飛距離(k､）￨椀､i淵(h）

1
噸
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気翌i喧柵兄

鵬欝z肺１

1誰聯１

①

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当日

名古屋市守山区

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６．７

南高北低

西

西

②

H5，１１，９当日

奈良市山陵町

３１

１

８．７

北高南低

北

北

③

H5,11,30 当日

左京区大原

２１

＊＊＊

＊＊＊

南高北低

南

南南西

④

H5,12,7当日

奈良県御杖村

６４

＊＊＊

＊＊＊

西高東低

北

北西

⑤

H5,12,8不明

長野県売木村

１８０

＊＊＊

＊＊＊

＊＊＊

＊＊＊

西

1
，
１
８

当日

東京都杉並区

３８０

５．５

１９

西高東低

西

西

⑦

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当日

宇治市木幡

８．４

＊＊＊

＊＊＊

西高東低

北1価

北1b西

⑧

H6，５，１３

当日

滋賀県米原町

６４

＊＊＊

＊＊＊

(弱,）東高西低東南西⑨

Ⅱ6，５，１９5/1３滋賀県浅井町

７５

＊＊＊

＊＊＊

伺恥東声西低東南西⑩

H6,7,7

当日

三重県松阪市

８２

＊＊＊

＊＊＊

高低差微弱

刺￨東

画b西

⑥

，

(岡本一）

−８２−

第３章科学活動を支援する教材教具

開発教具展示コーナー：生物領域で開発した教材教具

3‑1計数回路自作の放射線カウンタ
ＧＭ管を使い，身近な放射線に適用可能な範囲で安価な計数回路を設計した。使用が屋内にほぼ限られるα・β線用では低価格を優先し，野外使用の多いγ線用には小電流と軽量を優先して，自作回路と市販キットおよび表示用のＬＥＤと液晶とを使い分けた。γ線用は，堆積岩と火成岩との差を示す上で十分であった。

はじめに

この研究は，α・β線用とγ線用それぞれに上記市

身近な自然放射線としては，空気中にあるラドン

販品などに用いられているＧＭ管を用いるが，計数回(222Ｒｎ）とその娘核種が出すα，β線や カコウ岩な路を工夫して，身の回りの放射線に適用できる範囲で

どの岩石中に含まれているカリウム(10Ｋ)のγ線など

安価なカウンタを開発することがその目的である。

がある。これら以外に，身の回りにある放射線としては，人工放射性元素を線源とする次のようなものがあ

製作

る
。

１．α･β線用ＧＭカウンタ

蛍光灯のグローランプｌ４７Ｐｍβ線

α線やβ線の検出には端窓型のＧＭ管が適している

時計の夜光塗料Ｍ７Ｐｍβ線が，国内では小型の端窓型のＧＭ管は作られていない

火災報知器の煙感知部分２'１１Ａ、α線

ので，直径１５ｍｍ長さ４０ｍｍの米国製ＧＭ管（712型

夜釣りの浮き（深海玉）ｌ４７Ｐｍβ線

LND社）を使った。屋外使用はあまり考えられないのマントル（ランタンの芯）232Ｔｈα線，β線

で，個別実験で使えるように，ＡＣ電源を使って出来放射線は，場合によっては人体に大きい損傷を与えるだけ安価になる部品を選び，回路を考えた。カウン

るにもかかわらず，損傷を受けるまでの段階では五感

タ本体は，アクリル板で作ったケース（llO×145×

によってとらえることが全くできない｡放射線の存在

45ｍｍ）に入れた（図１）。

を認識し，その性質を理解するためには，まず何らか

回路を図２に示す。その特徴は，次の通りである。

の方法によってそれを検知し，その強弱を把握しなけ①ＧＭ管のプラトー特性（印加電圧に対するカウンればならない。そのために，よく利用される現象としト感度の関係を示す曲線の平坦部における電圧の範ては，霧箱とよばれる容器を満たす過飽和蒸気中の飛囲）から必要な550〜600Ｖの高電圧としては，跡や減圧した管内に引き起こされる放電があり，ガイ

AClOOVを±に倍電圧整流して約560Ｖを作った。

ガーミューラー計数管（ＧＭ管）は後者を利用してい②ＧＭ管の信号増幅回路と検知音発生のための発振回路をも製作した。

る。

いわゆる「放射線カウンタ」は，放射線の種類に応③カウント数の表示には４桁カウンタ専用ＩＣ

じて数種類が市販されている。例えば，α・β線用に（TC5054東芝)とＬＥＤを用いた（ＬＥＤは多くのは，ポータブルタイプのカウンタが日本原子力研究所

電流を必要とするが，安価である）。

④時間の基準となる水晶発振子は時計用のうちの安価で開発され，γ線用にはワンダーキットの「Ｇ4345」がある。これらはそれぞれ異なる型のＧＭ管を内臓している。これらとは別に，γ線用に放射線計測協会がなものを使用。

⑤正確に１分間だけ放射線をカウントし，再スタート
はリセットボタンを押して行う。

貸し出しているγ線サーベイメータ「はかるくん」があり，これはヨウ化ナトリウム(Na,)の結晶に放射線⑥計数出力が取り出せるので，パソコンのプリンタが入射した時のほのかな発光からγ線強度を測定する

端子（又はマウス端子）へ入力すれば，半減期のものである。

測定などの長時間にわたる自動計測ができる。

−８４−

これらの場合のα・β線用カウンタについては本書

２γ線用ＧＭカウンタ

岩石等のγ線の検出にはＧＭ管の表面積が大きい方「静電気による自然放射線源の捕集とその利用」にゆが感度も良いので，大型γ線用ＧＭ管（直径２４ｍｍ長

ずるが，γ線用カウンタは岩石の放射線測定に利用しさ200mmG4345浜松ホトニクス）を使った。屋外にた。すなわち，表１の岩石のうちの代表的なもののγも持ち運んで使えるように電源は乾電池とし，市販の線を児童・生徒に実測させて，火成岩の中に測定値のキットなども活用して，部品数が少なく軽量になるよ

大きいものがあることに気付かせた。火成岩のカコウうにした。カウンタ本体は，アクリル板で作ったケー岩や石英ハン岩，カコウ岩質ペグマタイト，リュウモス(llO×240×３６ｍｍ）に入れた（図３）。

ン岩，変成岩のサ岩ホルンフェルス等は比較的放射線

回路を図５に示す。その特徴は，次の通りである。

強度が強い。このことは，成分元素として含まれるカリウム（40Ｋ）のγ線によると考えられる。

①ＧＭ管の高電圧の発生や信号増幅，検知音の発生

ちなみに，このカウンタとノートパソコンを組合せ

回路には市販のキット（放射能検出器秋月電子）て中央高速道の恵那山トンネルを走り，１分毎に求めを利用。

た測定値を図４に示す。ここでも飯田側（堆積岩）に②表示には，５桁のカウンタ専用ＩＣ(ICM7224

対して中津川側（火成岩）はγ線の強いことがわかる。

MAX社)と液晶をくみあわせた（液晶はＬＥＤに比べて電流が少なくて済む）。

③時間の基準には専用のＩＣ（SPG8651Bセイコー

備考

この報文は「八木陸郎京都市青少年科学センター電子）を使用。

④α・β線用の⑤に同じ。

報告，VOL､2５，６５（1994）」に加筆したものである。

⑤α・β線用の⑥に同じ。

なお，この研究は，文部省の科学研究費補助金，奨励研究Ｂ(04914014)の援助を受けた。

性能の検定

γ線用のＧＭカウンタについては，次のような方法

参考文献l)荒川好次，ほか，上記報告，VOL､2７，１（1996）

によって一応の検定を行った。

表１は，γ線用カウンタに「はかるくん」を加え，

2)雨森勝治，岡部純，八木陸郎，ほか，上記報告，

当センターの屋外園にあるいろいろな岩石の表面に１分間置いて放射線の強さを求めた結果を示す。表１におけるγ線用ＧＭカウンタの計数からバックグラウン
ド（ＢＧ）の８０を引くと，「はかるくん」の測定値との間には，図６に示すような大まかな比例関係が成立した。計数lOOｶｳﾝﾄ／ｓ（１秒につき１００ｶｳﾝﾄ）は，
ほぼ０.ＭＳｖ/ｈ（１時間につき０．１ﾏｲｸﾛｼｰﾍﾞﾙﾄ）に相当する。

なお，γ線用カウンタのバックグラウンドとしては，コンクリート建築の実験室内での値80ｶｳﾝﾄ／ｓを採用した。

学習での利用

平成６年１０月より年間，当科学センターは物理の実験室学習として，小学６年生に「大地からのメッ

セージ｣')，中学２年生に「小さな粒｣2)を実施した。
−８５−

VOL､2７，５（1996）

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図１α・β線用ＧＭカウンタ
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⑥プリンタ端子

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図２α，β線用ＧＭカウンタ回路

−８６−

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通過時間（分）図４恵那山トンネルでのγ線計数値(BG未補正）

図３γ線用ＧＭカウンタ

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図５γ線用ＧＭカウンタ回路

−８７−

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８ ８ ． ８ ４ ９ . 配 ８ ． １ ２ ８ ， １ ６ ６ ． ２「はかるくん」による測定値（似Ｓｖ／ｈ）
γ線用ＧＭカウンタの計数（ＢＧ補正済）と「はかるくん」によるγ線測定値との関係

図６

表１京都市青少年科学センター屋外園の岩石と放射線測定値
Ｎｏ．

岩石名

l
Ｓ ｾｯｶｲ岩

分類

たい積岩
たい積岩
２ キリョクキﾞョウカイ岩
たい積岩
３ ケイカ木化石
４ 貝の化石サ岩中
５ ウミユリ化石
セッカイ岩中
６ レキ岩
たい積岩
７ ｻ岩
たい積岩
８ ケッショウヘン岩
広域変成岩
９ アンサﾞン岩
火山岩
10 へﾝマ岩
広域変成岩
１１Ａ センリョク岩
深成岩
lｌＢ センリョク岩
深成岩
1２ カコウ岩深成岩
1
３ シュウカイ岩
たい積岩
1４ ギョウカイ岩
たい積岩
1
５ カンラン岩
深成岩
1
６ ハンレイ岩
深成岩
1
７ へﾝマ岩広域変成岩
1８ カコウ岩質へ。クﾞマタイト 深 成 岩
1
９ キリョク岩
半深成岩
2
０ ピン岩
半深成岩
２
１ セキエイハン岩
半深成岩
2２ カコウ岩深成岩
2３ カコウ岩質へ。クﾞマタイト 深 成 岩
2４ ﾊﾝ状カコウ岩
深成岩
2
５ ヨウ岩
火山岩
2
６ リュウモン岩
火山岩
2
７ リュウモン岩
火山岩
2
８ アンサﾞン岩
火山岩
2
９ 火山タﾞン
火山岩
３０Ａ ゲンフﾞ岩
火山岩
３OＢ ゲンフﾞ岩
火山岩
３
１ ｹｯｼｮｳ質セッカイ岩
接触変成岩
3２ ｻ岩ホルンフェルス
接触変成岩
3３ へンマ岩広域変成岩
3４ ケッショウヘン岩
広域変成岩
3５ ネンハﾞン岩
たい積岩
3
６ デイ岩
たい積岩
l
Ｌ セッカイ岩

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産 地

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京都府船井郡瑞穂町質志
京都府船井郡瑞穂町質志
京都府舞鶴市中舞鶴
石川県小松市
三重県安芸郡美里村
京都府船井郡瑞穂町質志
和歌山県有田郡湯浅町
大阪府泉南郡岬町
和歌山県海草郡下津町
奈良県二上山岐阜県吉城郡神岡町
京都府綴喜郡井手町
京都府福知山市雲原
岡山県岡山市万成
福井県大野市
兵庫県高砂市兵庫県養父郡大屋町
京都府福知山市雲原
岐阜県吉城郡神岡町
岐阜県恵那市笠置町
京都府亀岡市保津峡
兵庫県城崎郡神鍋山
滋賀県大津市藤尾町
岐阜県恵那市笠置町
岐阜県恵那市田原
滋賀県八日市市
兵庫県城崎郡神鍋山
福井県丹生郡清水町
福井県丹生郡清水町
石川県金沢市医王山
兵庫県城崎郡神鍋山
京都府天田郡夜久野町
京都府天田郡夜久野町
岡山県新見市河本
京都府綴喜郡玉川

0．０４１
0．０４７
0．０４１
0．０１９
0．０４１
0．０２５
0．０４１
0．０８３
0．０４１
0．０６９
0．０４７
0．０５０
０．０３３
0．０９６
0．０４４
０１０２
0．０１９
０．０４７
0．０５２
0．２０１
0．０８５
0．０３０
0．１４３
0．１４０
0．１８４
0．０７４
０．０４１
0．１０７
0．０９９
0．０５０
0．０４４
0．０３０
0．０３０
0．０１７
0．１０５

岐阜県吉城郡神岡町
和歌山県海草郡下津町
滋賀県大津市外畑町
和歌山県有田郡湯浅町

0．０４１
0．０５５
0．０８０

たい積岩
福井県福井市筒谷
奈 良 県 吉 野 君I川上村
たい積岩
接 触 変 成 岩 京 都 府 綴 喜 君 I玉川

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1３３
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０

1３５
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１
８

３−２静電気による自然放射線源の捕集とその利用
空気中のラドンとその娘各種をテフロン板に１時間以上かけて静電吸着させた。

板の面積２５×50cm2を拭き取ったろ紙からのα線とβ線は，計数回路を自作したＧ
Ｍカウンタで毎分１００〜300を数えた。このろ紙について，原研様式に準じた拡散
霧箱で飛跡を観察し，ＧＭカウンタで計数と時間の関係を求めた。

リーナー等でも可）で数時間以上ろ紙に吸着させる方

はじめに最近の放射線教材は，蛍光灯のグロー管など身近に法だが，個別実験に採り入れようとすると，ポンプの安

数や騒音が問題になる。一方，静電吸着法2)は，ちり

全に作られた器具を線源取り出しのために破壊するこを静電気で吸着させて集める方法で機械を使わずに，とや，それによって生じる実験後の廃棄物が，ともす

静かに行なうことができる。

使われている人工放射性元素であることが多いがれば生徒に無用の不安感を抱かせる。自然放射線には
このような懸念がほとんどないので，線源として空気

準備中のラドン(222Ｒｎ）とその娘核種を集めることにした。

１．空気中のラドンの捕集

ラドンは，ウラン（238Ｕ）が崩壊してできる気体で

渡辺・松原2)が使ったテフロンの他に，二三の身近

元々土壌中にあったウランやその崩壊途上の放射性元な材料をろ紙で擦った時の帯電圧を測定した。その結素が建築材料等に極微量含まれているために，身近に果は，テフロン板，アクリル板，および塩化ビニル板

存在しており，図 のように崩壊して安定な鉛（2船Ｐがそれぞれ−３８，＋40,および‑38ｋＶであった。ラｂ）に変る。ラドンとその娘核種は空気中を浮遊する

ドン娘核種にはβ崩壊で＋に帯電するものがあるので，

ちりに一部は付着しているが，数が少ないので，霧箱捕獲には−に帯電するものがよい。塩化ビニル板は傷での観察や半減期の測定ができるレベルまでちりの粒がつきやすく放電しやすいので，やはりテフロン板が子を濃縮する。その方法として，エアサンプリング法

良いようだ。テフロン板を置く台はデコラの机などのは，そのちりを吸引ポンプ（吸引掃除機や黒板消しク

湿めり気が無く，静電気の逃げにくいものが良い。
以上により，テフロン板（50ｃｍ

角厚さ１mm）を紙又は木綿のタオル（洗濯したもの）で擦って１時間
Ⅱ囚

以上置き，ちりの粒子の吸着を待つ。

顎Ｕ

２α･β線用ＧＭカウンタ

本書「計数回路自作の放射線カウンタ」にゆずる。
３．霧箱

日本原子力研究所による児童・生

徒用の拡散霧箱')は，円形シール
容器で，アルコールの霧とドライア

イスを使用する。これを参考に，製作の便宜上四角の箱とし，当科学センターの製造装置を利用して，冷却
図１ラドン崩壊系列2）−８９−に液体窒素を用いる霧箱を製作した。

霧箱の側板は黒のアクリル板で作った。底板はアルＩＦ醗混f鯉#鯉f嬢S翻蝿識蝉黙翻謹識穀髄E韓錨#麓馳憂謹漣錘EE虫蕊霊界．.
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‐,、露禰

・蒜、

ミ板を使い，アルミテープで側板に貼りつけた。底板の両端は．の字に曲げて足を作り，それを液体窒素に浸せるようにした。また，底の内側は放射線の飛跡が
撫鍛濡溌識

観察しやすいように，黒の紙を敷いた。ふたは曇止め

群〈副の為にアクリル板の二重蓋にした。側板の上辺の内側

聯にスポンジテープを貼りつけ，そこにアルコールをしみ込ませる。液体窒素は重ねた発泡スチロール製食品

識爵Ｉ些皇

トレーに入れ，光源はペンライトとした。

．.…ロ

図３ろ紙からの放射線の飛跡実験付かせる。（約18ｶｳﾝﾄ/分）

１．α･β線用ＧＭカウンタによる放射線の検出②前日に布で擦ったテフロン板に吸着したちりをふき

ちりを吸着したテフロン板の表面をふきとったろ紙(23×45ｍ)をカウンタの窓に密着させて計数した。

とったろ紙について計数し，放射線を出すものが集経過時間とカウント数との関係を図２に示す。

められたことを確認させる｡ （テフロン板のl/２の面積でlOO〜300ｶｳﾝﾄ/分を計数できた）

この図において半減期は，最初の約４５分から次第に短縮されて約２５分に達する。理論的には，図１の③計数したろ紙を霧箱に入れ，飛跡を観察させる。

ラジウムＢの半減期26.8分に達するはずである。

④ろ紙から出ていたのは空気中にあるラドンからの放射線であることを説明する。

２．霧箱における飛跡の観察
テフロン板をふき取ったろ紙をちりを捕集した部分⑤霧箱で使ったろ紙を１分毎に計数し，カウント数のがよく見えるように霧箱にセットし，液体窒素を発泡

時間変化を調べる。パソコン（４人に１台）も併用

スチロールのトレーに注ぐ。数分間静置の後，暗くしして画面にグラフ表示し，５〜６０分後までカウンた室内で霧箱内部をペンライトで照らすと，ろ紙からタから直接パソコンに入力して自動計測する。

飛び出すクモの糸のような飛跡が観察された（図３）。

⑥自動計測の終ったパソコンで１０分毎の平均値を出し，時間と共に減ることに気付かせ，大まかな半減期を求めさせる。

学習での利用

当科学センターにおいて平成６〜７年に実施された
備考

実験室学習では，α・β線用ＧＭカウンタ（４人に１

本報のα・β線用ＧＭカウンタについては「八木陸台）と霧箱（２人に１台）を次のように使用した。
①カウンタのしくみを説明し，バックグラウンドに気郎，京都市青少年科学センター報告，ＶＯＬ25,京都市

１分毎のカウント数

却却︑噸叩函掴朗釦畑記６

教育委員会，６５(1994)」，霧箱については「雨森勝治，
八木陸郎，ほか，同上報告，VOL､27,63(1996)」を一＋部修正し再録した。

蝋謹捲
バックグラウンド＝１８／分
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．

参考文献

湾 ¥冨詫霊亀̲土
十4 ０ ６ ０ ８ ９ １ 四 1 2 9

経過9奇問（分）ｌ）杉輝夫,空気中の放射線の検出，原子力実験セミナ
ーテキスト，日本原子力研究所,（1992）

２）渡辺賢寿･松原静郎，日本理科教育学会研究紀要
､
V
O
L
､
3
1
,
N
o
3
,
7
1
(
1
9
9
1
）
（八木陸郎）

図２経過時間対カウント数−９０−

３−３回転式直流。交流演示実験装置
細長いアクリル板の一端に互いに逆並列にした２個の発光ダイオードを長さ方向に並べ，他端近くに回転軸としてオーディオ用標準プラグを取りつけ，交直両電源に接続した標準ジャックを軸受けとする。後者を納めたホルダを手で持ち，ダイオードが円を描くように振り回すと，交流ではその点滅の明瞭な残像が見られる。

２．回転表示部

はじめに

互いに逆接続した発光ダイオード（ＬＥＤ）を先端

図lのように黒のアクリル板（55×３cm）の一端に取り付けた棒を左右に振り，その残像によって交流に２色のＬＥＤを縦に取りつけ，他端には従来方式でを表示する方式の教具はよく知られている。ここに報手に持つ余地１０cmを残し，回転軸としてオーディオ用

告する新しい方式は，ＬＥＤを常に生徒の方へ向けな

標準プラグを付けた。

がら円を描くように回転させ，残像を安定化するとと軸受けに用いた標準ジャックは，ねじ込み式固定なもに，線から面へと拡大して，演示効果を高めようとので回転させると外れてしまうので，接着剤で固定すするものである。

るとともにホルダをつけて持ちやすくした。

回転の際に電源コードをねじらせず，また良好な接３．電源部

触を保つためにオーディオ用のプラグとジャックを利用し，高輝度発光ダイオードによって暗幕を用いず後交流は家庭用電源より小型トランス（６Ｖ，０．５Ａ）の座席からもよく見えることを図った。電源は，回転を通してとり，100Ｖ側にはヒューズを入れ，安全性部から切り離し，小型軽量で交流・直流の切替と直流を上げた。直流は，単３乾電池４本直列の電池ボックの方向の切替が簡単にできるものとした。

スよりとった。両方とも，オーディオ用標準ジャック
をつけ，簡単に切替できる。

製作法

１．発光ダイオード（ＬＥＤ）
値段が手頃となってきた高輝度約lOOOmcdの赤色↓

る電流を20〜40mA程度にするために，電源の電圧によ亭
寧 ﾍﾊﾊ,̲」って多少異なるが，150〜200Ｑ程度の保護抵抗を直列

図２結線図（EL383URC）と約600,cdの青色（EL383UB）（共に秋
月電子通商で購入）を用いた。これらのＬＥＤに流れ

一

｡交流電源

千直流電源

につなぐ。
蕊蕊

蔦

実験法

交流では，軸受けホルダを持ち，ゆっくり回転させk霞み…鍵

ると図３のようなＬＥＤの残像より，電流の向きの変化が明らかとなる。

直流では，どちらか片方のＬＥＤが発光し，これを回転させても点滅しない。また，電池の向きを変えると発光するＬＥＤが変わる。

図'１全体図−９１−

図３残像の様子

学校での利用

平成９年度の中学校理科観察実験講座の参加者約３０
名がこれを製作して各自の学校に持ち帰った。

備考

この装置は，平成９年度「ウチダ全国教職員発明考案コンクール」奨励賞受賞作である。
この報文は「岡部純，海老崎功，京都市青少年科センター報告VOL､30,京都市教育委員会，７４(1999)」
を一部修正して再録した。
（岡部純）

−９２−

3‑4大電流電線による電磁気の実験
１０芯のコードの両端で芯と芯を順に接続して一本の電線とした。これに直流を通すと１０倍の電流に相当する磁界が生じて，４Ａで鉄粉や磁針に顕著な影響が現れ，コードをコイル状に数回巻くとさらに磁界が強くなった。音声電流を流したコードからの音を取り出しや，コードの長さを利用した幾組かの並列実験も可能である。

装置を操作すると，その意図によって臨機応変に実験

はじめに電磁気の実験に数十アンペアの大電流を用いると現の展開を変えることもできる。したがって，生徒の思象が顕著となり，わかりやすくなる。しかし，大電流考を尊重しながら指導者が意図した実験学習を展開すの発生に必要な直流電源装置は普及していない。そこるという利用法も可能である。なお，授業の後で以下で，理振基準の普通の直流電源を用い，実質40Ａ程度に述べるようなこの電線の構造の秘密を種明かしすれの大電流を得る電線を工夫して，「大電流電線｣と名づば，多くの生徒がさらに興味を示すことであろう。

けた（図１)。この電線を用いて，例えば，これに音声
電流を通じ,磁石を貼り付けた紙コップを近づけると，

準備

それだけで，紙コップから音が聞こえ出す。

１．電線の構造

大電流電線を長くすると，多数の生徒が手に持って用いた電線は直径８mm程度の太さで,色分けされた並び，相談しながら実験を深めて法則を発見すること

１０本の細いビニル電線が灰色のビニル被膜でまとめができる。学級全員が同時に実験するには，この電線られている。この１０本線を，１段ずつ色をずらして半が４本ほどあれば十分であろう。また，指導者が電源田づけし，最初と最後の線はターミナルを介して直流電源装置に接続する。図２に示すように，電線とター
ミナルの問に電流の断続と極性の切り換えとができるスイッチを取り付けるとさまざまな授業展開が可能になる。

長さ６ｍの電線を用いた大電流電線は,１０回巻きのコイルであるとともに,全長60ｍもある１本の長い電線でもある。そのため，全抵抗は約３．５Ｑになり，普通の直流電源装置（５Ａ，０〜１５Ｖ程度）に接続すると，１４Ｖ設定で約４Ａの電流が流れることになる。すると，電流が１０周するため４０Ａ流れている電線と同等になり，極めて強力な磁界が得られる。また，電源
装置の電圧を最高にしても流れる電流は５Ａ以下で，ヒューズを切る心配がない。長さ６ｍは，１０人程の生徒による同時実験を可能にする。

もっと長い電線を作った場合はより高い電圧の電源装置が必要になるが，電源装置を２台以上直列接続して電圧を上げて利用できる。ただし，電子式電圧可変
タイプは直列接続できない。
図１大電流電線

−９３−

２．製作

必要部品：ビニル電線（１０芯×0.3mmJなど)，スイッ蟻

チ（２回路２接点中点OFF)，ターミナル（２個)，巾

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継ターミナル（llP)，パーツ取り付け川のアルミ板か4無数

アクリル板（１枚)，本体川のラワン介板（１枚、．の

溌:驚字形に切り抜く）,本体のlニドふた用ラワン合板(２枚)，鶴

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電源装侭に接続して４Ａ程度の直流を流すと，電線ｬ鍛瀞:↑ず津
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のそばに置いた方位磁針の明瞭な動きや鉄粉が作る渦…::.ｈ一塞窒

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模様を観察できる（図３)(､電流の向きをスイッチで切り換えると方位磁針が反1転し，電流と磁力線の向きの膳

霧関係が理解できる。また，電線を輪にした中に方位磁■＃針を入れると，磁針の動きが速くて顕苫になる。これ

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によって，コイルは，磁力線を束ねて磁界を強めるはたらきをもつことが容易に理解できる。
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図３電流と磁界の実験

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図４電磁石の実験

電線が多少暖かくなるが，電流が流れている証拠と

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して活用できる。また，これによって電線がしなやか

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で使いやすくなり，ねじれがあっても解消できる。

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２．電磁石

〜

電線を軟鉄芯(実験用に直径20mm程度のものが市販､〜−−−−−−大電流電線

Ａ・Ｂ：ターミナル

Ｃ：スイッチ

されている）に数回巻くだけで電磁石になり，小さな釘ならたくさん引きつけることができる（IXl4)。軟鉄
図２大電流電線の本体の仕組み

芯数本をピニルテープでまとめて太くすると，電線が−９４−

より巻き付けやすくなる。

これらの実験は,電線が太くて巻き数も少ないため，電流の向きと磁極の関係がとてもわかりやすい。方位磁針を用いると磁界の向きも確認できる（図４)。
３．電気ブランコ
電線をＵ字に垂らし，下端部分を強力磁石で挟む。
電流を流すと電線が動いて，電気ブランコとなる。１本の電線と磁石だけなので，従来よりわかりやすい。
４．発電機

電気ブランコの形のまま，電線に接続した電源装置
図６音による電磁誘導の実験

を検流計に換える。磁石のそばの電線を動かすと検流計の指針が動き，発電したことを確認できる。これによって，フレミングの右手と左手の法則の説明が電気

７．電磁誘導ブランコと同じ器具で，同時に行える。また，数回巻

エナメル線を50回程巻いて作った直径50mm程のコきの小さなコイルにして磁石から出し入れするとさらイルにスピーカーを接続する。このコイルを，数Ｗ〜に指針が大きく振れ,コイルのはたらきも理解できる。

十数Ｗ出力程度の音声電流を流した電線に近づけてい５．地磁気発電機

くと，スピーカーから次第に大きな音が出る。コイル

検流計を接続した電線を２人で持って上下に振るとに流れた誘導電流によってスピーカーが鳴ったのであ

地球磁場との関係で発電機となり，数百 uＡ程度の電る。電線の一部を数回巻きの輪にしてコイルを輪の中流が流れる。振り方や向きを変えて電流の大きさを比におくとさらに音が大きくなり，教室中で聞こえるよ

べることができる。

うになる｡鉄芯を入れると，もっと大きな音になる(図６．簡単スピーカー

６)。コイルは空芯タイプが活用しやすく，直径が大き

電線に音声電流を流し，磁石を底に貼りつけた空き

くて巻数が多いほど効果的となる。

缶や紙コップを近づける。そして，耳をあてると，小このような巨大コイルの電磁誘導を利用した音声のさな音が聞こえる｡電線の一部で数回巻きの輪を作り，送受信は，実用例がある。補聴器で受信できるようにそこへ近づけるともっと大きな音が聞こえる（図５)。

関係施設の床下に電線が埋め込まれていたり，美術館

また，磁石で挟んだ紙を，この輪に置くだけでも音がでの無線の案内システムへの利用である。

出る。これらは，スピーカーの原理である。

また，ＬＥＤを接続した鉄心入りコイルを近づけると音のピークで点滅する。

灘

備考

この電線は，平成４年度「東レ理科教育賞」を受賞した。また，この報文は「杉原和男，平成４年度東レ

理科教育賞受賞作品集第２４回，東レ科学振興会，１７
'塞霞

繍
曲説

図５簡単スピーカー−９５−（1993)」を一部修正して再録した。
（杉原和男）

3‑5ＬＥＤを利用した演示用モーター
アルカリ乾電池２個を電源とし，２極モーターの回転子の600回巻きコイルに対し，互いに逆方向で色の異なる並列ＬＥＤの２組を接続した演示用モーターを製作した。回転中の磁極のＮとＳの交替を視覚化すべく，回転子の両端に配置したこれらのＬＥＤ２組は互いに異なる色がともるようにした。

はじめに小学校６年の「電流の働き」の単元は，電磁石を作

いて丸みをつける。

(6)ネジ棒の部分にビニルテープを巻いて絶縁した上り，電磁石は電流を流したときだけ磁石になること，に，直径0.5mmのホルマル線を中央から巻き始め片また，電流の向きが変わると電磁石の極が変わること方に300回ずつになるように同じ向きに巻き，中央を実験で確かめている。しかし，その中の２極モータ

で600回が巻き終わるようにする。

ーの仕組みは児童にとって難解である。

(7)ホルマル線両端の絶縁被覆をはがし,整流子の銅板

当科学センター')では，コイルモーターの軸受けとに半田付けする。

回転軸の間の電気的接触の調整を体験させ，理解の一(8)赤と緑のＬＥＤを互いに逆方向に並列接続して一助とした。また，そのモーターを極めて簡単にする工組とする。その一組を回転子の一方の先端に，もう夫を菅野2）は報告している。

一組を他方の先端にあてがい，一端で赤が光ると他

一方，この装置のねらいは，見えない変化の視覚化

端で緑が光るように，組ごとに整流子の銅板に半田である。ブラシに対する整流子の位置関係に応じて変付けする。最後に，二組のＬＥＤの固定と絶縁を兼化する回転子内の電流の方向と磁極の極性を，ＬＥＤねてビニルテープを巻く。

の発光を利用して明示することである。

２ブラシ(1)リン青銅板（厚さ０．３，，，１０×130mm）２枚それぞれの一端20mmを直角に曲げる。

準備

１．回転子

(2)短辺にネジ止め用の穴（直径３ｍ）をあける。

(1)ねじ棒（直径lOmm，長さ１２０mm）に３個のナット３．軸受けと界磁取り付け台

をはめ，棒の両端と中央に瞬間接着剤で固定する。

(1)のアクリル板（厚さ５mm，巾３５ｍ，透明）をＬ字(2)中央のナットの一角をグラインダーで削り，ドリル型（長辺１１０，短辺35Innl）に接着し，短辺には取り付け穴（直径３ｍ）を２カ所あける。

をかかりやすくして，その中央に直径６mmの穴をとおす。

(2)以上を４個つくり，２個は軸受け，他は界磁用取り付け台とする。

(3)真諭棒（直径6mm，長さ８５ｍｍ）をその穴に通し，前後に約35mmずつつき出させて回転軸とし,瞬間接(3)軸受けには長辺の端から２５ｍｍの所に軸を通す穴（直径6.3mm）をあける。その軸穴の外側にアクリ着剤で固定する。

ル板（厚さ２ｍ，透明）で，突き抜け防止用のカバ(4)塩ビパイプ（外径8mm，内径６mm，長さ２０mⅡl）をーを付ける。

真鋪棒の一端にはめ，中央ナットに届くまで送り込

む。ナットの近くに穴（直径lInm，深さ約５ｍ,）を(4)磁界取り付け台のＬ字形を長辺で向かい合わせ,そパイプから棒にあけ，ぬか釘でパイプを固定する。

れぞれの内側に，回転軸の高さに合わせ，南北の方(5)整流子となる銅板（厚さ0.2,,,11×２８ｍｍ角）を向をそろえて，フェライト磁石（直径30mm）を両面テープで貼りつける。

塩ビパイプの側面両側にナットから離して各１枚ず

つ両面テープで貼り付ける。これを木槌で軽くたた(5)合板（250×150×１２mm）に軸受けと界磁取り付け−９６−

‐‑‑‑言二垂

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図１装置詳細図台とブラシを木ねじでとめる。単３×２個用乾電池

コイルとＬＥＤに並列に電流が流れるので，電池は内部抵抗の少ないアルカリ乾電池を利用するとよホルダーも取り付け，ブラシに配線する。

い。ＬＥＤは順方向電圧が約１．８Ｖで，電源を２個
使用法

直列のアルカリ電池とすると定格電流を越えるが，(1)電磁石を手で支え,回転を止めたまま電流を流すと保護抵抗なしで使用できた。電源装置を利用する場

ＬＥＤが光るので，電磁石の極とＬＥＤの色の関係

合にも，電圧で３Ｖなら可能であろう。
モーターが回転し始めるとブラシが振動して，本を説明する。

(2)電磁石をゆっくり回していくと整流子とブラシの来接触せねばならぬ時にも電流が断続しＬＥＤが点間で電流が切れ，さらに回すと電流が流れ出すが，滅することがある。これを防ぐには，軽く指ではさ

ＬＥＤの色が変わることで電磁石の電流の向きも変み，モーターの回転の上半分と下半分で確実にＬＥわっていることを示す。

Ｄの色が変わるようにする。

(3)電磁石を支えていた手を離すとモーターが回転し(2)この報文は｢山下功,京都市青少年科学センター報
告，VOL､24,103(1993)」を一部修正して再録した。

始める。

備考

参考文献

(1)この装置は,当科学センターでの小学校理科鈎才研l)昭和57年度京都市青少年科学センター報告,京都市

究講座向けに開発した。教員にとっても，電流や磁界は目に見えないのでイメージとしてとらえにくく，電気の単元の指導は難しい。しかし，モーターが回転するとＬＥＤが交互に光るので，２極モーターの理解には効果的である。

−９７−

教育委員会，１（1983）

2)菅野俊，理科教材教具開発ハンドブック，京都市教育委員会，114(1990）（山下功）

３−６理科測定実験用インタフェイス
この装置は，測定にパソコンを利用するための手作りのインタフェイスで，パソコンの機種を問わない。測定項目としては，小・中・高校の理科を念頭に，温度，
圧力，振動と音，電流と電圧，照度，大気圧，大気中の酸素濃度，及び湿度を選んだ。各項目についての測定点またはセンサから送られるアナログ信号は，項目毎に考案された回路を備えたアダプタにおいて増幅されるとともに，０点調整を施される。インタフェイス本体は，全項目に共通で，各アダプタに所要の電圧を供給する

一方，それぞれからの信号を同時並行的に最大４個のチャンネルで受け取ってデジタル信号に変換したのち，プリンタ用ケーブル１本でパソコンに入力する。
空気の断熱的膨張と圧縮とにおける温度と圧力を同時に測定して，モニタ画面にそのグラフをリアルタイムで示すことは，学校現場に持ち帰って好評を得た応用例の一つである。他に大気の温度，圧力，湿度を継続的に記録し，長期間の記録の中から特徴的な気象変化のデータを教材として選びだすことや，種々の楽器について耳で聞く音の大きさ，高さ，音色を画面に表示される音の波形と対応させるとともに，大きさを表示しながら生徒に大声を競わせることなども同様である。

パソコンは，最大４種の測定値をリアルタイムで数

はじめに理科におけるパソコンの利用では，シミュレーショ

値表またはグラフの形で画面に表示し，また印刷する。

ンを行うほかに，実験や観察の際の測定器の一部品と必要に応じてこれらを継続的に行なうこともできる。

することもまた重要である。本報告は，後者の目的をこのソフトウェア（以下，ソフトと略）は機種に適合

広範囲にわたって達成するための考案である。

させる必要があるが，ハードウェアは機種によらない。

このインタフェイスは，パソコンに接続する本体と本体は電源部とアナログーデジタル（Ａ−Ｄ）変換

各測定項目に対応するアダプタとからなりたち，本体部とから，アダプタはセンサと増幅回路とからなりたには同時に４種のアダプタを接続することができる。

つ。後者の測定項目には，小中高の授業に必要なもの

図１は３種を接続した一例を示す。

として，１１種類を選んだ。アルミケースには市販品：を用い，その縦・横・高さは，本体では140×350×55mm，アダプタではすべて130×80×35ｍｍに揃えた。

準備

１．パソコンとソフト
P曲Ｗ唖

インタフェイス本体の制御は全てパソコンのソフトで行う。MSDOS版のソフトは主にBASICで記述し，ス
ピードを必要とする場合はＣ言語を使った。Windows版への移植も進めている。
表１には製作したソフトの一覧を示した。ソフトの図１インタフェイス外観(本体上面の左から，直流電圧，圧力，温度

一例として，表２にPC‑9801用の動作確認のための基用の各アダプタを示す。圧力用はセンサに本ソフトを示す。このソフトでは本体の入力端子にお試料気体を満たしたシリンジを接続。）

ける電圧値がリアルタイムで連続表示される。

−９８−

表１理科実験･計測ソフト一覧表
ソフ卜窄

９ 温度測定ソフト

使用測定アダプタ名
温度
照度

ソ フ 卜 名

使用測定アダプタ名

１ 本体動作確認用基本ソフト

２ 直流電圧測定ソフト

直流電圧

1０ 照度測定ソフト

３ 直流電流測定ソフト

直流電流

1
１

大気圧測定ソフト

大気圧

４ 交流電圧測定ソフト

交流電圧

1
２

湿度測定ソフト湿度

５ 醗素濃度測定ソフト

酸素濃度

1
３ 断熱膨張実験ソフト

圧力1
４ 気象観測ソフト

７ 音の波形と音量測定ソフト
８ 振動測定ソフト

立臼

６ 圧力測定ソフト

1
５

光合成実験ソフト

温度，圧力

温度，大気圧，湿度
酸素濃度，照度振動

表２本体動作確認用基本ソフト
００００００００００００５０５０００００１２３５０００００２４６８０００００００００００００００００００００００００
０１２３４５６７８９０１１２２３４５６７７７７７８９０１２２２２２３４５６７８９０１２３４５６７８９０１２３４５６７
００００００００００１１１１１１１１１１１１１１１１２２２２２２２２２２２２２２３３３３３３３３３３４４４４４４４４１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１１

ＩｓａｖｅｗＡＤＣＯＮ１０Ｐ・ＢＡＳｗ，Ａ『プリンタポート使用Ａ／Ｄコンバーター基本ソフト'ＴＬＣ１５４１１０ＢＩＴ／１１ＣＨＩＮＴＥＲＦＡＣＥＦＯＲＰＣ−９８０１
１ＰＲＯＧＲＡＭＥＤＢＹＭ・ＹＡＧＩ

１ｌ９９３／０３／０９ＶＥＲ１．４６

設定値'＆Ｈ４０二ＰＲＩＮＴＤＡＴＡＩ／ＯADDRESS『＆H42＝ＰＲＩＮＴＥＲＣＯＮＴＲＯＬＩ／ＯADDRESS

1＆ＨＯ＝（ＣＳ＝０，ＣＫ二０）：＆Ｈ１＝（ＣＳ二１，ＣＫ=０）：＆Ｈ２＝（ＣＳ＝０，ＣＫ＝１）!ＢＩＴ３＝ＣＨＡＤＤＲＥＳＳ：＆Ｈ６＝（ＣＳ=０，ＣＫ＝１，ＡＤ＝１）'Ａ=BUSYCHECK，ＡＨ＝Ａ／Ｄ変換値，ＡＨＶ＝電圧換算値
ＣＨ＝０：ＧＯＳＵＢ碁ＡＤＢＳＥＴｗＯ＝〈ＣＨ＞＝１１
各ＩｖＩＡＩＮＯ Ｕ Ｔ ＆ Ｈ ４ ０ ， ＆ Ｈ Ｏ

Ｃ Ｋ ＝ ｏＧＯＳＵＢ番ＡＤＣＯＮ

１ＡＨＶ＝ＡＨ吾．００５：ＰＲＩＮＴＵＳＩＮＧｉ１＃・洲＃＃＃＃Ｖ冊；ＡＨＶ；
ｉＡＨＶ＝ＡＨ：ＰＲＩＮＴＵＳＩＮＧＩＩ＃＃＃＃ｍＡｗ；ＡＨＶ

１ＡＨＶ＝（（ＡＨ醤．００５）−２．５４）／２．３５鶴１００：ＰＲＩＮＴＵＳＩＮＧＷ＃＃＃．＃ｏＣｗ；ＡＨＶ
１ＡＨＶ二ＡH番（０．００５）−１．５：ＰＲＩＮＴＵＳＩＮＧＩ'＃．＃＃ｋｇ／cｍ‐２ｍ；ＡＨＶ
ＰＲＩＮＴＡＨ／１０￥１；'１％１１；
ＩＦＩＮＫＥＹ＄＝ｗｗＴＨＥＮＧＯＴＯ畳ＭＡＩＮ

ＯＵＴ＆Ｈ４０，０：ＥＮＤ
吾ＡＤＣＯＮＡＨ＝０：ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ４ＩＡＤＤＲＥＳＳＢＩＴ４，ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ４＋２：Ａ＝ＩＮＰ(＆H42）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ３１ＲＥＡＤ､ＣＫＣＫ＝１，ＲＥＡＤ,ＣＫ＝０
１ＦＡ＝ｏＴＨＥＮＡＨ二ＡＨ＋５１２ＩＭＳＢ＝１

ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ３＋２：Ａ二ＩＮＰ(＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ２
１ＦＡ＝ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋２５６

ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ２＋２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ１
１ＦＡ＝ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋１２８

ＯＵＴ＆Ｈ４０，Ｂ１＋２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆H４０，０
１ＦＡ＝ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋６４

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ４０，０
１ＦＡ二ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋３２

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆H4０，０
１ＦＡ＝ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋１６

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ4０，０
１ＦＡ＝ｏＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋８

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ二ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ4０，０
１ＦＡ＝ＯＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋４

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ4０，０
１ＦＡ二ｏＴＨＥＮＡＨ二ＡＨ＋２

ＯＵＴ＆Ｈ４０，２：Ａ＝ＩＮＰ（＆Ｈ４２）ＡＮＤ４：ＯＵＴ＆Ｈ４０，０１ＦＡ＝ｏＴＨＥＮＡＨ＝ＡＨ＋１ＩＬＳＢ＝１

Ｏ Ｕ Ｔ ＆ Ｈ ４ ０ ， １
ＲＥＴＵＲＮ骨ＡＤＢＳＥＴ：Ｂ１＝０：Ｂ２＝０：Ｂ３＝０：Ｂ４＝０
ＩＦＣＨ＞７ＴＨＥＮＢ４＝４１Ｆ（ＣＨＭＯＤ８）￥４ＴＨＥＮＢ３＝４１Ｆ（ＣＨＭＯＤ４）￥２ＴＨＥＮＢ２＝４１Ｆ（ＣＨＭＯＤ２）ＴＨＥＮＢ１＝４
ＲＥＴＵＲＮ−９９−

Ｃ Ｓ ＝ １用した。なお，図の点線の枠内の部分は基板上に組み

２インタフェイス本体

電源部は，図２に示すように，ＡＣｌＯＯＶをトラン組み込まれており，基板外に電源スイッチと電源表示

スで降圧して４個のダイオードによるブリッジ回路で用のＬＥＤがある。抵抗の値の表記はＱを省略し，ｋ

整流し，３端子レギュレータ（7809）による＋９Ｖと，はｋＱを，ＭはＭＱを表わす。また，ｋＦは１％誤差

オペアンプ（741）によりプラス側の電圧変動に応じの'/4ｗ型の金属皮膜抵抗であることを示し，その抵て正確に反対となるマイナスの電圧とを４個のアダプ

抗値をｋＱ単位で表わす。これ以外の特記していない

タ各々に供給する。その最大電流容量は200ｍＡであ

抵抗は５％誤差の'/4Ｗ型カーボン抵抗である。

る。このようにして供給される電圧は，アダプタ内のＡ−Ｄ変換部は，受けたアナログ信号（０〜５Ｖ）

増幅回路の出力電圧を正負のどちらにもかたよらせるを図３に示す１０ビットのＡ−Ｄコンバータ用ＩＣ(TLC

ことがない。電源トランスの入力側のコンデンサは誘l5411N，ＴＩ社） )を用いて２ｌｏ（すなわち'024）段

導ノイズを除去するもので，ｌＯＯｖのラインではある

階にわたるデジタル信号に変換する。この段階数は，が余裕を持たせて500ＷＶ（＝耐圧500Ｖ）のものを使

以下のような測定については充分である。また，この;………….………………………………… .……….…….……………..．….………………….………..…..…………一………･….….……..………･………...……．.……………..….….….…………….･雫･ｉ，

０．００４７１｣Ｆｘ２

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図２インタフェイス本体の電源回路
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図３インタフェイス本体のＡ−Ｄ変換回路−１００−

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KｌＩ１

ＩＣでは，パソコンとの接続線が少なくて済むシリアが容易になるように回路を工夫した。
どのアダプタにもセンサからの電圧を増幅する回路

ル転送ができ，ｌｌｃｈ（チャンネル）の入力が切替えを内蔵させたので，以下，１１種類のアダプタを増幅回られる。

同じ図で横線をつけた端子記号のうち，±９Ｖは路の構成によって４グループに分けて説明する。

電源部から受け取り，＋５Ｖは＋９Ｖから３端子レギ

ュレータ（78LO5）で得て，Ａ−Ｄ変換用ＩＣやオペ（１）高入力電圧に耐える差動増幅回路

アンプ回路に供給する。基準電圧は，専用ＩＣ

差動増幅回路は，２個の入力端子（＋と一）の間の（LM336Z‑5.0）を使い，Ａ−Ｄ変換の１段階が５ｍＶに電圧を増幅する回路で，２本の入力の導線に電灯線ななるように,５mV×1024,すなわち5.12Ｖに合わせた。

どから同様に誘導されたノイズは打ち消すことができ

また，２冊ｚの基準信号のためには，安価なセラミッる。導線は長いほど多くのノイズを拾うので，打消しク振動子「セラロック」をインバータ（C4069UB）をの必要も増す。オペアンプを使った回路は色々あるが，使って発振させた。変換用ＩＣへの信号入力には，ｌｌ２個の入力端子（＋と一）のどちらもが直接グランド

ｃｈのうちの４ｃｈを用い，回路はどのチャンネルもに接続されず，オペアンプの入力につながっているな

同じなので，図３には１チャンネル分だけ詳細を示し

らば差動増幅回路である。

た。アダプタとの接続には，図２の電源回路からの３

ここでは２回路入りオペアンプ（RC4558）を使用し端子（＋９Ｖ，０Ｖ，−９Ｖ）に加え，この図３左端

た差動増幅回路に対し，誘導ノイズをさらに除去するの信号入力の２端子との計５端子を，バナナ端子の受一方，誤って入力される高電圧に耐えさせるために，け口として本体上面に取り付け，着脱・交換の便利を

次のような対策をほどこした。−側の入力端子とグラ図った。信号入力のバッファアンプとしては，４回路ンドの間のコンデンサは誘導ノイズを除去するもので，入りオペアンプ（LM324）を使った。

AClOOVが入力されても壊れないように耐圧200Ｖの変換用ＩＣの制御と変換されたデータの転送には，ものを使用した。入力側のオペアンプと出力側のオペ

図３の右端の36ピンのコネクタを本体後部に取りつけ，アンプの間の500Ｑの半固定抵抗もまたその誘導ノイプリンタ用ケーブルでパソコンのプリンタ端子に接続

ズを打ち消すもので，＋入力端子とグランドの間に数し，図４に黒丸で示した５本のピンを使った。

Ｖの商用交流電圧を加えたときに出力が０Ｖとなるよ
う調整する。

３．アダプタまた，オペアンプの入力側の抵抗の値を大きくして各アダプタの製作に際しては，手に入り易い部品で，あるため，誤ってAClOOVが入力されてもＩＣには過必要な精度が得られ，製作・調整や実験時の取り扱い

大な電圧がかからず壊れない。この大きい抵抗のため，一般の電圧計や電流計と同様，回路中の数箇所で同時プリンタ信号名

ＳＧ
ＳＧ
ＳＧ
ＳＧ

ＳＧ
ＳＧ
ＳＧ

ＳＧ
ＳＧ
ＳＧ

ＳＧ
ＩＩＷＷ・PWl雌
ＦＡＵＬＴ

コネクタ

Ｏ１
１１
２１
３１
４１
５１
６７
１２３４５６７８９１
ｌ８ｌ○●●●○○○○○○●○○○○●○○○○○○○○○○○○○○○○○○○○
９
１２
２２
３２
４２
５２
６勺
７﹄
月２９と０
１０
２２
３１
３２
３３
３４
３５
３６
３

ＳＧ

点の測定値が互いに独立である。

プリンタ信号符インタフェイス信号名
Iパソコン信号名）

較正には，①と③ではｌＯｋＱの半固定抵抗，②で

ｎ
ｔ
;
、
(
P
H
r
I
1
U

DATAllPHO)−Ｃｓ………Ａ−Ｄ変樽の制御信号

DATA2(I,Ｍ−ＣＬＫ……変横データを送るクロック信号
DATA3(皿)−ＣＨ…･･…･入力chの選択信号

は５０ｋＱの半固定抵抗を調整して，それぞれ基準に

ｎＭＷＡ４(１J、）DATA5( 1）

選んだ電圧計または電流計に合わせるようにした。ま

D
A
T
A
6
（
１
）
８
５
）
D
A
T
A
7
(
P
B
6
）

U
A
R
A
8
(
P
I
W
）
ＡＣＫ

ＢＬＩＳＹ−ＤＡＴＡ…Ａ−Ｄ変換したデータ

た，①と②の２０ＫＱの半固定抵抗は，０Ｖ入力時の出力を０Ｖに調整する。

ＰＥ①と③のオペアンプの入力側回路は，測定対象の回

ＳＥＬＥＣ.'．

路に与える影響や電灯線からの誘導ノイズを減らすた

壷W−−…→

め，入力側に高抵抗を使って増幅度をl/１０とした。出
力側回路の増幅度はlOとして，総合の増幅度は１の差

図４プリンタコネクタ

動増幅回路とする。

−１０１−

①直流電圧用アダプタまで耐えられる大型のものを使った。図６に回路を示

測定範囲は直流のＯ〜20Ｖのｌレンジとし，内部抵抗は市販の実験用電圧計のｌＫＱ/Ｖにほぼ合せて，入す。

③交流電圧用アダプタ2）

力側の抵抗を２０.ｌｋＱ（15ｋ＋5.1ｋ）とした。アダ

測定範囲は交流の±20Ｖのｌレンジとし，内部抵

プタの入出力関係はＯ〜20.48Ｖの入力を，Ｏ〜５．１２

抗は市販の実験用電圧計の１ＫＱ/Ｖにほぼ合せて，入Ｖの出力とする。測定の最小単位は，0.02Ｖである。

力側の抵抗を２０．４ｋＱ（１８ｋ＋2.4ｋ）とした。アダ

図５に回路を示す。

プタの入出力関係は‑20.48〜＋20.48Ｖの入力を，Ｏ②直流電流用アダプタ〜５．１２Ｖの出力とする。このため基準電圧ＩＣ

測定範囲は直流のＯ〜１Ａの１レンジで，内部抵抗（LM336Z‑2.5）を使い，０Ｖの入力時の出力を２．５６

は０．５１Ｑ/Ａである。アダプタの入出力関係は０〜

Ｖに合わせた。測定の最小単位は，0.04Ｖである。図1.024Ａの入力を，０〜5.12Ｖの出力とする。アダプ

７に回路を示す。

タ入力端子間の0.51Ｑに電流が流れた結果生じた電圧を，１０倍増幅している。０．５１Ｑの抵抗は電流による発熱や発熱による抵抗値の変化を防ぐため５Ｗの電力量(2)微小電圧用差動増幅回路
ここに扱う回路は計測用として知られていて，その増幅度は(1)の回路における１〜１０倍に対し，１００倍
２
］−KＪ

十躯
５．１

藩

の程度であり，１０数ｍＶという僅かな出力のセンサの利用を可能にする。増幅度が大きいと，誘導ノイズも大きくなり，センサとアダプタの距離が長い場合にはなおさらである。これを防ぐために，回路の構造では差動増幅を用い，材料面でもシールド線や平行ケーブ
ルを用いることが必要である。

図５直流電圧用アダプタ回路④と⑤では，４回路入りオペアンプ（LM324）のう
ち３回路を差動増幅に用い，残り１回路を④と⑤それぞれの用途に供した。⑥は既成の基板を流用したが，

＋
・６
０

藤

同じオペアンプの３回路だけを用い，うち１回路を差動増幅にあてている。

］

図６直流電流用アダプタ回路±
２L】‐Ｉ̲】＋
１
８【】０Ｋ卜【」

墓
無
=

２．４

図８酸素濃度用アダプタ回路

図７交流電圧用アダプタ回路−１０２−

フトが記録し，これに対する酸素濃度の比，すなわち④酸素濃度用アダプタ3）
オペアンプ（LM324）のｌ回路と500Ｑの半固定抵換算係数を算出する。試料気体の酸素濃度は，センサ

抗を使い，０Ｖ入力時の出力を０Ｖに調整する。図８の出力電圧と上の換算係数との積をソフトが算出してに回路を示す。

表示する。

測定には，ガルバニ電池式酸素センサ（KE‑25，日本⑤圧力用アダプタ4）電池）を使用した。測定範囲は０〜１００％の１レンジ

測定範囲は，後出の断熱膨張の実験に合せてＯ〜３である。これと増幅回路との接続には，屋外などでの気圧のｌレンジで，半導体圧力センサ（FPM‑50PGR，センサの使用に備えて３ｍの２芯シールド線を用いた藤倉電線）を使う３)。センサはプラスチックケース（図９）。

（６本足のＩＣ類似）の中に納まり，圧力測定用の筒

ガルバニ電池は酸素に触れることで電圧を発生し，（外径３ｍｍ長さ８mm）が中央に突き出ている。正確

自己放電により電圧が除々に低下する。自己放電によに測定するには測定用の筒と測定箇所を短く接続しなる電圧低下は使用時だけでなく保管時においても起こければならないので,センサはサブ基板に取り付け，る。したがって，この電池を利用したセンサの使用前

信号側を１０芯平行ケーブルで１ｍ延長した。これをには較正（換算係数の再計算）が必要である。

平行ケーブル用コネクタで増幅回路につなぐ（図表１の「酸素濃度測定ソフト」は，較正用のソフト

１
０
）
。

を含んでいる。ソフトを立ち上げると，まずセンサ

図１１に示すように，オペアンプ（LM324）のｌ回路の較正画面が現れる。空気の流通のよい屋外など酸素と基準電圧ＩＣ（LM385Z‑2.5）を使い，センサ部分の濃度を20.93％と見なすことができる場所にセンサを抵抗値が変わっても，そこに一定の電流が流れるよう

置いて，キーを１回押すと，アダプタの出力電圧をソにした。そして，圧力に応じてセンサの抵抗値が変わＭf＃

図９酸素濃度用アダプタ

副ＰＨ−５０ＰＧＲ

図１０圧力用アダプタ

７

Ⅱ６０Ｋ

口

IF"１m

図１１圧力用アダプタ回路−１０３−

ｐ■●牢●｡●●●●●●cc●●●●■｡●●色■●●●●qep●■●■｡●●●●■●も旬●■｡●印■q■●●◆●●●･●●●■■■●e■●●●｡●●●●q①●●●｡●｡●｡●●◆｡e◆●●ゆｅＧｏ●●G●ｂｅ●●●Gも●｡●■●●●●●■■●●●①■●｡■■●●●●●●■■bGGeやgC●●●■●｡｡●｡＄■●●●◆■■巴｡⑤●■●●■●●●q●■q●■●岳■色●■●■●●●●Tqq●●●も､■q●●●●○も●●ＣＯ⑨■｡｡■巳b●be●●｡●●●■●●−ｅC●℃b●b●｡①C●●●●●ぜ⑥■■＄も●■■●●Q●｡●●●●■●｡●
●

Ｊ§

橿
壬
巴
三
{
！
図１２大気圧用アダプタ回路

ることによる電位差を差動増幅した。

た。表１の「大気圧測定ソフト」ではこの１次式を用外圧がかかっていない１気圧時のセンサの抵抗のバ
ランスは，（LM324）のピンの１−８間の電圧が０Ｖ

いて，その都度計算して大気圧示度を表示している。
測定可能範囲は950〜1050hPaである。

となるように200Ｑの半固定抵抗で調整する。また，

なお，このセンサは相互間で出力電圧のばらつきが基準電圧ＩＣ（LM336Z‑2.5）を用いて，１気圧時の出大きいので，後述の中学校向けの研究講座用には個々

力電圧を2.56Ｖに合わせた。アダプタの入出力関係のセンサ毎のデータを取り，センサ毎の一次式を求めは０〜３気圧の入力が1,56〜4.56Ｖの出力となる。

た。

増幅度の調整には，短いビニル管でセンサと100ｃｃのシリンジを接続し，５０ｃｃに圧縮したときの圧力の表示がボイルの法則による２気圧となるように，５０Ｋ(3)周波数フィルタをもつ回路

不用なノイズを防ぐため，オペアンプ中の１回路をＱの半固定抵抗で合わせる。

使って，ある限界（音は３kHz，振動は３０Hz）以上の⑥大気圧用アダプタ

周波数を取り除くフィルタ回路を構成した。また，交

市販晴雨計用に作られ，半導体圧力センサ（FPM‑

流波形０Ｖの入力時の出力を2.56Ｖに合わせるため，

l5PA藤倉電線）が組み込まれている既成の基板（図⑦では基準電圧ＩＣ（LM336Z‑2.5），⑧では基準電圧１２にその利用範囲を枠で示す）をそのまま流用した。

ＩＣ（LM385Z‑2.5）を用いた。

基板内の２個の半固定抵抗はメーカー設定のままにし⑦音量・波形用アダプタ6）ておいた。ただし,電源には＋５Ｖが必要なので，アマイクから入力した音を４回路入りオペアンプ

ダプタ電源の＋９Ｖから３端子レギュレータ（78L（TLC274ACN）中の３回路を用いて増幅した。図１３にO5）を用いて作った＋５Ｖを，既成の回路にならい回路，図１４に外観を示す。波形の表示には音量測定

390Ｑの抵抗を通して供給した。

よりも大きい増幅度が必要であるため，オペアンプの

大気圧の目盛を切るために，基板の増幅回路の出力
電圧と基準に選んだ気圧計の示度を，実際の高気圧

第一と第二の回路の間に感度切り替えのスイッチを設けた。

(最高lO32hPa)から低気圧（最低980hPa）まで２ケ月

オペアンプの第二の回路が３kHz以下を増幅するた

かけて実測して約６０組のデータを取った。そして，めの周波数フィルタ回路である。オペアンプの第一とそのグラフから出力電圧対大気圧示度の１次式を求め

第三の回路の増幅度はそれぞれ10倍である。第四の回

−１０４−

ＨＩＣ

波形｡口音量く−フ

１０ＫＦＸ２

÷ 7ＫＦ

,
F
'
w
［

し

Ｏ

Ｉ
−
LａＫ

､５６Ｖ
己．＋ＫＦ

≦

9＝０．７

舟
6■ＰＣ■■｡■■可■■■■■●4■■■凸与

図１３音量・波形用アダプタ回路

零
j
,
野
､
.
、

̲‑,.瓦,，ｆｆ唖究

エ

ダ

焔

机または床

図１４音量・波形用アダプタ

図１５振動センサ構造図

路では，基準電圧ＩＣを利用して，入力０の時の出力を２．５６Ｖに合わせる。

石が固定され，その磁石の円筒状にくりぬかれた溝

アダプタ出力のＡ−Ｄ変換値を用いて60〜120dBのにエナメル線が巻かれた円筒（ボイスコイル）がはま

範囲の音量を測定するために，変換値の１段階ごとのり，円筒の端がロー卜状のコーン紙の内周部に接着さ音量との対比表を表１の「音の波形と音量測定ソフ

れている。コーン紙は，外周部のエッジと内周部のダト」に組み込むことにした。まず,音源の振動数をンパとの二カ所で外枠と接続されていて，円筒の軸方

１０００Ｈｚとし，音量の測定には騒音計を用いる。次に向にだけ自由に動くようになっている。

音量の約３ｄＢごとにＡ−Ｄ変換値を測定し，音量とボイスコイルに音声電流が流れると，フレミングの変換値との約２０組を得た。音量は変換値の対数関数

左手の法則により磁石との間に働く力で,磁石十外枠となるが，これらの組の中間の値は直線関係を仮定し（計７７．１９）より軽いコーン紙十ボイスコイル（計た補間によって求め，対比表を完成させた。較正は，

１．１９）の方が上下に振動する。ただし，使ったスピ

ｌｋＱの半固定抵抗で騒音計の値と対比表による音量ーカの直径が９２ｍｍと小さいため，最低共振周波数はの値を１点で合わせる。波形については，上記ソフト

約数十Ｈｚとなっている。

は４波形までを記録し，これらを同時に画面に表示しセンサにするため，コーン紙の上に単１乾電池を立て比較することができる。

てるとコーン紙が沈み込むが，ダンパとエッジの可動⑧振動波形用アダプタ5）

範囲内である。木の床に置いたセンサが床から離れな水平面をもつ構造物を伝わる振動を捉えるセンサをい程度に人が床で飛び跳ねると,低い周波数（数Ｈ考案した。センサは，上向きに置いた小型スピーカｚ）で振幅の大きい振動が発生する。一方,乾電池十（直径９２mm）のコーン紙の上に単１乾電池（約ｌＯＯ

コーン紙十ボイスコイルは,ダンパとエッジを介してｇ）を立てたものである（図１５）。

磁石十外枠と接続されているが，質量が大きい（計約

スピーカの構造は，外枠の鉄フレーム中央に永久磁loog）ため，その最低共振周波数は乾電池を粒せな−１０５−

い場合に比べてははるかに低下している。そのため，端部の構造の詳細は，本書「断熱膨張による冷却の体ボイスコイルと磁石とは数Ｈｚの強い振動を受けて相感と氷つくり」にゆずる。別に汎用の金属パイプ（直対的に動くことができ，誘導電流が生じる。

径３mm）入りの市販品も用意する。センサはバナナ端増幅回路との間は２ｍの単芯シールド線で接続した。

子により容易に交換できる。外観を図１７に示す。

ボイスコイルからの信号は，図１６に示すように，ト

熱電対の起電力の増幅には，図１８に示すように，

ランジスタアンプ用の出力トランス（ST‑32）を用い，まず冷接点内蔵のＫ型熱電対専用のＩＣ（AD595AQ，インピーダンスの整合をもかねて昇圧した。トランス

アナログデバイセズ）２)を使う。このＩＣは断線表示

は，スピーカに合わせて８Ｑ側を入力とし，１．２ｋＱ回路（１１番のピン）を備えていて，センサの未接続側を出力とした。オペアンプ（RC4558）を用い，第一や断線の場合にＬＥＤを点灯させる。測定温度範囲は，の回路は３０Ｈｚ以下を増幅するための周波数フィルタ

ドライアイスの温度から水の沸点までを含むように回路とした。第二の回路は１００倍の増幅をすると共に，‑100〜120℃とした。このＩＣの出力（８番のピン）

基準電圧ＩＣによる出力電圧調節回路を組込んでいる。

は上記の温度範囲で−０．９〜1.2Ｖである。そこで，基

表１の「振動測定ソフト」で振動の波形を表示し，記準電圧ＩＣ（LM385Z‑2.5）により発生させた−０．９Ｖ録した。

とオペアンプ（RC4558）を使って電圧のシフトと増幅を行い，アダプタの出力ではＯ〜5.12Ｖになるようにした。この出力は，定数項を別にして，元の起電力の（５）その他の回路

約2.4倍になる。

⑨温度用アダプタ7）

センサはK型〈クロメル／アルメル)の熱電対で，起電力と温度との間に直線関係がなりたたないので，熱容量を小さくするため，０．２ｍのの太さを使う。先ＪＩＳの温度一起電力表の１℃ごとの起電力を換算係数（約2.4）を掛けてアダプタ出力に換算し，１℃未満の端数は直線式で補間計算により求め，Ａ−Ｄ変換

l０ＫＦＸ２‐

値全てについて温度との対比表を作った。この表を，

一 Ｓ Ｔ

凶

白−０

表１の「温度測定ソフト」に組込んだ。換算係数の調

■:

7刀刀

整には氷水を用意し，５０ｋＱの半固定抵抗で増幅度を変える（換算係数も自動的に修正される）ことで，

９＝０７ｆ,ロ＝３０Ｈｚ

ﾖ３Ｋ■Ｈ３８５Ｚ−２．５

０℃に合わせた。

⑩照度用アダプタ
センサはシリコンフォトダイオード（BS120）を使

図１６振動波形用アダプタ回路

AＬＵＨＥＬ

９９Ｖ２

図１７温度用アダプタ

い,図19に示すように，これを黒色アクリル板（40mｍ

辺「

ごＨＲＯＩｖＩＥＬ

図１８温度用アダプタ回路(センサは，自作と市販の両方を上下に示す）−１０６−角）の表側中央に取り付け，測定点の範囲を広くとる

零点調整には，センサをつながないときの出力をために２ｍの単芯シールド線でアダプタに接続した。

20ｋＱの半固定抵抗で０Ｖに合わせる。増幅度の調整

図２０に示すように，２回路入りオペアンプ（TLO72）には，５ｋＱの半固定抵抗で５倍に合わせる。

を含み，照度測定用として知られている回路により，その光電流を増幅した。そのままでの測定範囲はｏ〜

応用例

１０４１ｘで，遮光板（厚さ２ｍの乳白色アクリル

１．断熱膨張・圧縮時の圧力と温度の測定4）板）を重ねてソフトウェアで対応させると１０５１Ｘま①水を少し入れたlOOccの丸底フラスコの口に，②のビニルチューブＡ，④のチューブＢ，および③で測定できる。

の熱電対線の１本ずつについてそれぞれが丁度通零点調整には，回路図左上のｌＯｋＱの半固定抵抗

る径の穴をあけたゴム栓をほどこす。

で照度Ｏの時の出力を０Ｖを合わせる。次に，照度計を使用した一点較正で，オペアンプの第一と第二の回②lOOccの潅腸器をビニルチューブＡでフラスコにつなぐ。

路間のｌ０ｋＱの半固定抵抗で感度を合わせる。

③熱電対線の先をフラスコに入れる。

⑪湿度用アダプタ2）
半導体湿度センサ（CHS‑AGS，ＴＤＫ）は，図21に④圧力センサの測定用筒をできるだけ短くビニルチュ
ーブＢでフラスコにつなぐ。

示すように，３端子レギュレータ（78LO5）から＋５
Ｖを受け取り，Ｏ〜100％の湿度に対して，Ｏ〜１Ｖ⑤￨断熱膨張実験ソフトを操作して，温度と圧力の時間の出力を与える。この出力をオペアンプ（TLO82）で的変化を同時にグラフ化できる画面を表示させる。

増幅した。なお，外気中での測定に備え，２芯シール⑥焼腸器のピストンを数回出し入れしてフラスコ内の空気の膨張と圧縮をくり返し，圧力と温度の関係をド線でセンサ部を３ｍ延長してある（図22）。

画面で観察する（図23）。

+６V７８ＬＯ５ｆ−−ｌ−ｆ+９

ＣＨＳ−ＡＧＳ
+５Ｖ

図１９照度用アダプタ
ＨＮＯ

図２１湿度用アダプタ回路

８２KＦ
２０ＫＦ

−，/ＶＶー

ト、 へ
３

１／２０

世
震
r
一

i虫鴬

召

図２０照度用アダプタ回路

図２２湿度用アダプタ

−１０７−

Ｖ

一雪一︲

今陵の天気予報

雷鳥園認識

輔鈍醐畑 ９ ⑫￨篭機！上温度(｡C）１９９６年０２月２８日の気象

気圧〈hPa)湿度〈％１1=１０４０←lOO

気圧
ｌ−−Ｔ‑1020‑80

１'

房岸#愚匪１人ｉｌ

圧

湿度

：
:
1
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似
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‑
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,
麺

０１１
１●●

１
'

‑9401‑9

０２４６８１０１２１４１６１８２０２２２４〈時）図２３断熱膨張。圧縮時の温度及び圧力の記録

図２５気温，湿度，気圧の継続的自動計測（縦軸左は圧力（気圧），右は温度（℃），横軸は(上は気圧，下の太線は湿度，細線は温度を表す。）

時間（秒），上は温度，下は圧力のグラフを表す。）
をし，表示する。（図２５右肩）④長期間の観測を行なった中から，前線の通過，台風

２．光合成①植木鉢の植物を透明なビニル袋で密封し，その中にの接近・通過等の特徴的な気象時のデータを提示し，酸素濃度と照度それぞれのセンサを入れ，日当りの新聞の天気図等を併用して，生徒に前線の通過時刻

良い場所にｌ昼夜置く。

や台風の最接近時刻などを推定させる。

光合成実験ソフトにより，酸素濃度と照度とをリア

４．振動センサとしてのスピーカの挙動6）センサとなる小型スピーカの構造は図１５に示した

ルタイムで測定し，記録する。

通りである。

②記録はグラフまたは数値表の形で画面に呼び出す。
図２４は朝１０時からの１２時間の記録の一例である。

①スピーカのみを机上に上向きに置き，机を軽くたた上のなだらかな線が酸素濃度(左目盛)，下の山型のいて耳で聞こえる高さの周波数（約数百Ｈｚ）の振グラフが照度(右目盛)である。光合成による酸素放動を与える。この周波数は，スピーカの最低共振周

出と呼吸による酸素消費の様子が一目で読み取れる。

波数よりも高いので,磁石とボイスコイルの間の相

３．気象の継続的観測

対運動により誘導電流が起こる。そしてこの場合，①温度と湿度のセンサを測定する外気中に設置し，気机に与えた振幅が小さく周波数の高い振動の波形が表示される。

圧は室内で測定する。

②気象観測ソフトにより，リアルタイムの測定値とそ②同じくスピーカのみを今度は木の床上に置き，スピれまでの変化のグラフを表示する（図２５）と共に，ーカが床から離れない程度に人が床で跳びはねる。

測定値を表計算ソフトで利用できる形で記録する。

そこでおこる振動は，机よりはるかに建物が大きい③②と同時に，気圧の変化傾向から今後の天気予測ため，周波数が①の机上の振動に比べて低い（約数Ｈｚ）。この振動はスピーカの最低共振周波数より低（ｔＩ酸疾１５−２５％［↓】岐索１８−２３％ＩＥＳＣl戻る［ＳＴＯＰｌ終了

い周波数をもつので，ボイスコイルと磁石の間の位

５
３２
１１
９１
７５
２２

１２９子悶計測

雌緊湿度〈％〕１９９８年１月５日（月）１０

置関係が変わらないため，誘導電流は流れず，振動０の波形も表れない。

覇度〔×万Ｌｕｘ

←

ﾛ
ﾛ

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２０

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Ⅱ

ノ･画｡ﾛ０１③スピーカのコーン紙の上に単１乾電池（約1009）

６

ゴー

／

１ ． ■ ■ 四 一 一

ｊ一01〜 L ' 一 9Ｉを載せて机上に置き（図１５），机を軽くたたく。
コーン紙十ボイスコイルに乾電池が加わると，最1 ０ １ １ １ ２ ﾕ ３ １ ４ １ ５ １ ６ １ ７ １ ８ エ ９ ２ ０ 2 1 2 2 蒋

低共振周波数が低下する。このことは，振動の妨げ

図２４光合成および呼吸時の照度と酸素濃度とはならないが，波形は表れない。①の場合と大き

−１０８−

撚

図２７音波の記録

図２６振動波形の記録(左上の音に対し，右上は同じ高さと音色で小さい
く異なるのは振動体の質量であり，そのために振幅音，左下は同じ大きさと音色で高い音，右下は同は①の場合よりも小さくなり，認められないほどにじ高さと同じ最大振幅で音色の異なる音を表す。）

なったということである。

④上に向けた小型スピーカのコーン紙に単 乾電池を音波の記録と大声大会や，気象の継続的観測，断熱

載せて木の床に置き，その床で人が飛び跳ねるとど膨張の際の圧力と温度の測定などは，好評を得ている。

んなことがおこるかは「⑧振動波形用アダプタ」の項に述べた通りである。そのときに現れる大きい波

備考

この報文は「八木陸郎，理科実験用インタフェイス

形を図２６に示す。

５．音波の記録と大声大会6）の試作，京都市青少年科学センター報告，VOL､２２，７８①電子楽器を使い，音の大きさや高さ，楽器の種類を（1991）」に,その後の報告2)3)4)6)を参照して修正．

変えて音を生徒に聴かせるとともに，音波を記録す

加筆したものである。

る。

②適当な４通りの記録を同時表示して(図27)，音の大きさ（振幅），音の高さ（波の数），音色（音参考文献

1)TLC1540/1541,半導体技術資料No.108,テキサス

波の波形）の音の３要素を比較させる。

インスツルメンツ③音の大きさはＪＩＳにより音源から１ｍ離れた場所

2)八木陸郎，伊藤博夫，ほか，京都市青少年科学センで測定と定義されているので，マイクから１ｍ離れ

ター報告，VOL､26,京都市教育委員会，９０(1995）

た場所から大声を出させ，音の大きさを表示する。

3)八木陸郎〆伊藤博夫，ほか，同上報告，ＶＯＬ2４，

騒音のレベルを生徒に自分の声の体感でつかませることができる。

１０５（1993）

4)八木陸郎，伊藤博夫，ほか，同上報告，VOL､2３，④名簿番号なども表示し，競い合わせながら，興味を引きつける。

１０２（1992）

5)半導体圧力センサ技術資料編，藤倉電線
6)八木陸郎，伊藤博夫，ほか，同上報告，VOL２５，

学校での利用

８
８
(
1
9
9
4
）

この理科実験用インタフェイスの本体と各種の測定

7)AD595，アナログデバイセズ・データブツク，アナ用アダプタは，平成３年度から平成９年度にかけて当
科学センターで行われた中学校パソコン教材研究講座
において，京都市立の全中学校からの参加者によって製作され，各自の学校において活用されている。特に，−１０９−

ログデバイセズ，1990/９１（八木陸郎）

３−７味でためす蓬の酸加水分解
グルタミン酸ナトリウムの原料として，溶け残らずに反応し，その味もよいので鉄を選んだ６１９を50cm3三角フラスコにとり，４mol/lの食品添加用塩酸を加え砂浴で約30分加熱,同じく無水炭酸ナトリウムで中和した｡蒸気はペットボトル利用の還流冷却器で回収，ミストに備えて出口にしめらせたガーゼをあてがった。

はじめに２材料と器具中学校の理科では，消化を扱うことはあっても，食品と味覚について化学反応を加味して学ぶことはな

図に示したような器具を使用した。

(1)反応容器い。しかし，「肌で感じる」のと同様の効果を，「味覚」

５０cm3三角フラスコに，短いガラス管を通したシはもたらすはずである。したがって，理科の教材ばかリコンゴム栓をはめる。ガラス管の先には，還流冷りでなく，総合的な学習の教材としてもその活用を考却器からのシリコンチューブをつなぐ。これらのシえてよいのではなかろうか。ここでは，一例として，

リコン樹脂製品の使用は，高温の塩酸蒸気に対するタンパク質を加水分解して，うま味成分を得る実験を

耐熱・耐薬品性を利用している。

報告する。

タンパク質として，小麦粉から分離したグルテンをなお，沸騰石も必要である。
(2)加熱装置用いることも検討したが，身近な鉄を利用した。鉄は反応容器の加熱は 50℃程度の温度が必要であり，グルテンが主成分であり，ほとんど味を感じないので，

ガスバーナー加熱した砂浴を用いた。砂浴は，鉄製の反応前後の違いがわかりやすい。また，発泡した構造

プリンカップに砂を入れた。油浴のほうが安定した温なので塩酸を吸収しやすく，撹枠をしなくても溶け残度を得やすいが，こぼれた時の安全を考慮して砂浴とらずに反応する。反応終了後の処理としては，中和だした。砂の温度は，温度計の球部がプリンカップに触けで十分である。生徒にとっても，見なれないグルテ

れないようにして測定した。

ンと違って抵抗なく試食することができ，実験が円滑に進む。

なお 直火では焦げた苦い味になり，うま味を感じにくかった。温度が上昇し過ぎたためだと思われる。
(3)還流冷却器

ガラス製の専用品は高価であり，破損もしやすく取準備

1．原料と薬品り扱いにくい。そこで，廃品のＰＥＴボトルを利用し

(
'
)
鉄

て図１のような還流冷却器を自作した。ウーロン茶用

各種のタンパク源のうちで，鉄は香りや味を感じなの角型２リットルＰＥＴボトルを用い，底部を切断しい。長い鉄を １回の実験の必要量である，ｇ単位にた。口にはシリコンゴム栓をはめ，これに２本のガラ切断しておいた。

ス管を通して倒立させ，合板製の枠で支えた。それぞ(2)塩酸

れの管には，反応容器を接続するためのシリコンチュ

食品添加物と明記された塩酸を使用した。４m｡,/，の濃度でlOcm3を用いた。

ーブをはめる。氷と水をＰＥＴボトルに入れると，３０分以上の冷却が可能である。

１個の還流冷却器は２個の反応容器に接続するこ(3)炭酸ナトリウム

無水物を用いた。サラサラして扱いやすい。食品添
加物と明記されたものを使用した。

とができるので，実験台が広くなっただけでなく，反応する部分と冷却する部分が区別でき，それぞれのはたらきを理解しやすくなった。

−１１０−

(4)噸酸ミストの除去

還流冷却器のガラス管先端に３個のフィルムケースをつないで取り付ける。下段の２個を用いてガラス管に同定し，岐止段には実験室内に排出される可能性のある微量の塊椴ミストの除去用として，水で濡らしたガーゼを入れる。

実験(1)雌の味を調べて,特別な味のないことを確認する。
(2)還流冷却器のＰＥＴボトルに氷と水を入れる。

(3)三角フラスコに砕いた１９の姓と４mol/ｌ塩酸lO
cm3，沸騰石３粒を入れる。
(4)砂浴中でガスバーナー加熱する。砂の温度が150℃程度になっていることを確認する｡約２０分間加熱し，難の形がなくなったことと黒褐色になった色を確認する。さらに１５分ほど加熱を続ける。加熱時間は長くてもよいが，温度の上昇は生成物の味を悪くする。
(5)反応容器の内奔をろ過する。

(6)ろ液に炭酸ナトリウムを加えて中和する｡二酸化炭
素の気体が激しく発生するので徐々に入れる。二酸化炭素の発生が止まり，底に未反応の炭酸ナトリウムの結晶がわずかに兄られた時を中和の目安とした。

(7)得られた物質の味を調べる。

味と色は醤油そのもので，うま味のある塩味といえる。塩味は蝋酸と炭酸ナトリウムの中和によって生成

図１反応容器（前）と還流冷却器（後）した食塩による。
備考(1)うま味の主成分は,タンパク質が分解してできたア

学習での利用

平成６年１０月から１年間,中学校２年生を対象としミノ酸であり，工業的に初めて量産された化学調味料て実施された当科学センターにおける化学の実験室学がグルタミン酸ナトリウムである。太田2)によれば，

習『味は，どこから』 )は，上記装置のうち，反応容

グルタミン酸ナトリウムの工業的な原料は，当初の小器と加熱装置とを二人一組，還流冷却器などを四人一麦粉グルテンの酸加水分解から発酵法にかわっている。

組で用いた。この学謂では，タンパク質の酸加水分解(2)この報1文は，既報１)中の難の加水分解に主眼をおとデンプンの酵素分解とが合わせて行われ，生徒は，

いて一部修正して再録した。

蛙の分解生成物を中和したあとの塩味のなかにグルタ

ミン雌ナトリウムの「うま味」を感じ取ろうと努力し参考文献たあとで，カタクリ粉からつくったマルトースのあまl)杉原和男，梶聡ほか，京都市青少年科学センター報さに口元をほころびさせた。

告VOL､27,京都市教育委員会，１２（1996）2)太田静行，うま味調味料の知識，幸:書房，１３（1992）
（梶聡）
−１１１−

3‑8簡易気体発生装置３種
これら３種は，少量の気体を必要の都度に採取する装置で，台所用容器やフイル

ムケースを活用している。装置１は最も単純で，底に細孔をあけたフイルムケースの反応容器に固体試薬を収め，反応はこれを液体試薬の液溜めに沈めると始まり，引き上げると止むも液溜めは反応容器と密着していて，発生気体の圧力を高める。
装置２と３はキップの装置の変形で，前者は200,1ビーカーを液溜めとし，反応容器は装置１と似るがやや大型，底をゴム板に押し当てて気体の圧力を高める。後者

は，気体溜めを備え，これと反応容器と液溜めとをビニルチュープで連結してアクリル製支持台に取り付ける｡注射器によって繰り返し気体を取り出すこともできる。

《はじめに》

体の必要な場合に対応する。

気体は，固体や液体と違って通常の容器での保存が本報の３種についていえば，装置１は，従来にない難しい。そこで，実験ごとに発生させて利用すること

新しいタイプである。固体試薬を入れた反応容器の底が多く，当科学センターにおいても，1990年までに考から液体試薬を出入りさせることと，両者の接触を制案された装置は７種にのぼり，いずれも安全性，後片御する点ではキップの装置と共通するが，相違点はそ付けも含めた操作性，および製作の簡便さを求めて，の制御が反応容器の上げ下げという手作業によること

材料としてはガラスよりもプラスチックを多用するとである。このためにコック類が不要となり，全体の構

ともに，その構造に工夫を重ねてきた。

造もまた極めて単純化された（図１)。なお,反応容器

これらは固体と液体両試薬の反応によって気体をの底から液体試薬が出入りする装置が小型の場合の難発生させるが，発生量の制御法の異なる二つのタイプ

点のひとつは，液体試薬の液柱の高さ不足によって発にわかれ，どちらにも教職員発明展の授賞作品が含ま

生気体の圧力が低いことである。この装置は反応容器れている。両試薬を接触させたままのタイプには５種と液体試薬溜めとを密着させ，前者から液体を逃がさが属し，コック類を用いず，気体の必要量に応じて，ないことによって圧力保持を図っている。

あるいは多少の余剰を見込んで，固体あるいは液体ど

装置２と３は，ともにキップの装置の流れをくむ。

ちらかの試薬の使用量によって発生量をきめる点で共装置２は発生する気体の加圧を加味した最初の装置で，通する。そのうち３種は特殊用途をもち，それぞれ水

１と同様に反応容器が液体試薬溜めに同心円筒状に囲

素気球充填用2)，水素の点火実験用3)，反応量の定量まれるが，両者間には間隙があり，発生気体の加圧に用3)である。残りの２種は汎用型で，第一1)はとくに

は反応容器の底をゴム板に押しつけて液体試薬の流出

粉状の固体試薬に適し，気体発生量の定量にも利用でをとめ(図３)，また反応の停止には反応容器の蓋に接きる。第二3)は液体試薬の更新や追加に便利である。

続された導管をピンチコックで閉じる。この構造のももうひとつのタイプに属する２種は，キップの装置

う一つの特徴は，液溜めにガラス製ビーカーを用いたの原理戸‑気体の出口の開閉によって，あるいは液体試

ので，容器内部の反応が観察しやすいことである。装薬を固体試薬と接触させ，あるいは過剰の気体に液体

置３は前二者に比べてやや複雑であるが，気体溜めか試薬を押し下げさせてその接触を断つ−を踏襲するが，らその都度必要量を注射器で吸引することができる。

回転対称に近い伝統的装置とは似ても似つかない非対

これによって，気体の使用に慣れない児童も簡単にや

称の形状をとるとともに小型化され，また材料のガラり直しができる。また，液体と固体両試薬ともカセッ

スをプラスチックに置き換えて手作りを容易にしていト式に交換できる工夫も加えられている。

（杉原和男・岡本一）る。これらの一方1)3)は少量，他方3)はやや多量の気−１１２−

《装置１》

使用法

準備(1)液溜部分に液体試薬を2/3〜3/4入れる。

１．材料(2)フイルムケースのl/5くらいまで固形試薬を入れる。

アクリル板，ポリカーボネイトパイプ（外径34×(3)フイルムケースを液溜部分に差し込むと液体試薬

内径３１×高さ30mm），フイルムケース（外径は上記がフィルムケース内に入り反応が起こる。フイルムケ

ポリカーボネイトパイプ内径と同じ31mmだが，そこにースを少し引き上げるとフィルムケース内から液体試差し込んだときにできるだけ密着するものを選ぶ），

薬が流れ出るので反応が止まる。

ピニルチューブ（外径６mm×内径５mm），ジョイン(4)使用後は，液溜部分の液体試薬を捨て，固形試薬

ト（熱帯魚エアポンプ用），接着剤（アクリル用）

は入ったままにし，フイルムケースを差し込んだ状態で保存できる。

２製作(1)アクリル板の中央部にポリカーボネイトパイプを学習での利用

接着し，液体試薬を入れる液溜め部分とする（図ｌ）。

この装置は，平成４年10月より１年間，中学校２年(2)フイルムケースの底部分に直径１mm前後の穴を押生を対象とする当センターの実験室学習「血液を調べ

しピンや千枚通しなどを使い10個程度開ける。

る」４)において使用した。赤血球の色に対する影響を(3)フイルムケースの蓋中央に直径4.5ｍの穴を開け，調べるために，酸素を二酸化マンガンと過酸化水素水

その穴へ蓋の内側からジョイントをはめ込み，蓋の外から，二酸化炭素を石灰石と希塩酸から発生させたの側にあるジョイントの先にビニルチューブをかぶせ，である。

チューブの口とジョイントのつばとで蓋を両側からし

備考

つかりと挟む（図２）。

この報文は，「小寺隆司，京都市青少年科学センタ
ー報告VOL25,京都市教育委員会，９４(1994)」を一部修正して再録した。

（小寺隆司）

《装置２》
ポリカ

準備

ノ

１．材料

気体発生容器は，200cm3のビーカーにちょうど入る

塩化ビニル製の中蓋つきポリ瓶を用いた。他に，アクリルパイプ（50mm），アクリル板（50mm×50mm），
図１装置１

ビニルチューブ，ゴム板，ピンチコック。
組み立てには接着剤（アクリルおよび塩化ビニル

ビニノ用），使用の際には200cm3のビーカーを準備する。
２製作（図３）

アクリルパイプとアクリル板と気体発生容器の蓋をふた接着する。アクリル板は容器をゴム板に押しつけるときに役立つ。アクリルパイプにビニルチューブを取付
ント

図２フィルムケース蓋部分の加工

けて気体の導管とし，その途中にピンチコックを取り付ける。中蓋はパッキンとして機能するので残し，気−１１３−

体の通り道として直径５mm程度の穴を開ける。
気体発生容器の底面に２〜３mmの穴を６〜８ケ所開ける。穴の数が少ないと液の出入が遅くなり，反応開始や終了に時間がかかる。逆に，穴の数を多くするとゴム板に押し付けたときの密閉効果が弱くなる。

使用法

水素発生を例にした手順は以下の通りである。

(1)華状亜鉛を気体発生容器に半分入れる。
(2)200cm3ビーカーの底に，ゴム板をおく。
(3)ビーカーに２mol/l塩酸をlOOcm3入れる。
図４装置２の使い方(4)ビーカーの中に気体発生容器を静かに沈める。

(5)ピンチコックを開ける。気体発生容器内に塩酸が入り込み，水素が発生する。

置」において，この装置の製作講座を実施し，京都市(6)水上置換法で気体を集める時は，図４のように上立中学校において活用されている。

蓋のアクリル板を押さえ，気体発生容器の底を塞ぐ。
備考(7)アクリル板から手を離し，ピンチコックを閉じる。
すると発生する圧力によって塩酸が容器から排出され，この報文は，「高橋敬治郎，平成３年度東レ理科教

反応が止まる。

育賞作品集第23回，東レ科学振興会，７０(1992)」の装(8)気体発生容器をビーカーから取り出す。

置を一部改良して再録した。
（高橋敬治郎）(9)華状亜鉛を気体発生容器に入れたまま洗浄する。
(１０)ビーカーとゴム板を洗浄する。
《装置３》

準備

学校での利用平成３年度中学校理科観察実験講座「気体発生装

１．材料

戸

塩ビ製広口瓶Ａ（240m１，ポリエチレン製パッキン，
アクリルパイプ

ポリプロピレン製蓋，反応容器とする），塩ビ製広口瓶Ｂ（lOOml，ポリエチレン製パッキン，ポリプロピ

ｇ 二 麦 至 アクリル板

レン製蓋，液体タンクとする），ピニルチューブＡ，
Ｂ（外形５mm，長さ200,,1,50mm各１本），ピニルチEﾆヨューブＣ（外形５ｍ，長さ30mm，斜めに切断），フイ
中蓋

ルムケースＡ，Ｂ，Ｃ 二方コック（熱帯魚エアポンプ用），ゴム栓（フイルムケースにはまるもの），使い捨て注射器（10m１，針をつけない），ガーゼ，アク）リル板（図５に示すような手作りスタンドの材料），
接着剤（アクリル用），固体および液体試薬
２．製作
ゴム板

(1)ビニルチューブを通す穴を，広口瓶Ａの蓋に２カ所，広口瓶Ｂの側面中ほどの高さに１カ所，フイルム

図３装置２の製作

ケースＢの底面中央に１カ所あける。ゴム栓には二方−１１４−

コックの一方の枝を通す穴をあける。
(2)広口瓶Ｂの蓋に空気の出入口を１カ所あける。フ

イルムケースＡの底面と側面に液体試薬の出入する穴，
Ｃの底面に発生した気体の通る穴それぞれ多数あける。

(3)フイルムケースＢの蓋をはずして，Ｃをその底面からはめ込む。ｃにミスト除去のためのガーゼを入れて，二方コックを備えたゴム栓で蓋をして気体溜め兼フィルターとする。

ビ−ブＡ(4)広口瓶ＡとＢをアクリノレ製スタンドに載せ，ビニ
ルチューブＡで図５に示すように連結する６広口瓶Ａの蓋にフィルムケースＢＣを載せ，チューブＢで連結，二方コック上部にチューブＣをはめ込む。

使用法
水素発生を例にした手順は以下の通りである。

(1)華状亜鉛を入れたフィルムケースＡを反応容器内
図５装置３

に置く。

(2)気体溜めの上部コックを開く。
備考(3)塩酸80cm３（３mol/l程度）を液体タンクに注ぐと，反応容器に流れ込み，亜鉛と反応して水素が発生する。

この報文は，「浅田浩，京都市青少年科学センター(4)反応容器内部にある空気が追い出されるまで３〜

報告VOL､28,京都市教育委員会，６５(1997)」を一部修４分静置する。

正して再録した。
（浅田浩）(5)コックを閉じると，反応容器内の塩酸はタンクに戻り，反応が停止する。

(6)コック上部のチューブに注射器を差し込み，コッ

参考文献

クを開いてから発生した水素を吸引する。

l)藤井延郎，教材教具製作ハンドブック，京都市教育委員会,95(1980);KyotoMunicipalScienceCenter
学習での利用forYouth，Lowcostequipmentforscienceand

平成７年１０月より１年間，小学校６年生を対象とす

technologyeducation，Vol．Ⅱ，Chapt､５９，UNESCO

る当センターの実験室学習「気体を調べる」５)では，

(
1
9
8
6
）

この装置によって発生させた水素と二酸化炭素（石灰2)緩詰研二，教材教具開発ハンドブック，京都市教育

石と塩酸による）について，水溶性，空気に対する相委員会，９３(1990）

対的重さ，石灰水に対する反応，および可燃性の観察

3)山内新平，同上開発ハンドブック，180(1990）がなされた。可燃性については本書「水素の着火実験

4)山本有造，小寺隆司，ほか，京都市青少年科学セン装置」参照。

ター報告VOL２５，京都市教育委員会，２４(1994）

操作の簡単さからするとガスボンベの使用も考えられるが，化学反応によって気体が発生する様子を観察

5)森口一明，浅田浩，同上報告VOL28,京都市教育委員会，９(1997）

したり，発生した気体を量的にとらえたりすることで，気体についての認識をより深めることができると考え
た
。

−１１５−

3‑9水蒸気の還元による水素の発生
この実験は，石英ガラス管内で加熱されたスチールウールによって水蒸気を還元するものである。スチールウールに予め銅めっきをほどこすことにより，通常の還元法や電解法に比べて短時間に多くの水素を得ることができた。反応系内の過度の圧力上昇を防ぐために，ヨーヨー風船を用いた簡便な安全装置をも考案した。

はじめに温や急激な温度変化に耐雪えるだけでなく熱の伝導もよ

水の電気分解は，水素と酸素の気体が２：１の体積

い。ただ，汚れは取れにくいという欠点がある。

比で得られる優れた実験である。しかし，両気体のも

加熱は，都市ガス用のバーナーまたはブタンガスのとが水だけであることの説明は，電解質を加えること

トーチバーナーで直火で行なった。

で難しくなっている。

開発した実験は，図１に示すように，石英ガラス管

水蒸気発生装置と水上置換器具それぞれとの接続は，シリコンゴム栓となまし銅パイプとシリコンチューブの中に入れた「銅めっきスチールウール」をガスバーを用いた。

ナー加熱しながら水蒸気を通し，その酸素を鉄に与え２水蒸気発生装置て水素を得るというものである。水蒸気対水素の体積

水蒸気の発生速度は,反応速度と密接な関係がある。

比１：１を示すことは困難であるが，物質収支の図式

水と沸騰石を入れたl00cnl3の三角フラスコを用いたは比較的単純である。また，水の電気分解よりも急速場合200Ｗの小型電熱器が最適であった。

に多量の水素が得られるという利点がある。反応促進

３．安全装置の原因は，イオン化傾向に差のある銅と鉄によって形

実験装置全体は細長いチューブ構造で，どこかが詰成された局部電池にあると考えている。これを電気分ると圧力が高まって危険である。発生装置に長いガラ解の実験と組み合わせると，長短相補うであろう。

ス管を立てる伝統的な方法もあるが，装置の重心を低く保つために，ここでは水蒸気を発生させる三角フラ準備

スコのゴム栓に滴瓶用の小型ガラススポイトを挿し，１．石英ガラス管

ゴムキヤップの代りに縁日で見かけるヨーヨー風船を

ガラス管は強熱によって軟化する。また，ガラス管取り付けた（図２)｡この風船は'安価で何度も使える。

内部に結露した水や操作ミスで内部に引き込んだ水上実験中に風船が膨らみ始めれば内部の圧力が高まった

置換用の水などが高温部に接触し，破損する可能'性も証拠で危険信号となる。放置しても風船は自然に外れある。そこで，反応容器に石英ガラス管（内径１０．０

るが,緊急の場合は，はさみで切ってもよい。
実験が終わって加熱を止めると内部の圧力が下がり，×外径12.5×長さ300ｍ）を用いた。石英ガラスは高水上置換用の水を引き込んでしまう。そこで，加熱を止める前にヨーヨー風船を外しておく。風船は手で簡単に外せるが，はさみで切ってもよい。
水素補集部

４．水上置換器具

ガイド棒をつけたアクリル板に水素の出る口先部分

仙

獅職
川柳剛

を固定してビーカーの中の水にひたし，ガイド棒の水面に出た部分を操作して，水素を捕集容器へ導く。捕蝿蝋集には，大型試験管に水を満たし，ティシュペーパー
図１水蒸気の還元装置

で口を覆ってから逆さまにして水面に立てる。

−１１６−

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︵ＥＣ︶蝶苦担Ｊ酬駅

１涼鐸覇露…津唾

ガスバーナー加剛←（銅めっき）聯 ず:融一（銅めっき）300

櫓

ﾄｰﾁパｰﾅｰ加lＭ−（めっきなし）

図２ヨーヨー風船の安全装置付き水蒸気発生装置

叩I＃

ガｽパｰﾅｰ加儲一（めっきなし）【
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５・銅めっきスチールウール
：
Ｄ
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司 一 一

２ ３

(1)スチールウール

４ ５ 6 ７ 8 9 1 0

加熱時間(分）スチールウールは 最も繊維の細いもの（例：ボン

図'３

ｶﾛ熱時間と水素の発生量

スターNo.0000）を用いる。石英ガラス管に多く詰めるほど有利であるが，詰め過ぎると取り出せなくなる。

残りの部分に空気が入る｡これで,水素と酸素が約２：

例：長さ約60mmで３９程度。

１比になり，点火すると大きな音がする。
冷えてからスチールウールを取り出すと，炎の当っ(2)スチールウールの銅めっき
スチールウールは，鉄よりもイオン化傾向の小さなていた部分が真っ黒になっている。これによって，ス金属イオンを含む水溶液に浸けるだけで簡単にめっき

チールウールの酸化と水の還元の関係が理解できる。

され，これを用いると水素の発生が飛躍的に高まる。
特に，銅めっきは茶色っぽい色変化でめっきを確認しやすく，反応後はスチールウールが真っ黒になり，酸学習での利用

平成７年10月からの当センターの実験室学習｢気体再発見」１)で，この実験を行った中学校２年生は，水化されたことがよくわかる。

めっきの最適条件は，，％硫酸銅水溶液の場合，その電気分解の授業を済ませていることが多かった。しの使用堂がlOcm3，前記のスチールウールをひたす時

かし，真剣な取り組みを示し，実施した１年間を通じ間が'０秒程度である。

て事故もなかった。これは，物質が移動しながら化学めっきしたスチールウールの水分を絞ってから繊維方向に長い円柱形の束にする。木の丸棒で，石英ガラ変化をおこすその経路のわかりやすさが大きく関係していると考えている。

ス管の中央付近に押し込む。
備考
実験

この報文は，次の２報をまとめたものである。

水蒸気を発生させ，水上置換器具から出る気泡を観。杉原和男ほか，京都市青少年科学センター報告

察する｡ほとんどの気泡が水中で消えるようになれば，

VOL､28,京都市教育委員会，７０（1997）

石英ガラス管内部が水蒸気でほぼ満たされたことがわ

・杉原和男，平成９年度東レ理科教育賞授賞作品集第かる。ガスバーナーの炎を最も強くして加熱を始める

２９回，東レ科学振興会，４（1998）と，スチールウールが真っ赤になった頃から気泡が再び現れて水素の発生を知らせる。トーチバーナーは発参考文献

生を加速する（図３)。水上置換器具で捕集して点火す

1)岡野孝司，梶聡，杉原和男，上記報告VOL､28,15

ると，ポッという音と共に水素が燃える。大型試験管に水素を約2/7程度捕集してから水面に引き上げると

−１１７−

（
1
9
9
7
）
（杉原和男）

3‑10テルミット反応の演示装置
この装置の目的は，反応直後の赤熱金属球の落下を見せて，その金屈の生成が反応によることを印象づけることにある。そのために，マッフル炉の蓋を倒立させて底に粘士をつめ，そこに溶融令属を落ドさせるための小さい孔をあけた。防護確としては，折り畳み可能な形に透明塩ビシートをつないで吊り下げた。

はじめにテルミット反応とは，アルミニウムが酸化するときの熱を利用して金属酸化物を還元し，金属を取り出すの棒厄反応のことである。ここでは，よく行われる酸化鉄(Ⅲ)から鉄を取り出す反応を取りあげた。

ビシート

テルミット反応が終わった後に金属を取り出すという方法では，それが反応前からあったのか反応後にできたものか力§わかりにくい。そこで，反応で火花があタンド

がった直後に，なるべく酸化物の殻などの少ない状態で落下する金属の熱球が観察できるように工夫した。
なお点火には，安価で確実な線香花火を用い，また，安全面を考えて，防護用の壁もとりつけた。
図１防護壁
準備

１．器具と材料

いる。折り畳んで収納できるように，５枚をブッカー

・マッフル炉の蓋で図ｌに示すようにつないだ。シート上段は角棒をブ・スタンド(クランプとリング付）

ッカーで取り付け，棒を２つのスタンドで支えた。

・スタンド(クランプ付２個）

４．スタンドとフライパン（図２）．薄い合板
・木の角棒（長さllOOmm）

机の焦げ付き防止と灰などの後片付けに備えて，薄い合板を敷き，その上に１個のスタンドを置く。

･透明塩ビシート（225×900mm）５枚

スタンドに，クランプとリングを取り付ける。その・ブッカー

リングの下方には，フライパンにろ紙を数枚入れ，さ・薬さじ(ステンレス製，小150mm）

らに水を入れたものを置く（ここに溶融金属が落下し・フライパンてくる)。ろ紙を入れるのは，溶融金属が器にくっつ・ろ紙（llOmm）

いてしまうのを防ぐためである。

・焼き物用粘土５．炉の製作

２．薬品

マッフル炉の蓋をさかさまにし，底に粘土を約１ｍｍ

・酸化鉄(Ⅲ）の厚さにつめて整形する（図３）。炉底の粘土層の中・アルミニウム粉末

心を薬さじの小さい方のⅢを使ってくりぬき，直径８・線香花火（わら製のもの）

mm程度の円形の孔を開ける。粘土が硬いと成型できな

３．防護壁（図１）

いので水分を調節して適当な柔らかさのものを用いる。

反応の様子が見えるように，透明な塩ビシートを用成型を終えた粘土は，湿っていると乾いているとによ−１１８−

らず使用できるが，粘七がやわらか過ぎる場合には，花火の黒い火薬の部分だけを切り取り，ｌ/3ほど突き成型した後で少し乾かす。その上に，ろ紙を１枚四つ刺した。

折にし，ろ過用の形にして載せ，炉全体をスタンドに演示実験取りつけたリングにはめ込んだ（図２）。

マッフル炉は粘土をつめなおすことで何度でも使え

防護壁を演示台の前に立て，天井に熱や火災の探知る。

機が無いことを確認し，児童生徒には３ｍ以内に近寄

６．薬品をつめる（図３）

らないように，また炉から落ちるものも見逃さないよ

酸化鉄(Ⅲ)を１０９，アルミニウム粉末を４ｇ計り

うに注意を与え，ガスマッチを用いて点火する。点火

とり，よく混ぜる。この時，粉末が飛び散るので，風するとすぐに離れる。

の無い静かな場所で，マスクをして行う。その混合粉

アルミニウムが短時間激しく燃えた後，マッフル炉

末を上記の炉のろ紙に詰め込み，薬品が反応しやすいの下部から還元された鉄を含んだ熱球が落下する。

ように真中部分を盛り上げる。盛り上げた頂点に線香すぐに近づくと炉の中の粘士がはじけて飛び散る恐れがあるので，反応終了から数分待った後，フライパ！

ンから鉄を取り出す。鉄は酸化物の殻の中に入ってい篭ることがあり，その場合は殻をつぶしてみると光沢か

学

蕊
慧
誇
i
蕊

ら金属だとわかる。生成した鉄は，磁石にくっつくこリングとはもちろん，電気も流す。

学習での利用このテルミット反応演示実験装置は，中学２年生を対象として平成１０年１月から１年間実施された当科学センターの実験室学習「鉄の七変化｣'）に用いた。

ス

金属の鉄（スチールウール）から出発して，それを硫
ﾉパン酸銅水溶液によってイオンにし，水酸化ナトリウム水

溶液で沈澱させた後，加熱しながら空気を吹き込みフ
図２炉の取りつけ

ェライトを合成した。合成したフェライトをテルミット反応に用いることはできなかったが，酸化鉄を還元

すると鉄に戻すことができる実験として取り入れた。

線香花火の火薬

反応は短時間で終わるが激しく，また溶融金属が下鉄とアルミニウム

方の水の中に落下するときには音もあり，結構迫力の合粉末

ある演示実験である。ただし，それだけに注意も必要
である。

参考文献
マッフル炉の蓋

１）荒木功，岡野孝司，ほか，京都市青少年科学セン
ター報告，VOL､３０，京都市教育委員会，１３(1999）（岡野孝司）

図３薬品をつめる−１１９−

３−１１化学かいるの酸素消費量測定装置
この装置は，容積300mlの反応容器に固体物質と空気または酸素を入れ，接続した

内径３mmのビニル管に吸い込まれる色水によって，反応の進行を視覚的に把握させる。例えば，鉄粉約８９を含む化学かいろは，空気の存在下で，色水を３分間に70〜80cmだけ吸い込んだ。管は装置内を蛇行し，180cmまでの測定が可能である。

はじめに

準備

市販の化学かいるの原材料は，その外袋の記載の一例によれば，鉄粉・活性炭・食塩・ヒル石・水である。

１．手作り化学かいろ(1)材料

このかいろは，中袋の中の鉄粉が空気中の酸素と触れ

鉄粉1.5,1計量スプーン２杯(８９）て発生する酸化熱を利用している。通常，鉄の酸化速

活性炭・食塩・バーミキュライト・水各同２杯

度は遅く，熱を感じるほどのものではない。そこで，

お茶パック

発熱を促進するため，食塩水の塩素イオンを触媒とし(2)器具て用い，また，水の保持性を良くするために活性炭とヒル石を加えている。

薬さじ・プラスチックカップ(ポリプロピレン製，ふた付き，５０ml）・５mｌシリンジ

化学かいるの発熱する仕組みを調べる学習で，鉄の酸化反応は袋の中で起こっており，視覚により確認す２酸素消費量測定装置(1)材料ることが困難である。そこで，鉄の酸化による酸素のビニル管(内径３，外径５，長さ240mm）

消費が視覚的・定量的に確認できるようにこの装置を合板Ａ(9×250×300mm)，同Ｂ(9×250×l50inIn）

工夫した。

アクリル板Ａ(2×250×210ｍ)，同Ｂ(3×250×

その構造は，図１に示すように，密閉容器が支持板120mm），同Ｃ(5×40×１４０，，２枚）

上を蛇行するビニル管によって色水だめに連結されてＴＰシート(250×210mm），白紙(215×l80mln）

おり，酸素の消費に応じて色水がビニル管の中に吸いゴム栓(1号）〆洗浄瓶の交換用先端ノズル込まれる。反応速度が大き過ぎない限り，他の固体の(2)器具

透明塩ビ製広口瓶(300,1，ねじぶた付き）

酸化にも利用できるであろう。

ビーカー(lOOml）(3)製作

合板Ａに幅５ｍの溝を９本つける。溝の底に白紙を敷き，ビニル管をはめ込み，Ｏから１８０ｃｍまで，１ｃｍごとに下から上へと目盛りを付けたＴＰシートとアクリル板で覆い，これが垂直に立つように，水平においた合板Ｂに固定する。こうして，装置はコンパクトになり，色水の移動も見やすくなる。色水先端の移動は，距離にして180cm(体積約１０，１）まで測定できるが，管がＵ字形に曲がる部分の断面積は小さくなるので，長さと体積との比例関係は大まかである。

合板Ｂには，さらに，反応容器とビーカーが安定す
図１酸素消費量測定装置

るように円形をくり抜いたアクリル板Ｂを取り付ける。

−１２０−

ビニル管の一端は容器のふたに差し込み，他端はビー

学習での利用カーに入れた色水に浸ける。反応容器のふたには洗浄

この装置は，平成１０年１月より１年間，小学校６

瓶の先端ノズルを取り付け，ゴム栓で密閉できるよう

年生を対象とした当センターの実験室学習「ここにもする。

鉄」 )において２人１組で使用された。
まず，市販されている化学かいろを調べ，発熱する

実験法のに必要な原材料を探すこととした。鉄粉・活性炭・

１．化学かいろ作り

バーミキュライト・食塩の中から組み合わせを変えて鉄粉．活性炭．バーミキュライト・食塩を1.5ml計

実験用かいろを作り，３０秒ごとに温度を測定した。鉄量スプーン２杯ずつプラスチックカップに入れ，ふた粉を入れない場合に温度の上昇が見られないことから，をしてよく振り混ぜる。そこにシリンジで水を少量入

鉄粉が発熱反応の主原料であることが確認できた。

つぎに，外袋を破ることによって初めてかいろとしれた後，薬さじでよくかき混ぜる。次に，それをお茶パックに移し変え，化学かいろとする。

て利用できるという経験から，空気の必要性に気づか

２酸素消費量の測定

せ，空気中の酸素の消費を調べる活動に入った。市販(1)空気中での反応の化学かいろと同じ原材料を用いた上記実験１に取り手作り化学かいろを入れた容器と色水を入れたビー

かかると，発熱効果の高いかいろを作ろうとする児童

カーを酸素消費量測定装置にセットする。装置のビニの意欲的な姿が見られた。できた化学かいろについて

ル管の端は，ビーカーの色水の中につけておく。化学

実験２を行った。この実験において，見えない酸素のかいるが酸化反応を起こし，反応容器内で空気中の酸

体積変化を色水の動きに置き換えたことで，学習を楽

素が消費されると，色水がビニル管に吸い込まれていしい活動にすることができた。そして，児童は，空気く。色水が目盛りのＯの位置にきたときから，３０秒ごが入っている場合よりも酸素を用いた場合の方が急速とに色水の長さを測定する。３分間の測定で約70〜８０に色水が進んでいくことに驚いたので，酸素がつかわcmとなった。

れていることを気付力せることが容易であった。
最後に，反応後のかいるの内容物を反応前と比べる(2)酸素中での反応

反応容器のゴム栓をはずし，色水の中に浸かっていと，黒っぽかったものが茶色を帯びるようになっておるビニル管を上げておき，酸素ボンベで酸素を注入す

り，このことから鉄の酸化に対するもうひとつの根拠る。このとき，ビニル管の中に残った色水も管からきが得られることになる。

れいに出てしまい，反応容器とビニル管の中には酸素が充満する。再びビニル管の端を色水につけ，先と同備考

様に測定をする。

この報文は「片岡佳子，浅田浩ほか，京都市青少年

色水の先端が目盛りの限界l80cIIlを越すときは反応

科学センター報告VOL､30,京都市教育委員会，７５

容器のゴム栓をはずし，反応容器の中に色水が流入す（1999)」を一部補筆して再録した。

るのを防ぐ。２分くらいで180ｃｍを越す結果が得られ
た
。

参考文献

(3)空気中と酸素中との比較

１）浅田浩，片岡佳子，ほか，上記報告VOL,３０，９

先に指摘したとおり，色水の通るビニル管の内径は一様でないから，厳密な比較にはならないが，上の結果を１分あたりに換算すると，色水先端の進む距離は，
空気中で20〜３０cm，酸素中では90cm以上となって，明らかな差があったといえる。このことから，化学かいるの発熱反応には酸素が使われていることが分かる。

−１２１−

(
1
9
9
9
）

（片岡佳子）

3‑12電気化学における電極ホルダーの工夫
寸法一定の金属板や炭素棒の着脱・交換が容易なホルダーをlOOmlビーカーのへ
りに掛け，直列つなぎの２〜３個の乾電池を電気分解とめっきおよび電解液の導通

テストの電源とした。電子メロディ等の電子機器は，水道水を電解液としても導通を検出し，デジタルテスターによる電池の電圧間には簡単な関係が成立した。

５ｍｍ厚のアクリル板に四角い穴の接するスリット

はじめに

電池は，化学を飛躍的に発展させた実験手段のひとを開け，前者を棒状，後者を板状それぞれの電極用とつであろう。電気分解・めっき・電池の組み立てなどした。スリットと穴とは電極の側面を支え，電解液のの実験は，続々と発見される新事実に当時の化学者が容器の底が下端を支える。図１のＡは，＋と−電極をかきたてられた好奇心を追体験させるような気がする。

一体化して保持する構造で，電極間隔が一定，ショー

ここでは，気体の捕集を要しないさまざまな電気化学

トも防ぎやすい。Ｂは別々に保持する構造で，間から実験を行いやすくするために，電極の着脱と交換が容試薬の追加が容易で電極の変化も観察しやすい。

易なホルダーを工夫するとともに，容器をできるだけ

３．直流電源小型として，電解液の廃液の減少を図った。

実験用の市販の電源装置は大きくて重く，準備に手間どる。１〜３個の乾電池の直列つなぎ（約１．５，３．０，

４．５Ｖ）で，以下の実験の大方は可能である。

準備
１．電解液の容器と電極

lOOcm3ビーカーに電解液を60cm3程度を入れる。

実験

電極には，ステンレス板，銅板，亜鉛板，アルミニ

１．電子機器によるイオン伝導の検出

ウム板（それぞれ１５mm×80ｍ)，炭素棒（直径５mm×

電極には，塩素が発生する場合に備えて炭素棒を用

長さ８０mm）を用いた。塩素を発生する電極反応に対し

い，これに電子機器と乾電池２個を直列に接続した。

ては，以上の電極のうちでは炭素棒が必要である。

ＬＥＤは，イオン交換水では点灯しない。水道水でわずかに，食塩水に替えるとはっきり点灯する。電子２電極ホルダーブザー（定格１．５Ｖ）やソーラーモーターも，食塩水で作動するようになる。電子メロディは感度がかなりＡ

高く，蒸留水でもわずかに鳴る。最純の水の１ｋｇにはｐＨの６に相当する１０−６molの水素イオンとこれを中和する水酸化物イオンとが存在し，蒸留水には僅かなが詞′t反目ヨ煙

炭素棒電極

ら不純物イオンも含まれ，これらが電気をみちびく。

一方，豆電球は，点灯にかなりの電流が必要で，こ

〜−−
●●合０Ｊ

息
､
畠
ﾑ
ﾐ
」

のようなイオン伝導の検出には不向きである。
２電気分解
巳

酸・塩基の水溶液の分解電圧は，約１．７Ｖである。'）
実際，電池１個で反応がかすかに見られ，２個で目立
ち始め,、３個で活発に進む。乾電池は，電圧と反応のはげしさとの関係を計器抜きで直感的に把握させる。

図１電極ホルダー

電極を炭素棒とし，電解液に2%の水酸化ナトリウム−１２２−

表１水道水を電解液とした電池の実測電圧（Ｖ）

水溶液，ｌ〜2%の塩酸，２〜4%の食塩水を用いた。第一の場合は，水が電解されるので塩素は発生しないが，

十電極

Z
ｎ

A
ｌ

ｽﾃﾝﾚｽ

C
ｕ

Ｃ

Z
ｎ

０

0．４０

0．７７

0
．
９
２

1
．
０
２

０

0
．
３
７

0
．
５
２

0．６０

０

0
．
１
４

0
．
２
３

０

0
．
１
０

黒い両極が白い泡の発生量の違いを浮き立たせた。

一電極

３．銅めっき銅は数少ない有色の金属で,めっきを確認しやすい。

A
ｌ
ｽﾃﾝﾚｽ
C
ｕ

電源には，乾電池３個を用いた。

Ｃ０(1)硫酸銅水溶液の利用

２０％硫酸銅水溶液を，ビーカーに60cm3程度入れる。

電圧計には，内部抵抗が大きいことからデジタルテ

２枚のステンレス電極板の両面をナイロンタワシとソスター（例えば,DEREEElectricallnstr・のDE‑lOOO）

フトキッチンクレンザーで丁寧に磨いてから水洗し，を用いた。このテスターの電流計には少し内部抵抗が電極ホルダーに差し込む。電流を流すと，＋極は酸素あり，回路に挿入した場合と外した場合で，接続したの気体を発生させ，−極は３分間で銅めっきされた。

電子機器の作動の異なる場合がある。

めっき面をスポンジとソフトキッチンクレンザーで電解液を水道水とし，準備した５種の電極の組合せ

やさしく磨くと金属光沢が現れる。金属磨きとフェルを変えて電圧や電子メロディの鳴り方を調べた。電圧

トで磨くと，さらに美しく輝く。、

は測定をつづけるとわずかに低下する。測定開始後間めっきを取り除くために,次の三つの方法を試みた。

もない時点での結果を表１に示す。ここでは，−電極①ナイロンタワシで強く磨いて，めっき膜を剥がしとＸに対する＋電極Ｙの電圧は，Ｘに対するＺの電圧とる。これによって，薄い銅の膜を確認できる。

Ｚに対するＹの電圧との和と±０．０２Ｖ以内で一致す②濃硝酸を２倍程度に薄め，綿球にしみ込ませて磨いる。5％食塩水を用いても同程度の一致が見られた。

て剥がす。この場合,銅イオンの青色を観察できる。
硝酸は危険なので，取り扱いに注意する。

学習での利用③電解槽に戻した両方の極に元と反対方向の電流を流電極ホルダーＡは，平成５年１０月より１年間，当すと，めっき膜は消えて他方の極がめっきされる。

センター実験室学習，小学校６年生に対する「めっき(2)塩化銅(Ⅱ)水溶液の利用の化学｣2)と中学校２年生に対する「さびとめっき」3)，

炭素棒電極を用いる。３％水溶液では，黒っぽい銅で用いた。小学生は，銅とニッケル，中学生は銅のめ

色の柔らかい付着物ができる｡付着物をろ紙上に移し，っきを行った。中学生には，両極にステンレスを用い試験答の底などでこすると銅の金属光沢が現れる。

て一極だけが銅めっきされることから，銅イオンの電２０％水溶液では，赤銅色のめっきができて炭素棒か荷の符号を推論させた。

ら容易に剥がれない。表面を試験管でこすったが，表面が平滑でないためか金属光沢は得られなかった。

備考(3)電解液の再利用

この報文は既報4)の中の電極ホルダーに関する部分

硫酸銅や塩化銅(Ⅱ)の水溶液は，使用を重ねると緑について修正・加筆をほどこし再録した。

変する。この液は，スチールウールを入れて１０秒程か

き混ぜると元の青色に戻り，再使用ができた。

参考文献

４．電池の電極の組合せと電圧l)岩波理化学辞典第５版，１２２０（1998）

電極に銅板と亜鉛板を用いると色の違いで見分けや

2)森口一明，ほか，京都市青少年科学センター報告

すく性能もよい｡水道水の電解液でも電圧測定ができ，

VOL､26,京都市教育委員会，８（1995）

電子メロデイも小さな音で鳴る。内部抵抗を下げるた

3)梶聡，杉原和男，ほか，同上報告，１３めの食塩と復極剤のオキシドール(３％過酸化水素水）

４)杉原和男，ほか，同上報告，８８を加えると，音が明瞭で大きくなる。

（杉原和男）−１２３−

３−１３並列ろ過装置
この装置は，４個の漏斗を載せる漏斗台とそれから得たろ液の比色・比濁が可能な試験管立てとからなりたつ。これを利用して，汚水の浄化能力を４種のろ材について比較し，４種の食品の抽出液をろ紙でろ過した上でその鉄分含量を比較した。

はじめに学習での利用漏斗を用いるろ過において，共通の試料による各種

この装置を用いた実験は，平成８年１０月より１５ケ

ろ材の比較や，共通のろ材による各種試料の比較は，月間，小学校６年生を対象とした当センターの実験室

通常の漏斗台でこれを同時に行うには，実験台上に広学習「きれいな水」')の一部で行った。

い場所が必要である。同時に数個の漏斗を載せる漏斗

みそ汁とジュースを混合してつくったモデル汚水を台は今までにも知られていたが，この装置ではさらにろ過し，どの程度の汚れが取り除かれるかを調べた。

省スペースを進め，その漏斗台と試験管立てとを組みろ材はJIS規格３種に規定されている目の最も細かい合せた（図１)。試験管立ての背面にも工夫を加え，ろ定性ろ紙（アド・バンテック社Nb､131）のほか,児童が家

液の色や濁りの比較を容易にした。

庭で目にする製品を用いることで水の浄化にも親しみをもつように，市販のコーヒーフィルターとキッチン
製作

ペーパーを用いた。

ろ過の性能は，粒，濁り，色などで判定した。ろ過１．漏斗台

漏斗を載せるためにアクリル板に４個の穴を開ける。

によって濁りが完全に除去されることはないが,N0.131

これを合板でつくった左右の側板に木ねじで接合する。

のろ紙の場合はろ液がほぼ透明となり，コーヒーフィ

側板の固定には，試験管立ての出し入れを容易にする

ルター，キッチンペーパーの場合とは明らかな差が見ために，底板の代わりに合板製の背板を用いた。

られた。色については用いたどのろ材によってもほと

２．試験管立てんど除去できなかった。

試験管立ては，漏斗台にちょうどはめこまれる寸法

同じく平成１０年１月からの学習「ここにも鉄｣２でとし，ろ液を受ける位置と控えの位置とに試験管が立は，ヒジキ，けずり節，凍り豆腐の鉄分含量を比較す

つようにした。背面には，比色の便宜のために白色アるためにそれぞれの抽出液をろ過する際にもこの装置

クリル板を立てるとともに，ろ液の濁り判定用としてが利用された。ここでは，ろ材はいずれもろ紙で，異横１本の黒線を記した。

なる試料が同時にろ過されることになる。

備考

〈
=
壷
天
董
六
壱
i
<
工
洞
讐

この報文は，ろ過装置に重点をおいて，主として既報')を補筆・再録した。

参考文献l)浅田浩，ほか，京都市青少年科学センター報告
VOL､29,京都市教育委員会，１１（1998）
2)浅田浩，ほか，同上報告，VOL､3０，９（1999）（浅田浩）

図１並列ろ過装置−１２４−

3‑14簡易蒸留装置
この装置は，児童による組立てと使用に備え，安全と簡単を優先させた。加熱には，電熱器と三角フラスコを用い，フラスコの脱着が容易な木枠を考案した。フラスコと蒸気の出口のＬ宇管だけが，装置内のガラス部品である。冷却は，取っ手付
きのポリプロピレン製ｌＬビーカーに溜めた水に立てたアルミニウム管によった。

はじめに蒸留を行うことによって，ろ紙によるろ過や活性炭などの吸着材による吸着では取り除けない塩分や色素までも取り除くことができる。しかし，枝付き丸底フラスコとリービッヒ冷却管を用いる伝統的な装置には，児童による組立てと使用という観点からすると，取扱いの煩雑さや破損の危険などの問題点がある。

本装置は，水の蒸留を想定して，三角フラスコの安定な据えつけができる電熱式加熱装置（図１）と，発生した水蒸気を冷却したアルミニウム管に通す冷却装置（図２）とからなる。破損しにくい装置であり，児童自身が装置を組むことが容易で，安全に蒸留実験が行えるようになっている。

Ｆ−−１２０−−劃

準備

１．材料

図１電熱式加熱装置（１）電熱式加熱装置
小型電熱器径95ｍｍ

赤ゴム栓４号,7号,１０号各ｌ

電熱線300Ｗ

×200mｍ
シリコンチューブ（外形8×内径5mm）×ｌ

ラワン合板台板140×120×12ｍ

プラスチック容器５０m１

背板170×120×9ｍｍ

２.電熱式加熱装置

台形支持板（120,80）×70×21ｍｍ
押さえ板８０×30×4ｍｍ

蝶ナットとボルトの４×１５mｍ
三角フラスコ

小型電熱器の発熱量をあげるために電熱線を300Ｗに取り替え，その上にlOOmlの三角フラスコを木枠で２組固定できるようにしたものである。蝶ナット付きの止め板を外すことによって，フラスコの着脱が簡単にで

ｌＯＯｍｌ

Ｌ字ガラス管（外形７×内径5mm）×１００ｍｍ

きる。１８℃，60,1の水をおよそ３分で沸騰させること

赤 ゴ ム 栓 ８ 号ができた。

（２）冷却装置

３．冷却装置

ポリプロピレン製取っ手付きビーカーｌＬ

ポリプロピレン製ビーカーを伏せた上に同じ材質とポリプロピレン製ビーカー１Ｌ

容量の取っ手付きビーカーを載せて冷却用の水溜めとアルミニウム管（外形１０×内径8mm）×300ｍｍ

し両者の中央を上下にアルミニウム管を通してある。

（外形6×内径4mm）×９０mｍ

管の中ほどに横穴をあけ，フラスコからシリコンチュ−１２５−

水の汚れ具合を，五感ばかりではなく試薬をも用いて調べるとともに，それを取り除く種々の方法を試みることによって，化学の手法の初歩を体験させるとともに，水環境の重要性を認識させることがこの学習のねらいである。そこで，身近な家庭排水をとりあげ，
これと似たものとして，水にみそとジュースを混ぜた

モデル汚水を用意し，色・粒・濁りなどの汚れのもとを取り除くと，きれいな水にすることができるだろう＝ １という問題解決の方向性を示して，児童の発言をもとに実験を進めた。この色・粒・濁りは視覚により，塩分は硝酸銀の0.2％水溶液を滴下して白濁の有無により，調べることにした。

まず，ろ紙，コーヒーフィルター，キッチンペーパ
ーを用いてモデル汚水をろ過し，汚れのもとが，どの程度取り除かれるかを確かめた。次に，吸着剤として害
雪

活性炭，くん炭，赤玉土，川砂を用い，どれほど浄化されるかを確かめた。これらの実験から，ろ紙によるろ過や活性炭などの吸着材による吸着では，塩分は取図２冷却装置り除けないことが分かった。

一プを伝ってくる蒸気をみちびく枝管をゴム栓のなか

児童は学習経験から，「蒸発させれば塩分は分かれで取り付ける。管の下端では，留出液をプラスチックるだろう」と気づくことができる。そこで，上記の蒸容器で受ける。

留装置を利用することにした。留出した液は，無色で塩分も含まれていなかったが，簡単化に急なあまり最使用法

初の留分を除かなかったこともあって，やや濁りがあ(1)図２上部の取っ手付きビーカーに水を約ｌＬ入れ，り味噌のにおいが残っていた。児童は，飲めるくらい

下部のビーカー内には，留出液を受けるプラスチッのきれいな水が得られると期待を持っていたが，冷却ク容器を置く。

装置から落ちてくる水滴を見て，一度汚れた水をきれ(2)三角フラスコに，蒸留する水溶液60〜80mlと，３〜

いにすることの難しさを改めて実感した様子であった。

５粒の沸騰石を一緒に入れ，Ｌ字ガラス管を通した
備考

ゴム栓をほどこす。

(3)止め板で三角フラスコを固定し，冷却装置のシリ

この報文は「森口一明，浅田浩，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL,29,京都市教育委員会，６８

コンゴムチューブをＬ字ガラス管につなぐ。

(1998)」を一部補筆して再録した。

(4)電熱器のスイッチを入れ，蒸留を行う。

(5)三角フラスコ内の水溶液の減少に注意し，空焚き
参考文献にならないようにする。

,)浅田浩，岡野孝司，ほか，上記報告VOL29,11
（
1
9
9
8
）

学習での利用

この装置は，平成８年１０月より15ヶ月間，小学校６年生を対象とした当センターの実験室学習「きれいな水」 ）において２人１組で使用された。
−１２６−（片岡佳子）

3‑15簡易ペーパークロマトグラフィー装置
ペーパークロマトグラフィー装置を合成着色料用に簡易化すべ<，ろ紙の着脱を展開容器の蓋をつき抜けさせた目玉クリップの開閉によった。展開液のブタノール／エタノール比を選んで，対照試料中の赤色106号，青色１号，赤色102号，黄色４号のスポットを短時間に分離し，試料中の青色と黄色の着色料の同定に役立てた。

はじめに

合成着色料の種類を特定する方法として，ペーパー○

クロマトグラフィーはたいへん有効である。しかし，(
つ⑥

従来のペーパークロマトグラフィー装置は，実験にな

珍
〆

〆

〆

〆

一

一

蓑
毒

整など操作が難しく，価格も高い。そこで，市販の試

〆

一

〆

〆〆

れていない児童にとって，液につけるろ紙の高さの調"〆験管を展開容器とし，目玉クリップを用いてる紙の着図２上蓋へのクリップの取り付け

脱と高さ調節を簡易化した簡易ペーパークロマトグラ
フィー装置を考案した（図１)。

プが閉じた状態では外れない。クリップの開閉だけで，準備ろ紙のつけはずしや高さの微調整ができる。この蓋は１．展開用試験管

気密性に欠けるが，時間が短く，高い精度を要しない

入手の容易な長さ200mm，直径３０ｍｍの試験管を展開用容器として用いた。

ためか，支障はなかった。
３．ろ紙

２目玉クリップ付上蓋

クロマトグラフィー用ろ紙（アドバンテック社のNbL

透明アクリル板と透明アクリルパイプを接着した上50）のうち，400×400ｍｍサイズのものを，幅ｌＯｍｍ長

蓋に，ろ紙を吊すための目玉クリップを取り付けたさ180ｍｍに切り，図３に示すように下端から約１ｃｍの（図２)。上蓋のアクリル板中央に開けた穴にクリッ

ところに長さ２５ｍｍのゼムクリップを取り付けた。これ

プのつまみを差し込んである単純な構造だが，クリッは，おもりであると同時に，ろ紙と試験管内壁との接触を防いでいる。
４展開用試験管立て

横１列の４本立てとし（図１），安定化を考えて，底板を広くとり，側面には厚さ２０mmのワラン合板を

図１簡易ペーパークロマトグラフィー装置

図３試料スポットとゼムクリップ−１２７−用いた。試験管を鉛直に保持するとともに，展開液液④ろ紙を上蓋のクリップではさみ，ろ紙の先が展開液面の最初の高さを示すために，中板をとりつけた。まに浸かるようにはさむ位置を調整して，試験管の中

た，展開の様子を観察しやすいように，中板と天板にに吊り下げる。

は透明アクリル板を用いた。

⑤そのままの状態で１５〜２０分静置ののち試験管から

５．試料ろ紙を取り出し乾燥させる。

試料は，かき氷用メロンシロップと称する緑色の液⑥同時に展開させた対照試料では，赤色106号の着色体から実験段階で抽出する合成着色料である。これはスポットを先頭に青色１号，赤色１０２号がつづき，黄色４号と青色１号を含んでいる。これら２種に赤色

最後に黄色４号が並んだ。試料については，青色と１０２号と１０６号を加えた４種の着色料を含む溶液を対黄色のスポットだけが現れ，それぞれが対照の青色照試料とした。

１号と黄色４号に相当する位置を占めた。

６．展開液増尾')を参考にして以下の処方を工夫し，１５〜２０分
で明瞭な結果を得た。

学習での利用

平成６年１０月より１年間，小学校６年生を対象に．ｎ−ブタノール・・・・・・・・５０，１

当センターの実験室学習「ジュースの色は何？」が実

・１％アンモニア水・・・・・・・３０，１施された。この学習の前半では，市販のオレンジジュ・エタノール・・・・・・・・・・２０，１ースや，天然または合成の着色料を含む清涼飲料（後エタノールが多いと展開は早いが分離は不明瞭になっ者を用いたものは最近見かけない）を試料として，食た。ｎ−ブタノールの効果はその逆であった。

酢やアンモニア水による色の変化や，羊毛毛糸への染まり方が調べられた。
上記の抽出と展開の実験には後半６０分をあて，児実験

童２人が１台の試験管立てを用いて，緑色は青色と黄１．合成着色料の抽出

試料に糖分などが共存すると展開を妨げる')ので，色の着色料の混合の結果ではないかとの予想のもとに試料をメロンシロップから取り出すには，これらを除各自に実験を試みた。最初に作った小さいスポットか去する前処理ｳ§必要である。そこで，メロンシロップ

らとりどりの色が鮮やかに分離するようすは，かれらを試験管にとり，少量の食酢を加え，エーテルで脱脂の関心をそそったようであった。

した白色の毛糸を浸ける。これをホットプレート上の湯煎で加熱して，着色料を毛糸に染着させ，糖分など

備考

この報文は「浅田浩，岡野孝司，高橋敬治郎，森口から分離する。

この毛糸をビーカーにとり，１％アンモニア水を加一明，京都市青少年科学センター報告VOL､27,京都

えておなじくホットプレート上で加熱し，着色料を溶

市教育委員会，８（1996)」を，ペーパークロマトグ

け出させた。ここで毛糸をピンセットで取り除き，さラフィーに重点をおいて再録し，また装置については

らに加熱をつづけて煮つめた液を試料とした。

「森口一明，岡野孝司，浅田浩，同報告，６４」をも参２．展開とその結果照した。

①試料をろ紙の下から２ｃｍの位置に，直径３ｍ程度の大きさになるよう，つまようじを筆代わりにして参考文献

しみ込ませる（図３)。着色がはっきりするまでこl)増尾清，身近な食品テスト，誠文堂新光社，10‑13

れをくり返す。

（
1
9
8
7
）
（浅田浩）

②ろ紙の下端にゼムクリップを取り付ける。

③試験管に展開液を注ぎ，液面が試験管立ての中板の高さに届くようにする。
−１２８−

3‑16酸'性雨調査用雨水分取装置
この装置では，口径９ｃｍの採取口のふたが雨滴を受けたトイレットペーパーの切断によって開く。円盤の周囲にとりつけたフイルムケース製の８個の分取容器のうち，第一の容器で雨水が限度量に達すると，その重さで円盤が回転して第二に交代し，以後同様にして段階的に採取が進むも第八の容器にいたって回転が止まり，溢れた雨水は一括して大きい容器に蓄えられる。

・じようごのふたの自動開閉にモータを用いているた

はじめに

環境庁の酸性雨調査マニュアル1)に「初期降雨の容め，自作が困難で，また電源を必要とする。

量別分取は，雨水中成分濃度の変動や低ｐＨの出現等の実態把握に大きな役割を果たしてきた。しかし，こ2．開発した分取装置の特徴

れらの分取は，その成果に比して，採取ならびに分析

本報の分取装置の特徴は，以下の点である。

に多大な労力と費用が費やされているという問題があ｡機構がわかりやすく，生徒の興味関心をひく。

る』との記述がある。本報の装置は，これらの問題を｡軽量コンパクトであり，容易に持ち運びができる。

解決するものであり，学佼での酸性雨の調査を進め，｡初期降雨を数ｍｌ程度ずつ７段階に分取でき，かつ環境問題に対する生徒の興味や科学的な考え方を伸長

残りの全冒量為採取できる。

させるものである。

｡分取容器は着脱自在のため，ＰＨ測定などの作業が１．従来の技術

やりやすく，洗浄が容易である。

従来，各調査機関で初期降雨を１mmごとに段階的に｡電源・動力源等を必要としない。

分取する場合，例えば図，に示すようなフロート栓付
きの採水瓶によって分取している。このような採水瓶

装置の構造による分取方法の問題点は，次のようなものである。

１．雨水分取装置（図２）の概要

・採水瓶が特殊な構造のため，一般の市販品での代用

降雨があると，じようごの上のふたを支えている細が難しく，また洗浄も容易でない。

いトイレットペーパーが切れて，ふたを転倒させ，じ・採水瓶の容量が固定であるため，分取する割合を変

ようごを開放する（図３)。

える場合は，採水瓶またはじようごを交換しなければならない。

。採水瓶を階段状に並べるため，分取装置そのものが大きくて重くなり,設置作業や移動等が容易ではない。
鐸

図１採水瓶を用いた分取

図２雨水分取装置−１２９−

（図４では反時計回り）に回転を始める。雨水が１番
お目の分取容器に徐々にたまっていき，この容器が下降

黙
に
=
●

参

、

図３ふたの開放

すると，２番目の分取容器がじようごの下の出口位置にきて，同様に雨水を採取し始める。以下同様に８番目の分取容器まで，順番に雨水を採取していく。この間おもりと各容器の分取した雨水とが適度にバラン
スを変化させるため，各容器にはほぼ所定量の雨水を自動的に分取することができる。

捕集された降雨がじようごの下から出てくると最初８番目の分取容器がじようごの下の口に対応する位の容器に入る（図４)。この容器は全部で８個取り付け置にきたとき，おもりが支持板のもう一方の側にあたられており，ちょうど遊園地の観覧車のように，採取

り，円盤はそれ以上回転しなくなり，残りの雨水はす

した雨水の重量で回転する仕組みになっている。とこべて８番目の容器に入る（図６)。オーバーフローしたろが，このままでは急速かつ不規則に大きく回転して分は，下に設置した別の容器に直接集められ，残りのしまい，さらに最終的に回転を止めることが不可能で全量を採取する仕組みになっている（８番目の容器にある。そこで，これらの課題を解決するために，本装は，後述のように，オーバーフローした雨水が，他の置では，回転するアクリル円盤の背面の特定位置にお分取容器に入らないような工夫がしてある)。

もりを取り付けた（図５)。

Ｙ鮒難

L畠毒＝＝二』図６オーバーフロ一のようす

図４最初の容器での採水のようす
２雨水分取装置の各部の構造▽(1)回転部（図７）

回転部は分取容器と円盤からなる。分取容器はフィルムケースを切断し，ドリルで穴をあけ，上の部分の左右両側を斜めに切り落として用いた(図８)。斜めに切ったのは，回転時に他の容器と接触するのを避けるためである。図８の容器は８番目のものであり，オー
図５おもりの取り付け

バーフローした雨水が真下に落ちるように，容器の外側（向かって左側）の部分に切り込みを入れ，かつ左
おもりは初期段階で支持板の一方に接しており，初期位置決め機構を兼用している。１番目の分取容器に側の底の部分に真下に水滴を誘導するように，小さな爪状の塩化ビニル片を取り付けた。

雨水が分取されていき，おもりがアクリル円盤に与え円盤（３mm厚，直径140mmのアクリル板）の外側部

る回転モーメントより，１番目の分取容器に分取され分に８本のアクリル棒を垂直に均等に接着して，容器た雨水による回転モーメントが大きくなると，おもりを吊り下げるようにした。アクリル棒の先に短いゴムとの重量バランスが変化して，円盤が図５の矢印方向

管を被せて，作業時に容器が外れないようにした。こ−１３０−

(4)じようごのふた部分（図10）の容器に空けたぶら下げ用の穴はゴム管よりやや大きいので，分取後の容器の取り外しは容易にできる。なじようごを常時開放しておくと，じようごに乾燥降お，この円盤を支持台に固定し，スムーズに回転させ下物等が付着して，データーに誤差を生みやすい。そるために，回転軸に自転車のスポークを使用した。

れを防ぐために，降雨時に無動力で自動開放できるふたを取り付けた。

ふたの部分は薄い塩化ビニル板で作り，これがおも淵りによって回転し，開く仕組みになっている。設置時は幅10mm程度に切ったトイレットペーパーによって，
ふたはじようどの上に固定されている｡降雨があると，雨によってトイレットペーパーが切れ，おもりの重さによってふたが開く。なお，ふたの上には，図２に見るような小型のとゆをマジックテープで取り付け，降。

雨をトイレットペーパーに誘導する。
図７回転部(5)格納容器（図１１）
材料は５mm厚のアクリル板と円盤を用いた。容器の

一

一

ｮ

一方に開閉自由な扉を取り付け，回転部とオーバーフ！

ロー用水槽の出し入れを行うようにした。

格納容器のサイズは，じようごの支持筒を合わせて

１

１１０×200×310ｍｍである。

図８８番目の容器

おぎ一一トイレツ ト ペ ー パ ー 固 定 用 ク リ ッ プ蝉蕨(2)円盤に取り付けたおもりについて

おもりは図９のような形にしてある，つまり，アクＪ席

且設殴時正面図側面図１'

リルパイプを２０mm程度に切ったものを円盤に接着し，ここに金属鉛の小さな粒を適量入れてシリコン栓で栓

L
U
l

■

をしておもりにしている｡このおもりの重さを変えて，それぞれの分取容器に採取する雨水の量を変えられるのも，この装置の特徴の一つである。

図１０自動開放のふたの部分

鶏Ｏ(3)じようごＩＩ

図９おもりのようす隈
一蹄瞳１１Ｊ

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ＯＩ

一一
Ⅷ
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﹄脚進

、
／

１‑Ｍ'
｜
￨
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雨水を受けるじようごは,市販のポリエチレン製で，ｒ

直径90mmのものを用い,下部に同じくポリエチレンチ

ューブの先を熱して細くしたものを取り付けて，分取
容器への雨水の誘導を確実にした。

￨
；
L
●

図１１格納容器の概要

−１３１−

再守

酸性雨の観測例

２．考察

特徴的な２例を以下に示すもじようごの口径が90mmであるから，１ｍｍの雨が降る

１．測定結果と4.5cm×4.5×冗×0.1＝約６．４cm3の採取ができる。

・データｌ

そこでデータ１では１〜７までの容器の雨水の量を足採取日平成３年６月３０日

すと29.1ｃｍ3であるから，29.1÷6.4＝4.5ｍｍの初期測定日時平成３年６月３０日１２:30〜13:００

降雨を７段階に分けて採取できたことになる。同様に採取場所当センター屋上

データ２では4.3mm分である。
データ１の雨は降り始めから集中的に降った雨であカーデイ（導電率計C‑l72）

り，比較的ＰＨの上昇は早く，導電率は低くなっている。一方データ２の雨はしとしと降り始め，後に激しｐＨ
ＱＪハＵワ色ｎＪｎＪへ﹄ＦＤ舟坐
●
●
●
●
ｑ︺●
冷牲●
４△●
４冬●
凡坐
△４
幻４
細坐

３３

残計

１２３４５６７り嘘澗７４１５６９９

ｍ

戸○

採取容器

６

全降雨量

爪採／に４４４４３３３０５９
７

計測機器堀場製作所ｐＨメータ（ツインB‑ll2）

導電率

く降ってやんだ。しとしと降る場合はＰＨが低く（酸いS/c､）

性度が高い)，導電率が高くなる。また，オーバーフロ

７
７

ー分との差が大きくなっている。

５
８
３
１

学習での利用２
７

当科学センターの高等学校夏季教員研修では，平成２６２年度に酸性雨を取り上げた。その時，酸性雨調査の３２

一例を示し，さらにその発展を目的として分取装置を１３

紹介し，先生方の関心を集めた。今回の分取装置は，

１

その時のものを改良し，より正確に採取できるように工夫したものである。

平成３年６月１５日に京都府下の城陽中学校の理科
・データ２

部顧問と生徒10名が当科学センターを訪れた｡その折採取日平成３年７月４〜５日

りに，酸性雨の観測方法について説明を行い，この分

測定日時平成３年７月５日

１２:１０〜１２:4０

取装置を紹介した。その後，生徒達は自分たちでも分採取場所データ１に同じ取装置を独自で製作し，夏休みを利用して酸性雨の調計測機器データ１に同じ査を行い，分取装置と調査結果を発表した。
その他京都市府下の各学校数校に製品化された分取

全降雨量５８ｍｍ

採取容器採取量ｐＨ

導電率装置が設置され，データの収集に利用されている。

（
c
m
3
）

(
j
u
S
/
c
､
）

１ ４ ． ６ ３ ． ７

１２
１

２ ４ ． ０ ３ ． ９

６８

上記教員研修会に参加されていた堀場製作所の永井３ ３ ． ５ ３ ． ９４６

博氏がこの分取装置の仕組みに関心を持たれ，双方で４ ３ ． ７ ３ ． ９４４改良を加えた後，堀場製作所で「レインゴーランド」

５ ３ ． ７ ４ ． １

３８として製品化された。

６ ４ ． ２ ４ ． ０

３
９

７ ４ ． ０ ４ ． １

４
１

引用文献

残 り ３ １ ０ ４ ． ５１７l)環境庁大気保全局，酸性雨等調査マニュアル，平成

備考

２年３月改訂版(1990）

計３３８（川浪重治）−１３２−

3‑17気体検知管用ガス採取器の工夫
使い捨て注射器のピストンの柄の２か所に支え棒を取り付けた。棒は，上端からｌ／３あたりを支点とし，柄とともに握る握り方に応じて開きあるいはすぼまる。
棒をすぼめてピストンを押し込み，検知管を取り付けて気体を吸引すると，筒の上縁で棒が開き，減圧によるピストンの戻りを防いで一定体積の採取を可能にする。

はじめに使い捨て注射器は，気密性も高く目盛りつきで正確に気体が量り取れるので，当科学センターでも容量

止める場合
ピストンを

50,1のものを簡易ガス採取器として実験室学習や教員押し込む場

講座などで利用してきた。しかし，先端に検知管を取り付けて気体を吸引すると，管内の抵抗によってシリ

図２支え棒の取付け場所

ンジは一旦減圧され，これがピストンを引き戻して，一定体積の採取を妨げる。この戻りを防ぐために，ピストンの柄に穴を開けて針金を通したり，切り欠きを棒の材料にはアクリルを用いたが，木材の利用も可

作って筒に取り付けた突起に引っ掛けたりするなどの能である。その場合には，ボルトの代わりに木ねじが方法がとられてきた。本報の方法は，支え棒をピスト使用できるので，柄の羽にねじ込みやすい。

ンの柄に取り付けるだけの簡単な工作で，柄の強度を損なわずに，操作性を向上させるものである(図ｌ)。

シリンジの先にビニルチューブをはめて，気体検知管の取付け部分とする。

使用方法

義ヅ

支え棒をすぼめたままピストンを押し込んでおいて，ガス採取器に検知管を取付ける。次に，洗濯ばさみを開く要領で支え棒の上端をピストンの柄とともに握っ蕊

て一定の速さで一気に引く。支え棒は筒の上縁で全開
図１ガス採取器

し，ピストンは50,1の目盛りで固定される。
約１分待って，気体の取り込みが終わりピストンが戻準備らなくなる頃を見計らって，気体検知管をはずし，変1．材料

色した部分の目盛りを読む。

・５０mlの使い捨て注射器．支え棒（8×94×5mm）２本

学校での利用・ボルト（の３×１０mm）２本

このガス採取器は，当科学センターの平成６年度小・ピニルチユーブ（外径6mm×30ｍ）

学校理科教材研究講座「ヒトとかんきょう」と，平成

２．製作９年度の同じく「からだのつくりとはたらき」におけピストンを50mlの位置に固定できる長さと，ピストンの柄と筒との隙間にゆとりを持って収まる細さの棒

る教材の一つである。各学校での学習に備え，参加教員合わせて約200名に紹介した。

を支え棒にする。棒の一端から37mmの位置にボルトを通す穴を開けピストンの柄に取り付ける（図２）。

−１３３−（永井貢一）

３−１８種子散布実験用ミニ風洞
風散布型の種子の飛びやすさの違いを比較できるように，前面のファンによる上向きの風の強さを背面の開閉窓で調節するミニ風洞を開発した。うちわに比べてミ
ニ風洞は，異種の植物間や完全な形の種子と綿毛や翼を除いた種子との間で的確な比較を可能にするばかりでなく，扱いやすさも手伝って児童に好評であった。

はじめに

普段は静的に見える植物も，種子の散布のためには○一Ｗ

活動的になる。水に流されるもの，動物に運ばれるもの，風に運ばれるものなどさまざまな方法で散布される。そのために植物はさまざまな仕組みを身につけている。種子に羽やとげが付いているもの，種子のまわ○山一りに果実がついているものなど，さまざまの非常に巧みな構造が見られる。

特に風散布の種子については，それを観察させると「実際に飛ばしてみたい」という気持ちをおこし，実験に必要な道具として，扇風機。うちわなど子供たちが提案する。そこで，子供たちが持ち運びできる程度に小さくて，風の強さが変えられるような装置としてミニ風洞を開発した。

構造

この風洞（図１）は，送風部通風部，および観察部からなりたち，通風部の下端前面に送風部，上端に観察部を配置した。主な材料は透明アクリル板で，ファンの取り付けに耐えるように，５mm厚とした。
−１．送風部

コンピューター冷却用のファン（直径85mm，7.5Ｗ）の側面をアクリル板でかこみ，前後両面には指が入らないように付属の安全金具を取り付けた。
２通風部

水平断面95×351,m，高さ205111ｍの筒で，その下端の前面を送風部に通じる開ききりの窓，背面を風を逃が図１ミニ風洞す開閉窓（幅95mm，高さ１００mm）とした。後者に取りつけた引き戸は，側板に切った溝に従って上下にスラ
３．観察部

イドし，また摩擦によって任意の高さでとまる。この気流の両端部をスポンジでふさいで，断面積を中央高さによって観察部に送られる風の強さが調節できる。

部の３５×35cm2に縮めた。気流の入口には，種子を載−１３４−せるステンレス金網（２０メッシュ）を張り，その上にのあるものと飛びやすさの違いを比べるというものでポリカーボネイトパイプ（内径３１mm，長さ150mm）をある。

立てて,種子の飛ぶようすが観察しやすいようにした。
使用法

児童はセイヨウタンポポの綿毛をとった種子と，ついたままの種子を同時にミニ風洞の網の上に乗せ，開

通風部の開閉窓を全開してファンを回し，観察部の閉窓をゆっくり閉じていき，どちらが先に飛び上がる

網の上に種子を置いて，筒をかぶせる。そして窓を少かを観察する。イロハカエデも翼のある種子と無い種

しづつ閉じていくと筒の中の種子が浮き上がっていく。

子で同じように比べる。

種子の飛びやすさは，この浮き上がりの程度によってまた，付着散布型の種子についても刺や毛を取り外して普通の種子とくっつきやすさを比べる｡こうして，ランクづけした。

児童は自分の予想した仕組みが散布に役立っているこ
学習での利用とを確認する。

この装置は，平成８年１０月より９年１２月まで，小この後，児童は上記４種以外の風散布型の種子と付学校６年生を対象にして実施された当科学センターの着散布型の種子合わせて６種類についても同様に観察

実験室学習「旅立ったね｣')における教具の一つであり，して散布法を予想し，実験でそれを確かめた。

児童は２人で１台を使用した。

ミニ風洞は，児童にとって扱いやすいためさまざま

ここでは植物の種子を素材にして，種子の外部形態な実験に自主的に取り組みやすく，非常に好評であっを観察し，種子の飛翻・付着等の散布法を実験して調た。また，開閉窓から出る風を利用するという予想外

べるとともに,散布のための仕組みを調べるなどして，の使用方法の提案まであり，児童は工夫しながら実験

種子の散布について考えた。

を楽しんでいた。

児童は，最初に，種子の外部形態を観察する。そして，散布方法を考える。用意した種子は，セイヨウタ
ンポポとイロハカエデという風散布の種子に加えてオ
オオナモミとアレチヌスピトハギという付着散布の種

備考

この報文は既報'）を，ミニ風洞に重点をおいて，再録・補筆した。

子である。これらの種子は多くの児童が見たり遊んだ

りしたことのあるもので,散布法も容易に予想できる。

参考文献

その予想をもとに実験で運ばれやすさを確かめる。

l)松井邦明，上平伸也，内海茂，永井貢−，京都市青そのための方法を考えさせると，風散布についてはう

少年科学センター報告VOL,29,京都市教育委員会，

ちわや扇風機で飛ばす，付着散布については布や毛皮

１
８
（
1
9
9
8
）

に付着させるという実験方法が児童からでてくる。

(松井邦明）

そこで，実際に実験が始まる。児童は付着散布型の

種子を布・毛皮や自分の服・髪の毛につけたり，ルーペや双眼実態顕微鏡で付着している様子や付着のための仕組みを観察したりする。また，風散布型の種子については，うちわで飛ばしたり，ルーペや双眼実態顕微鏡で仕組みを観察するが，飛びやすさの違いはわかりにくい。ミニ風洞はこの時に使用され，それぞれの種子の飛びやすさの違いを比べることができる。
次に，自分が観察した種子の仕組みが本当に散布に役立っているのかを実験で確かめる。方法は，散布に役立っていると思う部分の仕組みを取り外し，仕組み−１３５−

３−１９淡水貝類の観察
蝶番を下向きに二枚貝を立てる台と巻き貝を入れてその足を検鏡の位置におくた

めに回転できる円筒，およびそれぞれを収めて双眼実体顕微鏡のステージに載る水槽などを考案した。これらを用いて間近に見る構造や行動，さらにはヒメタニシの解剖で顕微鏡下に捉えた傭保育のう内の幼貝の小さいつくりは,児童の感動を誘った。

３．飼育

はじめに

貝類は不活発のように思われるが，適した観察器具

貝飼育用の水槽は市販の60cm水槽(60×29×35cm）

や双眼実体顕微鏡を使用すると行動や構造がよく観察を用いた｡底に３cm程砂を敷き，浦過器を取り付ける。

でき，児童の目を身近な自然に向けさせる。本報では，水は汲み置きの水を使用する。同様の水槽を用意しエ

琵琶湖水系産の巻き貝と二枚貝について観察器具に工アーレーションを取り付け，餌となる緑藻類を培養し夫を加えて教材化を試みた。単一の種としては，ヒメておく。巻き貝に比べ，二枚貝は飼育が難しい。水温

タニシは身近な場所でも採集でき，動きも活発で，児の上昇に弱いのかもしれない。

童の関心を集め易い教材であるが，他種の貝との比較はより効果的な学習を成立させるであろう。

教材の準備

１．採集用具と採集方法
巻き貝は石のすきまやくぼみにいることが多いので，
網は金魚網を園芸用の支柱などにくくりつけたものを使う。石などにこすれるため，枠をゴムチューブで補図１形態観察器具強した。砂などと貝を分けるため，目の粗いふるいを使用した。二枚貝は，琵琶湖疏水など水深のある所で観察

鉄製の枠(20×30×１５cm）の５面に１cmぐらいの目の１．観察器具

金網を張ってロープをつけ，底を引いて採集した。
２．採集した貝と採集場所採集した巻き貝２種と二枚貝３種を表１に記す。

形態と行動の観察には，それぞれに専用の器具を考案し，アクリル板で製作した。まず，形態観察のための器具一式を図１に示す。水槽（60×90×深さ５０mm）は，双眼実体顕微鏡のステージに載る大きさにした。
表１採集した貝の種類と採集場所
貝の種類
とメタニシ

採集場所
大津市浜大津琵琶湖疏水取り
入れ[I付･近ヤマトカワニナ

上に同じマ シ シ ミ

大津市南郷洗堰下流及び疏水
藤ノ森付近‐話タシジミカワ堂バリガイ

近年，数が減少しているため，採集は困難購入による人手。
宇治川三室戸付近

底に置くパイプ固定台（56×86mm，厚さ３mm）には二枚貝を立てる３種の穴（直径９，１１，１３ｍ）をあけ，巻き貝を入れるパイプ（内径２０×８５，１m）の固定のため，コーナー材を貼る。

行動観察水槽（20×125×深さ８０ｍ）には，無色透明のガラスピーズを深さ３cm程入れる（図４)。

解剖用にシャーレ，柄付き針，解剖用はさみ，ピンセット。

他に，観察用と解剖用を兼ねて双眼実体顕微鏡。

−１３６−

州淵￨撫潔淵洲測加j鋤jﾙﾙ蝉岬棚I燃縦紬湖獅棚雛fiI鯉獅瀧

図２巻貝の形態観察（ヒメタニシ）図３二枚貝の形態観察

図４行動観察(中央マシジミ，両端セタシジミ）(左よりマシジミ，セタシジミ，残りヒメタニシ）

学習での利用２．巻き貝の形態観察

形態観察水槽の底にパイプ固定台を敷き，パイプの以上の観察は，平成１０年１月から１２月の問，小学中に４個体ほど入れて，固定台に栽せる。薄めた緑藻

校６年生を対象とする当科学センターの実験室学習

水をパイプが沈む程度入れ数分おくと，殻から体を出「水中の生活者」 )に組み込まれていた。

し始める。パイプを回し，足を上に向ける（図２)。

学習は水槽中の貝の虫眼鏡による観察や，表１の５

ヤマトカワニナに比べ，ヒメタニシは体色が薄いので種を手に取っての仲間分けから始まり，生きた貝に素観察しやすい。双眼実体顕微鏡で観察すると，水槽中手で触れたがらない少数の児童もこの段階を経るこの貝の触角・眼・口・歯舌や水管が明確に観察できた。

とで｣慣れたようである。形態の観察には，各自が巻き

３．二枚貝の形態観察

貝と二枚貝それぞれの水槽（図２と３）と双眼実体顕形態観察水槽に薄めた緑藻水を入れ，パイプ固定台

微鏡１台を用い，日ごろ見慣れない生きた貝の姿に感の穴に蝶番を下にし二枚貝を立てて置く（図３)。し動の声をあげていた。行動観察には，図４の水槽１台ばらくすると，貝が殻を少し開け，出水管。入水管・を２人で共用した。

外とう膜・足が観察できた。出水管・入水管の緑藻水最後にヒメタニシとセタシジミのどちらかを選んの流れも観察できた。

で解剖したが，とくに双眼実体顕微鏡で観察されるヒ

４．行動観察メタニシの幼貝の小さな眼や触角に目をみはってい行動観察水槽に薄い緑藻水を入れる。巻き貝と二枚た。解剖の後，その貝殻を標本にして持ち帰った。

貝それぞれ３個体ずつ入れてしばらく置くと（図４)，
二枚貝が足を使ってガラスビーズの中に潜って行く。

巻き貝は上へ上ったり，ビーズの上を這ったりしていることが多い。

備考

この報文は，既報')中の貝の観察に重点をおいて修正・加筆した。

５．解剖

巻き貝は大きめのヒメタニシ，二枚貝はセタシジミ

参考文献を使う。観察しやすくするためにどちらも薄い食紅水

１）永井貢一，上平伸也，松井邦明，山本佳孝，京都で飼育し，体に少し赤みを付ける。６０℃の湯にしば

市青少年科学センター報告VOL、３０，京都市教育委員

らく浸け，殻から少し体を出したら，柄付き針・ピン会，１７（1999）

セット・解剖用はさみを使って解剖する。どちらも緑

藻類で緑色になっている腸などが観察できる。ヒメタ
ニシの雌は５〜７月にかけて保育のうに数個の幼貝をもっていることがある。

−１３７−(山本佳孝）

3‑20フタホシコオロギの飼育と観察
フィルムケース利用の給水器やＰＥＴ製試料カップの産卵床などを工夫して，フタホシコオロギを年間を通じ飼育し繁殖させた。形態観察にはアクリル製角錐台形
ケースを用い，２個体を出会わせる溝形の誘導路によって行動を観察した。

はじめに新鮮な水が必要である。

フタホシコオロギは，奄美大島，沖縄，台湾，中国

以下は渡辺の報告に対する若干の補足である。

に生息し，冬期に休眠しない。そのため，温度管理に１．飼育ケース

気をつければ一年中繁殖可能で，神経生理学の研究材

プラスチック製衣装ケース（360×520×270mm）

料や小型捕食性動物の餌としてよく使用されている。

を使用した。蓋があることで，コオロギが逃げること入手先としては，肥虫類を扱うペットショップや教材やクモなどの捕食者の侵入を防ぐことができる。

生物を扱う研究所などがある。

２．冬の温度管理

フタホシコオロギは，大きさがエンマコオロギと同飼育温度が20℃以下になると鮮化率が落ち１５℃で程度であることや，雄の闘争心が強く，雄と雄同士，

はＩ玉発生が中断してしまう2)ので加温が必要である。

雄と雌，雄１匹だけの時の鳴き声がはっきりと違うこ

当科学センターの学習用には恒温室で飼育したが，保となどから，形態観察や行動観察にも適している。飼

温電球や白熱電球を飼育ケースの蓋に取り付けても加育は，低学年児童にも可能で，以下の方法はエンマコ温できる。100Ｗ白熱電球２燈の熱は，外気温が４℃

オロギやスズムシなどにも適用できる。

で保温材なしでも，水槽内部（600×290×3401,m）

を20〜26℃の温度に保つことができた。飼育ケース
飼育方法の周りを段ボールなどの保温材で囲むとさら保温の効

飼育法は，渡辺')を参考にした。その要点は次の３

率は上がる。また，園芸用簡易温室セットも保温に便

点である。

利である。

・乾燥状態を保ち脱臭効果を得るために，ケースの底３．産卵床にペット用のトイレの砂として売られているゼオ

産卵は湿ったところであればどんな所でも行われ，産卵場所が乾き過ぎると旺発生が止まるが，過湿でもライトを２ｃｍほどの厚さに敷きつめておく。

卵が腐ってしまい鮮化は見られない。鮮化は，２６℃･冬期の加温は市販の６０Ｗの保温電球と水槽用サーモスタットを組み合わせておこなう。

では産卵から約１０日後より始まった。鮮化が終わる

・餌はニワトリの餌，錦鯉の餌，ドッグフードなど固までの期間は適度な湿度を保つ必要があるので，十分形の飼料で飼うことができるが，乾燥飼料のため，吸水したバーミキュライトを入れたＰＥＴ製の試料カップ（径９０×５０ｍｍ）をさかさまにして（図１）産卵床とすると，蓋の部分に水が残り目的を達することが(凧調只鋤』

できた。試料カップには３箇所ほど，コオロギ２匹が同時に出入りできる程度の穴を開けておく。穴は薄い
金属製筒を熱したものを当てると簡単に開けられる。
金属筒が細い場合は二つ続きの穴を開けておく。
４．餌

密閉した飼育ケース内はカビが生えやすいので，

図１産卵床

−１３８−

恩

図３観察ケース

図２給水容器議議蕊議 鍵塗』

食べ残しのない量を与える。１齢幼虫でも水を十分に与えていれば固形飼料だけでも飼育は可能である。しかし，生存率を上げるためには，適度に水分を含んだ

図４誘導路

柔らかい葉（アブラナ科のアブラナやタイサイなど）
誘導路（図４）は，厚さ３mmの透明アクリル板を用やカンナの花被などを与えると効果的であった。

い，側板（32×300mm）２枚を底板（38×300ｍ）

５．給水容器フイルムケースの開口部に近い側面にパンチで穴に接着して溝状とし，内側に黒い紙を貼ったものであ（径６mm）を２〜３箇所開けて，そこへ長さ約４cmのる。その両端から，出会わせる雌雄の組み合わせを変紐状にした脱脂綿を詰め，水を入れて蓋をした後，逆えてフィルムケースのコオロギを送り込み，行動や鳴立ちさせたものを給水に用いた（図２）。脱脂綿はきき声の違いを観察する。

つく詰めると水が出にくくなり，緩すぎると１齢幼虫

なお，脱出防止のため蓋もアクリル板で作りはしたがケース内にもぐりこんで溺死する。

が，鳴き声が聞き取りやすく，コオロギが逃げ出すこ

６．生育目数ともなかったので，やがて用いなくなった。

成虫になるまでの生育日数は約５０日である（飼育温度２５〜28℃）。成虫の雌雄を同じ容器で飼育する

学習での利用と，雌の生存期間が短くなる傾向を示すので，個体数

平成６年１０月より１年間，当科学センターでは小を必要とするときは，雌雄別に飼育するほうがよい。

学校６年生対象の実験室学習「草むらの演奏家｣鋤が大きな容器で雌雄を共に飼育する場合には，新聞紙を実施された。フタホシコオロギはその教材であり，上丸めたものや木切れなどを入れ，隠れ家をたくさん作

記飼育法によって年間を通じ供給された。

っておく。ただし，ベニヤ板にしばしば含まれる防腐

児童は二人一組となり，図３のケースを用いて雌雄剤などの薬品に対･して，１〜２齢幼虫は抵抗力が弱く，の判定を試みた後，鳴く様子をＶＴＲで視聴して調べ死ぬことが多い。

たいことを発表した。図４の誘導路は，指導者が準備したテーマの一つ「どんなときに鳴くか」に対応する。

観察方法

１．観察ケースでの形態観察

参考文献

生きたフタホシコオロギのからだのつくりを観察す1)渡辺克巳，神奈川県立教育センター研究集録，１１，

るために，台形アクリル板（上底１０×下底２１mm，高さ６０ｍｍ，厚さ３ｍ）４枚を接着した角錐台型の観察

２９〜32(1992）

2)高橋節郎，神奈川県立教育センター研究集録，９，ケース（図３）を用いた。これにコオロギを詰め，脱出防止のためにスポンジで蓋をして，肉眼および双眼

４１〜44(1990）

3)早川昇，永井貢−，ほか，京都市青少年科学センタ

実体顕微鏡で慨察する。

ー報告，VOL､27,15〜21(1996）

２．誘導路を使った行動観察（永井員一）−１３９−

3‑21柄付ミニプランクトンネット
小さい水榊中でも使えることを目的に，口径551,,,側長90mmの円錐型ネットに，

長さ１５()mmの柄を付けた。円錐先端の底管には，透明ポリカーボネイト管にゴム栓を施して用いた。ネット網地をNXXl7番のプランクトンネット用ナイロンとしたので，イカダモなど比較的小型の植物プランクトンをも採集できた。

はじめに(4)底管と円錐形ネットの取り付け

小学校５年生の「魚のたんじようと育ち」の単元で底管には透明ポリカーボネイト管（内径16,厚さ１，はメダカの水柳￨'でプランクトンを採集する。このよ

長さ５０mm）を用い，一端に赤ゴム栓をはめ，他端に底うな場合に利用でき，児童による製作も容易であるこ部約10mmを切断したネットを巻き付けた｡その接着にとを念1頭に，このネット（図ｌ）を考案した。

は耐水性を考慮してフィラメントテープを用いた。

このネットは，小型のために携帯にも便利であり，
Ⅱ'んぽや浅い池，潮だまりなどでも利川できる。

使用法

使用法は一般の柄付プランクトンネットと同様である。まず，このネットを水中で左右に往復させるように動かして浮遊物を底管に集める。底管のゴム栓を外して保存瓶へ移す。

また，定量的に汲み取った水から浮遊物を集める場
合にも利川できる。

●

学習での利用

平成３年１０月より１年間,小学校６年生を対象にし
図１柄付ミニプランクトンネット

た当センターの実験室学習｢水中の牧場｣')において，プランクトンを培養した緑色の水から，児童が２人１

製作方法

組でこのネットを用いて採水し，食物連鎖の微小な担(1)ネットの製作

い手を，イカダモのように比較的小型の種にいたるまで，検鏡することができた

ナイロン製プランクトンネッＭ１網地(NXXl7）を半

また，筆者は，学校現場でもこのネットを活用して

径130ｍ，中心角９０．の扇形にのりしろ１０ｍｍを付加した大きさに裁￨析し，のりしろ部分を両面テープで貼いる。

り合わせて円錐形にする。
備考(2)口部の製作と柄の取り付け

ビニル被膜付銅線（＃32）を用い口径55ｍの口部を

この報文は，「藤野義人ほか,京都市青少年科学セン作り，銅線をねじった部分を塩化ビニル製の柄（内径ター報告VOL,24,京都市教育委員会，９７（1993)」を

６，厚さ１，長さ150mm）に挿し込む。

一部修正して再録した。

(3)口部と円錐形ネットの取り付け口部の銅線を，縦に切れ目を入れた径５，ｍのピニルチューブで包み，このチューブと銅線の間にネットの参考文献

1)早川昇,藤野義人ほか,上記報告,VOL.24,19(1993）（藤野義人）

開口部約１０ｍｍを押し込んで取り付ける。

−１４０−

3‑22ボーリングコアモデル
京都市の地下鉄東西線のボーリングコア試料に基づいて，ｌ/100モデルを製作した。また，並べて観察するためのスケール入りモデル立てと，内容物のサンプルセットを製作した。これを用いることで，京都盆地の地面の地下にある地層とその広がりを容易に概観することができる。

製作

はじめに

地面の下はどうなっているのだろう，この問いに対１．モデル立てする答えとして，もっとも直接的に答えることができ

地下鉄東西線のボーリング調査の全域を教室の一壁

るのがボーリング試料だろう。この試料は，地面を垂面に収めるために，水平方向の縮尺をl/7500とすると，直に掘り下げ，取り出した円筒形の岩石を一定の長さモデル立ての台の長さが約７ｍとなった。これを取りごとに木箱に納めたものである。これにもとづいて，扱いの便宜上６台に分割した。台にモデルを立てるた

しかるべき縮尺でこれらを柱状につなぎ合わせた形のめに，ボーリング地点に相当する位置を資料にもとづモデルを作るならば，簡単には見ることができない地

いて算出し，海水準と規定した合板製台上に，穴をく

下の岩石のようすを分かりやすく示すことができよう。

りあけた。高さ35cmの位置に同じく合板製横板を渡し

さらに，いくつかの適当な地点のモデルを並べて比較

コアモデルを支えた（図２）。台板に対する横板の固すれば，地層の広がりまでわかるのではないかと考え

定は，両端の側板の他に，ロの字形に組み立てたアクられる。

リル製スケールに兼ねさせた。

幸い，京都市の地下鉄東西線関係の様々な資料が同モデル立てを教室の壁面に並べる際，図２のように，

市交通局から発表されている。すなわち，ボーリング

アートボードを背後に立て，テープで土地の輪郭線を試料と土質柱状図，およびボーリング会社ごとに作ら描いた。

れた地質想定断面図（図１に１例）である。これらの２．ボーリングコアモデル

学習への活用を申し出たところ，快く東山を含む37地台の高さを海水準，縦方向の縮尺をl/100,径30ｍｍ

点の資料の借用をご承諾いただいたので，教材としてのアクリルパイプの長さを海水準から地表までの高さ

充分なモデルを製作することができた。

とした。

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ボーリング資料中の地質想定断面図の１例

図２ボーリングコアモデル−１４１−

パイプには，以下のような種々の材料を詰め込んで地層を表示し，境界に透明プラスチックシートをはさんで混入を防いだ。データのない深部は，黒色製本テープで覆うこととした。
・表土＝とのこを砕かずに封入

・砂層＝荒目の紙やすりで円筒を作り差し込む

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聯

・泥層＝紙やすりで円筒を作り差し込む・レキ層１（大阪層群相当のレキ層）＝紫色の紙玉・レキ層２（段丘レキのレキ層）＝青色の紙玉

図３ボーリングコア立てに並べたコアモデル

・レキ層３（沖積層のレキ）＝黄色の紙玉・基盤岩＝灰色の画用紙

備考

なお，紙玉は猫のトイレ用品から適当なものを見つ学校でボーリングコアモデルを製作する際は，入手けた。

しやすく，身近な地質調査の利用を考えて，次のよう

３．その他に取り組んだらどうだろう。

モデルとそれを立てる台には対応する調査地点の(1)学校の地下のボーリング試料が保管されていればそれを用い，ボーリングコアモデルを製作する。

番号と地域名を記入しておく。

(2)できれば近隣校の試料も活用すると，数地点の地

また，内容物のサンプルを用意する。

層のつながりが見て取れる。

(3)アクリルパイプの代わりに紙筒などを利用するこ

学習での利用

このモデルは，平成６年１０月より１年間，中学校

とも可能であろう。

２年生を対象とした当センターの実験室学習「縞模様が語る盆地の歴史」！)，および同じく小学校６年生を参考文献対象とした「都人が立つ大地」２)において用いられたl)田中功一，中山浩，ほか，京都市青少年科学センタ

教具の一部である。

ー報告，ＶＯＬ27,京都市教育委員会，３１(1996）

中学生を対象とした指導は以下の手順で展開され

2)鵜飼隆政，ほか，同報告，２６(1996）

た。

(1)ボーリング試料の実物を提示し，実際の地下の岩

謝辞

石に触れさせる。さまざまな岩質の存在を確認する。

地下鉄東西線のボーリングコア等の試料について(2)１本のポーリングコアモデルを見せ，教材としては，京都市交通局高速鉄道本部建設部の鷲見敏一氏は模式的に作ったものであることを説明する。

じめ係員の方々にお世話いただきました。あらためて(3)調査地点の個数(37)は１クラスの生徒数に近い。

お礼申し上げますｂ（中山浩）

一人に１本のコアモデルをモデル立てに並べさせる。
(4)全部のコアモデルが並べられたら，教室の反対側に立ち，コアモデル全体をながめる（図３)。地層のつながりや大まかな傾向を発見させる。

以上のうち，ボーリング試料はどの生徒もよく観察した。コアモデルを並べ立てたことは，大量の試料をクラス全員で考察する上で役立った。

−１４２−

3‑23鉱物観察用の簡易蛍光装置
この装置は，蛍光灯照明器具に６Ｗブラックライト蛍光灯を取り付け，鉱物の蛍光現象を観察するためのものである。蛍光灯を上方からかこむ黒色アクリル板の覆いを取り付け，その下の試料台には黒ゴム板を貼るなど，紫外線が観察者の目になるべく入らないよう工夫してあり，暗室内で簡単に使用することができる。

その特徴をとらえる鉱物入門のための実験室学習とし

はじめに

鉱物は岩石の構成要素であり，子どもたちの身近にて，平成８年１０月より１年間，小学校６年生を対象

彼らが実際に鉱物に触れたにした「鉱物はつけん１−いろいろな鉱物一」 ）と中り，観察したりすることは少ない。その僅かな機会を

学校２年生を対象にした「Ｏｈ１ミラクル・ミネラル

印象深いものとして，鉱物，さらには自然への関心を−美しい鉱物の世界一」２)を実施した。この装置はそ高める一助にもと，この装置を考案した。

こで使用した教具の一つである。

存在する自然ではあるが

１．学習活動例（小学校６年生）(1)岩石は鉱物の集まりであることを調べる

装置の製作

この装置の構造は図１に示す通りである。紫外線源

花樹岩の風化によりできた砂（真砂）を観察し，そには，６Ｗのブラックライト蛍光灯を用いる。紫外線の砂は，長石，石英，雲母からできていることを知る。

が直接目に当たると危険であるので，311m厚の黒色ア

また，花闇岩，安山岩，玄武岩，砂岩などの岩石を双クリル板を用いて，蛍光灯を上方から取り囲むように

眼実態顕微鏡で観察し，砂のもとの岩石を探る。

ケースを製作し，これに蛍光灯を固定する。このケー(2)鉱物のいろいろな性質を調べる

鉱物の色や形を調べたり，硬さを調べたりして，鉱スによって，紫外線は試料台付近だけを照らすことになる。また，試料台は１０mm厚のラワン板で製作し，物によってそれぞれ特徴があることを調べる。

紫外線の反射を防ぎ，鉱物による傷を防ぐために黒色・鉱物による硬さの違い

ゴム板を貼る。

・条痕色
・結晶の形や色(3)発展的活動一鉱物の不思議な性質を体験する

学習での利用

当科学センターでは，さまざまな鉱物標本を観察し，・方解石の複屈折

・紫外線による蛍光現象（この装置を利用）
２装置の利用

この装置を４人１組で利用して，蛍石，珪亜鉛鉱，

方解石などの蛍光現象を観察させた。また，蟹石鉱山のずりから採取した岩石を細かく割り，蟹石の細片を選ばせて持ち帰らせた。

参考文献l)内海茂，鵜飼隆正，下田百代，山下正弘，京都市青少年科学センター報告VOL､２９，２５（1998）
2)中山浩，ほか，同上報告VOL,２９，２９（1998）
図１蛍光装置の構造（山下正弘）−１４３−

３−２４マグマを再現する電気炉の試作
台所用の七輪を断熱壁として，内側の側面を多少削り取り，径１０cmの丸炉が隙間なく収まるようにした。丸炉に500Ｗのニクロム線２本を取りつけると，時間を掛ければ炉温は１１００℃に到達できる。この炉での石英砂単独の融解は不可能であるが，重量比で石英砂４に対し６の酸化鉛を融剤として加えると１５分で実現した。

器具と材料

はじめに

・七輪（上つきこんろ，内径15.5cm）

マグマを再現するために，バーナーで直接岩石を加熱すると，融ける前に割れて飛び散ることが多い。こ・丸炉（横溝）100×100皿、（坂口電熱株式会社03‑

れは,温度むらによる膨張の違いが原因と考えられる。

3
2
5
3
‑
8
2
1
1
）

花商岩は，都市ガスと酸素のバーナーで加熱すると，。500Ｗニクロム線２本

比較的飛び散りにくくガラス状に融ける。しかし，融・ターミナル２個

ける範囲が炎の当たっている狭い範囲に限られる。岩・耐火れんが（Ｃ−１）２個

石全体を均一に加熱するためには,電気炉が必要であ・ふた（焼き物用のさや，直径14cm）

る
。

・石膏

筆者は,元明治大学講師後藤道夫先生に教えていた。コード類（差込プラグ，ビニル平形コード）

だき,七輪を断熱壁とした安価な電気炉(図１）を製作

・クロメルーアルメル熱伝対温度計(保護管つき，した。この電気炉は時間をかければ１１００℃程度の高温

旭産業株式会社06‑6362‑7922）を作り出すので,岩石の融解実験だけでなく,超伝導物

以下，マグマ用質の製作や食塩の融解実験，七宝焼きなどにも利用す・ステンレス製プリンカツプ（直径７cm）

ることができる。

。ふるい（＃lOO）

・石英の粉，酸化鉛，炭酸水素ナトリウム・るつぼぱさみ，溶接用皮手袋

七輪電気炉の製作(1)丸炉（図２）は２つに分割され，それぞれの内側の溝にニクロム線をはめ込むようになっている。半円形の部分を二つ合わせる時に左右のニクロム線が接触しないよう,注意して溝にはめ込む。なお,配線用にニク
ロム線の先端を下部３０cmぐらい，上部５０cmぐらい延ばしておく。ニクロム線は並列に配線する。

(2)丸炉がぴったりと入るように,七輪の内側を削る。
七輪の珪藻土は，加熱前なら比較的簡単にやすりで削ることができる。電動ドリルの先に歯車をつけて削ると，楽に広げることができた。

(3)ニクロム線の端を七輪の空気穴から出し,ターミナ

ルに取り付ける。ターミナルは石膏で七輪下部に固定
図１七輪電気炉

し，七輪の底に砂を入れ，左右にゆさぶり落ち着かせ−１４４−

約５０cｍ

ニクロム線

約３０ｃｍ

図２ニクロム線をはめ込んだ丸炉
図３融解した石英砂が丸炉のふたの上にる。丸炉を七輪に落とし込む。

(4)七輪にあいている小さな穴は放熱を防ぐ目的で石すると早くなった。石英砂４に対して酸化鉛６を加え膏でふさぎ，焼き物用のさやをふた，２個の耐火れん

ると，１５分の加熱で融解し，これを冷やすと黒曜石のがを下敷きとして利用した。

ようなガラス状になった（図３)。

(5)ふたに電気ドリルで穴をあけ,熱伝対温度計の先端が丸炉の中心部にくるように入れた。

学習での利用

この装置は,平成４年１０月から１年間，中学２年生を対象とする当科学センターの実験室学習「マグマ・実験の方法と結果
花簡岩に含まれる石英の融点は1800℃もあり，製作

岩石･鉱物｣')において用いられた教具のひとつである。

した電気炉の能力を超えた高温である。不本意である

学習は，近郊の花問岩風化地帯について実験を重ねてが，融剤として酸化鉛または炭酸水素ナトリウムを加地史をさかのぼり，最後に岩石を融解させると元のマえることにして，以下(1)〜(4)の手順を追った。

グマのようになる一例として，石英砂の融解を演示し(1)石英砂を細かくくだいて,ふるいにかけ粒をそろえたのである。

る。

(2)石英砂と融剤をよくかきまぜステンレス製カップ

備考に入れる。電気炉の中に入れ,ふたをして加熱する。

この報文は，「金剛晴彦,おもしろ実験・ものづくり(3)溶接用手袋をしてから電気炉のふたをあけ,るつぼ

完全マニュアル，左巻健男編，東京書籍，281(1993)」

ばさみでステンレスカップを傾けながら取り出す。

を一部修正して再録した。

(4)カップの内容物は固まらないうちにすばやくふたの上に流し出す。

参考文献

以上のうちの(2)において,融剤に炭酸水素ナトリウムl)吉田光席，金剛晴彦，ほか，京都市青少年科学センを用いた場合は,重量比を石英砂５に対して３とした。

ター報告VOL､25,京都市教育委員会，３５(1994）

30分加熱しても，石英砂は部分的に融解して固まるだ
けであった。石英砂の融解は，酸化鉛の割合を高く−１４５−（金剛晴彦）

3‑25虹のしくみを解き明かす四つの実験
小型投影機やリフレクタランプを光源として，そのスペクトルを①角形水槽，②

霧吹き，③丸底フラスコ，④虹ビーズを用いて作り出した。③は１個，④は多数の水滴のモデルである。①と③ではアクリルエマルジョンを添加して水中の光の経路を示した。②と④では児童各自に虹の見える位置と方向があることを気づかせた。

はじめに･角形水槽（１００×１００×200mm，３mm厚の透明アクリ

虹は，空中に浮かんでいる多くの水滴に光があたり，ルで製作）

その内部で屈折と反射をすることによって生じる。虹･スリット（プラスチックマウントに安全カミソリのの説明によく三角柱の市販プリズムが用いられるが，刃２枚で0.5mmぐらいの隙間を作る）

それだけでは虹と結び付けにくく，また，プリズムを･投影パネル（150×300mmのアートボードで製作）見慣れないことに由来する誤解も懸念される。

･アクリルエマルジョン'）（日本合成ゴム株式会社

そこで，三角プリズムを用いない４種の簡単な実験

JSRAE400アクリルエマルジョン，数滴）

を選び，それらを組み合せて，児童が虹のしくみを一

歩一歩追求できるように工夫した。選ばれたうち２種

2．空に虹をかける実験

は個々の水滴におこる現象，他の２種は水滴の集合に･強力な光源（500Ｗのリフレクタランプを使用）おこる現象を再現する実験である。前者に属する丸底・霧吹き

フラスコを用いた実験は，実験の組み合せを試行錯誤･バスタオル

するうちに，デカルトが球形の水滴を考えて虹の理論を立てたことにヒントを得て開発した。他の３種は参3．丸底フラスコによる水滴モデルの実験装置(図２）

考文献，あるいは在来の方法によった。

･光源（準備１に同じ）･光源の台（光源からの光の方向を定め，下記の絞り
準備も併用して，フラスコからそらさないようにする。

１．角型水槽による分光実験装置（図１）

図５参照）・光源（小型スライドプロジェクター）･スリット（準備ｌに同じ）

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釘隠$:郡伽椛舞側貯所沢I州ＷＷｉ
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田山

図２丸底フラスコによる水滴モデルの実験装置

図１角型水槽による分光実験装置−１４６−

･絞り（プラスチックマウントに黒い製本テープを貼り，のl2ITlInの穴を開ける）･丸底フラスコ２個（300,1,メーカー名などの表示

①

角形水槽

のない無地のもの，水を満たして水滴のモデルとする）･ゴム栓２個（上記フラスコ用）･黒色ビニルテープ（フラスコの首に巻く）･水槽（準備１に同じ）投影パネル回転の中心小型プロジェクター･投影パネル（150×300mmのアートボードで製仙作）･アクリルエマルジョン（準備１に同じ，水槽と一方②のフラスコに加える）④

４．虹ビーズパネル
・強力な光源（準備２に同じ）･虹ビーズ（の0.14〜0.26ｍのプラスチック製，中村
理科扱い）
図３角形水槽による分光実験｡黒いアートボード（280×400mm，壁面に設けた木枠にかけられるようにし，１枚ずつでも寄せ集めて
２．空に虹をかける実験

でも実験できるようにする）

実際の虹に一番近い形を再現できる実験である。光・スプレー糊（ビーズをボードに接着，ビーズはボーを背にしないと虹が見えないことや，虹には見える角

ドの地の色が見えなくなる程度に貼り付ける）

度があることなどを発見でき，虹ができるときの水滴
実験の果たす役割について考えていくきっかけとなる実験

１．角型水槽による分光実験である。ただし，太陽光のもとで作るものに比べると，光が屈折して分光する様子を観察できる実験である。

この実験の虹は淡いものである。

三角のプリズムという普段見'慣れないものを使用する

・光源は高い位置から斜めに照らすようにする。水びと，児童にとって特別なものであるという印象を与えたしにならないよう，テーブルなどの上にバスタオると考え，水を満たした角形水槽という身近なものにルをひく。霧吹きを使う場所を知らせ，その周りをよる実験とした。４人１組で行う。

児童が囲むようにする。

・スリットを光の線が縦になるように小型プロジェク

・虹が見えたら，見えた方向を指すように児童に指示

ターにセットする。

をしてから，指導者が霧吹きを使う。このとき，全・水を満たした水槽の中央より外側に光をあて，図３

員に見つけられるように，充分に時間をかけて虹探にあるように水槽の中央が回転の中心になるようにしをする。

ゆっくり水槽を回していく。水槽を通した光が回転・実験後，光源，水滴，虹を見つけた観察者の関係をと共に動いていき，ある角度になると分光した虹色

図示し，虹ができるときに水滴が果たす役割を考察の光が見える。投影パネルに光をあて，観察する。

する。

・分光した光が水槽のどのあたりから出ているか確か
め，水槽内での光の様子を予想する。

ようになるときに見ることができる。そして，この実

・水槽の水にエマノレジョンを数滴垂らすと，光が屈折している様子が観察できる。

虹は正光源，水滴，観察者の位置関係が図４に示す

験の場合のように，水滴の拡がりが局所的であったり，光源や水滴が観察者に近すぎたりすると，同じ位置に

−１４７−

光源

１０cｍ

分光した光
里'５フラスコと光源の配置

図４虹の見える角度

鼠

いても背伸びをしたり，しゃがんだりして目の高さを変えるだけで見えなくなる。しかし，虹が見えない位へ置があるということを知らせるためには，かえって有効であった。

悪 弓

またこの実験は，みんなが肩を寄せ合って虹を探す

尋ということで，和む時間でもあった。全員が虹を見つけるまで教え合ったりして活動していた。
水滴の役割を考察する活動では，光を背にしたとき

ざ
ざ‑

虹が見えることから光を反射しているという反応が見られた。また，虹色が見えることからこの時点で水滴

〆
〆

へ

〆
／

＝
＝〆 〆 垂が光を屈折させていると考える児童もしばしば見られた。

図６水滴による屈折を分かりやすくする

３．丸底フラスコによる水滴モデルの実験・フラスコ内部での光の進み方を予想し，エマルジョ

虹ができるときの一粒の水滴の役割を調べる実験でンで白濁させたフラスコと交換して観察する。横にある。空に虹をかける実験で確かめた「光源，水滴，セットしたスリットの光を球部の上部にあてながら虹を見つけた観察者の関係」（図４）をもとに，水滴

ゆっくりフラスコを上下させ，分光した光が現れる

モデルを使って光を背にしたとき虹が見えるわけや，位置を探すもその時のフラスコ内部の様子を観察す

光源の光が虹色に分かれて見えるわけを考える。４人る。

１組で行う。

虹色の線が現れているときの水滴内の光は,入口と、空中の水滴が球であることを知らせ，丸底フラスコ

出口で屈折し，内側で反射していることが確かめられる。水滴による光の屈折が分かりにくい場合は，実験の球部を水滴にみたてるようにする。

、小型スライドプロジェクターの光を20cm離したフラ１で使用した角形水槽にエマルジョンを数滴落とした水を入れ，図６のように置くと，分かりやすくなる。

スコ球部に当てる（図５）。

この実験で見られる虹色の線が，そのまま虹の正体、フラスコより光源側の机上に分光された虹色の線が現れる。投影パネルを置いて観察する。

であると思う児童がいる。しかし，虹の写真とこの虹−１４８−

色の線を比べると，前者では赤が外側，紫が内側であ

要部分である。

るが，後者では内外が逆転している。この虹色の線は，６年生は屈折による分光を学習していないが，角形

水滴一滴が出す光をパネルに投影しているもので，い水槽による分光実験を行うことで学習のベースをつく

わゆる虹ではない。実際の虹は多数の水滴が発する光

りだすことができた。それが，水滴の役割の予想や，が同時に観察者の目に入り虹となって見えているので水滴内での屈折・反射の発見，理解につながっていっ

ある。

た
。

４．虹ビーズ

備考

この報文は鵜飼ら3)および石倉ら!)の報文をもとに水滴が多数集まったところに光が当たるとき，どのように見えるか調べる実験である。虹ビーズパネル2）

実験を主眼にして再構成した。

での水滴の拡がりは，実際の虹のように奥行きがなく
平面的なものである。しかし，パネルを使った虹は鮮

参考文献

やかで，ライトを点灯している限り見ることができる。

l)塚本栄世，平成８年度東レ理科教育賞受賞作品集，・前述の光源を使用して２人で１枚ずつの虹ビーズパ

第28回，東レ科学振興会，４６（1996）2)内川英雄，ほか，昭和56年度東レ理科教育賞受賞作

ネルに光をあてる。

・パネルは手に持って，いろいろと角度を変えて観察

品集，第１２回，東レ科学振興会，６８（1981）

する。パネルから剥がれた虹ビーズが目に入ると，

3)鵜飼隆政，石倉一頼，ほか，京都市青少年科学セン

傷つけるおそれがあることを知らせ，取り扱いにはター報告VOL,30,京都市教育委員会，２７（1999）

十分留意するようにする。

4）石倉一頼，ほか，上記報告，７８（1999）

虹ピーズパネルを壁面いつぱいに貼って観察すると，
さらにいろいろな発見があり，パネルに近づいて見ると虹が小さく見えるようになり，自分を中心にした丸に見えるようになる。空にかかる大きな虹の半円は，この丸の一部であると発見する児童がいた。また，虹が大きいスクリーンに映っていて，みんながそれを見ているのではなく，一人ひとりがそれぞれ違った虹を見ていることも容易に気づいたようだった。虹を見な

がらパネルに対して平行に移動すると，虹の無かった所に虹が見え，自分に虹がくっついてくるように見える。これは，多数のビーズの発する光を観察者が絶えず虹として見ているためで，虹がついてきているわけではない。パネルから離れてみてみると，虹がだんだ
ん大きくなり，ついには１色の色しか見えなくなる角度を見つける児童もいた。このように，楽しみながら
虹についての重要な発見をすることができる。

学習での利用以上は，平成１０年１月より１年間，小学校６年生を対象とした当科学センターの実験室学習「太陽の光と

大気一にじのひみつをさぐろう−」３)の実験内容の主−１４９−(石倉一頼）

3‑26折り畳み式二至二分モデル
厚さ１ｍｍの塩化ビニル板を用いて，はさみによる工作を可能とし，大きさを確保しつつ材料の無駄を減らすべく天球直径を580ｍｍとした。そして，季節ごとの太陽の日周経路を外周とする３面と子午線を外周とする面とを組み合せ，台板に載せてモデルとする。収納には，台板を折り畳み，残りを押さえて平らにする。

はじめに出ないよう天球の直径を580mmとした。

季節の違いにより天球上の太陽の日周経路に変化が宮本')に従い太陽の南中高度から日出・日入の方位起こる。二至二分モデルとは，春分・夏至・秋分・冬と昼の長さを求め，各季節の日周経路を外周とする面

至の太陽の日周経路を立体的に表わしたモデルである。

（図１のＥ，Ｓ，Ｗ）を作図して切り出した。

従来このモデルは金属線を使ったものが一般的で，次に，天球の大円の半分で子午線を含む面（図１の

天球上の太陽の動きをより分かりやすくしたり，天球左上）をつくり，日出・日入を結ぶ線と交わる位置に，内部から見たイメージに近いモデルが考案されてきた南の地平線から55°の角度で幅２mm，深さは円弧のが，どうしても大型化せざるを得なかった。しかし，高さの約２分の１の切れ込みを入れる。また，Ｅ，Ｓ，運搬や収納が煩雑で使い勝手が悪くなっている。そこ

Ｗの円弧側にも同様の切れ込みをつくり，切れ込み同で，教室への持ち運びが可能で，短時間で簡単に組み士をかみ合わせ組み立てる。これをフィラメントテー

立てられ，しかも安価で，収納しやすい大型の二至二プでつないで白色塩化ビニル製の正方形の台板にのせ分モデルを考案した。

た（図２）。

なお，スチロール球をＥ，Ｓ，Ｗの円弧部に取付け，
太陽に見立てることもできる。収納の際は，組み合せ

/
1
A
ｒ

z
↑
０

面は分解せずに横から押し潰すように畳むことができ，Ｌ̲･￨一竺臨壷ごゴ

ナヶワ

子午線を含む面

春・秋分の経路を含む面

台板も小さく畳めるのでかさばらない。

７
５

Ｉ坐

JｘＦ

夏至の経路を含む面

冬至の経路を含む面

図２モデル完成図

図１各季節の日周経路と子午線を示す板（単位、）備考

このモデルは，平成２年度第１０回中学校理科教材研材料(1)塩化ビニル板(透明，１mm厚:600×350,600×200,

究講座の教材であり，参加者がこれを製作して，各自600×300を２枚，白色１mm厚:600×450,600×150）の学校に持ち帰った。

(2)フィラメントテープ，油性ペン，万能はさみ
参考文献l）宮本正太郎，概論天文学，地人書館，（1978）

製作法

塩化ビニル板を使用し，定尺の材料を用いて無駄が−１５０−（吉田光展）

3‑27パラソル宇宙
ピーチパラソルの周辺に黄道１２星座を描いた板を吊り下げて，中心の白熱電球を太陽に見立て，まわりの数組の生徒が各自地球儀を持ち込む。地球儀に付着した
水道用Ｔ字管利用の「宇宙潜望鏡」は，自転し公転する地球から見える星座を擬似体験させて，誕生日の星座がその日に太陽の宿る星座であることに気づかせる。

はじめに

地球から見る太陽は１年かかって星座の中を１周− − ‐ − −爪している。その太陽の道，すなわち黄道，にあるとして１２個の星座が選ばれている。黄道１２星座は星占い

3における誕生日の星座として，生徒にとってなじみ深

いものであるが，黄道の意味のわかる生徒は少ない。
また，地球の代わりに太陽を中心に置くと，太陽一地

も球−１２星座の位置関係が単純化されてわかり易くなる。

そこで，この太陽一地球−１２星座の位置関係を疑似体験できる場として，２名一組でいく組かの生徒が地球儀を持ち込むことができるような大きさの宇宙モデルを作ることにし，全体を支持する骨組みにはピー
チパラソルを用いた。パラソルの周辺をアルミパイプ
アルミパイプによって拡張し，ここに黄道１２星座を配置して，そ

図１パラソル宇宙の中心に太陽を置いた（図１）。ビーチパラソルが宇宙の骨組みになっているということ自体が楽しい教材となり，なごやかな学習の雰囲気をかもし出す効果がＩま，ちょうど実験机１台を取り囲むことになる。

④アルミのパイプ上にマジックテープを取り付け，適期待される。

当な位置に黄道１２星座の星座板を付ける。

⑤釣り下げたパラソルの真下に，太陽を表すｌＯＯｗの準備

１．パラソル宇宙（黄道１２星座と太陽）

白熱電球が実験机から５０ｃｍの高さになるように，①ビーチパラソルを吊り下げるためのフックを，教室の笠を外した電気スタンドを立てる。

天井に取り付ける。④の各星座板の中心の実験机面からの高さが約70ｃｍになるように吊り手の長さを調節し

２．地球儀と宇宙潜望鏡て，パラソルを天井から吊り下げる。

①地球の公転軌道を表す直径１．５ｍ程度の円をピニル②パラソルの骨の各先端部に圧着端子で長さ３０ｃｍのゴシートで作成する。シートには各月の公転位置を表

ムひもを取り付ける。ゴムひもの他端にはアクリル製

す数字を貼り付けておく。これを実験机の上に置く。
②地球儀は，径２０ｃｍの市販品を改良した。太陽を表のジョイントを結びつけておく。

③ジョイントには角度を調節した２つの穴があけられす電球に高さを揃えて，表面を水色に塗装し，電球ており，ここに長さ1.5ｍのアルミパイプを差し込による照明のもとでの昼と夜の区別がつきやすいよ

んで直径3.8ｍの八角形の枠を組み立てる。この枠うにした。自転には，２時間ごとにクリックを設け，−１５１−

時間設定の操作の簡単化を図った。

③「宇宙潜望鏡」（図２）は，地球儀の日本の位置に取り付けた。これは，水道管用の塩ビ製Ｔ字型ジョイントと塩ビ製の台板とからなりたつ。台板（5.5×１cm）は，地球儀の内側のナットと外側からのビスとで支えられて水平面内で回転し，その４本の腕にＴの水平画となる管（径３，長さ１０cm）を懐く。
Ｔの垂直画となる管は，水平面に対する傾きを自由に変えることができ，開口部から覗くと，幹の管との接合部に枝の軸に対して約１１０度の角度でとりつ
図３「黄道１２星座と星占い」の学習風景

けた塩ビ鏡がバックミラーとなり，方向を調節して，日本の位置から見える南の空の星座を視野に収めることができる。東と西の空の星座は，水平面の管を③公転軌道に沿って地球儀を１ヶ月ごとに移動させ，同じように記録する。

覗くことで同様に視野に収まる。

④観察結果を整理させ，誕生日の星座はその夜には見実験

えないこと，太陽は１月ごとに黄道１２星座をめぐ①パラソル宇宙の中に地球儀を持ち込み，地球の自転

ること，生まれた時その中に太陽があることで，星を再現する。日本における昼・夜の確認をする。

占いはその星廊存誕生日の星座としていること，な②指示した公転位置に地球儀を置き，宇宙潜望鏡を用どについてまとめる。

い，その地点で決まった時刻（夕方・真夜中・朝方）に黄道１２星座のうちどれが観察できたかを記

学習での利用

平成３年１０月より１年間，中学校２年生を対象と録する。

した当科学センターの実験室学習「黄道12星座と星ﾋﾞ
鏡占い」は，パラソル宇宙を実験室内に４機設置し，１

ｸﾗｽを１０人程度の４グﾙｰプに分けて実施した
塩 ビ製Ｔ等型
､、■

こ／

ヨイント

（図３）。地球儀は，２人１台の割合とした。計２時
間の学習時間における生徒の主な取り組みは，「準備１」の③〜⑤と「実験」の①〜④であった。

地 球賎

この学習では，星占いのシステムの一端を知らせて，占いを信じることに科学的根拠はないことを理解させ誇諺錘

ようとした。しかし，実際には科学的であるか否かを考えよう，という段階以上に踏み込むことは難しかった。
‑ア クリル板

備考

この報文は，「金剛晴彦，中山浩，吉田光度，京都市青少年科学センター報告VOL､2４，３３（1993)」の「パラソル宇宙」と「宇宙望遠鏡」に重点をおいて再録加筆した。
（中山浩）

図２地球儀に取り付けた宇宙潜望鏡−１５２−

3‑28太陽観察のための天体望遠鏡の工夫
望遠鏡を操作して直視と投影両方法で太陽を観察する生徒の安全を求め，ファインダーを白アクリル製投影式の手作り照準器に替えた。また，接眼用サングラスを排して減光フィルターとし，改造したその枠とフィラメントテープで脱落を防ぐほか，投影用接眼部の周囲のカバー等により，無事故で約２千名が学習を終えた。

はじめに

筒

太陽の観察は太陽投影板を用いるのが一般的である。
この方法は黒点の観察や記録には適当であり,安全であるが，生徒にとっては本当に太陽を観察しているという実感がわきにくい欠点がある。もし，直視で太陽を観察できれば,印象深い学習ができると考えられる。

図２減光フィルターの取り付け

しかし，このような観察は公開観望会などでもあまり行われておらず，生徒が今後体験することはまずなの穴がある。その穴の高さに合わせて十字線を書き込

いと考えられる。そこで，１名の指導者の下でｌクラんだ５０×60,,2の方眼紙をスチロール板で裏打ちしてスを約１０班に分けた生徒が,各班１台のかなり安価な

Ｃに貼り付ける。台板ＢにＡとＣをアクリル接着剤で天体望遠鏡を共用するとの条繍件下で，直視の際に普通接着した後Ｂを両面テープで鏡筒に貼り付ける。

に考えられる危険ばかりでなく，生徒の何気ない行動

太陽導入には，Ａの穴を通った光がＣの十字線の交に由来する危険をも可能な限り物理的にとり除く一方，

点にくるようにする。望遠鏡の影を最小にするよりも観察を円滑に進行させるべく，若干の工夫を試みた。

この方法が格段に速く導入できる。
２．対物太陽フィルター

接眼用サングラスは，長時間の使用で熱によって割準備れた例があると聞く。もし馳このような事態になれば，

１．太陽導入用投影式照準器

失明の危険も考えられる。

望遠鏡のファインダーを取り付けたままにしておくと，うっかりのぞくという危険がある。そこで，代わ

この危険を避けるべく，かわりに対物レンズの前にりに図１に示すような自作の照準器を取り付けた。照径１０cmの市販減光フィルター（図２）を装着した。こ準器は，．の字型で，厚さ５ｍ１，幅20mmの白色アクリ

れは金属を蒸着したガラス円板で,１０万分の１に減光

ル板３枚からなりたつ。板Ｂは長さ200ｍの台板で，する能力がある。また，集光前の位置で光の大半を反両端に長さ４０mmのＡとＣが向かい合って立つ｡Ａには射するので過熱することもない。

底辺から30mmの高さに太陽光線を通過させる径５mｍ

しかし,市販のままではフィルターの枠が浅いので，外れないようにフード全体にかぶさるような深さ15ｃｍのアルミニウム製の枠に取り替え,図２に示すように，
フィラメントテープで鏡筒に固定した。
唯一の危険性は鏡筒の運搬中のフィルターの破損である。これについては観察前に生徒。指導者双方によって確認するようにした。
３．太陽投影板のカノ吟
図１太陽導入用投影式照準器

使用した太陽投影板（ピクセン製）は支柱が２本あ−１５３−

って両者の間隔は約17cm，接眼レンズをのぞこうとし

ゴ
f
副
官
）

ても，まず，支柱間に頭が入ることはないが，これを使用する場合には減光フィルターが外してある。そこ
で，のぞくことだけではなく，接眼部における指など

望遠鏡のやけどをも防ぐために，図３に示すように，塩ビ製

露

太陽投影板今Ｎｉ
駒のカバーで投影装置の前半部をおおい，接眼レンズを

図３太陽投影板のカバー

スチロール製のコップで囲んだ６

科学センターの実験室学習「太陽」が実施された。ほ４．その他

使用した望遠鏡マゼラン（国際光器製）は，鏡筒はぼ40名の生徒に対して望遠鏡は直視用と投影用各５台，ともかく，架台．三脚等にかなりのがたつきが見られ各１台を生徒の１班４名が扱い,授業の前半90分の終た｡そのため,ちょっとした紘躍や風等で極軸や赤経．

わりに直視用と投影用の班が交替する。

赤緯軸がずれる心配がある。そこで，架台．三脚を角

生徒たちは，１年次において天体の単元は既習であ材．ボルトなどで補強し，極軸も固定した。三I印に砂る。しかし,太陽に限らず天体の観察経験者は，ｌクラ

袋をつけて安定させる方法もあるが，移動．設置の手スあたり多くても５名程度，望遠鏡操作を経験した生間を考え採用しなかった。

徒はあっても１名程度，まったくいないクラスも多数

また，赤経・赤緯の粗動・微動ねじを色分けしてわある。そういう状況であるため，「極軸をおおよそ北

かりやすくするとともに，直視用と投影用それぞれにに向ける」「粗動ネジと照準器をつかって太陽を導入

専用の望遠鏡を用いた。

する」「ピントを合わせる」「微動ネジをつかって太なお，一般に多人数の天体観察にはモータードライ

陽を追尾する」といったごく基本的な操作と，安全管ブのついた赤道儀式の架台が便利である。用いた望遠

理を徹底して指導した。極軸を北に合せる作業はどの鏡では，追尾は赤経微動ネジを使って観察者自らが行クラスも多くの班ができなかった。しかし，そこを設わなければならないが，天体の日周運動を体感できる

置し直してやると，あとはほとんどの班が太陽を導入

点ではこの方が良いかも知れない。

し，黒点のスケッチと直視による観察ができた。
生徒は，天体望遠鏡を自ら操作できたことと，直視使用法

で太陽の観察ができたことに大きな感動を覚えたよう指導者は，直視用と投影用のどちらについてもあらであった。反面，白斑や周辺減光にはあまり気付かな

かじめ赤道儀の極軸の角度を京都市の北緯である35。

かった。これについては，指導者が補足説明によってに設定しておく。生徒は，建物の南北線に合わせて極確認させた。また，この学習は天候に左右され,約2/３

軸を向けるだけで極軸をほぼ天の北極に向けられる。

の学校，２千名程度の生徒が観察を行ったが，心配さ

次に鏡筒を赤道儀に載せてバランスをとる。そして，れた事故ばかりでなく悪ふざけ等も１件もなく１年間

粗動ねじをゆるめ，照準器を使って太陽を導入する。

の学習を終えることができた。

導入できればピントを合わせて，直視用ではそのまま観察する。投影用では，黒点を観察用紙にスケッチ

備考

し，また，太陽像を追尾してその方位を時間的に記録

この報文は，上記学習について報告した「山本哲朗，し，移動方向を確認する。この場合，追尾のための赤ほか,京都市青少年科学センター報告VOL30,京都市

径の調整は微動ねじだけで十分である。

教育委員会,３４(1999ｳ｣を望遠鏡に重点をおいて修正・再録したｄ（山本哲朗）

学習での利用

平成10年１月から１年間,中学校２年生に対して当−１５４−

3‑29ウズラ卵のパックケースを利用した反応皿
指示薬などで多数の試料溶液を同時に調べるために,小型であることとそれぞれの窪みの底が球面であることからウズラ卵の１０個入りパックケースを利用した。

１個のケースを切り分けて２個の反応Ⅱとし,裏面に白色水性塗料を吹き付けて呈色を見やすくした。

でも中心に集まり，このことが観察には便利である。

はじめに

教材教具に身の回りの資源の再利用を図ることは，従来から当科学センターでおこなわれてきた。ＰＥＴ

準備１．材料

ボトルとフィルムケースは各分野で用いられている。

・１０個入りのウズラ卵のパックケース。

化学関係に特有の例としては,たばこ用ライターの圧・白色合成樹脂塗料（水性)。スプレー式が便利。

電素子')による爆鳴気点火，香水瓶2)の比色管などがある。これらに，卵のパックケースの利用も加えたい。

２．製作

小学校６年生の「水よう液の性質」では，身近にあ卵のパックケースを上下に切り離し，２個の反応Ⅲる各種の水溶液の性質をムラサキキャベツ液やＢＴＢとする｡パックケース自体が透明で台の色が映るので，液などの指示薬で調べる。それらの結果を同時に比較

水溶液の色の確認がしづらい｡それを解消するために，するには,通常,多数の容器が必要である。卵のパック

裏面に白色水性塗料を吹きつける。

ケースは，透過光による精密な観察には不十分であるが,この必要を一挙に満たすとともに,破損の危険がほ

使用方法

とんどなく,家庭における児童の利用にも適している。

調べたい各水溶液をそれぞれのくぼみにスポイトで卵のケースといえば鶏卵用が普通であるが，ここで１〜２滴入れる（図１)。これに指示薬を加え，水溶液

ウズラ卵用を選ぶ理由は,全体に小型であることとその色の変化を観察する。

れぞれの窪みの底面の形状にある｡すなわち,最近では
鶏卵用が小さい平面を取っているのに対し,ウズラ用はほぼ球面を保つ｡後者の場合,試料溶液はたとえ少量

学校での利用

この反応皿は,当科学センターにおける平成９年度

小学校理科教材実験研究講座の教材のひとつである。

「水よう液の性質」の学習に備えて,参加教員約１００名に紹介した。

参考文献

１）KyotoMunicipalScienceCenterforYouth（山内新平)，LowCostEquipmentforScience
andTechnologyEducation，Vol．Ⅱ，ｐａｒｔⅡ，

Chapter61，UNESCO(1986）

２）長谷川治夫,理科教材教具開発ハンドブック,京都
市教育委員会，178,（1990）（永井貢一）

図１使用中の反応皿−１５５−

3‑30フィルムケースで作る吸虫管
軽量で破損しにくい小型の吸虫管で，長短２本のピニルチューブをフィルムケー
スの蓋と底とにそれぞれ通してある。長いチューブを息の通路とし，ケース内に突き出た端にはガーゼをあてがって虫が口に入ることを防ぐ。短いチューブは虫の通路で，底の中心をはずして通し，虫を捕まえた後，外側の端には適宜に栓をつめる。

はじめに長いビニルチューブ

吸虫管は小型の昆虫などを口で吸い取って採集する

短いビニルチューブ

道具で，標本として，あるいはアマガエルやカマキリなどの肉食性小動物の餌として，捕まえるのにはたい
へん便利な道具である。普通これは管ピンやガラス管を利用しているので，採集したものがはっきりと見えるが，取り扱いには注意が要る。ここで紹介するのは，材料にフイルムケースとピニルチューブを利用した小型の吸虫管で，製作は容易，軽くてしかも割れないの〃で，携帯にも便利である（図１）。
図１簡易吸虫管準備
１．材料

ケース内に空気の渦を作り，吸い取った虫を排出しや。長いビニルチユーブ（外径6mm×3001nm）１本

すくするためである。

。短いビニルチユーブ（外径6mm×40,皿）１本

最後にふたと身を合わせて完成である。

・フィルムケース１個・ガーゼ（30×30mmぐらいの大きさ）１枚

使用方法

・輪ゴム１本捕虫網を草むらの上で振ると小型の双迩目や膜迩

２．製作

目の昆虫を採集することができる。これらをこの吸フィルムケースのふたの中央に，長いビニルチュー

ブを取り付けるための穴を，ハンドドリルなどで開け虫管で吸う。捕まえたあとは，脱出防止のために，吸い込み口に短く切った割り箸等を詰めておく。

る。穴の直径は取り付けるビニルチューブの外径より少し小さめにする。小さ目の穴に通すことで，ビニルチューブはその柔軟性によって穴の直径いつぱいに広学校での利用

この吸虫管は，当科学センターにおける平成７年度小学校理科教材実験研究講座「生きものの１日のがり，抜けにくくなる。

次に，吸い取った虫が口に入らないように，ガーゼ

くらし」の教材の一つである。各学校での学習に備を二つ折りにしたものを，ふたの内側のチューブの先え，参加教員約１００名がこれを自作して各自の学校に輪ゴムで留める。

へ持ち帰った。

フィルムケースの身の底の部分には，中心から少しずらせて穴を開け，吸い込み口用の短いビニルチュー
ブを取り付ける。この穴もビニルチューブの外径より小さめにしておく。穴の位置をずらすのは，フィルム−１５６−（永井填一）

3
−
３
１

Ｏ

〆、ツ

トボトルによる水耕栽培と水蒸気の凝結

ペットボトルを上下に切り分け，上部の口を下に向けてコップ状の下部を載せる。
この口の周りを広げると球根などの水耕栽培が，口を閉じた上部に寒剤を満たすと，水蒸気が霧状の水滴になる。前者では，ジャガイモの発根から開花まで観察でき，
後者では，凝結核添加の影響も顕著である。

ペットボトル

はじめに

丙言可﹃鰯

の上部

中ほどにくびれのある1.5Ｌのペットボトルをくびれた部分で上下に切り分け，これから出発して，水耕具を作ることができる。

水耕栽培では，ジャガイモの発根〆発芽の様子がおもしろく，教材園での栽培と並行しての継続観察は，る
切

栽培容器や水蒸気が水滴に変化する様子を観察する器

児童の興味関心を高めることが期待されよう。注意深の縁に切り込みを人
凹凸をつけておく。

く世話をすれば，開花も可能である。

水蒸気の凝結は，暗室でライトを当てると，思わず「お−」と声をあげたくなるほどに印象的な実験とな

卜分発根したら水を減らして根だけ浸かるようにする。

る。ただし，水蒸気と雲，雨などの関係を推論するのに有効であるが，雲の発生に必要な断熱膨張がここに

図１ジャガイモの発根・発芽の観察は再現されていない。

これらの教具は，小学校教員対象の当センターの理科観察実験教材研究講座で，平成７年度に紹介した。

ジャガイモの発根，発芽の観察(1)ペットボットルの口より少し下の部分を切って，ジャガイモが落ちない程度の穴をあける。図ｌのように根が下に伸びやすいよう穴の縁に凹凸をつける。

(2)上部を裏返し，ジャガイモを置く。初めのうちはジャガイモの下部が水に浸るぐらい水を入れる。

(3)十分に発根したら，ジャガイモが腐らないよう根閉だけが浸かる程度に水を減らす（図１）。、(4)水はこまめに換える。

図２水蒸気が水の粒に変化する様子の観察

水蒸気が水の粒に変化する様子の観察(3)やがて霧状に水の粒が発生する。部屋を暗くして(1)ペットボトルの下部に，湯気が出ない程度のぬるライトを当てるとさらによく見える（図２）。

ま湯を入れる。

(4)線香の煙やマッチが消えた時の煙を入れると，こ(2)ふたをつけたまま上部を裏返し，寒剤（食塩と氷，れが凝結核となって，いっそう濃い霧状になる。

重さで約１：３）を入れる。

（鵜飼隆政）−１５７−

第４章科学活動を支援するマニュアル

開発教具展示コーナー：地学領域で開発した教材教具

4‑1使い切りカメラによる顕微鏡写真

はじめに

接眼レンズの外径顕微鏡の写真撮影は難しく，特別なアダプターが必に合わせる要なこともあって広まっていない。ところが，相場L）によると，使い切りカメラのレンズ部分を顕微鏡の接

黒板ゴム

メラレンズ

眼レンズにしっかり固定できる簡易アダプターを用い簡易アダプターると顕微鏡撮影が可能である。そこで，さまざまな工
夫をして追試すると，図１と図４のような鮮明な写真の撮れることがわかった。

指導者だけでなく，児童。生徒がこれを活用するこ

使い切 りとにより高い教育効果が得られるものと思われる。

図２黒板ゴムをカメラに固定

３．顕微鏡

ニコンＥＬを使用した。
被写体：ミジンコ

４・ろ光液

光源：自然光
（窓際）

接眼レンズ×１０

硫酸銅アンモニア液を使用した。これは，硫酸銅,０９をアンモニア水'00cm3に溶かして水で薄め,適当な濃度にして使用する。

対物レンズ×４

撮影方法
図１使い切りカメラによる顕微鏡写真，その１(1)プレパラートをステージに置き,明るさを調節してピントを合わせる。

準備(2)反射鏡の接眼レンズを静かに抜き取り,簡易アダプ

１．使い切りカメラ

ターに取り付ける。この時，顕微鏡とカメラのレン

使い切りカメラとして，フジフイルム社の「写るんズの光軸がずれないように注意する（図３Ｂ)。

ですＨｉ」を選んだ。レンズは，直径８mm，焦点距離(3)接眼レンズを付けたカメラを顕微鏡に取り付ける

35mmのプラスチック製の１枚玉で，シャッタースピー（図３Ａ)。光源を点灯し,ぷらないように気をつけ

ドは１００分の１秒に,絞りはｆｌｌに固定されている。

てシャッターを押す。なお，光源の選択については

フイルムは,感度ISO400のものが入っている。フラッ

次項にゆずる。

シュは付いていない。

２．簡易アダプター

撮影条件と写真の仕上がり

使い切りカメラはシャッタースピードが速く，顕微

版画用ゴム板に代え，黒板ゴムを用いて厚さを５ｍｍに増す以外は相場')に従った。これを長方形に切り，鏡撮影の場合は，光源が必要になる。また，フィルムその中央に顕微鏡の接眼レンズがぴったり入る穴をあは自然光に最適な感色性で作られているので，光源のけ，両面テープでカメラに固定する。この時，顕微鏡種類によっては，色温度を補正するフィルターやろ光と使い切りカメラの光軸がずれないように，接眼レン液を用いた方がよい。

表１に，撮影条件と写真のできばえについて調べた

ズとカメラレンズの中心を合わせる（図２)。

−１６０−

表１撮影条件と写真の仕上がり匪 卓 マ

被写体：アミメ

顕微鏡の倍率蝋(接眼レンズ少倍率×対物レンズの倍劉

ミドロ

畦

光鯨の種韻
１０×ＬＯ−ｌＯＯ

ｉＯｘ４：；4０

光源:100Ｗ白

１０×４０＝400
'h

鶏
鵜

寺 f

やや暗い

鮮明

霞

熱電球とろ光Ｆ液

自然光(窓際）Ｚﾛ,'f天時が最j1通,曇天・雨天時では暗く写る
蛍光灯

赤っ濠i,、

３つ

(
:
<
１
０
Ｗ
）

:
鶏
茄邑;,、

峠脚

償熟語球

黄ばむ

鮮明

評赤

<low昼白色）

被写体：ムラサ

【

白熱電球

鮮
i
胸

やや暗：

キツユクサの(１００Ｗ）ろ光椴使用

葉の表皮細胞ろ光波を光源の前に.置く

濃いと青く写るので,濃度に留意する（酢酸カーミン染色）結果を示す。これをまとめると，鮮明な写真を撮るた

光源：自然光めには，次の点に留意する必要がある。

（窓際）(1)光源は，自然光が最もよい。白熱電球でもろ光液を用いると鮮明に撮れる。

被写体：ジャガ

(2)倍率は，１００倍程度までなら鮮明に撮れる。４００

イモのデンプ倍以上の場合は，特殊な強い光源が必要である。

ン粒（ヨウ素なお，フィルム面に投影される明るさは，接眼レン

染色）

ズや対物レンズのフィルターの有無，ろ光液の濃度，

光源：自然光標本の種類や厚さ，標本の染色状態などの条件により（窓際）

図４使い切りカメラによる顕微鏡写真，その２接眼レンズ×10,対物レンズ×1０変化する。従って，写真の仕上がりを見て，適正光量
Ｂ

で鮮明な写真が得られた時のデータを記録しておくことが大切である。

参考文献l)相場博明，理科の教育，東洋館出版社，６７（1989‑7
月号）（藤野義人）

図３簡易アダプターと接眼レンズの取り付け−１６１−

4‑2たたき染めによる同化デンプンの検出
軟質塩化ビニル板

はじめに兎

植物が光合成によって葉の中にデンプンを生成してプいることを検証する実験は，従来，葉を脱色し，直接ヨウ素液を反応させる方法で行われてきた。しかし，

この方法は，脱色に用いるエタノールの取り扱いに注意が必要であった。

さんだ葉

透明ア

森')の｢たたき染め」は.葉をろ紙にはさんでたたき，
葉緑素といっしょにデンプンを取り出す方法である。

図１たたき台とその使い方

葉緑素だけを脱色すればよいので家庭用の漂白剤で脱色できる。また，５０分の授業時間内での生徒の個別実

市販のヨウ素溶液(0.5mol/１，ヨウ素の溶解度を高め験が十分可能である。さらに，実験結果は，ろ紙を記るためのヨウ化カリウムを含む)を水で30倍程度に薄録用紙として，コンパクトな形での保存が可能で，利める。

用できる植物は，森の例示によればヨ被子植物，裸子

７．その他

植物からシダ類にまたがる。このような理由から，広ピンセット・褐色滴瓶（ヨウ素液用)・バット（漂白液用と洗浄用）く学校現場に普及することを願うものである。
当科学センターの平成１０年度中学校理科観察実験

講座においては，たたき染めによるデンプンの取り出

実験

しからヨウ素反応の確認までの実習を行った。その経

１．転写

葉をろ紙にはさみ，図のように２つの板の間に入験もまじえて，この「たたき染め」を以下に紹介する。

れて上から均一に金槌でたたく。ろ紙の表面(外側）準備に緑色が薄く見えてくるまでたたく。

１．たたき染めに適した葉

２．漂白および水洗

ろ紙から葉を取り除き，ピンセットを用いて漂白液

単子葉植物に多い糖葉をもつ種の葉はヨウ素反応を呈しない。これら以外の緑葉６の入ったバットにつける。色が抜けたらろ紙を別のバ

２．たたき台ットにとり，漂白液を水で洗い流す二、

透明アクリル板と軟質塩化ビニル板（ともに５mm程

３．デンプンの検出

バットの上でろ紙全体にヨウ素液を滴下し，色の変度の厚さのものが好ましい）を重ね，一方のはしをフ化を観察する。

ィラメントテープでとめたもの（図１参照)。
ただし，当センターにおいては，経費を考慮して，アクリル板を３mm,塩化ビニル板を２mmの厚さとした。

参考文献

３．ろ紙

1)森英信， 昭和56年度東レ理科教育賞受賞作品集第４．金槌（板の薄い場合にはプラスチックハンマーや

１３回， 東レ科学振興会，３８(1981）（小笹和久）

木槌）
５．漂白剤

市販の塩素系漂白剤を水で３〜１０倍程度に薄める。
６．ヨウ素液−１６２−

4‑3ゾウリムシの培養一光のあたりにくい場所で−などの容器に入れて冷凍庫で凍結すると長期保存する

はじめにゾウリムシは，繊毛を使った活発な運動をはじめ，ことができる》

原形質流動や収縮胞の動きが顕微鏡で観察されるだけ

２．保存法

でなく，走電性があるなど，児童・生徒の興味関心を

稲わらを図ｌのように容器につめ，水を入れる。２

高めるのに適した教材生物のひとつである。以下に示〜３日してからゾウリムシを入れる。個体数はあまりすように，その培養には特別の設備を要しない。

増えないが，１年くらいはこのままで保存できる。

ゾウリムシを入れる

準備

アルミニウムはく１．ゾウリムシの入手までに用意しておくもの(1)広口びん，またはビーカー（500ml〜lOOOml）(2)アルミニウムはくｂ(3)水（水道水の場合は汲み置きしたもの）(4)ビール酵母，レタスの煮出し汁，稲わら，など

広口び

２ゾウリムシの入手方法(1)採集

どぶなどの水底の泥の部分，水田の水たまりやスイ

図１ゾウリムシの保存法

レンの枯れた茎・葉のしぼり汁などの水を採集し，双眼実体顕微鏡で確かめながら，スポイトで分けとる。
(2)関係機関の利用

学校での利用研修講座で配布されたものなどを利用する。

中学校教員を対象とする当科学センターの理科観察
実験講座は、毎年四月に「水中の微小な生物」と題す

培養る研修講座を開催して、参加者に数種類の微生物を配増殖と保存はアルミニウムはくで容器にふたをし、布し､それぞれの培養法を紹介しており、平成11年度

机の下など薄暗い場所で行うとよい。

には80名の参加があった｡その微生物のひとつがこの

１．増殖法

ゾウリムシである。

（１）ビール酵母法

備考

水500mlに対して，ビール酵母0．３９（商品名エビオ

培養には，他に市販のミネラルウォーターや栄養調

ス１錠）の割合で加える。２週間ほどで個体数が最大

整食品を利用した方法などがある。児童・生徒の自由となる。

研究のテーマとしても面白い。

(2)レタスジュース法

レタスを水で煮出して煮汁を作る｡レタスlOOgに対参考文献

して最終的に煮汁が200,1になるようにする。この煮・今堀宏三他編，生物観察実験ハンドブック，

汁をレタスジュースと呼び，２０〜30倍に希釈して培地

朝倉書店，２２９(1985）とする。この培地では，短期間(１週間位)に大量のゾ

ウリムシを増殖させることができるが，増殖後は急激に減少し死滅する。レタスジュースはフィルムケース−１６３−（小笹和久）

ヘヘヘ

4
−
４

ドリムシの培養

はじめに

家庭園芸肥料の利用一て培養液とする。これを広口びんに入れ，ミドリムシ

ミドリムシは〆体内の葉緑素によって光合成をする

一方で，鞭毛を用いて盛んに運動し，走光性を示すなをスポイトで加えて（図２）アルミニウムはくでふたをし直射日光のあたらない明るい窓際に置く。

ど，植物と動物両方の特徴を合わせ持つ興味深い生物である。培養は，今堀ら')に準じたが，特別な設備がなくても以下のように可能である。

スポイトで

、

ウムはく

ミドリムシを準備入れる

１．ミドリムシの入手までに用意しておくもの(1)広口びん，またはビーカー（500ml〜lOOOml）(2)アルミニウムはく(3)試験管(4)スポイト，スプーンなど
図２ミドリムシの培養法(5)水（水道水の場合は汲み置きしたもの）(6)家庭園芸肥料（商品名ハイポネックス）
２ミドリムシの入手方法

２．長期間の場合

基本的に短期間の場合と同様でよいが，植え継ぎを(1)採集
有機質に富んだ池や沼，用水路などの水を，水草や行わずに１年ほど培養液を放置しておくと，休眠状態

泥などとともにスポイト，スプーンなどで採集する。

になることがある。常にミドリムシの観察を行えるよ(2)関係機関の利用うにするためには，２ヶ月に１度くらい，新しい培養研修講座で配布されたものなどを利用する。

液に植え継ぎを行うようにするとよい。

３．ミドリムシの分離方法

ミドリムシを野外で採集した場合には，他の微生物学校での利用中学校教員対象の当センターの理科観察実験講座にが混入してしまう。その場合は採集した水を試験管においては，ここに述べたような培養法が紹介され，微移し，図lのように
アルミニウムはくでおおい，一箇所だけ開けておく。ミドリ

光蚤

一箇所だけあけて生物も配布されている。ちなみに，平成１１年度のこのおく（この部分を講座でとりあげられた微生物は，ミドリムシ，ゾウリ

スポイトでとる）

ムシ，ミジンコ2)，ボルボツクス3）,緑ソウ類2)である。

ムシは正の走光性に

より一箇所に集まる

参考文献

ので，その部分をスl)今堀宏三他編，生物観察実験ハンドブック，
朝倉書店，238(1985）

ポイトでとる。
図１分離法

培養法

2)大頭肇，本書次章

3)川口実，高尾久生，三重県総合教育センター科学技術教育研究紀要，第８号，２７(1998）

１．短期間の場合（小笹和久）

家庭園芸肥料を水1000ｍlに対し1ｍlの割合で加え−１６４−

4‑5ミジンコの培養一緑藻の培養も忘れずに−はじめに鋸ひ︒︒︲︒偉︽秘ｗ﹃︑の方法で行うと，最大400名の児童・生徒が観察する

い︑ ． ︾ 々 ・で，食物連鎖や光走性などの観察にも利用できる。次り●００という利点をそなえた顕微鏡観察用の便利な生物教材●００●●０タケ■

０
Ｇ●
Ｂ●
Ｇ
●●●Ｏ

●８０９９●●●

ミジンコは解剖せずにその内部形態までもが見える

●
●

●

Ｄ ●

，

● ●

．
．
.
､
二
つ
難

のに十分な量のミジンコを培養することができる。
図１ミジンコと緑藻の培養水槽
準備

１．ミジンコの入手までに

培養

(1)水槽

１．ミジンコの培養

ミジンコの培養には市販の水槽（60ｃｍ程度）が使い水槽に汲み置きの水を入れ，入手したミジンコを入やすい。ガラスびんなどでも代用できるが，口のせまれる。エアレーションを必ず行い，餌として緑藻を週いものは避ける。水の浦過器は特に必要ないが，水槽に１回程度与える。

の底には砂を３ｃｍほど敷いておくとよい。エアレーシ

２緑藻の培養水槽に汲み置きの水を入れ,市販の液体肥料を１０００ョンは必要である。

餌として緑藻を培養する必要があるので，ミジンコ

倍程度に薄めて入れる｡しばらくすると緑藻が発生し，用とは別に，同程度の大きさの水槽を用意しておく。

水が緑色に見えるようになるので,、これをミジンコ用

(
2
)
水

の餌とする。

水道水には残留塩素が含まれているので，そのまま

野外で採集してきた緑藻をもとに培養するのもよい。
１ヶ月に１回程度液体肥料を追加する。

用いないで，汲み置きにしてから利用する。

緑藻の培養は必ずミジンコの培養に先立って行い，(3)市販されている園芸用の液体肥料

商品名ハイポネックス。ミジンコの餌となる緑藻をエアレーションするほうがよい。

培養するのに必要である。

３．休眠卵

ミジンコは，水槽の条件が悪くなると休眠卵を産む

２ミジンコの採集

目の細かい金魚網を用意し，ミジンコのいる池などから採集する。金魚の餌用に培養されている場合もあことがある。この卵は，水槽の縁につくので，小さい水槽に保存しておくとよい。

るので，必要な場合は許可を得ること。

持ち帰るときには，酸欠にならないように携帯用の備考

エアポンプでエアレーションをしながら運搬するとよ平成３年１０月から１年間,当科学センターでは中学い。車の中では，特に高温にならないように注意する

校２年生総計約５千人を対象に実験室学習｢ミジンコ」

必要がある。

を実施した。その詳細は「小寺隆司，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL､24,京都市教育委員会，２４（1993)」にゆずるが，教材のミジンコは，年間を通じてこの方法によって供給した。
（大頭筆）

−１６５−

4‑6植物採集と標本作り
目次
はじめに

採集のための物の準備

服装／採集用具

採集のための心の準備

目的をきめよう／観察と記録を大切に／植物も自分の身体も大切に
採集と同時に記録をとろう

採集の方法

特徴を示す部分を採集しよう／採集のあと始末
標本の作り方形を整えて乾燥／台紙へ貼りつける

標本の整理と保存整理法／保存の際の注意

備考で，正しい方法を身に付けてください。

はじめに植物を研究していくのに，採集して標本を作ることは大切です。しかし，むやみに採集するだけでは意味

採集のための物の準備はありません。適切な方法で丁寧に標本を作り，きち

１．服装

んと保存するといつまでも利用できますが，いい加減

野外に出るわけですから，常に危険と隣り合わせでな採集方法や標本の作り方では，命ある植物を無駄にす。両手はできるだけあけておくようにしましょう。

してしまうだけです。

はき慣れたくつ，着慣れて動きやすい服（長袖，長ズ

採集に行く前の準備，採集の方法，その日にやること，次の日にやることなどを順に説明していきますのボン），つばのある帽子，軍手が必要です（図ｌ）。
カバンはリュックサックがよいでしょう。

ー可訓

一 つ ば の 3る 帽 子

ｒ︶

フ筆

つ

リュックサ ツクイールドノート

記用具
長袖シャツ
ﾉレーペ
●

０

せん定ぱさみ一

）

野冊

軍手一

長ズボン

・ビニール袋一一一一一

まきなれたくつ図１採集時の服装−１６６−

2．採集用具・せん定ぱさみ（柄に赤色か黄色のテープを巻いておくと，地面におき忘れても探しやすい）

信望遷言雪

・大きなビニール袋２枚（胴乱の代わり，植物を取り出す時には，１本ずつ引き出すと花や実が落
せん定ぱさみちやすいので,逆さにして一斉に袋から出す）

大きなビニール袋

・小さな紙封筒数枚（小さな植物を保護するために

産
参
・

必要）

・野冊（やさつ：新聞紙半ページサイズの段ボール

フィールドノート野冊

紙２枚を少し幅広のひもでしばったもの）

筆記用具

・新聞紙（はさみ紙用には，予想される採集個数に応じて，１ページごとに二つ折りとして野冊にはさんでおくが，標本作りのための吸水紙用ととも

図２おもな採集用具に，採集前日までに準備する）
・フィールドノート

す。自然保護のため，必要以上に採らないようにしま・絵符（えふ）しょう。また，根は必要がありませんので，残してお・筆記用具（鉛筆のほかに，細字用の油』性ペン）

きましょう。

・ルーペ（あると便利）

高山植物や天然記念物に指定されている植物など，・植物図鑑（ポケットに入る程度のカラー版があると便利）採集が禁止されているものは絶対に採ってはいけません。

(2)事故に気をつけよう
採集のための心の準備

野外では何が起こるかわかりません。できるだけ二１．目的をきめよう

人以上で行ってください。また，行き先は必ず家の人「日なたの植物」，「同じ仲間の植物」，「○○山に連絡しておきましょう。

の植物」など採集の目的を決めて，目的にあった採集

救急薬品を持っていきましょう。

をします。

危険な動植物に気をつけて採集しましょう。（マム

２．観察と記録を大切に

シ.･ヤマカガシ・スズメバチ・ヤマウルシなど）。

(1)観察を十分にしよう

すり傷や虫さされを防ぐ服装に気をつけましょう。

植物を採集するだけではなく，生えている場所とその様子，その植物の特徴などを観察します。

採集の方法(2)観察したことを記録しよう

１．採集と同時に記録をとろう

帰ってからの種類調べや研究に役立つように，観察

採集する前に植物をよく観察します。

したこと（植物の特徴，採集した場所の様子など）を記録します（図３，４）。くわしいことは「採集の方法」のところで説明します。
３．植物も自分の身体も大切に(1)植物を大切にしよう

植物は手で折るのではなく，せん定ばさみで切って採集します。

採集は，植物をもっとよく調べるためにするもので

図３絵符に記録図４フィールドノートに記録−１６７−採集した植物には，通し番号，教えてもらった和名，

簡単な特徴などを書いた絵符をつけます（図３）。花

花の色など植物の特徴，生えている場所・様子など観察したことをフィールドノート（図４）にくわしく記録

花
葉

しておくことも大切です。

２．特徴を示す部分を採集をしよう
葉

成長したものを採集しますｂできるだけ，花や実が付いているものを採集すると，あとで名前を調べると
きの手がかりとなります（図５）。

図５成長したものを採集する

根は必要ないので採集しません。
採集する大きさは，標本台紙の大きさを考えて，必要最小限の大きさで採集します。しかし，大きな場合

験は折り曲げて台紙に貼るので，花や実など必要な部分は必ず採集します。
小さい植物は，数本採集します。

胞子のう〜

シダ植物（図６）は葉柄の付け根からりん片がつく
ように採集します。シダ植物は胞子のうの形やつき方が種を同定する重要なポイントとなるので，胞子のうり

胸勝一弱綜一(地下茎）

図６シダ植物がついているものを採集します。
また，シダ植物の中には，胞子だけをつける葉（胞子葉）と胞子をつけない葉（栄養葉）の二形性をもつものもあるので注意しましょう。
３．採集のあと始末(1)乾燥を防ぐ採集した植物は絵符などをつけてビニール袋に入れ，乾燥してしおれるのを防ぎます（図７）。小さな植物蕊
図７ビニール袋に入れるは，小さい紙封筒で保護してビニール袋に入れます。
一一三一(2)野冊にはさむ採集した植物がある程度たまったら，野冊のはさみ紙（新聞紙１ページを半分に折ったもの）にはさんでいきます（図８）。昼食時に午前中に採集したものをはさむとよいでしょう。そのとき，採集した植物の大きさを整え，落ちそうな花や実に気をつけます。そし

総
墓

輝奉ソ

ﾐ
I
多
う
i
i
i
１

１一

デ

図'８はさみ紙にはさむて，記録した絵符は植物からはずして，はさみ紙にはさんでおきます。はさみ紙に油性ペンで書き写しておくことも大切です。

植物が全部新閉紙にはさめたら，野冊をひもでしっ
かりとしばり，持ち帰ります（図９）。

図９ひもでしばって持って帰る−１６８−

標本の作り方

１．形を整えて乾燥(1)必要なもの

W
1
W
i
i
I
唇

・吸水紙（新聞紙全紙２枚，８ページ分以上を一た
ぱとし，採集の前日までに数十たぱを準備）、

・押し板（少なくとも30cm×42cmを２枚）

鐙
､
Ｗ
＝

．少し幅の広いひも（長さ３ｍ程度）(2)吸水紙のはさみ込み

家に持ち帰ったらその日のうちに吸水紙のたばと採集した植物をはさんだはさみ紙を交互に，バランスよ

図１１乾燥の目安

く重ね（図１０），上下に押し板を当て，石やブロックなどを重しとしておきます。なお，葉が肉厚で乾燥し(5)乾燥の目安にくい植物は熱湯に２〜３分つけ，布にはさんで水分

１〜２週間程度でだいたい乾燥します。手で持ってをよくとってからはさみ紙にはさみます。

立ててみて垂れ下がるもの（図11左）は乾燥が不十分(3)整形です。乾くと全体がしっかりしてピンとたち(図１１右)，

植物を押した翌日に標本の形を整えます。折れた葉葉がぱりっと折れるようになります。

をのばしたり重なった葉や花がよく見えるようにしま２台紙へ貼りつけるす。この作業をしっかりしておくときれいな標本に仕(1)必要なもの

上がります。なお，長すぎる茎は普通は３段に折り曲・台紙（台紙とラベルがセットになっているものがげます。シダ植物のように葉の裏に特徴が見られる植市販されている。六つ切りの画用紙は寸法が同じ物もあるので，葉は何枚かを裏返しにしておきます。

たて42cm，よこ30cmで，それでもよい。）

・ラベル（たて７cm よこ12cmの大きさで，市販品(4)吸水紙の取り替えもあるが自分で作ってもよい。）

最初の１週間は毎日,湿った吸水紙を取り替えます。
はさみ紙はそのままにしておきますが，破損に気を付・帯紙（白い紙を3mm位の幅に切ったもの。デンプ

けながら開いて一つ一つの植物を観察することが大切

ンのり以外ののりをつけて使う。市販品もある。

です。

セロハンテープは耐久性が劣るのでよくない。）

吸水紙を取り替えないと，カビが生えたり，葉が落(2)貼りつけるときの注意（図１２）

ちたりします。植物によっては吸水紙を替え続けていラベルをはるために台紙の右下はあけておきます。

ても，葉が黒くなるものがあります。しかし，それは葉や花の形がよくわかるように，乾燥した植物を台紙

その植物の特徴ですので気にしないでください。湿っにのせ，帯紙ではっていきます。太い茎では，帯紙がた吸水紙は乾燥させて，何度も使います。

台紙から浮き上がる部分ができやすく，そこで茎が動いて固定したはずの標本を外れさせます。これを防ぐために，茎には，帯紙をできるだけ添わせるようにはります。

吸水紙のたば植物とはさみ紙

小さな植物は，同じ種類の何本かを台紙にはります。
そして，１枚の台紙には１種類だけの標本をはるよう
にします。

毒室十ｍ
図１０吸水紙をはさむ−１６９−

１．標本用の台紙を。たて42cｍよ,いているほうがよい。
FTL｣てはりつける。

・同じ大きさのテープを使ってはい
２．葉の裏もわかる

場合は，帯紙を茎に３．長い茎は折り曲るようにはりますのようなはり方では

４．根は採らない。

に動き標本がはずれ

・自然保護のたＡのように茎に添わ
・Ｂ．…

７．ラベルを右下に

ﾑ
ﾑ
ｰ
唾
ﾆ
ﾆ
ｺ
鍾
愛
二
:
轡
=
＝
畠

。たて７ｃｍよ一 一 一 一 一 ■ 一 一 一 一 一 一・科名，和名， 採集地，採集年月日，採集者などを記入します。

図１２標本を台紙へはるときの注意
科
和

名

採集地

採集年月日

蕊蜜竺翠

年 月 日

採集者氏名
備 考

図１４標本の整理

図１３ラベルの見本(3)台紙にラベルをはる(2)採集地ごとの整理

ラベル（図１３）は科名，和名，採集地，採集年月日，

校庭の植物，水田の植物，○○川河川敷の植物則○○山の植物と採集地や生育場所で分けてもよいでしょ

採集者などを記入し，台紙の右下にはりつけます。
学名は小・中学生には必要ありません。

う。

採集地は地図を見れば誰でもわかるように○○県，

２保存の際の注意

できあがった標本は直射日光の当たらない乾燥した○○町，○○山とていねいに記入します。

ところに保存して，カビが生えたりしないようにしま
標本の整理と保存す。また，虫に食べられないように，箱に衣装用の防１．整理法

虫剤を入れるのもよいでしょう。

台紙にひもを通すなどしてとじることはいけません。
１枚ずつ別々のまま，箱などにまとめて入れておきます（図１４）。
（１）自然分類にしたがった整理

標本が増えたら，合弁花植物と離弁花植物に分けた

備考

この報文は「第１回京都サイエンスコンテスト入選

作品集．付録，京都市教育委員会(1997)」を一部修正して再録した。
(大頭肇）

り，もっと細かくアブラナ科，キク科などのように科ごとに分けて整理するのもよいでしょう。

−１７０−

4‑7昆虫採集と標本作り
目次
はじめに

採集のための物の準備

服装／採集道具採集のための心の準備

目的をきめよう／観察と記録を大切に／昆虫も自分の身体も大切に

採集の方法と昆虫の持ち帰り方

観察して記録をとろう／種類ごとの採集方法／特別な採集方法

標本の作り方作るための道具／種類ごとの標本の作り方／ラベルについて

標本の整理と保存整理法／保存の際の注意

備考

はじめに

七２４塁

昆虫は地球上でもっとも種類の多い生き物で，動物全体の４分の３をしめ，種類数は７５万とも１００万とＩ十０も言われています。したがって，採集の方法や標本のi
ラ

作り方もさまざまで，種類ごとにちがうと言ってもよいくらいです。ここでは，比較的私たちの身近にいて，なじみの深いチョウ・甲虫・トンボ・セミ・バッタの仲間について，一般的な採集の方法と標本の作り方を説明することにします。みなさんが昆虫にもっと興味をもち，もっと調べたいと思ったときは，どうぞ自分のやり方で採集方法や標本の作り方を研究してください。それが，今後のお手本になるかもしれません。
図１採集用具採集のための物の準備
・三角紙・三角ケース（チョウやトンボを持ち帰る道

１．服装

野外に出るわけですから，常に危険と隣り合わせで具）す。はき慣れたくつ，着慣れて動きやすく汚れてもよ・虫かご・フィルムケース（昆虫を持ち帰る道具）

い服（長袖，長ズボン），帽子，軍手のほか，両手が・フィールドノート（手帳）（昆虫の様子や採集した

いつも使えるように，カバンはリュックサックがよい場所を記録する）

でしょう。

・筆記用具
･ルーペ

・昆虫図鑑

２採集用具

採集する昆虫によって準備する道具がちがってきま

すが，ふつう次のような道具を準備します。

そのほかの道具は，「採集の方法と昆虫の持ち帰り方」の項目で種類ごとに説明します。

・捕虫網（虫とりあみ）−１７１−

昆虫の特徴・採集した場所・行動の様子などを記録

採集のための心の準備します。

１．目的をきめよう「花に集まる昆虫」「同じ仲間（チョウ・トンボな

２種類ごとの採集方法

ど）の昆虫」「大文字山の昆虫」などと採集の目的を（１）チョウ

決めて，目的にあった採集をします。

チョウの仲間は，花に集まるもの，樹液に集まるも２．観察と記録を大切にのに分けることができます。いずれも捕虫網でつかま（１）観察を十分にしよう

えます。種類によって食草（幼虫が食べる植物）が決

昆虫を採集するだけでなく，住んでいる場所とそのまっているので，食草の前で成虫が卵を産みに来るの様子（えさを食べている．交尾している．卵を産んでいるなど）や，昆虫の特徴（形・色．もようなを待つ方法もあります。

採集したチョウは胸部を押して弱らせ，三角紙に入れて持ち帰ります。

ど）を観察します。

（２）甲虫（カブトムシ・クワガタムシ・カミキリム（２）観察したことを記録しよう

シ・ふん虫など）

帰ってからの種類調べや研究に役立つように，フイ

カブトムシやクワガタムシは樹液に集まるので，樹ールドノート（手帳）に観察したこと（昆虫の特徴・採集した場所の様子など）を記録します。

液の出ているクヌギやコナラの木に集まったものを手３．昆虫も自分の身体も大切にでつかまえます。

（１）昆虫を大切にしよう

カミキリムシは樹液に集まるものを手でつかまえる

採集は昆虫をもっとよく調べるためのものです。むほか,･花に集まるものは捕虫網でつかまえます。
ふん虫は動物の死体やふんに集まるので，動物の死

だに昆虫をとらないようにします。

高山の昆虫や天然記念物に指定されている昆虫など，体やふんを見つけたらそのまわりをさがします。

採集が禁止されているものは絶対にとってはいけませ

甲虫の仲間も，光に集まる性質を持つものがいるのん。

で，街灯などに集まって来るものを捕虫網や手でつか（２）事故に気をつけよう

まえます。

野外では何が起こるかわかりません。できるだけ二採集した甲虫は，フィルムケースに１匹ずつ入れて人以上で行ってください。また，行き先は必ず家の人

持ち帰るのがよいでしょう。ふん虫などは，からだがに連絡しておきましよう。

汚れていることが多いので，しめらせたティシュペー

救急薬品を持っていきましょう。

パーなどをいっしょに入れておくとよいでしょう。

危険な動植物に気をつけて採集しましょう。（マムシ・ヤマカガシ・スズメバチ・セアカゴケグモ・ヤマ

ウルシなど）（３）トンボ

捕虫網でつかまえます。水辺にいるものが多いので，十分注意しましょう。また，幼虫のぬけがらを採集す

すり傷や虫さされを防ぐ服装に気をつけましょう。

るのもよいでしょう。

採集したトンボは，三角紙に入れて持ち帰ります。
採集の方法と昆虫の持ち帰り方（４）セミ

セミは木にとまっているものを，捕虫網でつかまえ昆虫は種類によってすんでいる場所がちがいます。

採集に出かける前に，目的の昆虫の生活場所や特徴をます。幼虫のぬけがらも採集しておきましょう。
採集したセミは小型の虫かごに入れて持ち帰りま調べておきましょう。

１．昆虫を観察して，記録をとろう

す。

採集する前に昆虫をよく観察します。

−１７２−

（５）バッタ・コオロギ・キリギリス・カマキリ

ます（図３）。

草むらや木のしげみ，地面にいることが多いので，

オサムシやゴミムシは，はねが退化しているものが多く，びんに落ちると逃げ出すことができません。

捕虫網や手でつかまえます。

採集したバッタ・コオロギ・キリギリスは小型の虫（５）朽木採集法
倒木などの朽木にはクワガタムシなどの幼虫がいかごなどに入れて持ち帰ります。

カマキリは肉食性で，持ち帰るまでに共食いすることがあるので，１匹ずつ別の入れ物に入れて持ち帰るることがあります。朽木を持ち帰って，成虫になったら標本にします。

のがよいでしょう。

３．特別な採集方法

標本の作り方（１）スウィーピング（すくい網採集法）

標本の作り方も，昆虫によってちがいがありますが，目に見えている昆虫をとるのではなく，特定の昆虫

一般的にははねの形を整える「展迩法」と，足の形をの目当てなしに花や草むらを捕虫網ですくいます。小整える「展足法」というのがあります。ここでは種類

さな甲虫，バッタなどをつかまえることができます。

ごとの標本の作り方を説明します。

綱に入った昆虫は，大型のものは手で採集し，小型１．標本を作るための道具

標本にする昆虫によって準備する道具がちがってきのものは吸虫管（図２）で吸い取ってフィルムケースなどに入れて持ち帰ります。

ますが，ふつう次のような道具を準備します（図４）。

（２）ビーティング（たたき網採集法）

・展迩板（チョウ・トンボ・セミ）（大・中・小３種

花や木の下に捕虫網を受けておき，棒で花や木をた類ぐらい，セミ用には溝の広いものを使う）

たいて，落ちてくる昆虫を受け止めます。小さな甲虫・展足板（甲虫・セミ・バッタ・コオロギ・キリギリ
ス・カマキリ）などをつかまえることができます。

・昆虫針（００号〜６号まで７種類あり，標本にする（３）誘引採集

昆虫の大きさによって使い分ける）

昆虫の好むえさを使っておびき出す方法です。ク

ワガタムシなどは，糖蜜（黒砂糖をアルコール，ビー．まち針

ルなどにとかしたもの），チョウは腐りかけたバナナ・ピンセットなどで採集できる種類があります。仕掛けるえさの材

ｉ

料を工夫してみるのもおもしろいでしょう。

ハ（４）トラップ採集

昆虫が好むえさとともに，集まった昆虫が逃げな
いようにわなを仕掛ける方法です。特に有名なのがオ
サムシやゴミムシなどを集める方法で，地面にびんをｃ

まうめ，中に腐った肉片やふんをえさとして入れておき
展迩板

展足板

妻

卜三舎

昆虫針

灘
図２吸虫管

図３トラップまち針

無き針

図４標本を作るための道具−１７３−

針のさし方・柄つき針・紙テープ（トレーシングペーパーなどを幅５mmほどに切ったもの）・ティシュペーパー

L ／ ／ ／ ／ ／ Ｌ Ｊ,'／／／／』

〆

・防虫剤

、

隈 可
'／／／／／'／／／／／ノ

２．種類ごとの標本のつくり方（１）チョウチョウは大きなはねを持っているものが多いので，はねがよく見えるような標本を作ります（図５）。

三角紙に入れて持ち帰ったチョウは，そのまま冷蔵庫に入れて殺し，次の方法で標本にします。
ア．チョウに昆虫針をさし，展迩板の溝にまつすぐに

展遡の方法

さす。

イ．幅５ｍｍほどの紙テープを展趣板にまち針でと

ウ

｛
！

める。

戸 一 一

Ⅱ
、

ウ．紙テープをはねの上にあて，はねを広げて仮どめする。

エ．柄つき針で左前ばねの脈をひっかけて，前ばねの後くりが一直線になるように紙テープをとめる。

オ．右前ばねも同じように紙テープでとめる。
力．後ばねは，前ばねにつりあうようにして紙テープ

守

でとめる。

二匹

弓

キ．Ｉまらが下がらないように，まち針やティシュペー
パーでささえる。

､夕●
夕−６︲︑９︐１１・ＯＩＩシ

ク．ゴキブリやネズミの害を受けないように，防虫剤を入れた箱にしまい，乾燥させる。
ケ．１週間〜１０日で標本が完成します。
（２）甲虫（カブトムシ・クワガタムシ・カミキリム
シ・ふん虫など）

甲虫の標本の作り方は比較的簡単で，カブトムシのオ，力●●ような大型のものでも内臓を取り出す必要はありませ●●ん。はねをのばす必要はありませんが，足や触角をとぐ、 狸〆 ア■Ｐ

フイルムケースなどに入れて持ち帰った甲虫は，熱︒とのえます（図６）。

ｌ
j

、

ｂ

』
L

／ヨ、

出』

ー

ノ‐
LＩ
蕊

涙

湯をかけて殺すか，冷蔵庫に入れて殺します。ふん虫などはフィルムケースにしめらせたティシュペーパー

、などをいっしょに入れておき，からだの汚れをとってから熱湯で殺して標本にするのがよいでしょう。

図５チョウの展迩方法

−１７４−

一

ア．甲虫の右はねに昆虫針をさす。

で展迩をせずに横向きにはねをたたんだまま標本にす

イ．甲虫のささった針を，展足板にまつすぐにさし，ることもあります。

からだが回転しないようにまち針でとめる。

トンボのぬけがらは昆虫針にさして標本にします。

ウ．柄つき針で足や触角をととのえながら，形が決ま（４）セミ

ったらまち針でとめていきます。

セミはチョウと同じように幅の広い展迩板で展迩す

エ．特に小さな甲虫は細い紙の先にのりづけし，紙を昆虫針でとめます。（この場合展足の必要はありるか，甲虫と同じように展足します（図８）。展迩するとき，はねは図８のように整えます。

ません。）

セミのぬけがらは，昆虫針にさして標本にします。

オ．ゴキブリやネズミの害を受けないように，防虫剤（５）バッタ・コオロギ・キリギリス・カマキリを入れた箱にしまい，乾燥させる。

バッタの仲間は，Ｉまらが腐りやすいので内臓を取り

力．１週間〜１０日で標本が完成します。

出してから標本にします（図９）。甲虫と同じように（３）トンボ

展足します。

トンボは大きなはねを持っているものが多いので，はねがよく見えるような展迩標本を作ります（図７）。

〃

三角紙に入れて持ち帰ったトンボは，そのまま冷蔵庫に入れて殺し，チョウと同じような方法で標本にします。

ただし，イネ科の花の柄を胸からはらにかけて差し

はねのそろえ方

込んでおきます。はねは図７のように整えます。
トンボの種類を見分けるには胸のもようが大切なの

アイ
ウ

図７トンボの標本の作り方【】

図８セミのはねのそろえ方、〃

図６甲虫の展足方法

図９バッタの内臓の取り出し方−１７５−

３．ラベルについて

せっかく作った標本もラベル（図１０）がなければ価値がなくなります。特に形式はないのですが，作った標本の昆虫針に，採集地，日付，採集者を書いた小
さな紙をさしておきます。

採集地名
年 月 日

採集者

図１０ラベルの例

標本の整理と保存

１．整理法

昆虫の標本はすべて専用の標本箱に入れて保存します。大きさやタイプはいろいろなものがありますが，
きちんとしたふたのできるものがよいでしょう。

標本箱のすみに防虫剤を針にさして入れておきます。

採集の目的にそって，「花に集まる昆虫」「同じ仲間（チョウ・トンボなど）の昆虫」「大文字山の昆虫」など分類しておくとよいでしょう。

どんな昆虫を採集したのか，どの箱にどんな昆虫が入っているのかを，いちいち箱を開けなくてもいいよ

うに，ノートにリストを作っておくとよいでしょう。
２．保存方法

保存場所は直射日光の当たらない乾燥した場所がよいでしょう。標本箱に防虫剤とともに入れて整理しておくとよいのですが，年に一度ぐらいは点検し，防虫剤が減っていたら新しいものと交換します。

備考

この報文は，「第２回京都サイエンスコンテスト入選作品集，京都市教育委員会，３１(1998)」を再録したものである。

（矢延直樹）−１７６−

4‑8岩石・鉱物・化石の採集と整理
目 次
はじめに

採集の準備

注意事項／道具・服装

採集の要領

岩石・鉱物／化石

標本の整理と保存

採集後の持ち帰り方／クリーニング／整理

参考文献

また，ガイドブックなどで調べるだけではなく，最はじめに岩石・鉱物・化石は長い年月をかけてできたもので

近，採集に行った人から産地のようすなどを聞いておす。採集は，ただ単に集めるだけでなく，採集した後，くとよいでしょう。産地の現状や道路状況，交通手段

きちんとクリーニングしてラベルをつけ，分類・整理などが変化していることがよくあります。また，博物し保管します。そうしないと標本としての価値が失わ館などで実物を見ておくと参考になります。

れ，むだになってしまいます。

(2)鉱山や採石場での採集

岩石・鉱物・化石の採集は危険が伴うことが多いで採集にあたっては，必ず事務所などで許可を得ましす。採集の準備，採集方法，整理の方法などを紹介しょう。採石場では足場の悪いところや崩れやすいとこますので，安全で正しい方法を身につけてください。

ろがあったり，発破作業が行われることもあります。

自分自身が危険なだけではなく，事業所の方にも迷惑採集の準備となりますので気をつけてください。何気なく積んで

１．注意事項あるものであっても，かってに採集せず，どこから採岩石・鉱物・化石の採集にあたっては，次のような集すればよいか聞いてから採集しましょう。

ことに注意しましょう。

また，勝手に坑道に入ることは絶対にいけません。

(1)出かける前の事前調査

特に廃坑（はいこう）はいつ崩れるか分かりません。

最近では採集できる場所がだんだん少なくなってき

柵などがなくても，岩石・鉱物・化石が採集できるていますが，一般的には，岩石は川原で採集するのがような場所は私有地であることが多いです。できる限比較的安全です。京都では，鴨川や桂川の川原でも多り許可を得てから採集しましょう。

くの種類の岩石を採集することができます。化石につ(3)国立公園・国定公園・天然記念物指定地域
これらの場所は採集禁止です。また，これらの場所

いては，露頭（ろとう）といって地層が露出している
場所か，地層から崩れた転石が多く転がっている場所

以外でも禁止された場所で採集してはいけません。

などになります。このような場所としては，山間部の(4)危険・事故防止

小川や崖・海岸・道路の切り通し・工事現場などがあ

岩石・鉱物・化石の採集には多くの危険が伴います。

げられます。鉱物の産地は採石場や鉱山，山中などが採集に行く時は体調を万全にして，必ず大人の人とい多いです。このように岩石・鉱物・化石の採集地は危っしょに行くようにしてください。落石・転落などの険な場所が多いので，必ず大人の人といっしょに行く

事故は突然起こります。崖下や特にオーバーハングしようにしてください。

ているようなところなどに近づいてはいけません。そ

具体的な採集地は，図書館や大きな書店などでガイの他，危険な場所での採集は絶対に避けてください。

ドブックを探し，それを参考にしてください。

採集道具を使う際も，けがには十分注意します。ハ−１７７−

ンマーを使うときにはまわりに人がいないかどうかも(2)採集道具について注意しましょう。ハンマーが人に当たったり，割った①必ず持っていくもの（図２）

かけらが飛び散って目に入る場合もあります。また，・ハンマー（岩石採集用の6009〜1.2ｋｇ位のもの）

目の高さから上の岩石をハンマーでたたいてはいけま

・標本の包み（古新聞朝刊１日分程度。ティシュペー
パーやフィルムケース・ビニル袋等もあるとよい）

せん。突然の落石などの危険があります。

・地図（国土地理院発行の25000分の１地形図が適当(5)産地を大切に

鉱物や化石は長い年月を経てできたものです。一度です。事前に産地を記入しておいたり，歩いたルー
トを書きこむ）なくなってしまうと再び採集できない貴重な財産です。

・フィールドノート（野外で使える丈夫なノート。産採集した標本は大切に持ち帰り，きちんと整理します。
割った岩石のかけらの後かたづけはきちんとします。

地のようすなどの記録用）

また，他の産地の標本を捨ててはいけません。そのよ・ボールペンや鉛筆などの筆記用具

うな最低限のマナーは守ってください。

・油性フェルトペン（標本に直接，または包んだ新聞

２道具・服装紙に日付・標本番号などを書き込む）(1)服装について・雨具（カッパなどが防寒具にも使えて好都合）

産地が山中にあることが多いので，ハイキングに行
く服装が動きやすくて良いでしょう（図１）。

ト壷

・はきなれた運動靴（足もとの悪いところではゴム長靴が便利です。）
・手ぶくろ（軍手など）

・長袖シャツと長ズボン（虫さされやすり傷の防止用）

・リュックサックまたはナップザック（採集品でかな
り重くなるので，なるべく丈夫なものを選びます。）
・帽子后岨
図２採集に必要な道具②あれば便利なもの（図３）
・たがね（丸たがね，平たがね各大小１本ずつ）・ルーペ（６〜８倍程度の繰り出し式のものが使いやすいが虫眼鏡でもよい。）●．､｡。−
図３採集にあれば便利なもの

図１採集時の服装−１７８−

・ゴーグル（岩石のかけらやハンマーが欠けた時に目を守るためのもの。）･方位磁石（地図上での位置の確認用）･救急用品（けがをした時の応急処置用）

採集の要領

１．岩石・鉱物

岩石は風化していない新鮮な面の多いものを採集し

図４標本番号の書き方ましょう。採集した岩石は風化・変色した面を取り除
き形を整えます。標本の大きさは握りこぶし大くらい

間紙などの包装材に書いても良いでしょう。

が良いでしょう。

持ち帰る際は，岩石標本の場合は新聞紙で包むだけ鉱物はなるべく結晶の形が整ったものを採集します。

で十分です。しかし，鉱物・化石の場合は，母岩は固無理にその鉱物だけを採ろうとせずにまわりの岩石とくても，鉱物・化石の部分はもろいことが多く，工夫

ともに大き目に採集します。ティッシュペーパーなどが必要です。一般的には一つずつ母岩ごと新聞紙で包でくるんでから新聞紙で包むと，結晶面に傷がついた

みますが，その場合でも，化石のある面には二重・三り壊れたりしにくくなります。

重に新聞紙がかかるようにします。また特にもろくて

２．化石

くずれやすい化石の場合には，ティシュペーパーや綿露頭では無理に化石だけを割り出そうとせず，化石などで包み，小箱やフィルムケースなどに詰めます。
運ぶ途中で，標本どうしがぶつかって壊れないようを傷つけないように母岩（化石がついた岩）ごと大きに，動かないように詰めます。

く割り取るようにします。

地層からだけでなく，付近に落ちている転石にも化

２クリーニング

採集してきた標本から泥を落としたり，母岩から化石が入っていることがよくあります。また，化石は地層が堆積した面に沿って入っていることが多いので，石の部分を取り出す作業をクリーニングといいます。

ハンマーの先を使って層理面にそってはがすように割(1)岩石るとよく見つかります。

泥などを落とした後，風化した部分をハンマーで割転石から化石が出た場合，できればその転石がどの層のものなのか確かめておきます。川原で化石を見つって取り除き，標本箱に入る大きさにします。
(2)鉱物

余分な部分を小ハンマーで割り落とし，水で洗った

けた場合，その付近ではなく，かなり上流に化石を産出する露頭が見つかる場合もあります。

り，細かい部分は針先で泥を落としたりして，クリー

ニングをします。この時，割れたものは接着剤で修理
標本の整理と保存しましょう。

１．採集後の持ち帰り方(3)化石採集が終わったら，採集地，産状や採集年月日，標できるだけ母岩の部分を取り除く必要があります。

本番号などをフィールドノートに書きます。また，地

まず，はけ．ブラシなどを使って標本の泥落しを行形図にも採集地点と標本番号を記入しておきます。

います。壊れにくいものの場合は水洗いをしてもかま

番号の打ち方は独自のものでもかまいませんが，年いませんが，必ず陰干しをします。

月日を利用したものが後から標本の整理をする時にも化石のついた母岩を砂袋の上に置き，小型のハンマ便利です（例980823‑01…1998年８月２３日に採集しー・たがね．くぎなどを使って根気よく母岩を取り除た１番目の標本）。標本番号は，図４に示すように，

いていきますが，次のような点に注意します。

母岩に直接書き込みますが，標本の状態によっては新−１７９−

たがねを用いる時は化石を傷つけないように，たがNo.980813‑01

五墓壁堂

』
(
}
=
妙

採集地／滋賀県大津市藤尾
採集日／1998年８月１３日
採集者／科学太郎

鵜図６岩石・鉱物のラベルの例
No.980802‑01

主‑2‑江ﾕｰ茎三Ｚ

図５化石のクリーニングの仕方

新第三紀・綴喜層群

採集地／京都府綴喜郡宇治田原町
採集日／1998年８月２日
採集者／科学太郎

ねを当てる方向に気をつけます。あやまって化石を割ってしまった時は，接着剤で補修します。表面がもろ

図７化石のラベルの例

い化石の場合は，木工用接着剤と水を１対１でまぜた
液をあらかじめ塗り込んで補強とします。（図５）
岩石・鉱物の整理は，標本のすみに番号を記入した
上で，ラベルをつけて標本箱に入れて保存します。ラ

の先生に教えてもらうとよいでしょう。標本箱は空き箱等を利用して自作してもよいのですが，紙箱，ふた付のプラスチックの標本箱等が市販されています。これらは大きさが統一されていますので整理には便利でベルの大きさは標本やケースの大きさや形態に合わせ

す
。

３．整理

て，見やすい大きさにします。また，小さな標本やこわれやすい標本は管びんやふた付きのケースに入れま箱に入れた後は,産地や種類,年代ごとなどに分類・整理して，箱などに入れて保管します。

しょう。

なお，鉱物の中には空気中の酸素､や水分によって化学変化をし，色が変わったり分解するものがあります
ので十分に注意しましょう。また砥化鉱物は，他の鉱物に変化を与えるので別に保管します。

参考文献

・地学団体研究会京都支部：京都五億年の旅，1976,
法律文化社

・地学団体研究会京都支部:新･京都五億年の旅，1990,

化石についても岩石・鉱物と同様ですが，母岩の大きなかたまりの中に小さな化石があるような場合は，化石の部分を油性フェルトペンを使って丸く囲んでお・地学団体研究会京都支部：京都地学ガイド，1978,

くとわかりやすくなります。

・京都地学会編：京都地学図鑑，1993，京都新聞社

標本ラベルの記載内容は岩石・鉱物と化石で多少異なりますが，各自工夫してもよいでしょう。一般には，
標本番号，岩石・鉱物・化石の名称，産地，採集年月日，（化石の場合は年代地層名も）を書きます。（図６，７）

また，ふつう標本箱の底にラベルをしいてその上に標本を置きますが，この時ラベルの上に透明なシートをのせておくとにラベルが痛みにくくなります。
岩石・鉱物名や，化石の名称や年代は，本で調べますが，博物館での相談会などの機会を利用して，専門

法律文化社

法律文化社

・地学のガイドシリーズコロナ社
備考

本稿は，「第３回京都サイエンスコンテスト入選作
品集・付録，京都市教育委員会（1999）」を一部修正して再録した。

−１８０−（山本哲朗）

4‑9星の写真の写し方（固定撮影法）
目次
はじめに

機器と材料カメラ／レリーズ／フイルム／ほか５点
ねらいと手順いつ・どこ・なに／本番の手順

固定i最影の基本線で写す／点で写す

固定撮影の応用夕暮れと夜明け／人物／地上の景色
現像とプリントリバーサルフィルム／ネガフィルム

撮影の実際一準備から仕上がりまで一
備考

はじめに

満天の星空を見たとき，美しい夕焼けの中に現われる三日月や惑星を見たとき，その光景を写真に残しておきたいと思ったことはないだろうか？しかし,星の写真は普通の写真を撮るように簡単にはいかない。一定の手法を心得ておかねばならない。ここでは，比較的簡単に行える固定撮影法を紹介する。

星の写真をとる方法は大きく分けて固定撮影法とガ
イド撮影法がある。固定撮影法は三脚にカメラを固定してとる方法（図１）で，長い間シャッターをあけておくことによって星の動きが線となって写る。この方法は，第一に，簡単な準備で写せるので初めての人にはピッタリの方法である。第二に，工夫することによっておもしろい写真がとれたり，芸術的な写真がとれたりという大変奥の深い写し方でもある。

図１固定撮影法のための装置

ガイド撮影法は，望遠鏡などにカメラをのせて星の動きを追いかけながらとる方法で，これにより星が点となって写る。詳細は，本書「星の写真の写し方一ガ

イド撮影法一」を参照されたい。

１．カメラ

カメラにもいろいろな種類がある。例えば，
カメラにもいろいろな種類がある。例えば，レンズを交換できる一眼レフカメラ，簡単操作の全自動カメ
ラ，シンプルなカメラといえるレンズ付フィルムなど機器と材料があげられる。これらの中で，星の写真をとるのに最撮影に必要なものは次の通りである。

も適しているのは一眼レフカメラである。これから星●三脚，５．時計，６．星座早見盤・星図，意する必要がある。ただし，一眼レフカメラでも，星●へ︵↓一︹〃〃︐の写真をとってみたいという人は一眼レフカメラを用

懐中電灯，８．筆記用具（ﾃﾞｰﾀ記録用）の写真をとるのに適さない機種がまれにあるので，次

●

﹃●００−

カメラ，２．レリーズ，３．フイルム，

以下に個々の説明を行う。

の条件にあてはまるかどうかを確認されたい。

−１８１−

＜必要な条件＞ともいう）がある。ネガフイルムは普通よく使われる(1)シャッタースピードにＢ（バルブ）があること。

フイルムで，プリントしてはじめてちやんとした色が※シャッタースピードをＢにすると，シャッター

見られるタイプである。プリント料は安いが，星のこボタンを押している間，ずっとシャッターが開いとをあまり知らない写真店ではとんでもないプリントた状態になる。

をしてガッカリすることがよくある。リバーサルフィ(2)カメラにレリーズがつけられること。

ルムは現像すると見たとおりの色がフイルムに現われ(3)絞りが変えられること。

るタイプで，いわゆるスライド用のフィルムである。

※絞りとはレンズを通ってくる光の量を調整す

プリント料(ダイレクトプリントという)はネガフィノレ

るしくみである。この光の量をあらわす数字をＦ

ムからのプリントに比べて少し高いが，ほとんど失敗

ナンバーといい， …１．４，２，２．８，４，５．６，８，なしに美しく仕上がる。初めて星の写真に挑戦すると

１１,16,22,… といった数字で示す(例:Ｆ2.8)。

きは失敗の少ないリバーサルタイプのフィルムが無難

この数字が小さいほど，入る光の量が多くなる。

であろう。

もう一つフィルムで重要なことは感度(ISO表示で(4)ピントが手動で合わせられること。
※最近のカメラに使われているオートフォーカ

表す)である｡フイルムには大きく数字が書かれている

ス機構を働かせると星にピントが合わずシャッが，この数字が感度を表している。この数字が小さい

ターが切れないことがある。その場合は，オートほど星が写りに<く（低感度)，大きいほど星が写りやフォーカスを解除して，手動でCＯ（無限大）にピ

すい（高感度）ことになる。

ントを合わせる必要がある。

表１主なｶﾗｰﾌｨﾙﾑの例（平成１７年１０月現在）

次に，一眼レフのカメラならレンズの交換が可能で

一﹃
〃〃一﹃
〃〃皿︑
画″″．︻
麺″〃

一

グ︾釦画″″︾ｗロ″〃

一﹃︐●一﹃︽如唖〃〃″〃一﹃●Ｄ〃〃・厨緬

掴〆．●毎ｍ

﹃人﹃ノ＋ノ．﹃人

一一一

両〆．●﹃

〃″″﹃・″″″﹃●〃″″﹃

いるズームレンズでも使えないことはないが単焦点レ︑辺﹀〃▼︑当吻″▽︑辺﹀一″▽△吋亜︹Ｐ〃／・恥皿狩一〃〃〃・向皿村ヤノ／﹃

レンズが適している。最近のカメラには常識となって１−が写る広角（焦点距離24mm〜35mm）の単（固定）焦点や守守字余やれる標準（焦点距離50ｍ程度）か,標準より広い範囲

ペリア

100 400,800,1600
，

◎

400

チ
ュ
ラ

160０

，

、‑ﾙﾄﾞ

100 00１●

ｰﾊﾟｰｺﾞｰﾙト

M
ＡＸ
上争ユーテイ

ﾌｼﾞｸﾛｰﾑﾍ今ルビｱ

２．レリーズ00ロ

リバーサルフィルムンズに比べて明るさの点で不利となる。

８２８

感度(ISO)の種類

ネガフィルムあるが，固定撮影の場合，レンズは普通の撮影に使わ

400
400
，

00

感度(ISO)の種類
5０，１００

ﾌｼﾞｸﾛｰ計ムフ。ロﾋﾞア

100,400

星の写真をとるときには数十秒から数十分もシャッ

ｴｸﾀｸﾛｰﾑ

64,100,200,400,1600

ターをあけたままにする必要がある。レリーズは，そｴｸﾀｸﾛｰﾑＥ

100,200

ｺﾀﾞｸﾛｰﾑ

25,64,200のときに大変役に立つ道具である。ただし，カメラによってはそのカメラ専用のレリーズでないと使えない

４．三脚ことがあるので注意が必要である。

レリーズを使う理由は２つある。１つは，シャッタ
ーボタンを押すときにカメラがプレるのを防ぐためである。もう１つは，レリーズを押してロック状態にしたとき，ずっとシャッターボタンを押し続けているの

三脚はカメラを動かないようにしっかり固定するためのものである。したがって，少しの風でふらつくよ

うな弱々しいものは避けたいものである。できるだけ丈夫な三脚を使用するのが好ましい。
５時計と同じことになるので，長時間シャッターをあけておかねばならないとき，大変便利に使えるからである。
３．フィルム（表１）

カラーフィルムは大きく分けてネガフィルムとリバ星の写真を撮影した時刻やシャッターをあけておく
時間(露出時間)をはかるために必要である。秒がはかれるものであれば問題ないが，できれば暗やみの中でも見やすく，持運びに便利なものを用意したい。

ーサルフィルム（ポジフィルム，スライド用フィルム−１８２−

果につながらないばかりか危険である。撮影場所は昼

６星座早見盤・星図

星座早見盤は，目的の星座がいつどのあたりにある間に下見をするなどしてあらかじめ決めておいたほうかを知るのに大変便利である。星の写真をとる計画をが賢明である。理想的な場所としては視界がひらけてたてるときの参考になるのでぜひ用意したい。星座のいて近くに街灯がなく，しかも星が良く見えるところ

くわしい形を確認したいときは,別に星図（星の地図）と言える。さびしい場所や危険な場所には一人でいかが必要である。

ないよう注意してほしい。

７．懐中電灯(3)何を撮影するか

暗やみで時計や星図を見るなど，いろいろな作業を星の写真をとる場合，最初は明るく目立つ星座からするのに必要である。あまり明るいものだと，まぶし撮影するのが望ましい。ふだんから，主な星座を見つくて星が見えにくくなるので，必要に応じて，赤いセ

けられるようにしておくことが大切である。

ロファンを先にかぶせて輪ゴムなどで止めておくなど

く参考＞標準レンズ(50mm)でちょうど写しやすい星座

工夫が必要である。
春：北斗七星，しし座，うしかい座など

８．筆記用具とメモ帳

夏：さそり座，はくちよう座，わし座など星の写真のデータを記録するために必要となる。水秋：カシオペヤ座，アンドロメダ座性のペンは夜露などでにじんだり，書きにくくなった

秋の四辺形などりするので，筆跡の太いボールペンが好ましい。

冬：オリオン座，ぎょしや座，おおいぬ座など＜撮影データについて（表２）＞星の写真をとるときに，そのデータを記録しておくことは大切なことである。撮影データのない写真は価２．

値がないといわれるほどである。

(
1) カメラにフイルムをセットする。

撮影本番の手順（図２）(2) カメラを三脚に固定する。
固定撮影のねらいと手順(
3) カメラにレリーズを取り付ける。

１．いつ・どこ・なに(4) シャッタースピードをＢ（バルブ）に，絞りを決めた値にセットし，ピントをCO(無限大)にする。

（１）いつ撮影するか星の撮影で注意したいのは月の存在である。半月〜(
5) カメラをのぞきながら，目的の星座または星が入満月の月があると空が明るくなり，星が目立たない。

るように三脚のレバー等を調節し，最後にしっかしたがって，きれいな星の写真をとるためには，月のりと固定する。

ない良く晴れた夜を選ぶ必要がある。月の満ち欠けや(
6) シャッタースピード,絞り，ピントを再確認する。

出入りの時刻は新聞などにのっているので，これらを(
7) 時計を見ながら，タイミングをはかってレリーズ

参考にして，撮影できそうな日や時間帯を事前に考えを押し，シャッターをきる。
(
8) あらかじめ決めておいた露出時間になったらレておきたい。

(2)どこで撮影するか

リーズのロックを解除してシャッターを戻す。

夜になって写真をとる場所を探し回るのは，良い結(
9) 撮影データを記録しておく。

表２撮影データの記録例

最影日時：１９９９年６月１０／１１日

撮影地：京都府相楽郡笠置町

カメラ：オリンパス○Ｍ−１Ｎ

フイルム：フジカラーSUPERG400

N
o
.

撮影弁 象

レンズ

絞り（F）

撮影時刻

露出時間

２８ｍｍ

２．８

２１:００:００〜２１:００:４５

４５秒

１

おおぐま座

２

火星‑スピカの接近

５０ｍｍ

２

２１：３０:００〜２１：３０：１５

１５秒

３

さそり座

５０ｍｍ

２．８

２２:００:００〜２２:０５:００

５分

−１８３−

備考
人工衛星が横切る
車のライトが一瞬照らすフード(露よけ，光よ ナに効果大）L̲ぽ絞り
ピ ン卜(必ずＣＯに合わせる）
ン (レリーズをつける）

霞
Ｉ
ブ

シャッタースピード（Ｂに合わせる）

図２一眼レフカメラの各部分（例）

固定撮影の基本

りは開けぎみで，フィルム感度も上げる必要がある。

星は時間とともに動く（日周運動)。そのため固定撮<参考＞星を点に写す場合の目安

影で露出時間が長いと，フィルム上に星が線となって(1)標準レンズを使用する場合

・絞り･･･Ｆ２・フイルム感度…ISO800

写り,星の動きのよくわかる写真ができる｡ところが，(2)ズームレンズを使用する場合

固定撮影でも露出時間を短くすると，星が点のように・絞り…Ｆ４・フイルム感度…ISO3200写る。この写真では，星座の形がよくわかる。

・露出時間はいずれも１５，３０，４５秒

このように固定撮影の基本的な表現方法は，星を線で写すか,点で写すかの２通りに分けることができる。
１．星を線で写す（図３の例参照）

星を線で写す場合,露出時間は10分〜１時間程度必要である。しかし,街の灯りなどで空が明るいときは，

固定撮影の応用

１．夕暮れや夜明けの情景を写す（図３の例参照）

気をつけないと星の背景が昼間のように写る場合もあ

夕暮れの中の三日月や明るい惑星は非常に美しい。

る｡したがって,実際の撮影では空の明るさを考えて，このような情景は比較的簡単に固定撮影が可能で，カ絞り・露出時間。フィルムの感度を決定しなければな

メラの自動露出(A:ｵｰﾄ)機能に任せてシャッターを切らない｡絞り。露出時間｡フイルムの感度の組合せは，

れば，大体成功する。念のためその前後のシャッター

経験豊富なベテランでも迷うところである。

スピードで何段階かとっておけば安心できる。

＜参考＞星を線に写す場合の目安＜参考＞夕暮れや夜明けの情景を写す場合の目安

・絞り…Ｆ５．６.フイルム感度…ISO400｡フィルム感度…ISO400

・露出時間．絞り…開放かｌ段階絞る(1)空が明るい場所(市街地)…５，１０，１５分｡シャッタースピード(2)空が少し明るい場所(郊外)…１０，２０，３０分

カメラの自動露出（Ａ：オート）にまかせる。

(3)空が暗い場所…２０，４０，６０分

オートがない場合はカメラの露出計で決める。

２．星を点で写す（図３の例参照）

２．星空と人物等をいっしょに写す（図３の例参照）

星を点のように写すためには露出時間をあまり長くカメラの中には多重露出機能（フィルム１コマに重できない。写す場所やレンズの焦点距離によってちがねて写せる機能）を備えたものがある。この機能を使うが，露出時間はだいたい１分までにしておかねばな

えば，星空をバックに人物を写しこんだ写真が撮影でらない。露出時間が短いので星を明るく写すため，絞きる。具体的な方法は，１回目の露出で人物にピント−１８４−

を合わせて普通にフラッシュ撮影を行い，２回目はピ

ば，１コマずつスライドになって（マウント)，でき上ントを○○(無限大)，絞りを開放かｌ段階絞り星を撮影

がるのが普通である。スライドができなくてもいいのする。このとき人物の背景には山など光がないものをなら「スリーブ仕上げ」を指定すれば良い。ただし，選ぶと自然な仕上がりになる。人物の背景が星空の場

フイルムをカットする場所がわからないほど暗い写り

合，星を撮影している間，被写体の人物は動いてはい

方のときは，マウントやスリーブ仕上げを指定してもけない。なぜなら，顔に星が写ったり，人物の影が星

カットされずに長いフィルムのままで返ってくること

空に写っているような写真になるからである。

（長巻返却）がある。

望遠鏡の操作などを星空の元で行っている様子を表(2)プリント

すときに適している。

リバーサルフィルムからのプリントはダイレクトプ＜参考＞星空と人物をいっしょに写す場合の目安

リントと言う。初めは一番小さいＬサイズでプリントするのが無難である。それでうまく写っていることが確認できれば，必要に応じてさらに大きいサイズにプ

リントすれば良い。ダイレクトプリントはほとんど失敗なしに美しく仕上がるので安心であるが，原板と比
べて色や濃さの様子がちがっている場合は遠慮せずに「原板とずいぶんちがうのでやり直してほしい」と言うべきである。

２ネガフィルムの場合

３．星と地上の景色を同時に写す(1)現像

半月くらいの月明かりを利用して，星の写真をとる

ネガフィルムの現像仕上げは表４のように４種類あと地上の景色がはっきりと写る。このとき，月と反対側の方向を撮影するのが無難である。

る。現像に出すときにはやはり星の写真であると忘れずに言っておく方が良い。現像仕上げのうち，一般にフィルムの現像・写真のプリント行なわれる同時プリントは，星の写真にはあまり向い撮影したフィルムの現像と写真のプリントは，写真ていない。それは，何も写っていないと思われたり，

店にまかせるのが普通である。それだけに信頼できるプリントされてもひどい写真になることが多いからで写真店に依頼したい。店員が親切で，知識があり，いある。よほど星の写真に慣れた写真店でなければ，同

ろいろ相談にのってくれるような店が理想的である。

時プリントで満足できる結果は望めないと考えて良い

星の写真の場合は，まず，フィルムの現像だけ頼んだろう。現像されたネガは実際とは色や濃度が反転しで，うまくとれていたら，そのコマだけプリントしてているため，それだけを見ていてもリバーサルフイル

もらうようにするのが良い。

ムのようにどんな結果が得られたのか判断が難しい。

次にフィルムの現像やプリントを店に依頼するとき

そこで，ネガからリバーサルフィルムと同じ結果が得のポイントを紹介する。

られる現像仕上げ「同時ラッシュ」を指定するのも良

１．リバーサルフィルムの場合

い方法である。これは現像されたネガフイルムとそれ(1)現像に対応するリバーサルフィルム（ポジ）が同時にできリバーサルフイルムの現像仕上げは表３のように３上がるので，ネガのどのコマがどんなプリントになる種類ある。どの種類で頼むにしても必ず星の写真であかが視覚的に良くわかる。また，ネガからプリントをることを強調しておくことが大切である。言わなけれ依頼するときの見本にも使うことができる。なお，通ば，星の写真は一見何も写っていないように見えるこ常は６コマずつカットされるが，リバーサルフィルムとが多いため，誤って写っている部分ををカットされと同じくどこでカットしたらよいかわかりにくいときる場合がある。現像仕上げの種類を特に指定しなけれは，長巻返却されることがある。

−１８５−

表３リバーサルフィルムの現像仕上げ
備考

仕上がり方

種類

１コマずつのスライド

スライド投映機でそのまま映写。整理や取り扱いがしやすい。

スリーブ

６コマずつカット

長巻返却

カットされず長いまま一度に見比べるのに便利。スライド用のマウントは別売り。
誤って大切な部分をカットされずに済む。マウントは別売り。

マウント

表４ネガフィルムの現像仕上げ
備考

仕上がり方

種類
現像のみ

６コマずつカット

リバーサルフィルムでいえばスリーブにあたる。

同時プリントネガとともにプリント

同時ラッシュ

ネガとともにポジ

長巻返却

カットされず長いままきれいにプリントされることが少ない。無駄が多い。
リバーサルフイルムの場合と結果は同じ。仕上がりが遅い。
誤って大切な部分をカットされずに済む。

(2)プリント(3)撮影本番

ネガからプリントを依頼するとき，うまくプリント

・カメラにフィルムをセットし，三脚に固定し，レリしてもらう秘けつは見本をそえて頼むことである。そーズを装着する。

の見本はラッシュがあればそれを，なければ天文雑誌

・シャッタースピードはＢ（バルブ)，絞りはＦ２，
ピントはo・（無限大）に合わす。

等にあるイメージに合った星の写真を渡して「背景の色や濃さをこの写真のように仕上げてほしい」と頼め

・三脚のレバー等を動かし，カメラをカシオペヤ座にば良い。こうすることによってかなり希望に近いプリ向け，慎重に構図を決めてからしっかり固定する。

ントができてくるはずである。プリントが納得できな・シャッタースピード，絞り，ピントを再確認する。

いときは，どこがどう気に入らないのかをはっきり伝

・レリーズを押してシャッターを開け，１５秒間露出

えて再プリントをしてもらうべきである。そのとき，する（撮影データを記録する)。

冷たく断られたり，ていねいな説明・対応がないとき．次に30秒間露出する（撮影データを記録する)。

は別の写真店で頼んだ方が良い。

．次に45秒間露出する（撮影データを記録する)。
、余裕があれば，他の星座などを同じように撮影する。

撮影の実際一準備から仕上がりまで−・フィルムを巻き戻し,カメラから取り出す。

最後に。秋の代表的な星座であるカシオペヤ座を例
にとって，準備から仕上がりまでの流れをくわしく紹(4)現像･信頼できる写真店に行って，スリーブ仕上げを指定介しておく。

し，現像を依頼する。

(1)機器･材料の準備(5)プリント・一眼レフカメラ…レンズは５０ｍｍ標準レンズ（カシ・現像ができたら，きれいに写っているものを選ぶ。

オペヤ座全体をおさめるのにちょうどよい）・選んだコマのダイレクトプリント（Ｌサイズ）を依・レリーズ…カメラに対応したもの頼する。→カシオペヤ座の写真が完成！

・フイルム..､感度ISO400のリバーサルフイルム（デイライトタイプ）２４枚どり

備考

・三脚，時計，星座早見盤，ペンライト，筆記用具

本稿は当科学センターにおける｢第47回アマチュア(2)計画一いつ・どこ・なに−

天文教室テキスト（平成６年５月)」を一部修正して

・９〜１１月，北東〜北の空にあるカシオペヤ座を狙う。

再録した。

（本部勲夫）、実際の空でカシオペヤ座を見つける練習をする。

・撮影する場所をあらかじめ決めておく。
．月の有り無しを確認し，適当な日時を決めておく。

−１８６−

星を線で写す例「北天の日周運動」
Ｈ３．５．５２２:03〜１０分露出
28ｍｍＦ４フィルム：フジｸﾛｰﾑ４００

Ｈ２．８．１４２１:20〜３０秒露出

星空と人物を共に写す例（多重露出）
Ｈ3.5.52上00〜２分露出十ｵｰﾄ
50ｍｍＦ２フイルム：フジクローム４００

S６２．１．２６６:04〜１/4秒露出

星を点で写す例「いて座の天の川」
50ｍＴｎＦＬ７フイルム：コニカＧＸ３２００

夜明けの情景を写す例「月と令里」
50ｍｍＦ５Ｂフイルム：フジクローム４００

図３固定撮影の例−１８７−

４−１０星の写真の写し方（ガイド撮影法）
目次
はじめに

機器と材料

赤道儀／望遠鏡／ガイド用アイピース／自由雲台／機器の使い分け

ねらいと手順いつ・どこ・なに／撮影の手順

参考資料

レンズの画角／点状に写すための条件／赤道伽儀の回転むら対策

備考

はじめに

灘

星の写真の写し方にはカメラを動かさずに撮影する
固定撮影法もあるが，ここではカメラを星の日周運動に合わせて動かしながら撮影するガイド撮影法を紹介灘；する。固定撮影法では，基本的に星が線になって写る

鍵Ｉ蕊蕊のに対し，ガイド撮影法では点になって写る。この方謹

法は，天体望遠鏡に使用される赤道儀とそれを使いこなすテクニックが必要となるため，固定撮影法に比べ篭
認ると簡単ではない。しかし，天の川や星雲・星団，あ鐸２類

るいは埜星などの微光天体を写すのに優れている。

機器と材料

灘
鱗》
韻盗塁

図１：ポータブル赤道儀

ガイド撮影に必要なものは次の通りである。
1．赤道儀，２．望遠鏡，３．ガイド用アイピース
４．自由雲台，５．カメラ，６．レリーズ，

星

7．フイルム，８．時計，９．星座早見盤・星図，
１０．懐中電灯，１１．筆記用具
以下ではこのうち，１･〜４について説明する（５以降の項目については本書「星の写真の写し方一固定撮影法一」を参照)。
１．赤道儀

ネ

赤道儀は，カメラを星の日周運動に合わせて動かすのに必要な機材である。極軸と呼ばれる回転軸をもっ極軸望遠鏡ており，これを天の北極に向けて（＝極軸を地球の自"lＮ

図２：赤道儀式天体望遠鎧

転軸と平行にして)使用する｡こうすることによって，極軸の回転だけで星の日周運動を追いかけることがでポータブル赤道儀はガイド撮影専用に無駄を省き小きるというしくみである。

ガイド撮影に使用する赤道儀は大きく分けてポータ型軽量にしたもので，最もシンプルなものは三脚と極ブル赤道儀（図１）と赤道儀式天体望遠鏡（図２）の軸，カメラを取り付けるベース部分のみで構成されて２つに分けることができる。

いる。広角や標準レンズなどを使ったあまり精度が要−１８８−

識綴繍繍繍灘

求されないガイド撮影に向いている。

､;繍繍

赤道儀式天体望遠鏡は，望遠鏡を使用して正確に星を追尾することができるため，精度を要求される望遠婆
毒ｉ

レンズを使ったガイド撮影も行うことができる。
２．極軸望遠鏡とガイド用望遠鏡

極軸望遠鏡は，赤道儀の伽極軸を正確に天の北極に向けるための小さい望遠鏡で，極軸に内蔵されている。
一方，最近の赤道儀には極軸を回転させるモーターを内蔵するものや後で取りつけられるものも多い。この鷺F群淋冒 辞･'､鐸蝉I誰粥‑‑‑‑望遠鏡とモーターは精度の高いガイド撮影にはあった

図４：自由雲台方が望ましい。

ガイド用望遠鏡は，赤道 儀が正確に星の日周運動を撮影中にカメラの重みで向きが変わり，ガイド撮影に追いかけているか否かをチェックするための望遠鏡で失敗する恐れがある。

ある。赤道儀式望遠鏡は，望遠鏡自体をガイド用に使５．機器の使い分け用できるが，ポータブル赤道儀は，必要に応じて専用

ガイド撮影の場合，何を撮影するかで使用する機器のガイド用望遠鏡を取り付けることができるようになや要求される精度が異なってくる。表１に，撮影対象っている。

別のポイントを紹介し，図６に撮影例を示す。

３．ガイド用アイピース（図３）

ガイド用望遠鏡のアイピース(接眼レンズ)である。

ねらいと手順これをのぞくと十字形や同心円のパターンが星空の１．いつ・どこ・なに中に見えてくる。そこで適当な星を十字の交点か円のいつどこで何を撮影するか等をあらかじめ計画して中央に導入し，そこから星がずれないように望遠鏡をおきたい。撮影対象に応じた焦点距離のレンズや，ガ微調整することによって精度の高いガイド撮影が行え

イド用望遠鏡やアイピースなどの準備をしておく必要るのである。

がある。計画をしっかり立てておけば，忘れ物も少な

４．自由雲台（図４）

くなり，現地での撮影効率もアップする（本書「星の赤道儀にカメラを取り付け，カメラを自由な方向に

写真の写し方一固定撮影法一」を参照)。

向けるために使うものでガイド撮影にはなくてはなら

２．撮影の手順ないものである。サイズはいろいろあるが，できるだ(1)赤道儀を組み立て，極軸を合わせる。※

け大型でしっかり固定できるものを使わないとガイド(2)ガイド用の望遠鏡をおよそ撮影する方向に向け，適当な星※2を選び，視野の中に導入する。
(3)自由雲台を使ってカメラを目的の方向に向け，構図※3を決めて固定する。
(4)ガイドする星をガイド用アイピースの十字線の交点に導入する。
(5)カメラにフィルムが入っているか，レンズの絞り（開放より１〜２段階絞る）やピント（c･)，シャッタースピード（Ｂ:ﾊﾞﾙﾌﾞ）は間違いがないか，モーターのスイッチが入っているかなどを確認してからシャッターを切る。
図３：ガイド用アイピース(6)ガイドする星が十字線の交点からずれていないか

−１８９−

言

表１：撮影対象に応じた機器の使い分け
撮影対象

撮影レンズ
(焦点距離）

大きい星座，複数の星座
天の川など

一般的な星座流星など

広角レンズ(２４〜３５ｍｍ）

標準レンズ(５０ｍｍ前後）

赤道儀

ポータブル赤道儀で十分

極軸合わせおよそ天の北極に向ける

ガイドの精度

モーター付の赤道儀ならずれのチェックは不要(ガイド用望遠鏡は不要）

レンズ(８５ｍｍ以上）

焦点距離200ｍｍ程度までは,ボーダブル赤道儀にガイド用望遠鏡を装着すればなんとか撮影可能それ以上ではしっかりした赤道儀にガイド用望遠鏡が必要
極軸望遠鏡を使用し，天の北極にできるだけ正確に合わせる

モーター付の赤道儀ならきわめて長時間の露出でない限りずれのチェック
Iま不要

チェックし，ずれていれば修正する。

小さい星座，星雲星団
琴星など

ガイド用望遠鏡を使用し，ガイドのずれを修正する

焦点距離の長いほど，高い精度が要求される

表２：レンズの焦点距離と画角(35ｍｻｲｽﾞﾌｲﾙﾑ使用時）
カメラレンズの焦点距離

リーズのロックを解除してシャッターを戻す。

広角レンズ２８ｍｍ
３５ｍｍ(8)写真のデータを記録する。

標準レンズ５０ｍｍ

なお，ガイド用望遠鏡及びアイピースを使わない場

画角（写る範囲）

○○○○
４
３９５
６５３１
××××
Ｏ○００
５
７６０
４３２１

(7)あらかじめ決めておいた露出時間※4になったらし望遠レンズ１３５ｍｍ

合は手順(2)(4)(6)が不要である。

２００ｍｍ

７

○

×１０

○

※１：使用する機種のマニュアルにしたがう。
※２：明るさは３等星程度が望ましい。

※３：天体写真の場合，通常北を上にするぴ※４：露出時間を決めるのは，経験者でも迷うほど難しい。空の明るさ，レンズの絞り，フイルムの感度を考えて，露出時間を決定する必要がある。

参考資料
１．レンズの焦点距離と画角

画角（写真に写る範囲）は，レンズの焦点距離とフ

図５星図上におけるレンズの焦点距離と画角

イルムのサイズで決まる。表２は一般的な３５ｍｍサ

イズのフィルムを使用したときのレンズの焦点距離による画角の違いを示している。（図５参照）

２星を点状に写すための基本的条件

これを見ると，焦点距離が長いほど写せる範囲が狭く星を点状に写すためには，フィルム上の星像の動きなっているのがわかる。言いかえれば，その分星空をがおよそ0.03mm以内になるようにする必要がある(高拡大して写すことができるわけである。

感度フィルムの場合はフイルムの粒子が荒いのでもう−１９０−

少し動いても点状として写る)。したがって，ガイド撮

備考

影するときはフイルム上の星の動きを0.03ｍｍ以内に本稿は当科学センターにおける｢第56回アマチュア

しなければならない。ところで，カメラを固定した場

天文教室テキスト（平成７年２月)」を一部修正して合(固定撮影法)，日周運動によって星はフィルム上を再録した。

動いていく。表３はそれぞれの焦点距離のレンズを使ったときにフイルム上の星（厳密には天の赤道上にある星）の動きが０．０３ｍｍになる時間を表している。
例えば,５０mmのレンズでは限界時間が８秒となっているが，これは８秒間カメラを固定して写真をとっても星は点に写ることを意味している。ガイド撮影法の場合,この時間の長さは余裕につながる｡つまり，５０ｍｍのレンズでは８秒間の余裕があるわけで，モーターで連続的に追いかけなくても，手でときどき極軸を回す
ような方法でもちゃんと星が点に写るのである（この方法を手動ガイドという)。しかし，レンズの焦点距離が長くなると余裕が少なくなり，より正確に星を追いかけないと星が点に写らなくなる。したがって，レンズの焦点距離が長い場合のガイド撮影には極軸を回す
モーターがどうしても必要になるのである。

表３カメラ固定時に星が点状に写る限界時間

３５ｍｍ

標準レンズ５０ｍｍ
望遠レンズ１３５ｍｍ

１１

広角レンズ２８ｍｍ

限界の時間

秒秒秒秒秒
５２８３２

カメラレンズの焦点距離

２００ｍｍ

３．赤道儀の回転むら対策
赤道儀をモーターで回転させると，ほうっておいても星を正確に追いかけてくれそうに思うが，実はそうではない。赤道儀に使われているギアの加工精度や偏心などが原因で少なからず回転にムラが起こるのである。（これをピリオディックモーションという)。精度の悪い赤道儀では回転ムラが大きく，それが原因でガイド撮影に失敗(星が点に写らない)することがある。
特に，焦点距離の長いレンズではこの影響が心配されるので，望遠鏡にガイド用アイピースをつけて，星のずれをモーターのコントロールボタンで修正しながら正確にガイドする必要がある。

−１９１−(本部勲夫）

「百武誉星と北斗七星」
Ｈ８．３．２８０２:57〜１１分露出

28ｍｍＦ４フイルム：フジsuperG400「オリオン大里雲（Ｍ42)」
Ｈ６．１１．２４０:30〜３０分露出504ｍｍＦ4.8ﾌｲﾙﾑ§ﾌｼﾞsuperG400「ペルセウス座流星群の流星」
Ｈ８．８．１３０３:10〜３分露出

28ｍｍＦ2.4フイルム:フジsuperG800「かに座のプレセペ星団（Ｍ44)」「プレヤデス星団（すばる,Ｍ45)」

Ｈ９．３．３２１:45〜１０分露出

Ｈ６．１１．２３２３:54〜３０分露出180ｍｍＦ４フイルム:フジsuperG400

504ｍｍＦ4.8ﾌｲﾙﾑ:ﾌｼﾞsuperG400

図６ガイド撮影の例−１９２−

4‑11家庭用８へ、

へ

リビデオカメラによる月面の撮影する。焦点は双眼鏡側で合わせる。

はじめに欠け際にある大きいクレーターや山脈や光条などの家庭用８mmビデオカメラに望遠レンズや双眼鏡を組
み合せて月面を撮影すると，比較的簡単に大きい画像

様子がわかる。

を得ることができる。ここでは，種々の拡大方法を比Ｃピデオカメラ＋望遠レンズ＋双眼鏡
小さいクレーターや欠け際から離れたクレーターな較紹介する。

ど低倍率の望遠鏡で観察できる地形がわかる。
Ｄビデオカメラ＋天体望遠鏡

準備

天体望遠鏡に接続器具を取り付け，ビデオカメラを・家庭用８mmビデオカメラ（10倍程度まで望遠可能）
・望遠レンズ(２倍程度のテレコンバージョンレンズ）

セットして光軸を調整する。接続器具がない場合は，・双眼鏡（口径５cm，倍率７倍程度）

天体望遠鏡の接眼レンズの手前に，三脚に載せたピデ・接続器具（望遠鏡とビデオカメラを接続する機器）

オカメラをセットして光軸を調整する。焦点は，望遠

・天体望遠鏡（口径５cm以上）

鏡側で合わせる。

・三脚２台

クレーターや山脈の形状，海のしわや谷など細かいところまでわかる。ただし，視野が暗かったり，ゆらぎがあったりで，望遠鏡を通して肉眼のみで観察する

撮影時の拡大方法と結果

半月程度の月を例とすると，まず，ピデオカメラのよりは多少見づらくなる。

みでは海の様子が肉眼よりは多少わかる程度の画像が以上のうちＢ〜Ｄでは，光軸や明るさのバランスの得られる。これに望遠レンズ，双眼鏡，望遠鏡を組み調整に若干のこつがいるため，前もっての練習が必要

合せた結果は，図１のＡ〜Ｄのようになり，それぞれである。

について以下に若干の補足を加えておく。
Ａピデオカメラ＋望遠レンズ

備考

欠け際がでこぽこしている様子がわかる。

本稿は，当科学センターにおいて平成４年度に実施

Ｂピデオカメラ＋双眼鏡

した「第27回アマチュア天文教室」のテキストを一部三脚に載せた双眼鏡の片方の接眼レンズの手前に別修正して再録した。

の三脚に載せたビデオカメラをセットして光軸を調整

溌

湧
鐸魂

Ｃ(＋望遠ﾚﾝｽﾞ＋双眼鏡）Ｄ(＋天体望遠鏡

図１種々拡大方法による画像の比較−１９３−（宿院雅広）

執筆関係者
平成２年度
橋本康二

長谷川治夫 伊 藤 博 夫

物理領域

化学領域

生物領域

山内新平

山本泉

増山亨

責
平成５年度

藤原貞夫

山内新平

伊藤博夫

地学領域

物理領域

化学領域

生物領域

地学領域

藤野義人

山下正弘

山下功

山本泉

藤野義人

鵜飼隆政

森口一明

上平伸也

入江春夫

荒川好次

森口一明

早川昇

入江春夫

荒川好次

杉原和男

山田耕三

吉田光匿

八木陸郎

杉原和男

松井邦明

吉田光度

八木陸郎

高橋敬治郎

小寺隆司

吉水一郎

雨森勝治

梶 聡

小寺隆司

金剛晴彦

雨森勝治

川浪重治

山本有造

中山浩

岡田高芳

高橋敬治郎

山本有造

中山浩

岡田仁史

岩井健二

増田泰子

山口道麿

西村武司

増田泰子

松森弘治

塩尻哲

塩尻哲

平成６年度

平成３年度
小堀義弘

山内新平

伊藤博夫

地学領域

物理領域

化学領域

生物領域

地学領域

藤野義人

山下正弘

山下功

森口一明

早川昇

鵜飼隆政

森口一明

早川昇

入江春夫

荒川好次

浅田浩

永井貢−

入江春夫

大西東太郎

杉原和男

山田耕三

吉田光度

八木陸郎

杉原和男

松井邦明

吉田光匿

八木陸郎

高橋敬治郎

小島卓

金剛晴彦

雨森勝治

梶 聡 小寺隆司

田中功一

雨森勝治

川浪重治

小寺隆司

中山浩

岡田高芳

高橋敬治郎

西村武司

中山浩

岡田仁史

山本有造

増田泰子

山口道麿

矢延直樹

増田泰子

松森弘治

塩尻哲

長谷川治夫

山内新平

伊藤博夫

物理領域

化学領域

生物領域

山下功

山本泉

荒川好次

塩尻哲

平成７年度

平成４年度
小堀義弘

間宮淳

伊藤博夫

地学領域

物理領域

化学領域

生物領域

地学領域

藤野義人

山下正弘

荒川好次

森口一明

早川昇

山下正弘

森口一明

早川昇

入江春夫

竹島一博

浅田浩

永井貢−

鵜飼隆政

八木陸郎

杉原和男

山田耕三

吉田光麿

雨森勝治

杉原和男

松井邦明

吉田光庚

雨森勝治

高橋敬治郎

小寺隆司

金剛晴彦

岡田高芳

梶 聡

小寺隆司

田中功一

岡田高芳

川浪重治

山本有造

中山浩

岡部純

岡野孝司

西村武司

中山浩

西村武司

増田泰子

山口道麿

矢延直樹

増田泰子

長谷川治夫

山内新平

伊藤博夫

物理領域

化学領域

生物領域

山下功

山本泉

荒川好次

松森弘治

塩尻哲

塩尻哲

−１９４−

伊藤博夫

地学領域

物理領域

化学領域

永井屋一

山下正弘

丸橋正幸

片岡佳子

浅田浩

内海茂

鵜飼隆政

由良二郎

浅田浩

岡田高芳

杉原和男

松井邦明

吉田光麿

八木陸郎

杉原和男

荒木功

梶 聡

小寺隆司

田中功一

海老崎功

荒木功

岡部純

岡野孝司

山本哲朗

中山浩

岡部純

岡野孝司

橋本楯夫

伊藤博夫

物理領域

化学領域

生物領域

竹島一博

森口一明

丸橋正幸

多那瀬学

矢延直樹

山口道麿

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池田俊夫

小堀義弘

下物平井本頭笹延田
山生上永山大小矢下

平成１０年度

平成８年度

地学領域

鵜飼隆政

石倉一頼
高世真一郎
山本哲朗
田中功一
中山浩

塩尻哲
下田百代

平成９年度
池田俊夫

伊藤博夫

山下正弘

物理領域

化学領域

生物領域

竹島一博

森口一明

丸橋正幸

平成１１年度
池田俊夫

伊藤博夫

山下正弘

地学領域

物理領域

化学領域

生物領域

地学領域

上平伸也

吉田光麿

丸橋正幸

片岡佳子

上平伸也

鵜飼隆政

浅田浩

永井直一

鵜飼隆政

由良二郎

西田勝彦

永井虞一

石倉一頼

海老崎功

杉原和男

松井邦明

内海茂

八木陸郎

杉原和男

山本佳孝

高世真一郎

岡田高芳

荒木功

小寺隆司

山本哲朗

海老崎功

佐々木典子

大頭肇

山本哲朗

岡部純

岡野孝司

大頭肇

田中功一

岡部純

岡野孝司

小笹和久

田中功一

矢延直樹

中山浩

多那瀬学

矢延直樹

中山浩

下田百代

柚木早苗

山口道麿

−１９５−

下田百代

編 集 後 記

ものごとの成り立ちは，その核となる芽が萌芽し，時間をかけて育ち，対象として目の前に現れることによっています。時々刻々の変化の積み重ねが，四季の変化となり，一年が経過します。ようやく，本書の刊行の運びとなりました。
当センターの開設時から，学術顧問，所長として私たちをご指導いただいた前所長の岡本一先生が，理科好きな子どもが自ら育つ環境作りの一環として，指導者自身が理科好きになることが大前提であり，そのためにこそ，教材・教具の工夫は自ら製作する必要があるとの理念を厳しく追求して，本書の監修をしていただきました。監修に際しては，直接原典にあたり，観察記録に記された当時の気象条件なども可能な限り資料を整備し，より客観的で，利用者が応用しやすい，しかも科学的に正確に再現が可能な条件を明らかにするという観点で椎敵していただきました。
最終のまとめは，編集担当が行いましたので，誤謬等があれば，すべて編集担当者の責任であります。
最後に，数年分を一挙に整理する関係上，現在は科学センターを離れ，学校で忙しい毎日を送られている諸先生に当時の教材・教具に関する原稿執筆，さらに原稿内容の再読と確認など，ご無理なお願いするなか，児童・生徒のために，また，後に続く教員のために快くお引き受け願った先生方に，改めてお礼の言葉を申し上げます。
平成１８年３月

編集担当八木陸郎
杉原和男

−１９６−

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