︑一︽

面室■﹄

一

︽三へ

一・一一垂

﹃ヨ

全二

ー﹄﹄

一園

一﹄

一・一一一

一

南一一一ざ些二−酷間−−﹄

一︾

一 、 − ア ー

︾

零二

一面｜﹃

﹃一彦茸

︸︷一

一一

一﹄

一四

一手Ｆ︽一

一

二亭で一七

Ｌ一
﹃ヨロ屍

︾匿二︶﹂｜建屋﹄Ｌ一一二三一一一二●一二︻﹃一号一︾一一︼︽一国一再三一一一．︾一﹂一一一︷琴一一■一̲ . ｡ ＝ ＝ 一

二｜曲﹄﹃Ｌ﹄﹄ｑ一毒ここ一一ｍ︾一︵・︽官一一一空参

蕊一一一頭近一島一一一﹄へ﹃︷・一﹄ざ式堅智﹃一型︾富一亭一字﹃︑一一一一一毛︾一﹃一一一一副詞．・一・一・・蛭一一一一﹂︽｜﹁一房︾閏一一三一一一一一﹄

一二

宙一一

一｜﹄一一︸﹃言湧

圭空．

﹂幸一一

彦空毒さ﹃

一塁戸一一

酢一一﹄
一二︸

一﹄

一﹄一・二﹄
一一一︾

一二﹃一

声塞一

届 苧 引

ヰー竜〜宙＝ご一一・一●︵一一︾匿琵

一一一

一・庫︒一一︑王一・一画︑Ｌ︑﹄晶一一﹄﹃﹄

一凸﹃一﹄酉雲や一一︽一房．一孟司一二﹄﹄昼
一一云

一﹃一一ユ

一百一や﹄屈一一一号﹄一二︒﹄鳥﹄一再二

１Ｆ一言一一︒一室割﹃一一一一画■

雲一一一一三雲一一︒二一●一一一一一一全垂一掴﹄﹄一︻．．

−﹃一一毒垂一﹁一一一一︾一一・一三﹃﹂ｄ雲一宇声一一一一一

Ｆ﹄一一弓一毎一一一三︷
一一

︻一壷︾

一﹃

一一

｡ご‐晶醇．

鐘‑‑‑一一一一一塁草、二一一一‐吾電‐§．
・ 写 字 蚕 一 一 一 ．

一一一一一畳一垂

一一

＝ ＝

一

﹃一一︻

−ｊ‐王里奉教材教具霞発ハン:Fブック亘人琴乃

子君

﹄一一一

一一一五︑二

二一一

。＝

↓〆一一﹄

一睡一

︵

頭一﹄毛︾

碑︻嵩

︾一一・三一一画一﹄空室一一一一△

一Ｆ︽

一︷

呈塞

ー。､ニーニご‐ざ‐‐。‐‐‐、一：急二舌
一二＝馬一電〜毎一一二一一一､ニー。−尾＝ニーニー皇．．＝．−−‐＝里呈一一一。．−．−一

睡癖一

﹃１︾一一
﹁︾一一一一︾

ユ画一一

一卓■

国﹄ｉ一

Ｌ毎一一︸一一一一一一一一一﹄﹄一二宮︼﹇一岸一二一
仁﹃
畠一﹄二︾

ｈ﹃﹄曇

■︽一Ｆ︽

一﹄二才︾乱雲答忠一藷一

４葱Ｆ再一一句一一﹄・

一口一一国一三﹈

戸一宇由

連喝
丁字一

−二寺､‐＝．‐

一軍

両﹄

Ｅ逼

一﹄﹃一

一竜

・壷二︼些一

軍

一

一一
凸 一
一脚
︼■
一宇戸
一｜
一一宇﹃一︲Ｐ唾津﹃
三担崎
一一﹂﹄

一一一＝〜署一一− − − − 星 一 、 芦

写垂垂堂一一一堂一一＝．一

ご言一

二寡一■蝿一一雪冒皇竜一毒、
馬受＝‑‑ｺー‑豆…ずご皇"̲ニー窒剛曇 −−年寿．‐

一=‑‑‑‑‑j
一弐二ｰ‑'一

二

一一一﹄一歩一︵｜ｄ一一﹈﹀一一︾．

−〆
伍．一一一毒一三．

一癖二一一室一一彦一■一一一ヶ口

一一︽三

丘
ｮ
二
凸可

﹄一一吉武﹃Ｐ

Ｆ−﹄

雲

︾

マー戸

s

ｈ

三

一

− 幻 ． 琴 二 一 ＝ 霊 官

一

賢
一
一
面
−
寄島

ー
一
塞
弓

昌
一
一
■
卸
ｑ
二
■
一
』』

一

一一Ｆ三

﹃一

．︽﹄指

罰一謹一．ご掴一ａ︾﹄

辞墾酢︾一一一一︽やＬ一．一一︾一一一﹃︾ロム︲一一︶

雪一一一

︒﹈一一一一Ｌ一一一一﹃一一戸一一具一﹄一一﹄一雪︾﹃︑︶塞ぎ

一画

一一︼

一一一一一寓・一一二華

評一一一︑﹃画﹄一一一

習画︑？

一一一﹄一一一一一一マ

一﹄一

三﹁︾﹃一

﹃尭一

一一勺一Ｆ一縦︾一︽慧害︾・一琴一一一二垂Ｆ一一一寓茸︾一画一一畠且玉季

再｜﹃＆

︾｜琴︲

・卦割二Ｆｒ■竺﹄﹃司醇一﹂﹃凸角一一座幽一踊

一渉青

一二

一一

︒﹃一

︾

一三﹃一一

一差一一一コ一一

一一一コ一一一画﹄一

二一一一

■

一一一一一一一一一一一

一一一一

一一一一

﹃一一一

一一︷一一一課一一一戸﹃﹄｜一一ザ一一．一罫憲一︽一毒一一

一一一一一彦一﹃一一︸︷一一

妄粍一一﹃一

一岩

一﹄﹄

一︾一一一

一戸

一﹄一面一Ｆ一一一﹂↑

由

一朝韓占畠

凸 国

寺

唇一、‐‑＝‐唇。‐曇…
芦 ＝ − ‐ −ー
＝−‐、
、＝一
ミ
‐ 芸 ラ

＝ 宝 ヨ

二−京者I古教育委員会京誌清少を離聖学センター．：‐

一 一 L 廃殉−．面一Ｅ司

ｐＨ

︾一

垂

一心▲

申角

雪
己
一託
昌 ､
＝
"

−
面
＝ −
＝
− 一
㎡

一 一 一 ＝ 唾 二 ３ 商 奄 一

捲Ｌ−＝雪一二一一一二−
一 一 一 宅 一 一 一

ピ
画
畠
頼

〜
＝
Ｌ

一含蔀一〆﹄へ壷一
理一︾朝．一

③一一

﹈﹂Ｐ降画

Ｆ←

理科教材教具開発ハンドブックⅢ

Ｃ』

ｉl 目

馬面Ｅ１

京都市教育委員会京都市青少年科学センター

あいさつ

京都市青少年科学センターは今年度で開館４０年になりました。その間，京都市立小学校や中学校などの児童・生徒対象に毎年新しくオリジナルテーマで開発した教材を使い，物理・化学・生物・地学の４領域の実験室学習を行ってきました。また，幼・小・中・高校の教員対象に新開発の教具で授業を展開する研修講座も行っています。科学センター所員においても独自教材の研究や開発を進め，その成果として各種の理科教育賞も受賞しています。
これまで節目には，過去１０年間に新たに開発した教材・教具を集大成した
ハンドブックを作ってきましたが，今回は大学発教育支援コンソーシアムの研究の一環としての発刊となります。平成２３年から施行される新学習指導要領
関連や発展教材も多く含まれており，その活用を推進するのが目的であります。
いずれの教具も，多くの子どもたちの学習などに活用され，実績のあるものばかりです。できるだけ多くの先生方の目に触れ，その開発の意図をご理解い
ただくともに，学校現場などでお使いいただき，多くの子どもたちが理科や科学が好きになるきっかけとなることを願うものです。

平成２２年３月

京都市青少年科学センター

所長生田義久あいさつ

1‑1手作りエレキギター･・・・・・・……・・・・・・・・．．・・・・・・・・・・・
１−２不思議振り子（逆さ振り子）・・・・・……・・・・・・・・・…・・・１
１−３ミニホロスペックス・・・・…・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１

１−４フエガムもどき笛…・・・……．．…・・・…・・…・・・…・・１

１−６再生ポリエステル繊維作り・・・…．．…・・…・・・・・・・・・・・・１
１−７再生ポリプロピレン繊維作り・・・・・・・・・・・・・・・・．．…．．・・・１
１−８炭素フィラメント電球･…・・・・……．．……・・・・・…・・１
１−９樟脳ボート・・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・・・・・１

【対象】

物理

中高

物理

小中

物理

小中

物理

幼小中

物理

幼小中高

化学

小中高

化学

小中高

化学

小中高

化学

幼小中

物理

小中高

物理

小中

1‑13フイルムケースを利用した静電気モーター・・…・・……・２

物理

小中高

第２章科学に親しみ楽しませる教材教具

理理理理理理理理理理学理理理学理理理理理物物物物物物物物物物化物物物化物物物物物

１−１１プラスチックレンズを使った教材･・・・・・・・…・・・・…・・・・２
１−１２フイルムケースを利用した静電気実験器…・・・・．．・・・・…2

６７《リサイクル》

２−３サイエンスシヨー「玉のレース」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３４
２−４沈む船･……・……・・・……・…・…・…・・・・・・・・・・・３５

２‑６よく弾むシャボン玉･…・・…・・……・・・・・・・・・・・…・・・３８
２−７偏光板を用いた教具･・・・．．・・・・・・・・…・・・…．．・・・・…・・４０
２−８エタノールの燃焼を用いた種々の実験………・・…・・・・４１

２−９超少量爆鳴気爆発実験･…・・・…・・・・・…・…・・・…・…４４

２−１６簡易ハミルトンはずみ車・・・・・・・…．．…・・・・・・・・・・・・・・・５４

２−１７へロンの熱機関実験器・・…・・・・・…・…・…・・・・・・・…・５５

２−１８サイエンスショー「てこでも動かん！」・・・・・・・・…．．…５６
２−１９コピアートを使った実験･・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５８

2‑20マグデブルグ半球･・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６０︑

２−１５電気分解によるヨウ素の酸化反応･・・・…・・・・・・・・．．…・・５３／

2‑14大型凹面鏡･・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・・５２︑

２−１３フレキシブルスロープ･・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５１／

２−１２ブランコ実験器・・・…・…・…・…・・・・…．．…・・・・・…５０︑

２−１１鉛玉と重曹を用いた二次電池･・・・・…・・・…・・・・・…・・・・４９

ノ

２−１０リング浮遊型検電器……・…・……・・・・・・・・・・・・…・・４８

幼２−５ダイナミックに演示できるモンキーハンティング……・・３６

︑︑
︑１
︑ １ｌ
Ｉ
ノ
ノ
ノノ

２−２砂糖水溶液中における旋光の教材化･・・・・…・・・・・・・…・・３２

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一局一局一局

2‑1小型ヘルツの実験装置･…・・・・・・・・・・・…・・・・・…・…・・３１

※

※※※

小中高

︲中中中中中中中中中︲中中中中中︲中中中︲中中中

地学

１−１０ポータブル日時計…・・・・…・・・・・・・・……・・・…・…・・２※※

１−５色づくセロハンテープ−ステンドテープ−．．．．・・・・…・１【領域】

７０１２４５６７８１２

第１章作る活動を通じて学ぶ教材教具

１

化学

木製人形「ＢＯＫＵＭＯ」・・・…・……・・・・・・・・…・・・・６４

物理

ろ紙上の色変化で調べる電気化学実験．．…．．…・…・・・・６６

化学

中高

電気ペン染色｡．…・・・・．．…．．…・……・・・・・・・…・…６７

化学

小中高

ボウリング浮上メカ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６８

物理

小中高

大型空気砲・・……・……・…．．……・…・……・・・・７０

物理

小中

ハンディ空気砲……．．…・・・・・……・…．．…・……７２

物理

小中

中高
小中

中中中中︑
中︑中
中︑
中︑中中中
︑︑
Ｉ
１
ｊ
ノ１
ノ１
ノ１
ノ１
ノ１
ノ
ノ／

化学

小中高

第４章科学活動を支援するマニュアル

物物物
生生生

小中高

３−２ブランコの教材化…・・・・・…・……・……・…・・・・・・・７８

３−４学習用低周波発振器…・……・……．，．．…………・８２
３−５石こう模型作りセット・…・・・・・・・・…．．…・…・…・・・・８４

３−６一目でわかる！「昆虫の体のつくりモデル」・・・・・・・・・・・・８５
３−７月の満ち欠けモデル付月齢早見ＢＯＸ・・……・・・・・…・・８８

３−８卓上型流水実験装置･・・・…・・…．．・・・・…・・・…・・・・・・・９Ｏ
３−９見てすぐわかる！「昆虫の羽ばたき説明器」・・・・・…・・・・９２
３−１０簡易組ふるい・・・…・・・・．．・・・・…．．…．．…．．…・・・・・・９４

３−１１太陽の視直径測定器とミニ太陽メガネ…・・・・…・・・・・・・・９５
３−１２２ＷＡＹ真空計･…・・・・・・・・・・・・．．…・・・・・・・・．．…・・・・９６︑

３−３リード観察装置・・・……・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・．・・・・・・８１

※

※

※

︑

ノ

３−１３１Ｅ簡単回路．．…．．……・・・…・…・・・・………・…９８

一局一局一局一局一局一局一局

3‑1酸素消費量測定装置･・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・・・・…．．・・・７７︑

学理理理学物学学物学学理理
化物物物化生地化生地地物物

３−１４トイレットペーパーろ過器･・・・．．．・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００

第３章科学活動を支援する教材教具※※※

１２３４５６７
２
２
２
２
２
２
２
一２
一２
一２
一２
一一
２
２一
２

金属樹作成装置・・・……・・・…・・・…・…．．……．．・・・６３《リサイクル》

4‑2アルテミアの飼育･・・・・・・・・・・・…・・・・…・・・……・・・ １ ０ ６

4‑3フタホシコオロギの累代飼育･…・・・・・…・・・・・・・・・・・・ １ ０ ８
あとがき・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・…・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１０※は平成２０年３月公示の学習指導要の新内容関連のもの

小中高
小中高

※※※

4‑1微小生物の培養･・・・．．…．．・・・・…．．…・・・・・…．．・・・ １ ０ ３

第１章

作る活動を通じて学ぶ教材教具

1‑1手作りエレキギター
海老崎功

エレキギターはピックアップを用いて，金属弦の振動のみを電気信号に変えている。それらの構造は簡単であり卵科学センターの工作機械を用いれば高度な物まで製作できる。今回は１弦のものから６弦のものまで数
種類を本来ギター用ではない身近な部品を多用して製作した。
[キーワード］音，エレキギター，ピックアップ(2)エレキギターおよびエレキベース

１．はじめにエレキギターは高価な楽器であることから，自作することはまず初めに１弦エレキギターの製作を行った。これは特に難大変な作業であり，部品も高価であると思う人が多いと思う。

しいこともなくできたので，次に３弦エレキギターを製作した。

しかし，エレキギターの内部を見てみると，非常に簡単な構造

ピックアップは１つのフェライト磁石に３本の鉄芯を貼り付け

で部品も少ないことがわかる。これなら自作できそうだと考えて，１本の弦に１つのコイルが対応するようにした。これも簡たが，いざ作り始めると，それが大変な作業であると痛感した。

単にできたので次に，楽器として演奏可能な６弦エレキギター

楽器として実際に演奏できるレベルまで到達するのは至難の業等の製作を行った。ネックの反りなど，それまでにはなかったであり，今回の研究は正に試行錯誤の繰り返しであった。

様々な難題に合いながらも試行錯誤を繰り返し，最終的にできたのは以下の３本である。

２．装置の特徴

身近な部品で製作することを目標にしたので，およそエレキ

ギターの部品とは思えない物も多数使用している。市販ギターを分解して，同じ仕組みを作るにはどうすればよいかを考えていった。したがって，ギターの部品，構造などは他に例のないオリジナルになっているが，もちろん市販のエレキギターと同じ音は出るし，演奏も可能である。

３．製作物(1)ピックアップ

図２

左６弦スケルトンモデル（完全透明モデル）
中６弦エレキギター
右４弦エレキベース

離轄妙

糸巻き部分は弦を通すため穴開け加工した蝶ボルトと蝶ナットを組み合わせた。穴開けは軸の部分よりも手で持つ部分の方が簡単である。

図１簡単ピックアップ
鴬

丸形フェライト磁石に鉄芯を貼り付けた物，または円柱形ア

蕊

灘
1
i
識

オ

ルニコ磁石にホルマル線を３００回〜５００回程巻いただけである。ホルマル線は細い方がよいが切れやすいので０．２mmの物

劃Ｉ母

問ＴＵＴ雨

を用いた。ピックアップ付近の磁石に良く付く金属弦の振動により，コイルに誘導電流が流れ，それが電気信号となり，アンともできるが，感度を上げるためには個数や配置を考慮しなけ

河

;
蕊
1
１ 舞撫議蕊
謡︲心．語

プで増幅する。１つのピックアップで数本の弦の振動を拾うこ：1

ればならない。
図３６弦エレキギターの糸巻き部分−７−

フレットはアクリル指板にアクリルの三角コーナー材を溶剤

スケルトンモデルのピックアップ部は，フェライト磁石２個を用いて接着した。コーナー材の端はドレッサーなどで削ってを用い，６本の鉄芯をまとめてホルマル線を巻いている。

角を取ってある。
鎧

欝一

鵜

I
鱒

…
識

i
:
!
§蕊 鐸 箪 鋳 識 ： 農 ； 鴬 … 蕊

『
議
謹
,
;
#
灘
織
１

蕊雲鑑蕊蕊蕊

!竜心｡､､緬蝿迩逢¥唖ﾛ"

誰
.
識

．﹁幕︲

鏑,蕊難

鳶隆鷺鍵諜総燕鞭！

縦4‑簿鴬藷識:『隷津瀞鋲

1 ⑪ ｄ ｐ Ｔ Ｆ ユ ヂ ■

i樹磯
典

蝿鋭惑

図４スケルトンモデルのピックアップ部

｡+
E‑DI

坪

図７６弦エレキギターのフレット

６弦エレキギターのピックアップ部は，６本の鉄芯に１本ずつコイルを巻いている。振動を拾う効果は図４の方法と変わりエレキベースは本体が回転しないように，人間の体型に合うはない。ここだけ透明にして仕組みが見えるようにしてある。

バックボードを透明アクリル板で作って貼り付けている。指ではじく奏法時の「指置き」のためにも必要なボードである。

塾蕊:謬噌

霧
邸か呼量

輯Ｊ︲ＲＥ

一宮註

曹寺塾
且【ﾖゴ

.
聯
罵
『
瀞
;
:
蕊
藤
噂

雛服響』
鹸半︐

■盈抽型二碕邑、牡凸画軒齢IF■■.凸鍔さI誼 ■ ず 南 ＄癖−１曇一月一一︲浄刀哩･･､｡ ,'．.
』,
，口
ザ・
.式
.･
･．
鈍舜..ﾛ
.
零ｔ
.
角
写

声．鎧一

I
;
綴
3鍵易塁

識騨一場際学ｆ綴押鍔譲緊需罰雫圏『U…頚鰯雲謡．〆

邸

ｆ・'・・沙，.$『･4錘鐸蕊'を■Iが1..E骨吟屯図８エレキベースのピックアップ部

図５６弦エレキギターのピックアップ部

ネックの裏側は反り防止用アルミフレームを装着している。

ピックアップに直接金属弦をたたきつけることにより本物に

さらに雑音防止のためのアース線をつないでいる。下のギター

近い音を出すスネアドラムとバスドラムを製作した。スネアドはネックに丸みを持たすためパフ板を貼っている。

ラムは仕組みが見えるように透明カバーにした。

季瑚

E皇瞥

F詳侭痘宰ﾛ
珂

零

５

;
脅
淵
騒
識
:
域
鍵
蝋
&
;
ｉ
ｉ
ｉ
；
#派

i蕊議

…職鴬纂患
羅蕊

ﾖさ緊理

鵠

､
猫
マ

､bnI,邑EP･画し倶悼品４

図９手づくりエレキドラム

図６エレキギターの裏側−８−

５．終わりに

これ以外にも，以下のようにたくさんのノウハウがある。

①先端部分やその他の弦を張る部分には，弦のゆるみを抑え今回の研究の目的は，単にエレキギターなどを自作することだけではない。平成９年は地球温暖化防止京都会議ＣＯＰ３がるめ必ず金属部品を用いる。

②エレキベースは弦が太く，張力も強いので，ネック反り防止のためにアルミフレームでかなり補強する。

開催される年であったので，環境教育に関わる何かをやりたいと考えて，個人研究のテーマは「手づくり楽器による環境教育③雑音防止のため手に触れる金属部分にアース線をつける。

へのアプローチ」とした。エレキギターなどの楽器も次々にニ④雑音防止のためアンプとの接続コードには必ずシールド線

ューモデルが発売されているが，その単純な仕組みが理解できれば自分で修理することはもちろん，自作することも可能であを用いる。

⑥ボリュームは５００ｋＱ程度のものを使用する。

る。私がエレキギターの製作のために新たに購入した部品はわ⑦ピックアップの取り付け位置がブリッジ側だと高音側が強ずかであり，それ以外は科学センターで展示品などを作る際に出る端材寺廃材を利用した。それらを通して「ものを大切にす

調されるなど音質が変わる。

る心」や「リサイクル」について訴えていきたいと考えた。
さらに，自作した楽器類を用い，自作環境保護ソングを演奏

４．音が出る仕組み

ピックアップで拾えるのは磁石に良く付く金属弦の振動だけするバンドとして「ＨＡＮＤＭＡＤＥ（ハンドメイド）」を結である。金属弦の振動によりコイル内の磁界に変化が起こり，成して，子どもたちに優しく環境保護の大切さを訴える活動を

誘導電流が流れる。それをアンプで増幅する。その仕組みは以展開した。この活動には京都教育大学附属高等学校の川村康文

下のように非常に簡単である。

先生をはじめ，多くの方々から協力を頂いた。

力羅？

「ＨＡＮＤＭＡＤＥ」は，平成９年度だけでも４地域の科学の祭典に出展したほか，各種の催しなどにも積極的にボランテ

金浬弦ィア参加した。また，ＦＭラジオにも生出演し，活動や楽器，

諦錨

曲が紹介された。

それ以降も，人権啓発フェスティバルや環境保護関連の催しなどへの出演依頼が来ており，現在も活動を続けている。

ア'怪フ ェ ライト磁遥など

上面 全‑t誘鰯極のもの

プラグ
アンプに接続

図１０ピックアップの仕組み

今回の研究では，ピックアップの仕組みや特徴を，実験しながら学習できる装置も製作した。この装置では，ピックアップの仕組みを直に見ることができ，しかも磁石に良く付く金属以外の物では誘導電流が起こらないことがわかる。

墨ＦｕＬＩＷ

識燕藤繍ぷ鞭繊蛋難鞭吋.i撫懇霞̲"耐r露瀧蕊.・蝿:&胤
図１１ピックアップ原理説明装置−９−

1‑2不思議振り子（逆さ振り子）
海老崎功

科学の祭典や各地の実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中から２種類の共振現象を簡単に実験できる「不思議振り子」を紹介する。

[キーワード］演示実験，科学工作，不思議振り子，逆さ振り子
１．はじめにと105mm，ふしぎ身りこⅡはどちらも長さ105mmである。

近年，全国各地で科学の祭典が開催されるようになり，

おもりは工作のしやすさを考えて，ふしぎふりこＩでは科学実験というものが身近に感じられるようになってき

どちらも１９，ふしぎふりこⅡでは１９と３９の粘着テープ

た。ＰＴＡ主催等の実験教室も多く開かれている。しかつき板磁石を貼り付けている。台は塩化ビニルの板を両し，それらの場所で安全に実施できる実験内容の質・量面テープで貼り付けられる物なら，空き箱でも木片でもはまだ十分とは言えない。事実，小学生対象の実験教室

良い。どちらも小学校低学年の児童でも，ハサミだけのに到底理解不能な高等学校の授業で行われる実験をその使用で簡単に製作できるよう考えてキット化した。共振

まま持ち込んだりする例が見られる。本研究では，それや固有振動および地震などの学習に用いることができる。

らの場所で実施できる演示実験や科学工作の開発を目指ゐふした。しかも，単に手法や教材を作るだけにとどまらず，

ミヲ

実際に考案した物を使ってボランティアの実験教室など

Ｓを多数行い，子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，より良い手法や教材に仕上げていくことを目標

ｅ噌
ピーナッツ

に，一年間で約１０種類の演示実験や科学工作，演示手法を考案した。以下はその例である。
２．器具の概要等

簡単に作れる「共振する板」である。子どもたちにわ

かりにくいので「ふしぎふりこ」と名付けたが「逆さ振り子」と呼ぶ人もいるようである。まず「キョロちゃん」と名付けた３枚タイプの物で，好きなキョロちゃんだけ

図１キョロちゃんを動かすという演示を行う。その後，実際に「キョロち︑Ｏ︺やん」と同じことができる２種類の不思議振り子を作っ

３枚タイプの物は，同じ重さのおもりをつけ，板の長

◆
●
､

小ＯＵ

瑠試︑

てもらっておみやげにできるようにした。

片方のおもりは３〜４倍にする&ずさを変えた物である。図１の場合，板の先端に取り付けたミニキョロちゃんがおもりの役目をしている。板の長さやおもりの重さは，板の厚みや硬さによって最適な組

み合わせが変わってくる。例えば硬い板の場合，板は長めに，おもりは重くするとうまく動くようになる。

このタイプは大小４個製作したが，最も大きな物は，板部分に厚さ２ｍｍ，幅35mmの白色アクリル板を用い，板

図２ふしぎふりこＩ

図３〃ふしぎふりこⅡの長さは長い方から順番に，260mm，190mm，120mmである。
おもりになるキヨロちゃんの質量は549である。

３．備考

２枚タイプのふしぎふりこＩ（図２）はおもりの重さが同じで板の長さが異なるもの，ふしぎふりこⅡ（図３）

不思議振り子については「平成10年ウチダ全国教職員
発明考案コンクール」で審査員特別賞を受賞した。

は板の長さは同じでおもりの重さが異なるものである。
こちらも板の厚みや硬さによって，板の長さやおもりの参考文献

重さを変えると良い。

・海老崎功，ふしぎふりこキョロちゃんとばんだくん，

工作教室などで作らせているものは厚さ０．３mm，幅20ｍｍの透明塩化ビニル板を用い，ふしぎふりこＩは長さ145mｍ

不思議体感科学実験（檀上慎二著），1999,講談社ブル
ーバックス

−１０−

1‑3ミニホロスペックス
海老崎功

科学の祭典や各地の実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中からフーリエ変換ホログラムの一種である「ホロスペックス」という市販の不思議メガネを，同時に多人数で楽しむことができるように工夫した「ミニホロスペックス」を紹介する。
[キーワード］演示実験，科学工作，ホロスペックス，フーリエ変換ホログラム

１，はじめに２枚の紙の間に７mm角のホロ

近年，全国各地で科学の祭典が開催されるようになり，

約４ｃｍ

科学実験というものが身近に感じられるようになってきし，それらの場所で安全に実施できる実験内容の質・量●はまだ十分とは言えない。事実，小学生対象の実験教室
まま持ち込んだりする例が見られる。本研究では，それらの場所で実施できる演示実験や科学工作の開発を目指／／た。ＰＴＡ主催等の実験教室も多く開かれている。しかに到底理解不能な高等学校の授業で行われる実験をその

スベックスシートを挟み込む

６ｍｍの穴をパンチで開ける

卜
２ｃｍ

図３ミニホロスペックスの基本的な工作した。しかも，単に手法や教材を作るだけにとどまらず，

実際に考案した物を使ってボランティアの実験教室など

３．備考

を多数行い，子どもの反応や安全上の注意などを確認し①メガネタイプのものを切り刻むのはもったいないので，ながら，より良い手法や教材に仕上げていくことを目標

本工作を考案した直後にホロスペックスの輸入元（スペに，一年間で約１０種類の演示実験や科学工作，演示手法

ースグラフィック社）に相談し，加工前のシートを大量を考案した。以下はその例である。

に取り寄せることができた。この加工前のシートタイプの市販が開始されたのは，その相談から３年後のことで
２．器具の概要等ある。また，100円ショップなどで６ｍｍの穴が開いた「綴「ハートメガネ」などの名前で市販されている「ホロじ穴シール」が市販されるようになってからは，６ｍｍのスペックス」という科学玩具がある（図１）。これはフパンチ穴に綴じ穴シールを使って７ｍｍ角のホロスペック

ーリエ変換ホログラムを利用した物で，点光源を見るとスシートを貼り付ける手法も取り入れた。

ハートなどの像が上下２つ見えるという面白いものであ②この製作方法を平成１０年７月に，科学の祭典全国大会る。レンズ部分の最小パターンを解析すると，１ｍｍ四方等で紹介したので，そこに参加された理科教育関係者かより小さいことがわかったので，小さく切り刻んでも効ら全国に広まった。サイエンスショーの参加記念や各地

果は全く変わらないのに気付いた（図２）。そこで，この実験教室のおみやげとして，手軽に製作でき，人気がれを小さな紙や名刺などに貼り込んで「ミニメガネ」に高い。また，ミニホロスペックスを名刺などに貼り込むする方法を考案した（図３）。この方法では１つの市販ことや，烏の羽などを用いた科学玩具であるｘ線スコー品から48個以上も製作することができる。

プ（別名・スケルトン〜電灯などに手をかざして見ると指の骨のような回折像が見えるもの）と同様なことができることも発見し，広く紹介。配布してきた。これらの実践は複数の書籍やメディアなどにも紹介され，多くの;蕊謬蕊；方が同様の手法を取り入れている。平成10年に始めたこれらの工作は，その後５年間でミニホロスペックスに換､貧．鍵r・執Ｐｔ､熱＞鞍§上

I己■二

算して約５万人分を全国で配布した計算になっている。

図１市販のホロスペックス

曾;r鰯欝譲寧
懸

騨鍵．

饗・霧

図２ホロスペックスの顕微鏡写真−１１−

1‑4フエガムもどき笛
海老崎功｢フエガム（コリス株式会社）」という，丸いガムの中央に穴があり，口にくわえて息を吹く（吸う）と｢ピー！」と音が鳴る「遊べるガム」と同じ構造のフエを，他の素材で簡単に作る手法を紹介する。
[キーワード］演示実験，科学工作，フエガム，カルマン渦ように先端3〜51ｍ以外はビニルチューブなどをかぶせ，ビ

1.はじめに一昨年度より，科学の祭典や実験教室などで使える演示

ニルテープなどでしっかり止めておく。図２）

実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，ボランテ

ィアの実験教室などで実践してきた。
子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，よりよい手法や教材に高めていくことを目標に，演示実験や科学工作，演示手法を考案した。
「フエガムもどき笛」はその中の一つである。

２．製作の意図
コリスのフエガムは，金属製の王冠２枚を貼り合わせた笛をヒントにつくられたそうである。これまでにも王冠２

図２ドリル刃と使用法

枚や５円玉２枚でつくる方法などがあったが，王冠に穴を開けるのが難しく，また，お金を口でくわえることにも抵(2)製作と使用法抗があった。さらに，子どもが飲み込んでしまうという事①ペツトボトルのブタを使用した例（図３）

故事例もあり，科学の祭典や実験教室などではほとんど行

ペットボトルのブタ２個の中央にドリル刃できれいに穴われていない')。そこで，加工しやすい材料で，飲み込めを開ける。約５mmの間隔を開けてピニルテープで空気もれないくらい大きな物もつくった。

しないようにしっかりとめる（図４）。
ブタをくわえて息を吹いたり吸ったりすると音が鳴る。

３．フエガムの構造（図１）

また，直接ブタをくわえるのではなく，手でしっかり握っ

フエが鳴るのは，空気の流れが穴の両側などにカルマンて，そこに口を当てて息を吸うと唇の開閉が容易になり，

渦を連続して生じさせ（カルマン渦列），それが振動。共音色や音程は変わらないが音の強弱のバリエーションが広鳴を起こすからである。同様に息を吸っても音は鳴る。多がり，烏のさえずりのような感じの音も出せる（図５）。

くの場合，吹くより吸った方が気流の乱れが少なく良く鳴
唖

る
。

識
￨
I
1

息

こ
ご
'
1
1
重
頚

蟻慧議
蕊鰭鋤溌藤

＃!

霧

図３完成品

Ｗ

図４ピニルテープで止める

図１フエガムの構造

４．製作方法(1)必要なもの
・ペットボトルのブタ.乳酸飲料の容器（ヤクルトなど）･フィルムケースのブタ（各種）。５円玉，５０円玉
・ピニルテープ

図５持ち方

・直径5mmのドリル刃（ドリル本体は不要。ケガをしない

−１２−

蕊

②ヤクルト２本を使用する例（図６）
ヤクルトの容器の底中央に先ほどと同じように穴を開け，こちらは隙間を開けずにしっかりとビニルテープでくっつける（図７）。片方の容器の筒部分は切り取ると音が大きく広がる（図８）。

職柵蕊

図１０５０円玉蕊:議蕊;蕊

蕊

５．留意点
蕊
､
:
蝿

この他にもいろいろな素材が考えられるが，誤って飲み錨蕊＆

図６ヤクルト容器２本込む可能性がある小さな物や，口にくわえられない危険物や不衛生な物などは避ける。

:
蕊
F
歩
Ｗ
」
…Ｊ''寓瀞識＃蝿稔、烏

６，備考

蕊

灘

図１１５円玉1)平成９年度から平成13年度までの全国各地の「青少年のための科学の祭典ガイドブック」および全国各地でボラ

図７ビニルテープで止める

ンティア実験教室をおこなっている諸団体等のうち，いくつかを通して調査した結果による。

本研究の成果の全部または一部について，･月刊誌「こども未来2001年６月号」（こども未来財団，

灘2001）に掲載された。

図８片方の容器の筒を切り取る③フイルムケースのブタと５円玉，５０円玉を使用する例
ブタの種類により硬貨との相性がある（図９）。５０円玉をブタ（サクラフイルム）にちょっと強めに押し込み，指で押さえる（図10）。５０円玉が向こう側になるようにして，ブタの穴に唇をつけて息を吸い込む。息は吹くより吸った方が気流の乱れが少なく良く鳴る。５円玉の場合はブタ（フジフイルム）の裏に５円玉を押し当て，図1lのように持ち，ブタに唇をつけて息を吸い込むだけである。
この方法で鳴らすとき，指で押さえないと硬貨が落ちてしまう。しかし，押さえる指のために唇はブタに触れる程度しか当たらず，ブタを飲み込む心配はない。また，どちらも硬貨は口と反対側になるので，硬貨が口につくことはなく，飲み込む心配も少ない。

錘塾蕊蕊議織錐議謬蕊鶏維蕊癖競

図９ブタと硬貨の相性−１３−

1‑5色づくセロハンテープ−ステンドテープー
由良二郎[キーワード］理科教育，物理教育，教材教具開発，光，偏光，セロハンテープ
1．平成１０年度製作(1)ケント紙を太線にそって切る（図２)。
(2)２枚の偏光板を,重ねたとき暗くなる向きに貼る(図３)。
(3)穴あけパンチで半分に折ったケント紙に穴をあける。
(4)中央に穴をあけたＯＨＰシート（約６×６cm）にセロハ
ンテープを何枚も貼っていく。

２．センター学習小学校６年，中学校２年生実験室学習
３．製作意図「偏光」をテーマにした学習の中で，２枚の偏光板でセロハンテープをはさんで見ると，色づいて見える現象を取り上げた。子供たちにセロハンテープが色づくしくみを理解させることは困難であるが，セロハンテープの向きや重ね方によってきれいな色が見えるため，光や偏光に対する興味を高めることができると考え,一人一つずつ作らせた。
セロハンテープが色づく様子がステンドグラスに似ているため「ステンドテープ」と名づけた。

(5)セロハンテープを貼ったＯＨＰシートを円がかいてある台紙の上に置き（図４)，サインペンで円を写す。
(6)円形に沿ってハサミで切る。

(7)円形に切ったＯＨＰシートをケント紙に挟み,割りピン
で留める。
８５cｍ

ｽﾃﾝドﾃｰﾌﾟ

４．装置の概要

２枚の偏光板を貼ったケント紙の枠を半分に折り，セロハンテープを貼った円形のＯＨＰシートを挟み，割りピン

６ｃ、

胆 CⅡ

で留めて，回して見ることができる（図１)。ＯＨＰシート
を回すとセロハンテープの向きが変わり，色が変化する様子が観察できる。

5cｍ

家に持ち帰れるようにポケットに入る程度の大きさにし

図２ケント紙で作る枠

た。

ｽﾃﾝ時=プ。'
図３向きを変えて貼った偏光板

図１ステンドテープ

図４セロハンテープを貼ったＯＨＰシートと台紙
5．作り方

−１４−

1‑6再生ポリエステル繊維作り
杉原和男

軟化点が高いペットボトルの小片を用いた再生繊維作りのために，熱源に電熱器，保温に植木鉢を利用したPET樹脂加熱器を製作した。これを用いると，長い再生ポリエステル繊維を容易に引き出すことが可能である。

[キーワード］理科教育，化学教育，観察実験，教材教具開発，化学繊維，PET樹脂，再生ポリエステル繊維
1．平成15年度製作

乳譲領『 譲嬢？

｡&舌

勺Ｇ

い唾出

急.

禽畠鍛鍔

2．化学領域初等中等センター実験室学習;蒔く鋳＃３．製作意図廃ペットボトルを再生したポリエステル繊維を用い，衣類などが作られている。こういったリサイクルによる繊維作りを体験し，繊維の特徴を考える実験室学習を実施した｡
ペットボトルの素材であるPET樹脂（ポリエチレンテレ
フタレート）は軟化点が高く（約250℃），ガスバーナーの上にかざして繊維を引き出そうとすると，軟化と共に一

図２PET樹脂の加熱部が焦げだすことがある。さらに，発火すると，液状化部

分が飛び散る可能性もあって危険である。市販の加熱器具のを用い，１cmほどの長さのピニルチューブを被せてPETを検討したが適当なものが見つからず，適温加熱となるよ樹脂落下防止のストッパーとした。

うに工夫した「PET樹脂加熱器」を製作した。

ほぼ全体が軟化すれば植木鉢の穴から引き出し，綿棒の先と接触させた後，両者を引き離す（図３）。２人で手早

４．装置の概要

く行えば，簡単に５ｍほどの長さの繊維が引き出せる。綿熱源は300Ｗの小型電熱器とし，その上を大小の２個の棒を用いた理由は，熱容量が小さく，軟化したPET樹脂が植木鉢（浅鉢４号と５号）で覆った。これによって，植木

冷えにくいことによる。

鉢と電熱器の間に適温となる加熱空間を作った。なお，植木鉢で二重に覆ったのは，火傷防止のためである。

当初，電熱器に植木鉢を被せるだけで試したが，不安定であった。そこで，図１のように，植木鉢を置くための台を電熱器の横に設置した。

図３繊維作り５．学習での活用

廃ペットボトルは身近なリサイクル素材であり，繊惟作
りは環境学習などで取り上げられる機会も多い実験である。
しかし，長くて細くて均質な繊維を得るのは意外と難しい。

図１電熱器と覆いになる植木鉢（２個重ね）

そこで，このような加熱器具を工夫した結果，安全で簡単
通電すると，植木鉢内部は，PET樹脂の軟化に十分な温にできるようになった。また，天然繊維では絹だけの特徴度となる。ピンセットで挟んだペットボトルの小片（15×である長い繊維が，合成繊維なら簡単にできることも．わか20nun程度）を植木鉢底面の穴から挿し込むと，軟化する様る。なお，学習では，ストローから再生ポリプロピレン繊子が見られる（図２）。なお，ピンセットは先が平型のも維，アルギン酸繊維の２種も取り上げた。

−１５−

1‑7再生ポリプロピレン繊維作り
杉原和男

軟化点が低いポリプロピレン樹脂のストローを用いた再生繊維作りのために，電流制御した電熱線を利用した加熱器具を製作した。これを用いると，１本のストローでとても長い再生ポリプロピレン繊維
を容易に引き出すことが可能である。

[キーワード］理科教育，化学教育，観察実験，教材教具開発，化学繊維，ポリプロピレン，再生ポリプロピレン繊維
1．平成15年度製作

議灘鴬

趣

２．化学領域中等センター実験室学習驚鵬繍織総Ｉ｡武矛

I湧彊２

３．製作意図ストローは広く利用されるが，ほとんど使い捨てとなっている。そこで，リサイクルを兼ね，ストローからの再生
繊維作りを実験室学習で行った。ストローのほとんどはポ
リプロピレン製で，軟化点が低く（約150℃），少しでも温度が高いと液状になって繊維が引き出せない。そのため，
ガスバーナーや電熱器をそのまま熱源とすることは難しい。

そこで，電流制御した電熱線による適温加熱を行う「ストロー加熱器」を工夫した。
図２再生ポリプロピレン繊維の引き出し
４．装置の概要

熱源は，約１３cmの300Ｗの電熱線を用い，滴瓶用ガラス

ガラススポイトにストローを挿しこむと，スポイトの先

スポイトの先に４回巻きつけた。この電熱線にPET樹脂のに巻きつけられた電熱線で加熱され，軟化する。ピンセッ

加熱に用いた小型電熱器（300Ｗ）と200Ｖ４Ａの整流用ダトで引き出すと，ポリプロピレン繊維が得られる。
作業は二人で行い，一人が後方からゆっくりとストローイオードを直列接続し，電流を制御した。
図１のように，小型電熱器を電源コードの途中に外付けを押し，軟化したポリプロピレン樹脂を，ガラススポイト

し，ダイオードはストロー加熱器の内部に取り付けた。結の先から２１ｍ程度顔を出させる。これを，もう一人がピン

果，電熱線には，ほぼ３Ａの半波整流電流が流れ，適温加セットで引き出してポリプロピレン繊維を得る（図２）。

熱となった。電源装置を用いないため，調節の手間が不要

引きながら遠くへ移動してもよいが，周りに余裕がなけれで扱い易い。

ば手や厚紙などに巻き取るとよい。
作業後，スポイト内に残った短いストローは，スポイトが冷えれば簡単に引き抜くことができる。電熱線による適温加熱により焦げつくこともなく，ガラススポイトは繰り返し使用できる。

５．学習での活用

ストローという身近な素材であるが，適温での加熱方法を工夫したことで，１本で10ｍ以上の再生ポリプロピレン
繊維を容易に引き出すことが可能となった。また，天然繊
維では絹だけの特徴である長い繊維が，合成繊維なら簡単にできることもわかる。

ポリプロピレン繊維の利用は広くないが，カーペットや不織布用として実用化されている。なお，学習では，ペッ
トボトルから再生ポリエステル繊維，アルギン酸繊維の２種も取り上げた。

図１ストロー加熱器（手前），

直列接続した電熱器（右後方），接続用コンセント（左）−１６−1‑8炭素フィラメント電球
杉原和男

実験室学習「炭素物語」で，炭素フィラメントの製作とそれを用いた電球の点灯実験を行った。フィラ

メント作りは炭化と結晶化の２段階焼成とし，それぞれの抵抗値の違いがよくわかる。また，割鋲を用いたフィラメント保持器の工夫により竹炭の接続が容易になり，ほぼ確実な点灯を可能とした。
[キーワード]化学教育，物理教育，観察実験，教材教具開発，炭素フィラメント，電球の自作

︑図・⁝・霞・・・

1．平成16年度製作

蕊

２化学領域中等センター実験室学習

３．炭素フィラメントを用いた電球作り

割

l
謎
Ｊ
１
準
謹聯
しに入れ，ガスバーナー

は１０，，とした。

で加熱する(図１）。通常(4)電源

鍵騒識鯵識Ｉ繍識繍鱗
図３フィラメント保持器の炭焼き温度（約800℃）

自作のフィラメントは低電圧の大電流で点灯するので，なので，できた炭化物の乾電池の電源は難しい。そこで，費用や大きさを考え，８抵抗は高く，電子メロデ

Ｖ８Ａ出力のトランスを用いた交流電源装置を自作した。

ィとLEDを用いた通電チェ

電圧を変えられないので，フィラメントの抵抗のバラつき

ッカーでは反応しない。

︲尚︲Ｊ︲︲︲︲︲︲︲︲４︲︲︲︲︲︲︲︲︲︲︲

誠撫塑§
:蛎鰯謡ｆ

が気になったが，年間を通して特に問題はなかった。

図１竹ひごの炭化(2)フィラメント作り(5)電球の点灯得られた竹炭を1000℃以上で再加熱すると結晶化が進み，①大気中での点灯

抵抗が低下する。加熱は小型で安価な，カートリッジガス

フィラメントを保持器に挟み，電源装置に接続してスイボンベを用いるトーチバーナーを使った。石英製の試験管

ッチを入れる。点灯するが，スイッチを切っても光ってい(内径9×長さ100'nm)に入れた竹炭が真っ赤に加熱される様る。これは，正確には点火であり燃え続ける。３０秒程度で子を観察でき

燃え尽きて灰になり，燃えていたことに気づく。ただ，途る(図２)。こ中で再びスイッチを入れるとより明るくなり，電流で光っの段階では木ている部分のあることもわかる。

タールなどは②窒素ガス中での点灯発生せず，石保持器を密閉容器に入れて窒素ガスを充填し，フィラメ

英試験管が汚ントの焼損防止とした。電流を流すと，点灯が数分間持続れず，再使用するようになる。スイッチを切ると消灯し，電球として光が可能となる。

っていることが確認できる(図４)。

約2〜3分の加
熱ミで
，ス通
チ
詔
ビ，
里 后電
目フ

；鍵鍵蕊坤…露鱗《￨耀識;#￨￨織灘識》IIl#;駕篭鴬蕊驚1瀞蕊蕊拶
図２高温での再ｶﾛ熱

エッカーが反応するようになる。

i蕊鍵蕊

驚識；

(3)フィラメント保持器を加え過ぎると，簡単に折れる。そこで，ワニロクリップ(小)でつかんで保持した割鋲(コクヨ６号)の足の隙間にフィラメントを挟むようにした(図３)。テーパー状に広がる

轍
蕊

蕪
:
＃

雲

触抵抗が大きくて電極板に触れる程度では通電しない。力

蕊

晶爵品曲譜

得られた竹炭に電流を流してフィラメントとするが，接驚鐙｝

図４電球の点灯と電源装置

ので，押し込み加減によって折れずに適度な圧力で挟むこ−１７−1‑9樟脳ボート
杉原和男

樟脳ボートは，クスノキより得られる防虫剤「樟脳」を用いた興味深い科学おもちゃである。しかし，化学薬品の利用ということでその姿を消して久しい。そこで，より安全な取り扱い方法とともに，直進安定性の向上，大型化，高速化，長時間走行，および，ゆらゆらと動かす新たな遊び方などを工夫した。
表面張力の教材としてだけでなく，わが国独自の発展を遂げた樟脳化学工業について学ぶ機会ともなる。
[キーワード]化学教育，物理教育，観察実験，教材教具開発，樟脳ボート，樟脳
１．はじめに(2)基本構造

クスノキの水蒸気蒸留による抽出成分を利用した樟脳化

かつての市販品を，ほぼ忠実に再現したのが図２である。

学工業が，わが国の重要産業として発展した時代がある。

船体素材はファイルホルダーが利用し易いが，食品包装容

主成分の樟脳は，セルロイド原料や防虫剤として世界制覇

器の発泡スチロールやポリプロピレントレイ，OHPシート

するとともに，樟脳ボートに利用された。これは，水の表など，水を弾く薄くて軽い素材ならほとんど利用できる。

面張力を上手に利用したもので，子供たちにとって楽しく

船形に切りとり，底面には樟脳取り付け部を両面テープ

興味深い日本独創の科学おもちゃであった。しかし，樟脳

や接着剤（無溶剤タイプがよい）で固定する。上面の飾りという化学薬品を用いるということで，おもちや業界の流マストは持ち手で，指の油汚れが水面に広がることによる通商品から除外されて久しい。現在の樟脳の用途は，防虫

表面張力の低下を防ぐ。

剤を始め，湿布薬や筋肉痛の塗り薬，タイ国では自動車の(3)薄板作りの改良と長時間走行

芳香剤として広く使われている。そこで，より安全な取り薬局で購入した樟脳（現在の商品は，クスノキ由来では扱い方法を工夫すれば科学おもちゃとして復活させることない合成品である）を，ボート底面に挟む薄板に加工する。

は可能だと考えた。その中で，直進安定性の向上，大型化，かつての縁日の露店商は，500円玉２枚で樟脳の破片を挟高速化，長時間走行，および，ゆらゆらと動かす新たな遊み，押し付けて用いた。試してみると，脆くて崩れ易く，び方などを見つけるとともに，プラスチック水槽の利用な欠けた破片が机上に散らばる。樟脳ボートからは破片が水ど，樟脳ボートの新たな工夫発展も行なった。

面に落ち，走行に悪影響を与える。また，作業中に樟脳を手で触れることも多く，工夫を要する課題であった。

２．樟脳ボート

そこで，シール付きポリ袋に樟脳の粒を入れ，手で触れCH3(1)走行原理

樟脳（C10H160，図１）のカルボないようにした。袋の上から樟脳を押しつぶし，袋の端に寄せて折り曲げたものを金床上に置き（図３），上から木

０

ニル基の弱い親水性が，船尾の樟片をあてがって金槌で叩くと，薄くてしっかりした透明な脳と接している水の表面張力を低板ができた。木片の下面にプラスチックシート（ファイル

下させ，この力を打ち消すようにホルダーなど）を貼り付けておくと，叩いた時のポリ袋の樟脳ボートが走行する。その際，
樟脳ホートが走行する。その際，図１ショウノウ

破損を減らせるとともにきれいな薄板が出来易い。

樟脳はほとんど水に溶けずに昇華

叩く

し，水面全体の表面張力には影響を与えない。これが長時間の走行を可能とする理由である。樟脳の代用品の利用も見かけるが，こういった特徴に由来する高性能には，とうてい及ばない。

図３叩き成型法

図２基本構造−１８−

ポリ袋に入れたまま薄板を適当な大きさに折り，デッキ

大型樟脳ボートが水面を進むようすは遠目にもよく目立型ピンセットで樟脳ポートの船尾に取り付け（図４），水ち，その動きに興味がわき易い。大きな船体は左右対称に面に浮かべる。これにより，一切手で触れることはなく，作り易く，直進安定性が高まった。また，船上の飾り物

そのまま保存することも可能となった。

（持ち手兼用）も作り易くなり，低年齢児童への興味関心

この透明薄板を用いると，従来は数十分であった走行時も得やすい。

間が，一挙に３時間以上に延びた。

黙

§

唖

緋︐蝿

縄，

H',I〈

鍵癖灘議

鐙熟議I蕊

溌翻

弦弾『

驚鍵零滝

議蕊

ザ窪詮議

詞無輔

簿織
鍬１帥

図４船尾への樟脳薄板の取付

図６大型「樟脳ボート」（樟脳取付部２箇所の例）

３．樟脳ボートの改良
４．ゆらゆら樟脳ボート(1)船尾形状の工夫

船尾への樟脳薄板の取り付けは少し難しく，中央部へバ(1)ゆらゆら樟脳ボート作り

左右対称の船形作りを避けるとともに，樟脳の使用量も，ランスよく挟まないと直進安定'性が悪くなる。

より削減できたほうがよい。そこで，樟脳エタノール溶液

そこで，図５のように，船尾をＶ字型に切断し，その中央部分に樟脳の薄板を挟むことで，かなり直進安定』性が高まった。樟脳による表面張力低下の影響が後方の水へのみを作り，底面に塗りつける方法を考えた。
これがゆらゆら樟脳ボートで，その船形は，ファイルホ

ルダーを自由に切り抜くだけでよく，船上には，同じくフ

はたらくことによると考える。

ァイルホルダーで作った持ち手を貼り付ける。予め，両面

典

テープを貼り付けた持ち手を配布してもよい。

(2)樟脳エタノール溶液と使用方法
樟脳を２倍量程度のエタノールに溶かし（容器に入れて数分振る），ゆらゆら樟脳ボートの裏面に塗りつける（図趣７）。塗りつける場所を変えて動きを調べても良いが，裏韓

面全体に塗るのが最も興味深い動きを示す。塗った後，しばらく放置すればエタノールが蒸発して樟脳だけが残る。

蕊.・・．｡．・・ロ:ﾖ P‑‑今石ｵ･ず･･･

また，息を吹きつけると，すぐに乾くので，直ちに水面に蕊蕊識:

浮かべて動きを観察する。

秤
二｛

細長い形の動きが特に興味深い（図８）。
樟脳

従来型船尾のｖ字切断
図５船尾形状の工夫(2)高速，大型「樟脳ボート」

船尾形状の工夫による直進安定化は，速度の向上にも寄与した。真っ直ぐ、に進み易いという事は，最短距離の走行が可能であるとともに水の抵抗も抑えられるからだと考えている。従来型だと直進しにくく速度の計測すら難しかっ
たが，改良型では10cm/秒という速さになった。

高速化も興味深い成果だが，この力を利用して樟脳ボー
トの大型化にも取り組んだ（図６）。大きいほど水の抵抗で遅くなるが，全長10cm程度までなら問題なく水面を進む。

−１９−

図７樟脳エタノール溶液を裏面全体に塗る

ぐえば取り除ける（図12）。再び，樟脳ボートを浮かべると，元通り動き出す。
容器をかなり丁寧に洗浄して用いても，最初から動かな
いこともあるが，水面のリフレッシュ作業により，必ず動くようになる。

樟脳ボートが動いている水面に，鼻をこすった指を挿し入れ，動きを止めるという演出ができる。皮脂による油膜
図８細長い形の動きが興味深い形成が原因であるが，瞬時の反応に驚かされる。

５．水槽(1)水槽の材質

水槽は，洗剤でよく洗った金属やガラス，陶磁器製の容『器を用いる。これらは，ぬれと表面張力で壁面を上昇した

水によって斜めの水壁が形成され易く（図９Ａ〜Ｂ），樟
脳ボートが壁面を避けるように周回する。プラスチック製や油で汚れた水槽は壁面が水を弾き，壁との間に溝ができ、る（図９Ｃ）。そこに樟脳ボートが引き込まれると，壁に接触しながら進んだり，場合によっては動かなくなる。
Ａ

Ｂ

Ｃ

図１０セロハンテープを側面に貼り付けたプラスッチック製お盆水槽の利用例

封‑尋一議（壁面と一定の間隔をとって進む）

図９水槽の壁と水面(2)プラスチック水槽の利用

プラスチック製のお盆など，大きくて軽く，安価な容器を水槽として利用したい。そこで，壁面が水を弾かない処理を工夫し，プラスチック水槽の利用を可能とした。
水面が接するプラスチック容器の壁面にセロハンテープを貼り付けると，セロハンテープと親和性がある水は，接する壁面との間に（図９Ａ）のような斜めの壁を作る。そのため，図10のように，壁面と一定の間隔をとって進むことができる。

図１２水面のリフレッシュ

この手法により，プラスチック製雨どいで長い直線水槽（図11）を作ることも可能となった。

６．注意事項(3)水面のリフレッシュ

昇華した樟脳が部屋に広がるので，昇華した樟脳が部屋に広がるので，実習中は部屋を締め樟脳ボートの動きが遅くなり，場合によっては停船する

切らず，換気に気をつける。終われば，石けんで手洗いをこともある。これは，水面が汚れて，表面張力の差を生じする。床に落ちた樟脳の拾いにくい破片は短時間で昇華しなくなったためである。水を取り替えてもよいが，紙（テてなくなるので，窓を開けておけば臭いも残らない。

イシュペーパーが利用しやすい）で水面を覆って，横にぬ

−
Ｉ
壁
尋
雨ど

竿

ﾉ ー ノ

１−−１
が＞毛か噌今と 毛 く#今』吟酢ﾗ牙V黄一差

: く

I
蝉

銭難

〔

記 少 囚

Ｃ く ぐ

:‑
蓋

､
と
ぐ
>
＜
＞

集水

ス タ ン ド（木製）

図１１塩ビの雨どいで作った直線水槽（l800lml）

−２０−

］

1‑10ポータブル日時計
栗林貢理子

この装置は，フロッピーディスクのケースを使ったポータブル日時計(平成７年度製作)の改良型で，ケースを開けた角度が，京都でのこま型日時計の赤道面を表すことを利用したものである。
[キーワード]地学教育，天文教育，教材教具開発，太陽の動き，日時計，フロッピーディスクのケース
1．平成17年度製作

５．製作
2．教員研修講座(理科観察実験講座）①ケースの中心に竹串が入る孔をドリルで開ける。

②ケースに，夏用と冬用のめもりを両面に印刷した台紙と，３．製作意図方位。均時差を両面に印刷したものを両面テープで貼る。

平成Ｔ年度開発のポータブル日時計を改良した。フロッピ③ケースの内側に軸入れ用のストローをセロハンテープでーディスクのケースを開くとその角度が京都でのこま型日時貼り付ける。

計(赤道型日時計)の赤道面となり，垂直に軸をさすだけで手軽に日時計が完成する。身近な材料を使っているが実用に十６．使い方分な精度となる。また，野外での活用を考え，軸をケース内①方位磁針を使い影用の軸を北に向けて，水平な場所に置に収納し携帯に便利になるよう工夫した。ここで使うケース

く(台紙には矢印で偏角が印刷されている)。

は厚さ6.8皿の薄型のものであるが，それ以外のものを用い②春分から秋分までは，表面の夏用の目盛で影の示す時刻

る場合は京都での角度55度になるように接触部を削り調整すを読む。秋分から春分までは，裏面の冬用の目盛で時刻をる必要がある。

読む。

③底面に印刷した均時差を読み取り，正確な時刻を測定す
４．材料

る
。

厚さ6.8mmの薄型フロッピーデイスクのケース，めもりを④持ち運ぶときは，軸を抜いて軸入れに収め，ケースをた

入れた台紙，影用の軸(竹串の2.5皿，長さ約９cm)，軸いれ

たむ。

(ミニストローの３ｍ，長さ約3.5cm)，
ストッパー(自転車のタイヤ用虫ゴム約５皿)，両面テープ，
セロハンテープ

日軸

力斡

一姉．．一・．︒

認１−︾・︽資料.･印刷原稿

1２

冬用

毒i震

翻芋

京都における太馬の南中時刻表
ｉｎ+'1ﾕ０１』噂所都退む．・樫．副ﾖｬ計がおく曲凸:

ﾛﾛ

識《:

灘

1
1
;
鶏
繍

i鮎４

;
:
都
再
喫ﾙ声ｰﾗﾄuE,ニー.ﾛ=，△一旦叩ロロ．ﾛ皇.．．且皿』１・一山

ｉＨルＨＭＷＨＨlf■；

鷺懲驚鱗鱗;；

Ⅷ

−２１−

選
北

／
=
i
、
、
.
』
ノ

１−１１プラスチックレンズを使った教材
海老崎功

安価な２種類のプラスチックレンズ（凹凸各１種）だけを使い，工作用厚紙を使って単レンズカメラ，

ガリレオ式望遠鏡')，ケプラー式望遠鏡を作った。２種のレンズだけで倍率を変えたり，実験や収納に手軽なサイズ（長さ）にしたりするために，レンズの２枚重ねなどの工夫をした。また，これら３種の器具の外箱（筒）の形状や寸法を工夫して，オール・イン・ワンタイプの装置として完成させた。

[キーワード］物理教育，地学教育，教材教具開発，ガリレオ式望遠鏡，ケプラー式望遠鏡，単レンズカメラ
１．平成20年度製作(2)各部品の寸法および展開図（図２）

コピアート紙以外は工作用紙（厚さ0.5mm）を用いて製作
２物理領域中学校観察実験講座した。箆体内側は光を反射しない黒色にした方が良いと考えられるが，実際に裏面が黒色のものと，そうではないふ
３．製作意図つうの工作用紙（裏面がうすい灰色）では，性能に際だっ単レンズカメラやケプラー式望遠鏡には凸レンズのみがた差がみられなかった。そこで今回は，単レンズカメラ撮用いられ，ガリレオ式望遠鏡には接眼レンズに凹レンズが影時に用いる遮光用黒紙「Ｂ」のみ黒厚紙を，他は普通の用いられる。これらはどれもレンズを使った重要な教材で工作用紙を用いた。

あるが，自作するにはそれぞれ適当なレンズを揃えるとこ

８，

７
Ｂ

回｡…

ろからはじめなければならない。そこで，安価なプラスチ

ックレンズと工作用厚紙を用いて製作することを考えた。

口.…

■ Ｆ 可Ｆ 可 Ｆ 可 ワ 可さらにレンズの焦点距離や外箱（筒）の形状・寸法を工夫■■ Ｆ

可 Ｆ 可Ｆ 可 Ｆ 可

滝8０することにより，３つの器具でうまくレンズを相互利用し，

ＺＢ

1
魚
、

すべて入れ子式に収納できる「オール・イン・ワン」タイ

１

2５０

プとして完成させた。この教材１つで中学校１分野「光の性質」で用いられる単レンズカメラとしてだけでなく，ケ回｡…

プラー式望遠鏡に作り変え，第２分野「地球と宇宙」など
で像が上下左右反転して見えることなどで利用することも

■ Ｆ

同…

できる。

可Ｆ 可Ｆ 可Ｆ 可

７
６

２Ａ

鋤

8
２

０

釦

(1)装置の構成（図１）

図１に示した「Ｏ」「１」「２Ａ」「２Ｂ」「３」「４」の７８

笛体およびスクリーン「Ｓ」，遮光用黒紙「Ｂ」，撮影用コ
ピアート紙「ｃ」で装置全体を構成する。これらのうちい

■ Ｐ

７４

口
緬
劉
…

可ワ ョ『

可Ｆ

可

■

Ｆ

１
□
｡
…
，

可 Ｆ

可Ｆ

可 Ｆ

可

7ヰ

7
６

くつかを組み合わせて上記の３種類の器具を作る。
230

３

235

４

︾潅口Ｓ岬■Ｂ︾鵜■Ｃ■ Ｆ 可Ｆ 可Ｆ 可Ｆ 可４．装置の概要と使用方法

図２各部品の寸法および展開図(3)レンズ，スクリーン，コピアート紙①凸レンズ
とつレンズＡ型（大和科学教材研究所，直径55mm，焦点距離340mm，プラスチック製）を使用した。このレンズは２枚重ねにして周囲をぐるりとフィラメントテープで巻いて止めると焦点距離が約半分（約170mm）になる。

部品「１」の円形にくり抜いた部分には，この２枚重ね

図１装置の構成−２２−

のとつレンズを接着した。部品「２Ａ」の円形にくり抜い

このガリレオ式望遠鏡で無限遠を見るとき，筒全体の長た部分には１枚のみを接着した。

さは340,,−約47.5mm＝約292.5mmになる。これより近くを②凹レンズ

みるときは筒を伸ばすことが必要である。

おうレンズ（大和科学教材研究所，直径18mm，焦点距離②ケプラー式望遠鏡

95mm，プラスチック製）を使用した。このレンズは２枚重部品「２Ａ」「３」「２Ｂ」「１」を使う（図５)。「２Ａ」

ねにして周囲をぐるりとフィラメントテープで巻いて止めが対物レンズ，「１」が接眼レンズになる。「１」に「ｏ」

ると焦点距離が約半分（約47.5mm）になる。

をかぶせ，接眼レンズ側を小さくすると見やすくなる（図部品「４」の円形にくり抜いた部分には，この２枚重ね

６)。ケプラー式望遠鏡は上下左右が逆になるが，ガリレオのおうレンズを接着した。

式に比べて高倍率を作りやすく，広い範囲を見ることがで③スクリーン

きるので，天体望遠鏡などに用いられる。

部品「ｓ」の四角にくり抜いた部分に，トレーシングペ
ーパーを接着し，透過型のスクリーンにした。
④コピアート紙
撮影用の感光紙として用いる乾式ジアゾ感光紙（富士フィルム株式会社）である。太陽光の直下では数秒で感光が終了するが，室内の蛍光灯下では直ちに感光してしまうことはない。また，現像・定着はアイロンやラミネートマシ
ンで加熱するだけである。そのため撮影の寸前まで黒袋内など暗所に保管しておけば，撮影時や現像時は室内でさっ

図５ケプラー式望遠鏡(左・対物レンズ側，右・接眼レンズ側）
茜誤唖罪

甲．、、、;.､家レンズ（凸)，「４」が接眼レンズ（凹）になる。収差およ

灘鑓

３

０

別I

凸し
凸レンズ(2枚〉

率はあまり上げられないが，正立虚像で観察しやすい。

グ

嘩撚逼澱

槌I

講霧

図６接眼レンズ側ののぞく部分を小さくしたもの

﹃寺Ｆ︲Ｉ

蕊

零』

、剰鴛；

び，倍率を上げると極端に見える範囲が狭くなる関係で倍

副噌勺

﹃１

・ｂ財

：
１
:
』 ..． 雨津牽

部品「２Ａ」「３」「４」を使う（図３）。「２Ａ」が対物

霞

＃
i
;
１

㎡,H，、,堅‑̲:易奄

ﾂ
溌
ﾔ
ﾐ

①ガリレオ式望遠鏡

２Ａ
Ａ

。Ｈ

;
i
謹
睡
Ｉ
蕊

(4)器具の組み立て３蝿蕊

︲６．群捧罰も嬬郷

３

︾︾識鐸識

と作業をすれば暗室などがいらない。

職I漣

倍率は以下の計算から約２倍になる。

４
一、

へ､

･凸レンズの焦点距離＝340m､１．．．対物レンズ

灘・２枚重ねでは約1/2になるので約170ｍｍ・・・接眼レンズ!!､財型

唖.ｈ'h甲I¥０．ｈ弾I中間母韓唖蹄ﾖｰ'''F'

凹レンズ

慰感

･倍率＝（対物レンズの焦点距離）÷（接眼レンズの焦点

図３ガリレオ式望遠鏡

距離）＝340÷約170＝約２倍

ケプラー式望遠鏡の光路図を図７下段に示す。

(左・対物レンズ側，右・接眼レンズ側）

立像
倒実

倍率は以下の計算から約７倍になる。
･凸レンズの焦点距離＝340ｍｍ・・・対物レンズ⑨

Ｙ･凹レンズの焦点距離＝９５mm，２枚重ねでは約１/2になる
ので約47.51,,..．接眼レンズ

スクリーン
Ａ

･倍率＝（対物レンズの焦点距離）÷（接眼レンズの焦点⑦

距離）＝340÷約47.5＝約７倍
Ｙ

ガリレオ式望遠鏡の光路図を図４示す。

倒立実像を凸レンズで拡大して見るＡ

ゆヤスクリーンを取り去る

図４ガリレオ式望遠鏡の光路図

図７ケプラー式望遠鏡の光路図−２３−ケプラー式望遠鏡では，図７の上段から順に，

スポットライトなどの照明を当てても全く撮影はできない。

・凸レンズ１個でスクリーンに倒立実像を映す。

これは光量不足およびコピアート紙の感光特性（太陽光に．それを別の凸レンズで拡大して正立虚像として見る。

多く含まれる紫外線領域に強く感光）などが原因である。

・スクリーンを取り去り対象物を倒立虚像として見る。

なお，太陽光の下でないときでも「印画紙」での撮影は可能であるが，印画紙はすぐに感光してしまうため，保管という手順で原理を説明する。

このケプラー式望遠鏡で無限遠を見るとき，筒全体の長や取り扱いが難しく，現像・定着にも暗室や薬品類，専門

さは340InIn＋約1701nm＝約510,11,になる。これより近くをみるの知識が必要である。このため中学校の授業時間内での印

ときは筒を伸ばすことが必要である。

画紙の使用は困難になっている。

③単レンズカメラ（スクリーンに映す）篭鍵驚蕊蕊蕊蕊をかぶせると「絞り」になりピント深度が深くなる。よりきれいな写真を撮影したいときはかぶせた方が良いが，曇

霧

J
毒蕊

蕊霧

議燕、 講議「１」「２Ｂ」「Ｓ」「３」を使う（図８）。「１」に「０」天などで光量が不足気味の時は外しておく（図９）。
謡く

I灘

悪

蕊
いません》
恩

図８単レンズカメラ(左・スクリーンを入れる位置，右。のぞく方）

i噌蕊藩

f罰

蕊;１

驚綴鍵
霞

蝿醗
蕊.．''･蝿藩燕識i劇1蝿蝿熱脚癖鰯癖識蕊鰯騨鍵騨擬鍵騨騨繍．鍔零蕊織撚灘羅驚総蕊識撫

齢顎蕊

図１０スクリーンとコピアート紙。遮光用黒紙の取り替え「ｏ」使用の有無による撮影例を図11に示す。どちらも同時間帯（明るい曇天）に，室内より３０分間感光させたものである。左の方がきれいに撮影されたのがわかる。

蕊灘蕊灘議正署一層一・Eｺﾞ埠財茜一博平亀詫韓蕃幸一･』霜･'屍司.､拝,T'､ 』岸課蝉琢群弘熟燕撫

￨織鍵
副注

i零

q 弓 , 卜 l Ｐ M L，竜.,、,,,‑,,.,,..℃､.Ｍ,‐‑.,%̲記...｣.闇，」，､!,緑．,,〃．‐面甜，恐唖』恥, 1吋

図９左。絞りの着脱，右。実際にのぞいたところ
灘鍵驚箪

④コピアート紙での撮影

灘

撮影の手順等は以下の通りである。
l)③の単レンズカメラで室内から明るい室外の景色を映す。

2)その時のスクリーンの位置などを記録しておく。
3）「１」はそのままに，「２Ｂ」「Ｓ」「３」のセットを引

図lｌ左。「Ｏ」使用，右・「Ｏ」不使用

き抜き，「Ｓ」の代わりに「Ｃ」「Ｂ」を「２Ｂ」と「３」で素早く挟み（図10)，「１」の記録した位置まで差し込む。

感光時間の違いによる撮影例を図12に示す。雲の多い曇「Ｃ」は黄色の方が感光面である（裏面は白色）ので，そ

天に，室内から撮影したものであるが，光量等により感光ちらをレンズ側にする。「Ｂ」はのぞく方からの光の進入を時間を工夫することできれいに撮影できることがわかる。

防ぐために「ｃ」に重ねて封入する。

なお，３枚とも「Ｏ」を使用した。

4)明るさにもよるが，１５分〜30分程度感光させる。明るす鴬議蕊議｜

ぎるときは「１」に「ｏ」をかぶせて（絞り）撮影するな蕊

ど工夫する。
5)取り出した「Ｃ」はすぐにラミネータまたはアイロンで現像・定着する。何度もしつこく加熱すると画像が消える

鍛鍵

蝿蕊識
蹴溌§燕

'
'
1
雲
鱗
Ｉ

ので一度でさっと加熱し，現像。定着をおこなう。

なお，被写体が太陽光の下にないとコピアート紙を利用した撮影は不可能である。室内の被写体にいくら蛍光灯や−２４−

図１２左。１５分感光，中．３０分感光，右，４５分感光⑤オール・イン・ワン構造について

以上の器具は，入れ子のように重ねていけば，崖体「１」と「Ｏ」を外箱として，すべてがその中に収納できる。保管時などに部品散逸の心配がなく，また場所もとらず便利である。

⑥安全対策等凸レンズによる発火事故等を防ぐため，地面に水平に置いている限りは匿体内に（太陽の）焦点を結ばない設計になっているが，念のため撮影時以外は，単レンズカメラ等
を直射日光下に放置しないよう注意する。

また，望遠鏡や単レンズカメラで直接太陽は見ないという指導も必要である。

参考l)ガリレオ・ガリレイの屈折望遠鏡については国内外を問わず，「ガリレイ式」「ガリレオ式」の二つの表記ともふつうに見られる。（2008.5調べ）

・ガリレオ式望遠鏡は，京都市青少年科学センター物理領域が「開発教材教具」および「なるほど実験ランド」の実験メニュ
ーとして製作しているものを参考にした。

・海老崎功，かんたんなカメラで写真をとってみよう，中学校

理科１分野上教師用指導書，ｐｐ､403‑405,大日本図書株式
会社，2002.3.1
・海老崎功，科学実験教室等で使える演示実験や科学工作等の開発(4)−その３．コピアートを使った実験−，科学センター報告VOL､34,ｐｐ､85‑89,京都市教委，2003.3
・海老崎功，手作りカメラで身近な風景を撮影しよう，大人もハマる週末面白実験，ｐｐ､40‑45,講談社，2005.7−２５−

1‑12フイルムケースを利用した静電気実験器
由良二郎

静電気がものを引き寄せる力や，静電気には＋・−の２種類があることを，ストローを利用して調べる装置である。ストローは軽く，静電気も起こりやすいため，同様の実験にはよく使われるが，フィルムケースと組み合わせたり，画鋲を支点にしたりすることで，バランスよく安定して動くようになった。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，静電気，帯電，フイルムケース，ストロー
1．平成１１年度製作
2．センター学習小学校６年生実験室学習Ｖ角材（１ｃｍ角,長さ約５cm）

３．製作意図鋲

静電誘導・誘電分極の実験や，静電気の＋・−を調べる
フィルムケース

実験を，自分で作った装置でできるようにした。フィルムのふたケースやストローなどの身近な材料を使い,小学生でも簡〜単に作ることができる。
４．概要．今までにあった同様の装置は，ストローの重心を中心に

図２回転ストローの台して回転するようになっており，ストローのバランスが悪いとうまく反応しなかった。この装置では，全体の重心がフイルムケースより下の方になるので，ストローをとめる

位置がストローの重心からずれていても，バランスが保たれ，安定した動きをする（図１)。

図３回転ストローの回転体
６．使い方

ストローを綿タオルで擦ると，ストローは−に帯電する。
帯電したストローに何を近づけても（帯電していないもの
図１回転ストロー

なら)，ストローが近づいてくることから，静電気にはどんなものでも引き寄せる力があることが分かる（静電誘

導・静電分極)。

５．作り方①フイルムケースのふたの内側に，画鋲で角材を立てる。

また，帯電させた別のものを近づけると，ストローが引②角材の上端にも画鋲をさす。ここでは，皿の中心が少しき寄せられたり，離れていったりすることから，帯電させへこんでいる画鋲が軸受けとして適している（図２)。

たものが＋か−かを調べることもできる。

③半分に切ったストローを，フイルムケースの底の中心に画鋲でとめる（図３)。

④角材の上に，ストローをつけたフィルムケースをかぶせるようにおく。

−２６−

1‑13フイルムケースを利用した静電気モーター
由良二郎

フイルムケースにアルミテープなどを貼り付けて作る静電気モーターである。フイルムケースを利用することでバランスが保たれるため，安定して回る。また，画鋲の針を支点とすることで，回転時の摩擦が少な

く，弱い静電気でも回る。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，静電気，帯電，静電気モーター，フィルムケース
1．平成11年度製作③フィルムケースの底の中心に画鋲をさす。
④画鋲をさしたフィルムケースの周りに，長方形に切った

2．センター学習小学校６年生，中学校２年生実験室学習

アルミテープを６〜８枚ほど等間隔に貼る（図３)。

＜逗三＞

３．製作意図静電気の基本的な性質を学習した後，静電気を利用した

雛ものの例として静電気モーターの製作を行い，静電気に対する興味をさらに高めさせる。さらに，静電気モーターのアルミテープ／ （１cm×２ｃｍぐらい）

製作・実験を通して，電子の移動や，静電気を動力として利用できることについての理解を深めさせる。

図３アルミテープの貼り方

４．概要⑤別のフイルムケースに細長く切ったアルミホイルを，１

フイルムケースやアルミホイル，画鋲など身近な材料で簡単に作れ，小学生でも１５分もあれば完成する（図１)。

枚はそのまま，もう１枚は半分で直角に折り曲げて，セロハンテープで貼る（図４)。
アルミホイル

こ こ に 帯 電した塩化ビニル管 を近づける

(
'
/
､
×
'
０
。

路

ｍぐらい）

￨
灘
〜

直 角 に 折 り曲げる

示濡耐LLij一国
定？

図１静電気モーター

５．作り方

り曲げて底 に は る

図４アルミホイルの貼り方①フイルムケースのふたの内側に，画鋲で角材を立てる。
②角材の上端にも画鋲をさす。ここでは，皿の中心が少し⑥角材の上に，アルミテープを貼ったフイルムケースをかへこんでいる画鋲が軸受けとして適している（図２)。

ぶせるようにおき，別のフィルムケースに貼ったアルミホ
イルではさむ（図５)。

勇一〒

角材

（１ｃｍ角,長さ約５cm） − ４ 皇

使用する画鋲
の断面

フィルムケース､i
黙、の ふ た 〜坐

図２静電気モーターの台

図５できあがり

−２７−

第２章

科学に親しみ楽しませる教材教具

2‑1小型ヘルツの実験装置
海老崎功，岡田高芳

電波が発見された「ヘルツの実験」を演示したあとに，個別実験できる装置として開発した。開発コン
セプトは「大型の演示装置をそのまま小型に」ということである。さらに，透明アクリル板でカバーするなど安全にも万全の対策を施している。併せて世界最初の受信器である「コヒーラスイッチ」も受信が容易になるように改良を加えた。これらの装置の使用により「火花放電と電波の発振の関係」と「電波とは電気エネルギーが姿を変え空間を伝わるもの」という理解・定着が得られる。
[キーワード］理科教育，教材教具開発，ヘルツの実験，個別実験，コヒーラスイッチ

方数ｃｍほど持ち上げても発光する。また，部屋を暗くする

ｴ.はじめに「ヘルツの実験」は，受信リングの間隙に起こる火花をことにより実験の効果が増す。

顕微鏡等で見るというものであり，演示実験としては不向きである。間隙の代わりにネオン管を使用する方法は演示(2)改良型コヒーラスイッチ

実験としては優秀であるが，すぐに実験が終わってしまい「火花放電と電波の関連」や「電波とは？」「世界最初の受信器の仕組みは？」という，物理学的に最も大切な学習事項が定着しにくいというおそれがある。今回開発した装置
は，それらの欠点をカバーする物である。

２．教具の特徴(1)使用済みライターの圧電素子をそのまま利用し，安価で製作が可能である。

(2)装置を透明アクリル板等で完全に覆い，感電事故がな
図２改良型コヒーラスイッチ

いようにした。

(3)２枚の金属板の間隙に火花放電が起こるのを間近で何度も確認できる。

改良型コヒーラスイッチに電池を入れ，豆電球が光るの(4)ネオン管受信器は両端開放型にして，発光を高めた。

を確認する。光らない時は鉄球上部のアクリル板を押し下(5)コヒーラ受信器は受信用鉄球に任意の力を生徒自身がげることにより導通が高まり点灯する。

加えられるよう新たに工夫し，さらに鉄球を受ける金属板

点灯を確認したらコヒーラスイッチを小型発振器の上にに約６０度の角度をつけて，鉄球の自重で適度に金属板と置き，鉄球が入ったアクリル箱付近を軽く指ではじく。そ接触するようにした。これにより受信実験が容易になった。

うすると鉄球表面の酸化膜の影響で導通が弱くなり発光が弱まるか消える。その状態で圧電素子を押して火花放電を

３．装置の概要と使用法

起こすと鉄球が電波を受信し，鉄球表面の酸化膜を破って（１）小型発振器とネオン管受信器

導通が高まり，豆電球の発光が回復する。

電波が到達することにより発光の状態が変わり，初期の電波受信器の仕組みを学習することができる。

図1１

４．おわりにこれらの装置の使用で，火花放電が起こるとネオン管が発光することを全員が目の前で何度も確認できるだけでな(上）

ネオン管受信器

く，改良型コヒーラスイッチを使い，初期の受信器の仕組みを知り，電波の「発見』から「利用」につながったアイ

デアを全生徒が体験できるようになった。

(下）
小型発振器

なお，改良前の試作版の小型ヘルツの実験装置セット及び自動車用コイル利用の大型発振器は「平成９年度ウチダ
ネオン管受信器を小型発振器の上に置く。ライターの圧

全国教職員発明考案コンクール」に入選した。

電素子を押すことにより金属板の間隙に火花放電が起こり，同時にネオン管が発光する。ネオン管受信器を発振器の上−３１−

2‑2砂糖水溶液中における旋光の教材化
八木陸郎

砂糖水溶液（以下砂糖水）を偏光板で挟んで透過光を観察すると色付いてきれいにみえる。この砂糖水に入射した偏光が溶液中で回転する旋光の色変化を観察し，その色変化から簡易に旋光角度を測定する教材を白色ＬＥＤを使って開発した。偏光の現象に関わる物理教材として大変興味深く，旋光に対する理解も容易に得ることができ，生徒達を強く引付けるものと思われる。
[キーワード］理科教育，物理教育，教材開発，偏光，旋光，砂糖水
１．はじめにf』

物質中を偏光が透過するとき，偏光面が回転する旋光という現象は，透明な結晶や有機化合物に多くみられる。偏光計での旋光角の測定は，溶液の入ったセルの前後を偏光

回転偏光板

板ではさみ，セルをう透過する前後の光度を比較して最も明るくなる偏光板の角度を読み取って求めている。

今回，砂糖水での旋光の色変化を観察し，その色変化か
ﾒﾂ
６

ら簡易に旋光角を測定する教材の開発をしたので報告する。

ＬＥ

腺、偏光栃

図２実験装置２．実験方法

砂糖水の旋光により透過光が色付くことは，図１のよう

濃度と旋光角の関係を調べるため，図２のようなアクリな方法でも簡便に体感できる。同様の現象は，原理は異な

ル容器と光源，移動する偏光板，回転偏光板を作った。光

るが２枚の偏光板の間にセロハンテープをはさんだ時や，源は4000mCdの明るさの５の高輝度白色ＬＥＤ(NSPW500BS︵．．．⑩︶縄覇函ポ蝦夜理

渠

せて見る

偏

Pなどの光源﹁一一﹂

板２０Ｂ６４２０
１１００００光弾性の実験のときに観察できる。

Ta＝２５℃Ｉｆ＝２０ｍＡ

Ｉ

Ｉ
Ｎ Ｂ「 ノlＶ

〆

Ｉ

／
へざ

（ノ

、

、

ノ

〜

４００４５０５００５５０６００６５０７００７５０

波長入（ｎｍ）

図１砂糖水の旋光による色の観察
距離(c､） 濃度５％

１０％

５

図３

白色ＬＥＤの発光スペクトル

１５％

２０％

２５％

３０％

３３．３％

３５％

４０％

−５７

−５６

‑‑52

−５２

−５２

‑５２

−４６

４５％

1
０

−５８

‑67

−４９

−４８

−４３

−３８

−３７

−３５

−２８

−２４

１
５

‑56

−５９

−４２

‑38

−３０

‑27

−２０

−２２

−１４

−
６

2
０

−５４

−５９

‑38

−２８

−１８

−１５

−
６

−
５

２

−
４

2
５

−５２

−５１

−３１

−１８

−
８

３

１
６

1
１

2
２

４
１

3
０

−５０

−４９

‑24

−
８

０

1
８

2
８

３
１

4
２

5
７

3
５

−４８

−４７

−１９

０

1
５

3
３

4
５

4
８

6
２

8
０

4
０

‑47

‑44

‑
９

１
０

2
６

4
６

5
８

6
４

8
０

1
０
２

4
５

−４３

−３７

‑
２

2
０

3
７

6
３

7
３

7
８

9
６

1１９

9
０

9
６

1２４

1３８

5
０

−４３

‑３７

１

3
１

5
４

7
２

5
５

‑40

‑30

３

4
０

6
０

９
１

1０３

1１１

1４１

１６２

６
０

−３８

−２５

１
５

4
７

6
７

1０４

1
１
５

1２８

1
５
２

1
８
２

6
５

‑35

‑２１

1
９

5
６

6
９

１１９

1２８

1４３

174

202

7
０

−３５

−１８

2
７

6
４

9
０

１
３
１

1
５
３

1５６

1９２

2２２

7
５

‑33

−１２

3
１

7
２

1０４

1
４
１

1６５

１７０

209

234

8
０

‑28

‑
４

4
３

8
０

1１６

1５３

1８０

1６８

229

258

図４濃度と光源からの距離に対する偏光板の角度−３２−旋光角度︵距離︼号昌当たり︶

偏光板の角度︵︒︶

５

／

‑16⑦

１

１

０

６

２
０

４
０Z

卵物羽泌畑８

画酉画■■●⑪
羽
⑰羽８０
１１

200

−

ﾛ

6
０

J

−

1
５

3
０

5
８

8
８

比旋光度

+85.7

+82.8

+83.8

５

一

ゴ
ー

7.0

１
０

７．０

7.0

ｌ

Ｉ

Ｕ

Ｏ

砂糖水の濃度（％）

光源からの距離と偏光板の角度（濃度33.3％）

濃度(％）
品雑
(
｡
､
）
回転角(度）ｌ、 ２ ０ ４ ０光源からの距離（ｃ、）

図５

‐

９

図７

3
０

2
５

2
０

7.5′

7.5

７．０

33.3

7.5

濃度と旋光角度（10cmあたり）

4
０

3
５

7.0

7.5

4
５
7.0

145

168

209

232

222

275

282

+103.6

+8９６

+92.9

+92.9

+90.6

+91.6

+90.7

図６濃度別比旋光度
今回，砂糖水では時計回りの旋光が観察できた。

日亜化学工業)を４個用いた。従来,電球などを光源に使っ距離と偏光板の回転角は比例するから，グラフに近似すていたが，この白色ＬＥＤは２０ｍＡの電流で輝き，省エネる直線から測定距離に対する全体での回転角を求めた。

濃度５％のときの比旋光度を計算すると，グラフより

ルギーで実験ができる。図３に発光スペクトル')を示すｂ

70cmの距離で30度旋光しているから

光源のすぐ前に偏光板を置き，一定方向の偏光を入射する。５Ｑの水に５％おきに５〜45％の濃度になるように白比旋光度＝100×30/(７×5)=＋85.7となった。

砂糖を溶かした。光源と反対側の容器外で偏光板を回転さ

他の濃度の比旋光度を計算した結果を図６に示すｂ

せて見ると次のような色の循環が見られる。

参考文献2)によると１％濃度のときの比旋光度は＋66.5で，旋光計校正の標準試料として使われている。

→緑→青→赤紫→紫→機→黄→黄緑→緑→
また，偏光板を溶液中で前後に動かしても，同様の変化

３．教材としてが観察できる。

旋光角の測定にはＮａ−Ｄ線(589.3,皿)などの単色光が旋光角の測定は,１０度毎の角度目盛りをつけた回転偏光板を使い，光源との距離を変えながら，見える色が赤かよいとされるが，個別やグループ実験で色の変化の観察をら青に変化する(少しの角度で急激に色が変わる）時の角

するには白色光が見やすいので，少し高価ではあるが白色度を読取った｡図４に砂糖水の濃度と光源から５ｃｍごとのＬＥＤを使ってみた。電球も安価であるが，色温度が低い

距離に対する偏光板の読取った角度を示すｂ

ため発光色が黄色くなり，色温度を上げるためにｗ数を上

濃度は５Ｑの水に５％ごとになるよう順次砂糖を溶かげると肱しくて観察し難く，条件が難しい。

していったが，砂糖の量のきりのよい値も合わせて測定し実用になる砂糖水の濃度は20〜40％で,測定結果から求た。５％の濃度の砂糖水は旋光の割合も小さく回転偏光板

めた比旋光度は＋90前後となった。容器の長さ(80cm)と図の角度も読取りにくかった。また，４０％を越える濃度では７の濃度と旋光角度の関係から，濃度は33.3％（５Ｑの水

光の透過度も下がり観察がしにくいので,４５％までとした。

に砂糖2.5kg）が適当と考えた。光が約60cm進むと偏光面

光源の近くは濃度が濃くても薄くても読み取りは難しい。

が１８０度回転し，見える色の変化も一巡することから，明なお，砂糖（ショ糖，サツカロースC12H22011）の溶

らかに旋光したことが確認できる。

解度は125℃の水100ｇに対して198.6ｇである。

この実験は偏光の現象に関わる物理教材として大変興味

図５に光源からの距離と偏光板の角度のグラフの例を深く，生徒達を引き付けるものと思われる。

示すが，距離と旋光角度は比例しているのがわかる。

また，白色ＬＥＤについては光学実験などの教材として

溶液の旋光性は比旋光度として次のように表される。

の活用法を今後とも探っていきたい。

［α］入t＝１００α／（ｌｃ）
αは実測の回転角(度)，ｌはセルの長さ（ｄｍ)，参考文献

ｃは濃度(溶液100cmβ中に含まれる試料の質量(9))，
ｔは温度(℃)，凡は光の波長(ｎｍ)である。

2)新版化学便覧Ⅱ,丸善,1993

光源に向う観察者から見て偏光面が時計回りに回転し3)高橋秀俊訳：バークレー物理コース３波動下，丸善，l)NSPW500BSデータシート，日亜化学工業て進んでいるものを右旋性(＋)，反時計回りのものを左旋性(一)といい，比旋光度には十一の符号をつける。

平成５４)仮説実験授業研究７，仮説社，1996.1−３３−

2‑3サイエンスショー「玉のレース」
海老崎功

科学の祭典や各地の実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中から力学的エネルギーの変換などを楽しく学べる「球のレース」を紹介する。
[キーワード］演示実験，科学工作，力学的エネルギーの変換，運動エネルギー。位置エネルギー，球のレース
１．ショーの概要等

コースの製作には厚さ５ｍｍの透明アクリル板を用いた。

異なるコースを進む鉄球のレースである。全部で５レー

またコースの色分けのために幅15mmの赤青カッティングシ

ス用意した。同じ高さからスタートして，同じ高さにゴーートを貼り付けた。（図３）

ルするが，その間のコースの形状が異なっており，各レー

コースの全長は1400mmで，中央で取り外し可能な２分割スの結果説明には科学的な知識が必要になる（図１）。

とした。これは宅配便等の最大寸法に合わせた設計である。

単なる力学的な実験だけとしてではなく，子どもを含めスタート部分の高さは801,m，ゴール部分は50mm，くぼんだ

た参加者全員が楽しみながら学習できるように工夫した。

部分があるコースの一番低いところは20mmである。レース

そのためコースの設計や台本は何度も練り直し，怪しいサ

用の球は直径40mmのステンレス製を用いた。結果確認のたングラス姿の自称「博士」がもっともらしく予想し，参加

めの再レース時，球速が遅くて見やすくなるように，スタ者は，レースの予想や博士の会話を楽しみながら，全問正ート地点の高さを低くすることができるように工夫した。

これらの製作には専用の工作機械が必要であるので，簡解を目指すという参加型実験ショーに仕上げた（図２）。

岸
悟

刀
Ｔ
ｉ

第１レーース
青

赤

￨
;
←

青

￨＞

赤

F＝

第２レース

第３レース

単に製作するには木材をコース形状に切断し，軟質プラス

｢ 〜
青

両１

第４レース
青

赤

第５レース
青

岸
￨＞
￨←
F号

チック製のモールなどを上に貼り付けると良い。

１ −

１

一

−

'

一

〜

一 Ｉ

レール￨幅が広い

図３予想が難しい「第３レース」
レール鴫が涙い２．備考

球のレースについては「第３回サイエンス展示・実験ショーアイディアコンテスト」で奨励賞を受賞した。

ｌ ‐ 一 一 一可・ＮＨＫ教育テレビ「サイエンスアイ」出演。

図１全５レースのコース図

他にもいくつかのメディアで取り上げられた。

･HHHH砧缶j鐸苧壱一弄南輯

・出展（実演）１７回（1999,12現在）延べ1000人以上の方々が「球のレース」に参加した。

・装置の貸与1999年は２件・台本の送付２０件以上

参考文献

・海老崎功，球のレース，サイエンス展示・実験ショーア

図２怪しい博士による予想場面

イディアコンテスト1998年レポート，1999,科学技術振興
どのレースも同じ高さからスタートし，同じ高さでゴー事業団

ルするので，同時だと思う人も多いようであるが，実際は・川上晃，エネルギー保存則実験器における早さ比べの新すべて差がついてしまうのがポイントである。

たな視点，物理教育Vol､４６No.４，１９９８−３４−2‑4沈む船海老崎功

科学の祭典や各地の実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。 そ の中からバミューダトライアングルで船が沈む一因とも言われている現象を簡単に再現する「沈む船」 を 紹介する。
[キーワード］演示実験，科学工作，沈む船，ブローアウト現象，バミューダトライアングル

１．はじめに近年，全国各地で科学の祭典が開催されるようになり，
科学実験というものが身近に感じられるようになってき

髭

た。ＰＴＡ主催等の実験教室も多く開かれている。しかし，それらの場所で安全に実施できる実験内容の質・量はまだ十分とは言えない。事実，小学生対象の実験教室

船

水

旨

に到底理解不能な高等学校の授業で行われる実験をそのまま持ち込んだりする例が見られる。本研究では，それスポンジらの場所で実施できる演示実験や科学工作の開発を目指した。しかも，単に手法や教材を作るだけにとどまらず，
実際に考案した物を使ってボランティアの実験教室など

空気を多数行い，子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，より良い手法や教材に仕上げていくことを目標に，一年間で約１０種類の演示実験や科学工作，演示手法を考案した。以下はその例である。
図１沈んでいるようす（模式図）
２．器具の概要等

バミューダトライアングルで，船が沈む一因とも考え

参考文献

られているメタンハイドレードによるブローアウト現象

・海老崎功，バミューダトライアングルの浮力，1998,毎を簡単に再現する実験である。船は押しのけた液体の重

日中学生新聞さに等しい浮力を受けるが，海底からメタンガスなどの・海老崎功，あわで船をしずめる！？，ガリレオエ房の泡がたくさん上がり，船を巻き込むと，押しのける液体

身近な道具で大実験２（滝川洋二・吉村利明編著），１９９が減り，その分，浮力を失い沈没することがあるらしい。

８，大月書店

ブローアウト現象に関しては，専門の研究機関で巨大な水槽やポンプ等を使っての実験・研究が進んでいるが，単に現象を確認するだけなら簡単にできることを示した実験である。

実験器具の製作には，側面にくびれのある非炭酸系の500mlペットボトルを用いる。ボトルの底を切り取り，食器洗い用のスポンジをボトルの直径よりやや大きめに丸く切った物をくぼみ部分にはめ込む。ブタにドリルで穴を開け，途中で折れ曲がるタイプのストローを差し込み，接着剤で止める。これを図lのように持ち，水を注ぐ。
密度が水よりもわずかに小さい樹脂製の船の模型を浮かべ，ストローから息をゆっくり吹き込むと，スポンジ上
面から細かな泡が一面に昇っていく。そうすると水面に浮かんでいた樹脂製の船の模型が浮力を失い沈んだままの状態になる。

−３５−

2‑5ダイナミックに演示できるモンキーハンテイング
由良二郎

弾と標的を糸でつなぐことで，弾と標的が同時に動き出すしくみが分かりやすく演示できるモンキーハ

ンティングの実験装置である。また，その糸を利用して標的に正確にねらいをつけることができ，命中率も高い。準備も手軽に行えるため，繰り返し実験を行うことができる。

[キーワード］理科教育，物理教育，教材教具開発，落下運動，放物運動，モンキーハンティング(2)弾と標的

１．はじめに弾に使うエアーロケットには次のような利点がある。

「モンキーハンティング」の演示実験や，生徒実験ができれば，生徒の落下運動や放物運動に関する興味①まっすぐ飛び，飛距離が長い（最高で約30ｍ)。

や関心を高め，理解を深めるのに有効である。モンキ②エアーパッドの踏み加減によって，速さを調整することができる。

ーハンティングの実験装置は，多数開発されているが，電③発泡ウレタン製で柔らかく安全性が高い。

磁石を利用して標的を落下させるし,くみのものがほとんどで，弾の発射と標的の落下の同時性が見た目には分かりにくかったり，弾や標的の大きさなど，演示するにはスケー
ルが小さいものであったりした。

開発した実験装置では，①弾の発射と同時に標的が落下するというしくみがよく分かる。

②正確に標的にねらいをつけられるため，命中率が高い。
③教室全体を使ってダイナミックに演示でき，命中したときのインパクトも大きい。

④準備が手軽にでき，多数の生徒が実験に参加できる。

⑤弾の速さを自由に変えることができ，弾の速さが変わっても命中することについての理解が深まる。

といった点で，既存の装置に比べ演示効果に優れている。
２．実験装置(1)実験装置全体
図２エアーロケット

天井につるした標的に向け，市販のエアーロケットを発射する。エアーロケットと標的を釣り糸でつなぐことで，このエアーロケットを使う場合，標的には次のようなもエアーロケットの発射と同時に標的が落下するしくみになのが適している。

っている。

①形･…･･できるだけ空気の抵抗を受けずに落下する形（球状など）がよい。大きければ命中率は上がるが，大きすぎては意味がない。直径20cmぐらいのものがよい。
一 弓

釣り糸

②重さ…ある程度の重さがないと落下がスムーズにいかないが，重すぎるとエアーロケットが重みで引っ張られ，発射する筒から抜けてしまう。エアーロケットが抜けにくいように筒に包帯を巻いておき（(4)項参照)，

エアーロケット

l50g程度のものにするとよい。

弾と標的をつなぐ糸には，糸をつるす部分との摩擦が少ない釣り糸が適している。釣り糸は長さを自在に加減でき
図１実験装置全:体るよう，エアーロケットにゴムバンドでとめておくとよい。長さは５〜７ｍが適当である。蛍光色の釣り糸を使うとよく目立つ。

−３６−

(3)ねらいのつけ方

エアーロケットを発射台に設置する時に，釣り糸を取り付けた部分を上にして設置する。まず，真上から見てエアーロケットの中心線上に釣り糸がくるようにねらいをつける（図３)。

Zい「

図５鉄製スタンドと筒に巻いた包帯

図３真上から見たエアーロケット

3．学習展開例(1)生徒にエアーロケットを標的（落下しない）に
次にエアーロケットを真横から見る（図４)。釣り糸と向かって発射させ，エアーロケットの飛び方な

エアーロケットの角度により，上下方向のねらいを定めることができる。

どを確かめさせる。

(2)弾の落下と同時に標的が落下することを知らせ，命中させるにはどこをねらえばよいか考えさせ
る
。

、
へ

、

（３）自分の考えた所にねらいを定めさせ，エアーロ、、、

ケットを発射させる。（多くの生徒は，標的よりも少し下にねらいをつける｡）(4)何人かの生徒に実験させる。

(5)指導者が必ず命中する方法で演示して見せる。
(6)標的とエアーロケットがどのような運動をしているかを考えさせる。
へ、、

図４真横から見たエアーロケット(4)発射台市販されているエアーロケットの支柱はプラスチック
製のため軽く，標的をつるすとその重みで発射台ごと動いてしまうことがある。そこで，支柱には鉄製スタンドを用いた。

また，筒もそのままでは滑りやすく，標的をつるすとその重みでエアーロケットが抜けてしまう。そこで，筒に包帯を巻いてエアーロケットとの摩擦を大きくし，簡
単に抜けないようにした（図５)。

−３７−

2‑ｅよく弾むシャボン玉海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中から特殊なシャボン液を用いずにシャボン膜の強度を高める工夫をした「よく弾むシャボン玉」を紹介する。
[キーワード］演示実験，シャボン玉，表面張力がすぐに割れる。これからシャボン膜が軍手などの異物に１．はじめに

昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演

当たっても割れないためには分厚くて丈夫なシャボン膜が示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，実際に必要ではないかと予想がつく。シャボン膜は大きく膨らま

考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行っすほど当然薄くなるからである。

た。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，より良い手法や教材に仕上げていくことを目標に，演示実験

(3)実験２膜の分厚いシャボン玉を作るや科学工作，演示手法を考案した。

次に，厚いシャボン膜の場合は割れないかどうか実験す「よく弾むシャボン玉」はその中の一つである。

る。実験１の考察より，膜を厚くするにはストローにたっぷりシャボン液をつけて，大きく膨らませなければ良いは

２．特殊なシャボン液が必要か？

ずである。

シャボン玉作りというと，どうしても液の方に注目しがたっぷりとシャボン液をつけるために，吹くためのストちだった。過去に研究された方々が紹介された材料・配合

ローの先を十字に裂き，さらにその上に太めのストローをを再現したり，マジックショップで売られている「秘密の４cmほどの長さに切った物をかぶせ，２重ストローにしたシャボン液」を入手し，いろいろと実験するうちに，同じ（図２）。

シャボン液でもよく弾むときとまったく弾まないときがあるのに気付いた。そして特殊なシャボン液でなくても，軍[二芝三

手の上などで簡単に弾ませることができる手法を考案した。

図２先割れ２重ストロー

このストローにたっぷり液をつけると，２重にする前に比べ，３倍以上の液が付着する。しかし，そのまま横向きに吹いたのでは，せっかく付着したシャボン液が，シャボン玉作りに使われる前に横からポタポタと落ちてしまう。
図１弾むシャボン玉

そこで，ストローを真下向きにして，シャボン液がポタ
ポタと落ちるタイミングに合わせて吹いてみると，シャボ

３．台所用合成洗剤と水だけのシャボン液での実験

ン液が次々に補充されて膜の厚いシャボン玉ができる。こ

今まではシャボン液の配合の方ばかりに目が行っていたの時，シャボン玉特有のきれいな干渉縞が見えるまで吹かが，まず膜厚に注目してみる。そのために台所用合成洗剤

ないことを目安にする。干渉縞が見えたときは膜が薄くなと水だけで作ったシンプルなシャボン液で実験した。

っているからである。また，このシャボン玉は重いので大きくなる前にストローから落ちる。落ちてこないときはス(1)シャボン液作り

トローを振ってふりほどく。とにかく真下向きに吹いて，①少量の台所用合成洗剤に水を混ぜてシャボン液を作る。

大きくなる前にストローからはずすようにする。それを軍②ふつうのストローで大きなシャボン玉を作ってみる。

手などで受け止める。うまくいけば100回以上弾ませるこ③大きく膨らまなければ水をさらに足すことを繰り返し，とも可能であった。

用いた洗剤に合った比率のシャボン液を作っていく。

④水を入れすぎたら少し洗剤を足せばよい。

４．発展「シャボン液をたっぷり付けて下向きに吹く」という方法をマスターしたら，次に，シャボン液を改良する。台所(2)実験１大きく膨らませる

できる限り大きなシャボン玉を作り，乾燥した軍手（で用合成洗剤と水だけで作ったシンプルなシャボン液の実験

きれば新品がよい）で受け止めてみると，ほとんどのもの

だけでも面白いが，さらに大きくて長持ちするシャボン液−３８−

作りを目指す。グリセリンは粘性を高め，水分蒸発も防ぎ
シャボン膜を長持ちさせる。液体洗濯糊（ＰＶＡ）は丈夫な膜を作る。表面張力を弱め薄い膜を作る台所用合成洗剤

は少な目に，粘性や保湿性を高めるグリセリンや液体洗濯糊は多めにという配合にする。例えば，洗剤（界面活性剤
40％の場合）１に対して，グリセリンと洗濯糊の合計が３〜７程度になるように混ぜ，これを原液とする。この原液を水で４倍から７倍に希釈すれば，かなり大きくて丈夫なシャボン膜ができる。実験時の気象条件や使用材料，混ぜ方，その他さまざまな要因で，「この比率が一番！」というものを作る（あるいはそう言い切る）のは難しい。
最後に弾ませる素材をいろいろ試してみる。柔らかめの軍手（特に新品）や毛糸の手袋などはよく弾む素材だが，他にもいろいろある。シャボン液が付着しても差し支えのない物で試してみる。ガラス窓を使ってピンポンのように弾ませることもできる。

５．おわりにこれらの研究は，将来的に科学センターの市民科学事業などでも活用できるような，質の高いものを目指している。今回の研究でも，シャボン液自体の危険性などはほとんど調査していない。科学センターが主催する事業で用いるためには，それらの課題をクリアしなければならないと考えている。

６．備考
本研究の成果の全部または一部について，･京都市青少年科学センターのホームページに掲載した。
。「科学技術ジャーナル８月号」（科学技術広報財団，

1999）に掲載された。

−３９−2‑7偏光板を用いた教具
海老崎功

実験室学習で用いる偏光板を使った教材を２種類製作した。一つは通り抜けられる黒壁として有名なブラックウォールを簡単に作る方法である。もう一つは，偏光板を用いた立体視の原理説明の手助けになる「ふしぎな右。左」という光学シャッターの原理を使った教材である。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，偏光板，ブラックウォール，立体視，光学シャッター｢簡単ブラックウォール」についてカーに貼る。次に偏光板が内側になるように巻いていく。

１．平成10年度製作

偏光板の端が７〜１０mm程度重なるよう余分のブッカーで止め，きれいな円筒形にする。

２．センター学習中学校２年実験室学習

製作した物はただの筒であるが，横からは円筒中央部に黒い壁が見える。これは２枚の偏光板の偏光軸が直交

３．製作意図するためである。この筒に鉛筆や小指などを抜き差しし偏光板を用いたブラックウォールは，以前から学習用てみせると，「破れない壁」のようで面白い。この教材として用いられており，人が通り抜けられる大きさの展

は児童生徒の興味関心を引き，仕掛けを考えることで，示品がある科学館もある。これの生徒実験・工作用に簡偏光板の性質を理解することができる。

単なものの開発を目指した。その際，以下のような点に気付いた。

・アクリル材等の利用は経費，工作を考えると難しい。

｢ふしぎな右・左」について

・厚紙等の利用は工作も精度が要求され，さらに窓が２

１．平成１０年度製作

面しかとれない。（４面取ると紙の性質上弱い）･セロテープのように内側に貼り付けると偏光板の働き

２．センター学習小学校６年，中学校２年実験室学習に影響を与えるものは使用できない。
．四角の筒より円筒の方が工作は楽である。

３．製作意図このような試行錯誤の中，本の表紙などを保護する透偏光板を用いた立体視の原理説明補助教材である。，図明粘着シートの「ブッカー」は，製造段階でセロテープ

３のように右・左の文字の上に，偏光メガネの右・左のなどと異なり，一方向に偏って伸延されておらず，偏光

偏光軸と同じ向きに偏光板を貼りつけたものである。立に影響を与えない素材であることを見つけた。仕上がり

体視用の偏光メガネの右目で見たときには「右」というのきれいさ，強度，耐久性，偏光板の貼り直しがきく，文字が，左目で見たときには「左」という文字が見える

安価，部品点数が極少，などの利点も多く，簡単工作にように工夫した。

は最適である。
左目

珂咽歌都

蕊

Ｓへ￨Ｚ
'、

く

難
i

光
板
錬
鐘
隠
光
板
・薄謝童談

塾鋼

騨鐸塞奪

蝿︑

Ｊ品凸

鱗と

：

帝瀞隊騨︐

Ｍl

『リ 知 識ー︿側昨膳ｒい﹀ゥカー･一，
プッ

右目

個光メガネ

図 ３ 「 ふ し ぎ な 右 。 左 」 と 偏 光 メ ガ ネ の 偏前光軸（斜線）
光軸

議

鱗

図１簡単ブラックウォール図２製作方法

凄

蕊
i
鶏
姦

４．作り方
材料は，同じ向きに重ねると暗くなる組み合わせの縦ﾖ韻

両目で見ると左目で見ると右目で見ると

図４「ふしぎな右・左」

長の偏光板１組（Ａ，Ｂ）とそれよりやや長いブッカー
１枚の３点である。
・偏光板15mm×６０ｍｍ２枚（重ねると暗くなるもの）

この教具により，合計４枚の偏光板を組み合わせるこ

・ブッカー30ｍｍ×７５mｍとで，左目・右目別々の映像を見ることができることが２枚の偏光板を図２のように上部に余裕を持たせブッ

わかり，「光学シャッター」の原理が理解しやすくなる。

−４０−

2‑8エタノールの燃焼を用いた種々の実験
海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中からエタノールの燃焼を用いた種々の実験のうち「エタノールペットボトルロケット」と「エタノールの燃焼を用いた作用反作用実験」を紹介する。
[キーワード］演示実験，エタノール，ロケット，作用反作用
た安全策は「点火時に液体のアルコールをペットボトルな１．はじめに

昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演どの容器内に残さない」ということである。ピペットで適示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，実際に量を測ったとしても，気化する前に点火しては爆発しない考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行っことがある。もちろん適量以上のアルコールを入れれば，た。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，よ

液体のアルコールが吹き出したり，残火が出たりする。

り良い手法や教材に仕上げていくことを目標に，演示実験

「容器を良く振る」や「ドライヤーで容器を温める」といや科学工作，演示手法を考案した。

った気化法は時間が掛かる。そこで，１回ずつの噴霧量が「エタノールペットボトルロケット」と「エタノールの燃焼を用いた作用反作用実験」はその中の一つである。

安定している目の細かな霧吹きを利用して，爆発に必要な量だけのエタノールの注入を行う方法を研究した。これだ

アルコールの燃焼を用いて，ペットボトルロケットを飛と気化に時間を掛ける必要がない。

「液体を注入しない」

ばしたり，空き缶に差した紙コップを飛び上がらせる演示「適量を噴霧する」

は以前から広く行われているが，その多くがメタノールをという２つの安全策を達成するために，使用する霧吹き用いる手法である。メタノールはエタノールに比べ気化しは，できるだけ細かい霧を出すことができ，かつ，１回あ

やすく，また空気中での爆発可能濃度の範囲が広く，実験たりの噴霧量が0.2,1以下で安定している物をさがす。無の失敗が少ないのが主な理由であるがｊ今回は，毒性がな

水エタノールへの耐性がわからない容器も多いので，実験

く，入手や管理がしやすいエタノールを用いる手法を研究

時のみガラス容器から霧吹きに取り分けるようにする。

した。
(2)実験方法（図１）２．エタノールペットボトルロケット①風船用空気入れの先に，長さ30cm程のビニルチューブを前述したが，メタノールなどをペットボトルに詰め点火つけた物をボトル内に差し込み50回ほど空気を送り込み乾し，その爆発の反動により飛ぶロケットは以前から全国各燥させる。ボトル内が乾燥していないとエタノールが気化地で行われていた。アルコールランプなどの開放系での緩せず失敗する。

やかな燃焼と異なり，閉鎖系でのアルコール気体は爆発的②エタノールは目の細かい霧吹き（化粧水や虫除けスプレに燃焼することを示すために，授業で取り入れている方もーなどの容器が適している）で数回ボトル内に噴射する。

多い。文献やホームページを調べてみると，実験演示方法

これにより気化がすぐに終わり，ピペットで入れた後のよを紹介する物は多いが，「実験のコツ」まで触れた物は私

うに振り回したり湯につけて温めたりが全く不要になっの知る限り数えるほどしかなかった。それも「ペットボト

た。500mlのボトルでは0.4ml〜0.6mlの噴霧で必要十分でルは必ず乾燥している物を使う・・・」と言った類で，ある。これは，今までに知られた手法の１／５程度の量で「どうやって乾燥させるか」という親切なものは見あたらあり，過去の発火事故の多くは液体アルコールの入れすぎなかった（H11.4現在）。

によるものだということが理解できる。

それらの方法を真似した方の中には，連射に失敗した③ブタには５mmの穴をドリルであけておく。霧吹き後すぐり，飛距離が出なかったり，逆に暴発して非常に危険な目に取り付ける。

に遭ったりした人がいることもわかった。また，水平でな④必ず釣り糸に沿って飛ばす（走らせる）。

く垂直に飛ばして火のついたアルコールを真下で浴びた⑤釣り糸を通す筒をボトルにビニルテープで貼り付ける。

り，水平に飛ばしていても暴走して思わぬ方に飛び，、やは脱落しないように長めにしっかり２カ所以上貼り付ける。

りアルコールを浴び火傷をするなどの事故報告もあった。

⑥ブタの穴部分にチヤッカマンで点火する。点火時に糸がそこで，それらの事故事例を参考に，それを防ぐような

燃えて切れるのを防ぐために，点火部分上部の糸にアルミ工夫を考えた。

ホイルなどを巻き付けておくか，その部分だけ糸の代わり(1)事故を防ぐ工夫に針金を取り付けるか，または，図２のように釣り糸の端

アルコールを用いる実験では，特に火災や火傷などの事に圧着端子をつけ，木の棒の先にフックをつけておく。

故に気をつけなければならない。過去の事故事例から考え−４１−

すべりやすいマジ
ックベンなどの筒

諦犀恥︾

『

朝●望

−ﾀ蒸淵筆す。
痔鋳
h■｡

止めます。

図１エタノールペットボトルロケット
図３実験用空き缶
唾唾︾謡

能涛蕊：，苧謬総虞
ず 涜 汐 ｡ 品 u

排‑』②エタノールの噴霧量

エタノール蒸気の空気中での最適爆発濃度は決まっているが，完全に気化しているかどうかまで判断することはできないので，飛び上がる紙コップの距離を測定して調べた

ところ，350,1空き缶では噴霧量０．２ml〜0.3ml程度でほとんど同程度の実験に最適な爆発力が得られるのがわかった。それ以上でも爆発するが，噴霧量が多いとエタノール
液体が缶内に残り，爆発後も火が消えず危険であった。
0.1,1の時は爆発の威力が小さかったが，霧吹き利用で気化が確実に起こるため爆発しないということはなかった。

図２発射補助具

したがって本実験では「噴霧量0.2,1」を採用した。
③点火(3)安全上の留意点など

この方法で15〜20ｍは簡単に走る。糸の傾きが少しでも紙コップを差し込み（図４），チヤッカマンで点火すあると，低い方に飛ぶときにはかなりの勢いがある。危険る。紙コップの差し込みの強さの違いによって，垂直に飛があるとすれば，エタノールの入れすぎによるボトルの発

び上がる距離は変わるが，ある程度以上強く差し込んだと

火と，取り付け不良によるボトル脱落程度であるが，どち

きには，その距離がほとんど同じ（±0.2m程度）になるこらも必ず消火の準備をし，械種など燃えやすい床の室内なとがわかった。これは意外な結果だったが，おかげで「作どでの実験を避ければ大きな事故にはつながることはない

用反作用の実験」の開発につながった。また，差し込みがと考える。なお，風が強い室外での演示は点火がしにく

弱いときは飛ぶ距離も減ってくるが，その距離を一定にす

く，また危険なのでやらないことが望ましい。また，気温ることは難しかった。

が非常に低いときはエタノールが気化しないので演示には向かない。どうしても演示の必要があるときは，エタノー

ルスプレーとペットボトルをずっと懐に入れて温めておき，スプレー後，直ちに点火してみる。それでもダメなと
きは潔くあきらめるか，ボトルを他の方法で温めてみる。
決してエタノールの量が不足しているわけではないので，絶対に多量にスプレーして点火してはならない。
図４紙コップを差し込む

３．エタノールの燃焼を用いた作用反作用実験

空き缶にアルコールを封入し，紙コップなどをかぶせて点火し，紙コップを飛ばすという実験は広く知られたもの(2)軽量台車を用いた作用反作用実験（図５）である。今回はこの実験も，霧吹きを用いて安全。確実に①実験方法

厚手の段ボールをシャーシにし，すき間に金属棒を通し行う方法をまとめ，さらにそれを動力とした作用反作用実て車軸とし，それに軽いプラスチック製のタイヤを取り付験を考案した。
(1)空き缶と紙コップの実験（霧咲き利用）

けた，非常に軽量の台車を製作した。エタノール爆発の手①実験用空き缶（図３）法が完成しているので，残火もなく，段ボールに火が移る

350ml空き缶の上部をニツパで切り取り，ケガをしない

心配もない。これに紙コップを取り付けた空き缶を装着ように切り口をラジオペンチで押しつぶす。側面下部に直し，点火することにより，「紙コップをエタノールの爆発

径５ｍｍの点火用穴を，ドリルで１つ開ける。

により後方へ放出することの反動により前進する車」の実験，つまり作用反作用の実験ができる。

−４２−

差し込み強度を一定にしにくく，飛距離のデータにはば

点火口

らつきが見られた。しかしどれも強く差し込んだときより点火するとはあきらかに距離が短くなった（約半分以下）。エタノ

紙コップが

反動で
前進する

ールは同じ量でも，軽く差し込んだ時は，垂直に飛び上が飛ぶる紙コップの距離がかなり低くなることから，紙コップの飛び出す速さが小さいと考えられる。

以上の実験より，「放出する物の質量が大きいほど，速

図５軽量台車による作用反作用実験

さが大きいほどその反動は大きくなる」という作用反作用②この実験の特徴などの基本的学習事項が理解できる。

過去には力学台車とバネの反動により作用反作用を見せる実験が有名であったが，本実験はダイナミックで演示効

４．おわりに果が高く，しかもバネの反動のようにその大きさがわかり

本報告で紹介したものは，教員研修や科学の祭典などでにくい物でなく，純粋に「大きな質量を速いスピードで後披露した。しかし，その派手な演示のせいで，丁寧な予備方へ放出するほど前進する」ことが瞬時に理解できる。前

実験もせずに，安易に実演されることが多くなった。今回述したが，この実験は「エタノールの噴霧量を同じにし報告した実験では，大きな事故が起こる可能性は低いと考て，紙コップをある程度以上強く押し込むと，垂直に飛びえるが，やり方を間違えると危険なのは変わりがない。ぜ上がる紙コップの高さはほぼ等しい」という手法の開発にひ，見て安易に人前で演示したりせず，自分自身が安全により，ほぼ同じ爆発力を何度も作り出すことに成功したこ

ついて納得できる手法を確立するまで予備実験を十分繰りとによるところが大きい。このことは多くの中学校教科書返して頂ければ幸いである。

で紹介されている「水ロケットによる作用反作用実験」にまた，本実験は中学校向けの定』性的な実験であり，高等はない，以下の長所を備えている。

学校等で応用されるときは，台車の質量や移動距離など。周囲を水などで汚す心配もなく，何度も実験室内で手軽に，数式的な関連性を持たせられるような，定量的実験をにできる。

開発していただければと思う。

・紙コップの差し込みに強弱をつけることにより，簡単に放出する紙コップの速さを変えられる。

５．備考．かぶせる紙コップを増やしていくことにより，確実に放出する質量を増やすことができる。

本研究の成果の全部または一部について，．「物理教育VOL､48,Ｎ0.2」（日本物理教育学会，2000)に。実験教卓の上で実験できるので，台車の移動距離がすぐにわかる。

「エタノールの燃焼を用いた作用反作用実験」が掲載された。

③実験の結果など｡エタノールペットボトルロケットの実演の様子はＮＨＫ

台車の質量は949,空き缶の質量499,紙コップの質量は１個５．３９，２個10.69,4個21.29,8個42.4gである。

総合テレビ「おはよう日本。実験名人大集合」で紹介された。

毎回の台車の移動距離については，爆発力がほぼ等しい｡本実験と爆鳴気の爆発などを組み合わせて構成した実験と推測されるとはいえ，厳密には一定でなく，正確な数値

ショー「爆発ステージ！」は，第５回サイエンス展示。

や平均等を出してもあまり意味が認められないので，台車実験ショーアイディアコンテスト，実験ショー部門での移動距離の範囲を記す。

「日本科学技術振興財団会長賞」を受賞した。

。紙コップを強く差し込んで爆発力をほぼ一定にした時：（各10回測定）･紙コップ１個２５cm〜35cｍ（図６）・紙コップ２個５０cm〜60cIn．紙コップ４個９０cm〜120ｃｍ
・紙コップ８個150cm〜185cｍ（図７）

邑聖ｆ４Ｊ３器

蕊篭識擦

鶴図６紙コップ１個図７紙コップ８個
・紙コップを軽く差し込んだ時：−４３−

2‑9超少量爆鳴気爆発実験
海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を考案した。その中から爆鳴気の爆発実験が安全・確実かつダイナミックに行える「超少量爆鳴気爆発実験」を紹介する。
[キーワード］演示実験，爆発，水素，酸素，爆鳴気て危険性の確認や，その要因を取り除く工夫などを研究し

１．はじめに

昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演

示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，実際にた。その結果，事故事例・危険場面の原因は次の２点に集約された。

考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行っ(1)爆鳴気の量を取りすぎての事故。その結果，大音響でた。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，よ

鼓膜を痛めたり装置の破損が起こったりする。

り良い手法や教材に仕上げていくことを目標に，演示実験

(2)装置の材質による事故。ガラス製の危険性はもちろや科学工作，演示手法を考案した。

ん，ビニルでも火がついたまま飛び散ることがある。普通「超少量爆鳴気爆発実験」はその中の一つである。

のビニルチューブの劣化による破損事故もあった。

２．爆鳴気爆発実験の必要性てた。

そこで本実験は以下のような視点で装置，手法を組み立

爆鳴気の爆発及びその結果生じる水の生成実験は中学校①爆鳴気は必要最低量以上取れない仕組みにする。

では必須の内容である。しかし，未だに事故・危険事例の②万一の装置破損に備えガラス容器は一切使わない。

報告がある。その結果，危険を理由に実験が省略されるこ③プラスチック容器であっても破裂すればどうなるか試しとがある。また，教科書等で紹介されている水素のみを用ておく。

いた爆発実験の手法では，「水素と酸素が激しく化合して④爆発容器には今まで広く用いられていた普通のビニルチいる」ことが理解しにくく，酸素は不要で水素単体のみでューブは耐久性に乏しく変形，破損しやすいので使用せ爆発しているような誤解を与えてしまうおそれがある。しず，トアロンチューブを用いる。

たがって，誰にでも安全確実にできる手法があれば，その利用価値は高いと考えられる。実際，中学校第１分野で４．超少量爆鳴気爆発実験

は，水素が酸素と化合して水ができること，また，水が水(1)トアロンチューブの形状

素と酸素に分解されることを学習する。このうち分解の方

気体採取装置を製作する前に，実験に用いる爆鳴気の量

は，Ｈ管を用いた電気分解が定番実験として行われているをいくらに設定するか決める必要がある。爆発させるチュ

が，化合の方は定番実験と言えるものは紹介されていなーブとして，以下の物を試してみた。なお，どれにも十分い。唯一，教材として市販されている物に，点滴用の丈夫

爆鳴気が充満するように，計算から求めたチューブ内積のなビニルパックと火花放電用端子付きのゴム栓がセットに５倍ほどの爆鳴気をゆっくり注入して実験を行った。チュなった物がある。これはビニルパックに適当な量の爆鳴気ーブの先端にはウレタン樹脂を軽く詰め，もう一端には圧を詰め端子付きゴム栓をし，圧電点火装置に接続して点火

電素子を用いた自作の点火装置を装着して点火した。

する物である。これには以下のような欠点がある。

①トアロンチューブ１．．．内径６ｍｍ外径８ｍｍ(1)適量を取るといっても，ビニルパックには400mlもの気②トアロンチューブ２．．．内径６ｍｍ外径１０ｍｍ

体が入るので，手法を間違ってその量を封入すれば大爆発③トアロンチューブ３．．．内径８ｍｍ外径12ｍｍが起き，ビニルも粉々になる。

長さはそれぞれのパイプで300mm，500mm，750mm，1000ｍ(2)うまく爆発して水の発生を確認した後，ビニル袋内のｍの４種類で実験を行った。

乾燥が面倒であり，連続実験には適さない。

この結果，内径６ｍｍで長さが300mmのものだけは，爆発(3)肝心な酸素，水素の採取方法が示されていない。

音やチューブ内面に付着する水滴の量にかなりばらつきがこれでは学校現場で安心して用いることができる手法と見られた。内径８ｍｍの物はどれも音が大きく迫力があるは言い難い。そこで安全かつ手軽に行える実験手法を考案

が，逆に実験室程度の広さでは十分すぎると感じた。目的

しようと考えた。

にもある「最小限の爆鳴気で実験する」ためには，内径６mm，長さ500mmのもので必要十分であることを確認した。

３．安全性の向上

また，外径はどちらでも遜色ないが，つぶれにくさと頑丈

本実験を考案するにあたり，過去の爆鳴気実験での事故さを考慮して10mmのものを選んだ。

事例・危険事例を調べるところからはじめた。』）ｚ）

チューブの耐久テストでは，普通のビニルチューブが連

また，自身でもわざと事故事例等と同じことをやってみ

続爆発実験５回目位から内部が白く濁って，水滴の付着が−４４−

(4)爆鳴気の量の決定

見づらくなって，さらに回数を重ねる毎にチューブの硬化が感じられたのに対し，トアロンチューブでは連続爆発実験が100回を超えてもほとんど変化は見られなかった。

採用した寸法は「外径１０mm×内径６ｍｍ×長さ500mm」であるので，その内積は約14,1である。トアロンチューブへ(2)チューブ先端（図１）の爆鳴気の注入は，操作を簡便化するために水上置換等をウレタン樹脂をカッターナイフで円錐状に削り，栓にす

用いず，気体採取装置から直接行うため，多少空気との混る。この栓の端に縫い針で糸を通して結び，反対の端をゴ合が起きると予想される。そのためチューブ内に十分に爆

ムひもに結ぶ。ゴムひもはチューブにセロハンテープでつ鳴気を行き渡らせる量は，必ずしも14,1ではない。これもける。これにより爆鳴気の注入から点火までの間での流出

数回の試行錯誤の結果，爆鳴気を30,1以上注入した際にが防げ，爆発時にはこの栓が外れることによりチューブのは，爆音，水滴の発生共に十分であった。従って，採取す破損を防ぐことができる。ゴムひも等でつけているのでそる爆鳴気は30m （酸素lOml，水素20ml）に決定した。

のまま再使用が可能である。

(5)気体採取装置

今回の最大の目的である「安全に」を実現するため，爆鳴気は30,1以上取れない構造の気体採取装置を考案した。
すぐに思いついた手法はプラスチック製の注射器での気体採取である。目盛りもきちんとついており，爆鳴気を正確な混合比で簡単に採取できる。また，詳しくは後述する
が，万一，気体採取中などに注射器の内部で爆発が起こってもピストンが動くだけで，シリンジは全く破損せず安全である。

(6)注射器の先端部分
図１トアロンチューブとウレタン栓

気体の採取は，４．５リットル入りの実験用ミニボンベから行う。どのメーカーの製品も噴出部の形状（口径等）は(3)点火装置（図２）同じである。また，ボンベに付属のチューブはこの口にぴ使い捨てライターから取り出した圧電素子から十一２本ったり合う内径である。そこでそのチューブを30mmほどのの導線を出し，それぞれ１芯コードに接続したものであ長さに切断し，シリンジ先端の口に装着することにより，る。この１芯コードの先端どうしが放電ギャップになる

簡単にボンベとシリンジをつなぐジョイントができあがが，その間隔は0.5〜１ｍｍ程度に調整してある。そのコーる。このチューブに点火装置でも用いた直径６mmの部品をドに被せるように直径６mmの部品を装着した。チューブと装着するか，またはビニルテープを６mmの径になるようにの着脱が容易で，かつ気体漏れがないようにメッシュ構造

巻くと，ボンベから気体採取した後に，そのままトアロンの部品を使っている。また，感電を避けるため，スイッチ

チューブへ気体を移し替えることができる。

部と放電部以外はフィルムケースに完全に封入したが，他の素材で覆っても良い。

シリンジの先端部分は共通の構造で，気体を必要以上に放電部を取り巻くようにつけてあるメッシュ構造の部品

取れない仕組みをいくつか考え，製作してみた。

は，ピンプラグで同軸ケーブルなどを通すプラスチックの部分から切り出した。ツルツルの部品に比べ，摩擦力が小(7)試作１号「制御具使用気体採取器」（図４）

さいので着脱が容易であるが，手近にそのような部品がな

厚さ５mmのアクリル板を切断して簡単なピストン制御具

ければ，１芯コード２本をビニルテープで直径６mmになるを作った。この装置に注射器をはさんで気体を採取するまで巻けば簡単にできる。チューブに爆鳴気を詰め，先端と，シリンジの端が制御具に掛かり，ピストンは制御具中にウレタンの栓をし，点火装置を装着する。圧電素子のボ央の板で止まる。止まるところがちょうど10,1および30mｌ

タンを押せば爆鳴気が爆発する。

になるように設計した。気体の採取は図５のようにシリンジの先端に取り付けたチューブにボンベの噴出口を押しつけて行う。この状態でまず酸素を'0,1採取する。ピストン
は気体の圧力で簡単に動くが，中央の制御板まで達すると，内圧でチューブからボンベ噴出口が外れる。酸素を先に採取するのは，水素と比較して空気の密度に近く，シリンジ先端から空気中に散逸するおそれが少ないのと，やはり危険な水素を採取した後は，余計な操作を極力省き，直ちに実験を行いたいからである。酸素採取後，シリンジを
制御具の反対に移し，同様に水素を20m'採取する。これで図３点火装置

爆鳴気が正確な比率で30,1採取できる。これをトアロンチ−４５−まずピストンに制御棒２本を貼り付ける。材質はプラス

ユーブに移し，ウレタン栓と圧電点火装置を装着すると実チックでも木でも良い。接着は両面テープを用いた。制御験準備完了である。
琴…塘卑要戦凸Hｆ

棒はそれぞれシリンジ後部にネジ止めするストッパーに引穀涛了…r寧夢識瀞学馬愛:蕊議っ掛かって止まるようになっているが，長い方が止まった

ときは101''1，短い方は30lnlになるように長さを調整してある（図９）。そしてまず長い方が引っ掛かる位置にして酸素を採取し，次に短い方がストッパーに掛かる位置にくる

崖

ようにピストンを90度回転させる。そのためピストンの一鼠一$識認̲思潮鎖惑 .ふr

１＃.E・為４，iイ
マ 昼 叫 凸 q

部に回転のための溝をカッターナイフで切り取ってつけて

P P ■ ■,,泊凸L‑.‑‑..部A ｄ壁̲ ̲今̲̲‑.箔‑,J̲,̲q̲,,̲̲昌弘ピある。ストッパーはプラスチックを切って製作したが，薄図４ピストン制御具と試作１号

手のプラスチックを何枚か同じ形に切って，貼り合わすと丈夫になる。また，シリンジやピストンには，気体の種類
や操作順序を書いたシールなどを貼り付けておくと便利である。

図５気体の採取(8)試作２号「ひもタイプ気体採取器」（図６）
試作１号は工作機械がないと精密に製作するのは難しい。そのようなときでも簡単に製作できるものとして試作２号を考案した。これはシリンジの端とピストンの端を伸びにくいひもで結んだものである。
シリンジ，ピストン共にキリ等で簡単に穴が開くので，そこにひもや細めのビニル導線などを通して結ぶ。ひもが伸びきったときに，ピストンがちょうど30mlの位置になる
ようにひもの長さを調整しておく。この装置で試作１号と

図７回転ピストン型気体採取器

同様に気体を採取するが，まず，酸素を30ml採取する。そも︒︾識霧．群３砿箔

酸素の量を'0m'にする。そして引き続き水素を採取する。

乱

採取した酸素の一部を捨てることになるが，この操作には誰匙伽略．︑毎寧漉熱加

してピストンを押し戻して，２０mlを排出し，シリンジ内の−１Ｐ危険がなく，代わりに工作や実験手法が比べものにならな

Ｉi

驚

いほど簡便になる。
倉

'
ｒ
制

，
'
1

]樋

*

＊

幾 鴬
頁 ■

串与

宙

鼻里ワトも

養
雪

;職 鱗：

綴、,き､．

ず
,
.
:
蝋
織
が

r巳舞

鶴織撫総熱灘鍵無料

図６試作２号

図８試作３号の部品(9)試作３号「回転ピストン型気体採取器」（図７）

気体を一切無駄にせず，注射器１本のみで気体の採取ができる。試作２号に比べやや工作が面倒だが，ピストンを90度回転させるだけで，簡単に酸素，水素がそれぞれ決められた量だけ確実に採取できる。部品点数はわずかであり（図８），構造も簡単で，ピストンに制御棒を，シリンジにストッパーを取り付けただけである。

−４６−

５．授業での利用

中学校理科１分野の「燃焼」「化合」で，水素と酸素の化合実験が安全に手軽に行える。また，どの気体採取器でも酸素だけ30,1,水素だけ30m１，あるいは比率を変え酸素

20ml水素lOmlを取って実験することも可能なので，正しい比率で取った爆鳴気の爆発との違いを確認することもできる。気体の使用量も僅少であるため，酸素，水素のミニボ
ンベが１本ずつあれば足りる。
以下に，一般的と思われる授業展開例を示す。

(1)Ｈ管を用いた電気分解装置で，水が水素２体積，酸素１体積に「分解」できることを示す。
(2)今回の手法を用い，水素２体積と酸素１体積が「化合」して水を生じることを示す。

(3)水素２体積，酸素１体積を混合したものを「爆鳴気」

図９ストッパーでピストンが止まったところという。点火すれば光や爆発音を出すことを確認する。
(4)水素だけを30ml取って，トアロンチューブに詰め，点(１０)実験方法

火しても爆発しないことから，「化合」「燃焼」「爆発」

気体採取後の実験方法は以下の通りである。

①気体採取器で気体を採取する。

の意味を考えさせる。また燃焼や爆発における酸素の役割②トアロンチューブのウレタン栓が外れていることを確認も明確にする。

して気体を移す。気体を移し終わったらすぐにウレタン栓
６，おわりにを閉める。

③気体採取器を外し，点火装置を装着する。圧電素子を押この研究は，将来的に中学校で活用できるような，質のすと点火・爆発する。トアロンチューブを手に持って点火高いものを目指している。「事故が』怖いから」「危険だかしても安全上全く問題はない。点火すると実験室中に響くら」という理由だけで実験が間引きされたりすることは理

大きな音がして，チューブ内に水滴の付着が確認できる。

科教育の目的からも大きく外れる。そのためにはこのよう④連続実験するには内部に付着した水滴を乾かす必要があな手法を考えるだけではなく，装置の量産化や伝達のためる。実験用チューブは500mmと短いため，ヨーヨー風船用の研修会等を行う必要があると考える。

などの空気入れで数回空気を送ればすぐに乾燥する。
(11)安全の確認
この装置。手法での安全７，備考

性であるが，爆鳴気の量が30,1

本研究の成果の全部または一部について，

以上取れない仕組みなので，万一，装置破損等が起こって．「回転ピストン型気体採取器＆爆鳴気実験セット」は第も安全だと考える。しかし実際に想定される事故を起こし

４８回全日本教職員発明展に入選した。

てみないと本当に安全かはわからない。そこで以下のような実験をやってみた。まず，トアロンチューブに起因する

８．参考文献事故であるが，これは連続100回の耐久テストおよび，わ1)西潟千明編集，科学実験・科学工作等における事故事例

ざとカッターナイフで小さなキズを付けての爆発実験でも破損することはなかった。これはウレタン栓の閉め方が軽の考察，科学技術振興事業団，2000
2)理科教育メーリングリスト他

いので，爆風はトアロンチューブを破損させるよりも，ウレタン栓を飛ばす方に向かうからだと考えられる。
次に，気体採取器の破損であるが，爆鳴気採取後に何らかの原因で，気体採取器内で爆発が起こると想定してみた。静電気メーターでの計測ではシリンジとピストンの摩擦では火花放電が起こるほどの帯電はしないことが確認できたが，念のため気体採取器の先端から放電部を入れ，爆発させてみた。その結果，ピストンは激しく動き，試作１
号では完全に抜け落ち，試作２号ではひもが外れ，試作３号ではストッパーを破損させた。しかし，シリンジ自体が破損したり，部品が飛び散ったりすることはなかった。まず考えられない想定の事故であるが，以上の結果から，実験者に実害が及ぶことはないと言える。

−４７−

2‑10リング浮遊型検電器
由良二郎

静電気に反応してアルミホイルのリングが浮き上がる検電器である。市販の箔検電器ほど感度はよくな
いが，比較的簡単に製作でき，アルミホイルが浮き上がるという現象が，子供たちの興味をひきつける。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，静電気，帯電，検電器，リング
1．平成１１年度製作

リングもどちらもマイナスに帯電するため，反発し合い，リングが浮き上がる（図２）。

２．センター学習小学校６年生

３．製作意図市販の箔検電器は弱い静電気に対しても反応を示すという点で優れているがゥ強い静電気に対してうまく反応が出なかったり，箔が破損しやすかったりする。そこで，家庭

釘用のアルミホイルで自作でき》強い静電気に対しても正し

く反応を示す「リング浮遊型検電器」を開発した。
／

４．装置の概要

アルミホイルのリングが静電気に反応して浮き上がり，
２〜３cIn上で浮遊する（図１）。リングは，冬などの乾燥した日なら，静電気を遠ざけても半日ほど浮き上がったま

β

撹
暢
錫

図２マイナスに帯電したものを接触させた場合まとなる。

外枠は透明アクリル板で作り，シリコン栓や発泡スチロールを用いて金属部と絶縁した。芯棒には自転車のスポー

５．学習での活用帯電させたものを芯棒に接触させると，リングが浮き上クを使用した。リングは大きくすると重さで浮き上がりにがる。その時のリングの浮き上がる高さによって，その静くくなる。外径２５mm，内径２０ｍｍぐらいにするとよい。

電気の強弱が分かる。

リングを浮遊状態にしておき，いろいろなもので芯棒を触る。触るものが「静電気を伝えやすいもの」の場合は，検電器にたまっていた静電気が逃げてしまうためリングが

古萩戻f
囲盈酔暖.

金属の芯棒

ア
アクリノ
クリル

落ちる。逆に，触るものが「静電気を伝えにくいもの」の場合はリングは落ちない（図３）。このことを利用して，もシリコン栓のの静電気での電導性を調べることもできる。
ルミホイル

絶縁体で触っても良導体で触ると

リングは落ちない

リングは落ちる

金属板

＝７
F

卸

ｳ

』

撫蕊黙報調

韮
盈呈眺上,

発泡スチロール／

図１リング浮遊型検電器

ぢW

・リングが浮き上がるしくみ

綿タオルでこすった塩化ビニル管（マイナスに帯電）を検電器に接触させると，電子は芯棒を通って，底の金属板やアルミホイルのリングに移動する。このとき，金属板も

−４８−

幻
／

」

蹄

図３静電気の伝わりやすさを調べる実験

2‑11鉛玉と重曹を用いた二次電池
岡野孝司，佐々木典子，杉原和男

実験室学習で用いる二次電池を製作した。電極には釣り用の鉛製の丸おもりを用い，電解液は家庭でも利用される重曹の水溶液を用いた。電解槽は，気体の捕集をしやすいように電極端子を水槽の下面に出した。これにより，電極表面の変化を観察しやすくなっただけでなく，丸おもりを取り外しての洗浄作業も簡単にできる。

[キーワード］理科教育，化学教育，観察実験，教材教具開発，二次電池，鉛，重曹
1．平成11年度製作

2．センター学習中学校２年生実験室学習i碁錨誰録SNfI輔い蝦輝騨蕊稚鞠Ii零鑑ﾆﾆﾆ｛一二4塗･舞戦尚4鈴弾

３．製作意図平成10年度化学領域共同研究の結果，身近な素材で作る
実験用二次電池としては，電極に鉛，電解液に重曹（炭酸
水素ナトリウム）を用いると性能がよく，工作用のモーターや携帯用ラジオを動かせることがわかった。重曹は家庭

#
恥
J
w
際
j
Ｉ

でよく用いられる安全な試薬である。また，電極の鉛は，生徒も入手しやすい釣り用の丸おもりとした。丸おもりは，

ｸ茜一

穴が開いており，電極として保持しやすいよさもある。
充電中に，陽極。陰極の丸おもり表面から気体が発生するとともに，電極表面にも違いが見られる。これらを観察しやすいように，電極端子を水槽の下面に設けた。また，

図２二次電池

電解液が入れやすく，丸おもり電極の洗浄もしやすい。
釘を挿した。太鼓鋲のピンに丸おもりの穴を挿した。なお，

太鼓鋲にははんだめっきをしてさびを防いだ。

４．装置の概要

電解槽の前面にシールを貼り，電極端子の＋・一種を明電解槽は，底に５mm厚の黒色アクリル板，側面に５mm厚の透明アクリル板を用い，内径50×90mm，高さ50mmとした。

示した。これによって，充電前後の極性の混乱がない。

電極端子を通すため，底板中央に20mm間隔で直径３１ｍの穴
５．学習での活用を２つ開けた。また，底板の下面に両面テープで５mm厚の黒ゴム板を貼り付け，電極端子からの液漏れを防いだ。な

電解液に約３％の重曹水溶液を用い，手回し発電器（商お，電解槽の下面に５mm厚の透明アクリル板２枚で高さ５０

品名：ゼネコン）で充電した。充電中は陽極で酸素，陰極mmの足をつけ，下部に出た電極端子を浮かした。

で水素が発生し，気泡の大きさや発生量の違いが観察でき

鉛電極は釣り用の丸おもり25号を用いた。

る。陽極では，発生した酸素と電極の鉛が反応し，表面が電極端子は，図１のように，銅製太鼓鋲と銅釘をはんだ

黒褐色の酸化鉛になる。陰極は，還元作用で鉛の金属光沢づけして自作した。電解槽の内側底面の穴に電極端子の銅が観察できる。このように，電極による酸化還元反応を鉛
表面の色変化で確認することができる。なお，丸おもりが新品の時は陽極の黒変が十分でない。ナイロンタワシで数回磨いてから実験すると黒変が明瞭になる。

ｉj

充電後は約1.5Ｖの電圧がある。充電時間によってソー蕊

鷺.¥蕊帯灘葺蕊蕊蕊蕊蕊鴬霧鍵灘蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊議灘蕊蕊

ラーモーターを10分以上回すことができる。学習では２つを直列につなぎ，３Ｖで作動する携帯用ラジオを鳴らした。
実験後，丸おもりを取り外し，表面をナイロンタワシで磨くと再実験できる。

参考文献

1)杉原和男，ほか，京都市青少年科学センター報告VOL､３１，

図１端子部と丸おもり電極

ｐ44‑48,京都市教育委員会−４９−

2‑12ブランコ実験器
海老崎功

アクリル製の枠をブランコ，枠内のおもりを人に見たてて，人の重心の上下移動により，ブランコのゆれが大きくなることを確かめる実験器具である。

[キーワード］物理教育，教材教具開発，ブランコ，遠心力，仕事，重心
1．平成１２年度製作

４．概要

スタンドの支柱から腕のように水平に出したステンレス
２．センター学習小学校６年生，中学校２年生実験室学習

棒（直径６mm）を軸としたアクリル板製の細長い枠（30ｍｍ
角，長さ400mm）がぶらさがり，左右に自由に回転できる。
枠内下部に入っているおもり（鉛製，809）につけた金属

棒（直径Ｌ６ｍｌｎのホルマル線）が，枠途中の仕切板の穴を突き抜け，枠の中で自由に移動できる。たこ糸を金属棒の上端から枠上部の回転軸近くの穴に通し》支柱と反対側に直角に約300mm引き出し，端は持ちやすいように木片をつける。おもりの下部と枠底の間にはつるまきばねを取り付

け，おもりをいつも引き留めている。たこ糸が枠から直角に出る場所には細い金属棒にスペーサーをかぶせ，その回転で，糸が擦り切れるのを防いでいる。また，アクリル製の枠の下および両側面には発泡スチロールの板を付け，枠が大きく回転した時の安全策とした。
図１ブランコ実験器

５．使用法

ブランコ実験器のステンレス棒に，取り付けクランプを
３．製作意図装着する（図４)。これを実験机に専用取り付け具（図５）

ブランコのゆれを大きくするには，図２のようなタイミ

で固定したステンレス棒（直径l2lnIn）に取り付ける。

ングで立ち上がる，すなわち，重心を上げればよいことがはじめに少しゆらしておき，たこ糸を引いたり．緩めた

わかっている。この主因は遠心力に逆らう仕事がなされた

りしておもりを上下させる。タイミングが合えば，ゆれが結果である。本実験器は，人に見たてたおもりを外部から大きくなり，最後は回転（鉄棒競技の大車輪）させること

ひもで引くことにより，本物のブランコで人が立ったりしができる。

やがんだりしていることと同じことができるようにしたも５世のである。タイミングよくおもりを上下させることで，本物のブランコをこいでいるかのような実験ができる。

早退

鍔

処
８

ー

、、可、､､、､､､､､､､

､

、

、
スペーサー

図４クランプ

図５専用取り付け具″︑国郡︑︑︑︑︑︑︑︑坤︑︑︑︑再画．︑﹀

洪

＝ 『 ＝

｜ ,おもり図２ブランコをこぐ

参考文献

1)小財泰史，青少年のための科学の祭典大阪大会1997ガイ

《
:
》
；

ドブック「大車輪に挑戦｣，科学の祭典大阪大会実行委

露一ばね員会，19972)東郷伸也，フォーラム理科教育「ブランコの教材化｣，
京都教育大学理学科，１９９９
図３実験器の概要−５０−2‑13フレキシブルスロープ
海老崎功

やわらかいプラスチック製配線カバーを用いて，様々な形状の斜面や直線， ループなどのコースを作り，鉄球を転がして，いろいろな運動を調べることができる装置である。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，物体の運動，エネルギー保存則(4)ゴム磁石の大きさや支持具の形状などを工夫し，従来

１．平成12年度製作

みられたパチンコ玉（直径11,,､）ではなく，直径21,,,,のス
２．中学校理科観察実験講座

テンレス球で実験できる頑強な装置に仕上げた。これによ

３．製作意図た。

り視認性や実験の安定性・再現性などが格段にアップし配線カバー等を鉄製スタンドで固定し，ジェットコース
ターモデルをつくる実験や，ループ状の金属コースを強力

５．使用法

磁石で黒板に貼り付ける市販の装置はすでにあるが，鉄製

以下は使用法の例である。

スタンドでのコース設置は時間と手間がかかり，金属コー(1)ループコースター（図３）
ループの最上点と同じ高さから離すと，鉄球はループを

スでは好みのコースが作れない，また，決まった実験にしか使えないなどの欠点があった。そこで，これらの欠点を回ることができるか考えさせる（図４)。

カバーしつつ，中学校での「運動とエネルギー」等の分野

ノで，「ループコースター」「力学的エネルギー保存則実験」「ガリレイの斜面を使った慣性の法則実験」など，様々な実験に使用できる装置を開発した。
図３ループコースター

図４ここから離すと(2)力学的エネルギーの保存則と慣性の法則（図５）
球はどこまで上がるか考えさせる。

図１ループコースター状にしたフレキシブルスロープ

吉三二

‐
[
室
「

二季舌『

図５どこまで上がるか？

４．概要(1)柔らかいプラスチック製配線カバーを使用しているの(3)エネルギー保存則実験（球のレース）（図６）

で，コースの形状がいろいろ作れる。

どちらのコースが球の到着が早いか考えさせる。

(2)ゴム磁石を支持具に貼り，装置全体を黒板に貼り付けられるようにし，演示性とコース設置の簡便性を高めた。

ざ、=(3)コースを２系統同時に設置できるようにし，エネルギ
ー保存則の実験（球のレース）ができるようにした。

Iロ

図６球のレース

６．備考

本装置をさらに発展させ，速度測定器具「ピースピ（㈱ハドソン)」をゴム磁石でコース途中に複数個貼り付けられるようにし，５種類以上の実験と，精密な運動状態の計測を可能にした「５ＷＡＹフレキシブルスロープ」は，第図２黒板に貼り付けた２系統支持具

49回全日本教職員発明展において奨励賞を受賞した。

−５１−

2‑14大型凹面鏡
東郷伸也

凹面鏡は物体との距離を変えると，倒立の実像または大きな正立の虚像を観察することができ，光の単元において優れた教材となる。大きく，安価に作れ，しかも焦点距離がある程度自由に変えられる，
そんな凹面鏡を製作した。
[キーワード］物理，第一分野，光，教材教具開発，凹面鏡，実像，虚像
1．平成13年度製作

プ片を貼る（吸気弁）。その穴の横に新たに３mmの穴をあ

2．中学校理科観察実験講座の簡単な作りでありながら，今回の目的には必要十分な性

け，外側からビニールテプ片を貼る（排気弁）。これだけ能を発揮した。
３．製作意図市販の凹面鏡は高価で，生徒実験用に数をそろえるのは難しい。また大きさも十分ではない。そこで，安価でしか

弁

'4

$
リ

も自分の顔が映し出される程度の大きさがある凹面鏡を作
製した。

排気弁

４．装置の概要

一
曹
蕊
蕊
《

吸

ポリプロピレン製の湯桶に自動車用品のミラー仕様ウインドウフイルム（以下「フイルム」という）を貼り，その図２簡易真空ポンプ

表面を鏡面として使用する。プラスチック注射器を加工して作った簡易真空ポンプで湯桶内を減圧することによって

５．使用法

フイルムをへこませて凹面鏡にする。減圧の程度によって簡易ポンプと湯桶のアクリルパイプをチューブでつなぎ，

焦点距離もある程度変えられる。

ピストンを５〜１０回前後させると湯桶内が減圧し，フイル(1)凹面鏡ムが徐々にへこんでいく。適当にへこんだところでフイル

フイルムを透過した光が湯桶の内面で反射するのを防ぐ

ムの表面に自分の顔を映してみると，遠ざけたときには倒ため，湯桶の内側は黒のラッカースプレー（つや消し）を立実像，近づけると正立虚像が観察できる。いずれの像も塗る。次に簡易ポンプを接続するためのアクリルパイプ

非常に鮮明である。

（内径４mm外』径６ｍ長さ301ｍ）を，湯桶の底近くの側面に貫通させエポキシ系接着剤で固定する。

図３のように鏡面に５,'１，間隔で竹串を立ててその曲面の様子を詳しく調べ，ほぼ完全な球面になっていることを確

フイルムを湯桶よりも３cm程度大きめに切り取り，エポ認した。曲率半径に対して鏡の直径が十分に小さいので，

キシ系接着剤で湯桶のふちに接着する。湯桶のポリプロピ

この球面を近似的に放物面の凹面鏡として扱ってよい。

レンとフイルムのポリエチレンの接着には，専用の接着剤は高価であるだけでなく，接着後にフイルムの表面を白く

図４は凹面鏡と簡易真空ポンプを接続した完成写真である。

曇らせ実験するのに都合が悪いので，最適とはいえないが，エポキシ系接着剤を使用した。

湯桶とフイルムの接着を確実にさせるために湯桶のふちに両面テープを貼りフィルムの端を折りこんでいく。

蟻蕊蕊

『
J
誕

i撫織灘総i畠:１

宙←｡

撫蕊

蕊

図３鏡面の測定

図４完成写真６．参考文献1)宝多卓男，物理教育47巻４号，１９９９

図１湯桶とフィルムの接着(2)簡易真空ポンプ
５０，１のシリンジの内側から穴をふさぐようにピニルテー−５２−2‑15電気分解によるヨウ素の酸化反応
杉原和男，片岡佳子，神田秀美

ヨウ素液を用いた酸化還元実験を中心とした小学校６年生のセンター実験室学習を実施した。その中で，ビタミンｃでヨウ素液を還元して無色とし，その液を電気分解によって酸化し，再びヨウ素の褐色を出現させた。電極位置を工夫した電気分解水槽を自作し，明瞭な結果を得ることができた。
[キーワード]理科教育，化学教育，実験観察，ヨウ素液，酸化，還元，電気分解(2)電源装置

1．平成14年度製作

専用の直流電源装置を自作した。電気分解は２ｖ近くで始まり，３Ｖで確認しやすくなり，４．５Ｖで目立つように

２．小学校６年生センター実験室学習なる。そこで，電圧を4.5Ｖとした。１．５Ｖステップで考えたのは，乾電池使用を意識したためである。

３製作意図

還元して無色にしたヨウ素液から再びヨウ素の褐色を出現させるため，電気分解による陽極の酸化作用の利用を考

５．使用法えた。自作水槽の構造を工夫することによって，短時間の①ヨウ素液の調整
水l00Cm3にヨードチンキ１cm3を加え，ヨウ素液とした。

通電で，明瞭な褐色のヨウ素液が再び現れた。

②ヨウ素液の還元
市販のビタミンＣを入れて還元し，無色にする。この液４．装置の概要

は，ヨウ素反応を示さないことを確認する。

(1)電気分解水槽

内のり70×20×30ｍの水槽を5,1n厚のアクリル板で製作③電気分解による酸化した。前面には透明アクリル板，後面と下面は乳白アクリ

無色になった液30cm3を水槽に入れ，少量の食塩を加えル板としたので，反応による呈色が見易くなった。側面のる。電源装置に接続して観察すると，＋極から褐色のヨウアクリル板には穴を開け，ゴム板（５ｍ厚）を両面テープ

素液が現れる。−極からは水素の気泡が発生する。
食塩は，電気を流し易くするために加えた。最初から食で貼り付ける。電極である炭素棒（直径５mm，長さ60mmの塩水とせず，後で追加した。その方が，入れた役割がわか円柱状）はゴム板の穴に挿しこみ，液漏れを防いだ。

水槽の中間位置にはｖ字型に溝を切った。そこに厚紙りやすいと考えたからである。

（表紙紙，２２×40mm）の仕切り板を挿しこむことによって，④ヨウ素液であることの確認＋極と一極での反応生成物が混ざらず，違いを比較し易い。
電極棒を向かい合わせることと，間の仕切り板によって，十極から取り出した褐色の液をでんぷん糊に滴下し，ヨウ素反応を確認する。なお，−極の液は反応しない。

明瞭な褐角呈伝』を観察できる。

塁

−５３−

2‑16簡易ハミルトンはずみ車
海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を工夫した。その中から

高校物理の静電気などの授業で使える実験装置「簡易ハミルトンはずみ車」を紹介する。
[キーワード］実験器具，静電気，ハミルトン，コロナ放電

使用し，十字形でなく直線形とした（図４）。

‑1.はじめに

昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演③回転子は端の向きを変えた，時計回りと反時計回りする

示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，実際にものの２種を用意し，コロナ放電による反発力によって回考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行っ転していることが確認できるようにした。

た。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，よ④回転子が軽く摩擦も小さいため，負に帯電した塩ビ管をり良い手法や教材に仕上げていくことを目標にした。「簡直接本体の「−極」部分に近づけるだけでも回転するが，易ハミルトンはずみ車」はその一つである。

塩ビ管を本体に近づけることで回転子に直接影響を与えることがある。そこで物理領域で過去に製作したハンド起電器')を利用して，静電気を導線で伝えるようにした。そのため起こった静電気は他に影響を与えることなく少ないロ

スで回転子に供給される。また，プラスは本体を机に置くことでアースされ，回転への影響や感電もない。

壁
繍
'
零
Ｊ
難
'
慰
総
鵜
i
:
憲
嘘
≦
図４．回転子
図１装置全景２．概要(2)実験方法など

物理実験で使用される「ハミルトンのはずみ車」の簡易①図５のように接続してハンド起電器を擦り，静･電気を本装置である。はずみ車を帯電させると，その先端部からコ

体に送り込む（図６）。

ロナ放電が起こり，それが周囲の空気を同種に帯電させる②送った静電気のうちマイナスは装置の縦柱壁面に貼り付ことにより反発力が生まれ，回転を続ける。市販の装置

けた導電'性アルミテープおよび画鋲を通り回転子に送られ（図２）などと異なり，バンデグラフのような高価な高電る。同様にプラスはアルミテープを通って机にアースされ圧起電機が要らず，塩ビ管とアクリル毛布で起こした静電る。これにより安定して回転子が回る。

気で簡単・安全に実験できるように様々な工夫をした。なお，本体は絶縁体のアクリル製である。

云
嘩
ァ
、ノ

唖
i
ク

愚
l
l
l
l
I
産
極
本体

バンデグラフ
起電機

園

コロ

図５接続方法

図６実験の様子

ル
アクリル

３．備考

机にアース

･平成13年度第50回全日本教職員発明展（主催社団法人

図２市販されている装置図３装置の仕組み

発明協会）入選。

(1)工夫点，装置の特徴など①回転抵抗を極端に小さくするために回転子とその支えの文献

接点に「方位磁針の針」と「画鋲」を用いた。

l)海老崎ほか，京都市青少年科学センター報告VOL３２， 京②視認性を確保しつつ回転子を軽くするために，モールを都市教育委員会，２００１−５４−

2‑17ヘロンの熱機関実験器
東郷伸也

熱機関の最も古典的なものとして「ヘロンの熱機関」は有名である。これを簡単な方法で再現し，教材として活用する方法について研究した。多くの点を改良した結果，高回転を得られるようになり，大変ダ
イナミックな実験が可能になった。この熱機関は水を利用した外燃機関であり，その後の蒸気機関などと比べてみるものとしても興味深い。

[キーワード］物理教育，教材教具開発，熱機関，蒸気機関，ヘロンをつけた。これは加熱部に固定した画鋲の上に乗せるため

1．平成14年度製作

である。
蕊瀧

2．センター学習小学校６年生，中学校２年生実験室学習

雲３．製作意図へロンは古代ギリシアの技術者・数学者である。彼はさ
まざまなものを発明したとされるが，その多くは人を驚かすおもちゃに近いものであった。この熱機関にしても同様

図２本体上部

図３本体底部である。しかし熱によって水を沸騰させ蒸気を噴出する時の反動でエンジンを回転させるという発想は，現代にも受加熱部は実験用ガスコンロを用いた。コンロ台には画鋲

け継がれているものであり大変興味深い。実験室学習の中を固定し（図４），この上に本体底部のビスを乗せる。こでこれを最も古典的な熱機関として位置づけ，教材としての方法によって高速回転時にも本体の姿勢が安定し，回転扱えるように装置の改良を進めた。

が格段に速くなった。１分間に400回転以上回る。

;
灘
:
！

4．装置の概要
蕊識識蕊遥蔦

鍵

議鍵

鰯蕊蕊

支柱部

繍繍ｉ

#
蕊

本体

鱗鍵:鵜

図４加熱部の画鋲

加熱部

支柱部はフラットアングルで作った。本体ボトルの高さに合わせて支柱の高さも調節できる。また，本体を磁石で鶏：吊り下げ，回転摩擦を減らした。図５のように，支柱上部

灘に埋め込んだ真鐙パイプ（内径10mm）の中にネオジム磁石（直径８皿，長さ１０mm）が入っており上下に動く。本体上部のビスでネオジム磁石を押し上げるようにすると，簡単

図１ヘロンの熱機関実験器にセットできる。

装置は本体，加熱部，支柱部からなる。本体は蒸気を発

灘蕊蕊議蕊蕊蕊議蕊蕊議灘蕊議鍵蕊

生させる釜と回転部分が一体になており，340,1のアルミ製
プ（外径４mm，内径２ｍ１，長さ約601m､）で２本作り，中央

鍵蒙議で90.に折り曲げてからボトル側面に対称に差し込んで固図５支柱部の吊り下げ部分

スクリューボトルを利用した。蒸気の噴き出し口は銅パイ群,定した。差込部分にはあらかじめ穴の開いたゴム板を貼り
５．使用法

付けておき，蒸気がもれないようにした。また本体上部のボトルキャップ部分には，先を尖らせた３mmビスを上向き本体に水葬滴量（約30〜501,1）入れてコンロにより加熱に取り付けてある（図２）。これは支柱部の磁石によってすると，数分で回転を始める。毎分400回転以上の速さでダ本体を吊り下げるためである。またボトル底面にもビスをイナミックに回転する様子が観察できる。実験中は高温の取り付けた（図３）。ビスの中央部にはドリルで少し窪み

水蒸気と水滴が噴き出すので注意が必要である。

−５５−

2‑18サイエンスショー「てこでも動かん！」
海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を工夫した。その中からてこのはたらきについて，小学校低学年から大人まで楽しめる実験ショーである「てこでも動かん！」を紹介する。

[キーワード］演示実験，てこ，スプーン曲げ，アルキメデス
利用した器具のパネルおよび実物‑1.はじめに･腕相撲必勝器（直接相手の手を握らずに済み，さらに握昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演茜

示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し，実際にり部分の長さを変えられる自作器具。図２）

考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行っ･大型てこ（ツーバイフオー材，長さ２ｍ程度）

た。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，よ・大型てこ用支点

り良い手法や教材に仕上げていくことを目標にした。実験･アルキメデスの肖像画パネル

ショー「てこでも動かん！」はその一つである。
鞍亨僻噸織鱗締

２．概要「てこ」について基本知識などを楽しく学べる実験ショーである。実際にてこが使われている商品などを多く持ち②

込み，一部はわざと改造（改悪）して使用する。それらのどこに第何種のてこが使われているのかを考え，改悪した物は役に立たないことから，なぜその物品はそのような形状をしているのかを考えていく。そしてショーは「腕相撲対決」へと続く。

小学校の教科書にも登場し，身近なてこであるが，取扱
いはごく簡単で，実験も決まりきった定番実験のみである

Ｌ魂姻顧騨ことが多い。今回は「身近でよく知られた内容でも，展開。見せ方・実験道具等を工夫すると，子どもから大人まで
図１スプーン曲げ補助器を使ったスプーン曲げ

惹きつける実験ショーにできる」ということを目指した。

３．使用器具及び展開方法

実験ショーを文章で表すのは難しいので，大まかな内容にとどめておく。詳細は後述する参考文献や実験ショーのビデオを参照されたい。
(1)必要なもの、１８−０ステンレススプーン

・スプーン曲げ補助器（アルミニウム製，力点までの距離を伸ばすために使う。図１）
・ミニ釘抜き（取っ手部分がない改悪品）

・釘抜き（取っ手がある普通の物）
・釘が刺さった木片または釘が刺さった靴（履いて演示）・王冠付き瓶入り飲料

・ミニ栓抜き（握り部分がない改悪品）

図２腕相撲必勝器を使った腕相撲対決

・栓抜き（握りがある普通の物）
・取っ手なしスコップ（改悪品）(2)実験のポイント･留意点など

・第１種〜第３種のてこ説明パネル

ショーの観客が「てこの原理」を既習か未習かによって・支点力点作用点説明パネル

進行を少し変える。「青少年のための科学の祭典」などで・はさみ，とげ抜き，ニンニク絞り器，ペンチ，爪切り，トング，缶つぶし器，スプレー缶穴あけ器など，てこをはどちらの年齢層もおり，また大人も多いのでそれを考慮−５６−

している。以下は科学の祭典を想定してのものである。

1)海老崎功／村田直之，第６回サイエンス展示・実験ショ①つかみとして，科学マジックのようなスプーン曲げからーアイディアコンテスト2001年度入賞作品ガイド集「てこ入り，ひきつける。

でも動かん！」，科学技術振興事業団／日本科学未来館，②小学校で実施される「ふつうのてこの実験」はほとんど2002触れない。その代わりに改悪品を使った「役に立たないシ

2)同上，ビデオ集（発行所，タイトノレ等同じ）リーズ」などを楽しい話術・演示手法で紹介する。
③てこの種類や三要素は大人の観客も意識し，図解を交えて紹介する。

④てこのうち第３種のものは力では損をするが，実際に使用されている例を紹介することでその役割を説明する。

⑤てこの種類当てクイズでは積極的に客席を回って，特に５年生以下の小さい子の答えを拾い上げる。また爪切り（普通２種類のてこを使っている）を当てた人を表彰した
りすることで場を盛り上げる。

⑥腕相撲対決は片方が腕力が強い設定にする。それに勝つために悪知恵を働かせるもう一人のために「腕相撲必勝器」なるものが登場する必然性を演出する。

⑦腕相撲対決で負けての退場コールに対しての「てこでも動かん！」というタイトルにもなっている決めぜりふは，
観客に「そろそろ（てこでも動かんと）言うぞ・・・」と思わせて，本当に大声で言って（自分の予想通りだという）一種の安心感と笑いを誘う。そして，その背後からもう一人が大型てこを無言で持ってくることで，さらに笑いを巻き起こし，次に始まる実験を予想させる。

⑧大型てこの実演の後，アルキメデスが「地球をも動かしてみせる」と言ったという話を紹介し，過去から現代まで尽きることのない壮大な科学のロマンを語って実験ショーの締めとする。

(3)注意事項①てこの原理を使った器具には強大な力が掛かるものがあり，誤って指など挟むとケガにつながることを注意する。
危険性が予見できる物は観客に触らせない。

②「改悪品」を工作するときのケガに注意する。
③大型てこは押す方（力点側）が急に手を離すとてこの端が大きく持ち上がり，顔を打ったりする危険がある。観客に体験させる場合は必ず補助につくか，または，一切観客には触れさせず演示者のみで行う。

４．備考

このショーは「平成13年度第６回サイエンス展示・実験

ショーアイディアコンテンスト（主催科学技術振興事業団）」において，共同演示者の村田直之氏（全日本科学漫才研究会）との連名で日本科学未来館館長賞を受賞した。
ショーの詳しい内容などが記載された上記の受賞作品集

およびビデオは，全国の科学館や理科教育関係機関などに配布されている。また，ショーの様子は「サイエンスチャンネル」において数回放映されたほか，これまで５都府県８会場で実演した。
文献−５７−

2‑19コピアートを使った実』験
海老崎功

科学の祭典や実験教室などで使える演示実験や科学工作を開発し，その指導法を工夫した。その中からこれまで使われていた湿式ジアゾ感光紙に代わる新しい感光紙を用い，中学校の光の学習や小学生対象の実験教室などで人気を集めている「コピアートを使った実験」を紹介する。
[キーワード］実験器具，科学工作，ジアゾ感光紙，コピアート，単レンズカメラ

１．はじめに

昨年に引き続き，科学の祭典や実験教室などで使える演
示実験や科学工作，ならびにその指導法を研究し；実際に調篭考案した物を使ってボランティアの実験教室などを行った。子どもの反応や安全上の注意などを確認しながら，より良い手法や教材に仕上げていくことを目標にした。「コピアートを使った実験」はその一つである。

鱗

２．概要

これまでの「ジアゾ感光紙」に代わる富士フィルム製感

光紙「コピアート」を使った実験である。コピアートはジ

図１蛍光灯での感光

アゾ感光紙と違い現像液ではなく熱で現像・定着する。乾燥の手間が要らず実験時の必要事項などをすぐに鉛筆等で蕊

コピアートにメモ書きすることもでき便利である。青焼き
コピーの原理や単レンズカメラなどの実験には今後欠かせないものとなるはずである。

篭ぺ

丑砕︲

３．実験方法など(1)現像・定着手法

２０秒

コピアートの取扱説明書には簡単な現像・定着の方法としてアイロンを用いるとあるが，火傷の危険があるので代

鶴籍
ｌ
Ｉ
ｊ
ｒ
…
津
：

４０秒

わりにラミネーターを用いる方法を提案・推奨する。同様にドライヤーなどの加熱も試してみたが，熱容量の関係で

図２ＯＨＰ投影装置を用いた感光ほとんど現像できないこともわかった。
(2)コピアートを用いたコピー実験(3)単レンズカメラ実験①○ＨＰシートに油性黒ペンで好みの絵や文字を書き，そ①単レンズカメラを製作する。牛乳パックなどを用いた例

れをコピアートに重ねて感光させる。感光時間を長く取るが有名であり，中学校の理科･教科書等にも紹介されている

場合は像がずれないようにセロハンテープなどで固定す

簡単な製作方法を図３に記す。この他にもたくさんの製作る｡

方法があるが，すでに多くの教科書や実験紹介本などに掲②感光時間は光量等にもよるが，室内実験の場合，蛍光灯

載されているので詳細は割愛する。

（直管40Ｗ２連型，距離２ｍ）の場合とふつうのＯＨＰ投②スクリーンにきれいに像が写る位置などを記録してお影装置上（シートを置くガラスの上）での感光時間と現像

き，コピアートをスクリーンに貼り付け，再び，先ほど記

後の像の様子を図１，図２に示す。

録した位置にセットする。

③感光時間は各自，時計で管理させ，感光したものから次③明るい室外の風景を撮影する場合は20分程度の感光で青々にラミネーターに通す。できあがった作品に感光時間や焼き写真が撮影できる。室内の物を撮影する場合は蛍光灯

光の種類などを記入させることもできる。

や白熱電球の照明では１時間以上の露光でも全く感光しない。500Ｗのハロゲンランプでの照明でもうまくいかなかった。これはコヒ。アートがそれらの照明より短波長側の光で感光するためのようである。この実験に関しては太陽光に勝る照明はないと言える。

④感光したものをラミネーターに通す。できた写真に感光
時間や天気などを記入させておくこともできる。

−５８−

なお，同条件で湿式ジアゾ感光紙で撮影し，現像液を用い

・フジテレピ「晴れたらイイねシ１（2001.10.27)」で全国て現像，乾燥定着させたものと，コピアートで撮影したも放映され，番組の公式ホームページにも掲載された。

のを比較のために図４，図５に記す。どちらも定着１週間

また，この研究成果や実践を参考にした単レンズカメラ実後の画像である。湿式ジアゾ感光紙では像のにじみが起こ験が平成14年度から理科教材会社のカタログに載り，全国どこでも単レンズカメラの材料やコピアートが安定して入り，色落ちなども目立つのがわかる。

手できるようになった。

・コピアートを用いたピンホールカメラでの撮影は，光量不足のため不可能である。

文献l)戸田盛和他，中学校理科１分野上，大日本図書，２００１と

図３牛乳パックを用いた単レンズカメラ§錘議蕊塗塞皇畠鍔翼

蕊"蕊議癖…惑騨溌転識織織識鵜燕

参
入
蕊

鍵

顎

憩黛器Ｌ矛屯営●ｆｔ︑眠岬

；

頚

難癖議蕊

蕊

幹

蕊

頚輔
寵ﾖ

；

：

図４湿式ジアゾ感光紙で撮影した写真

''鞠

評誇︾

§⁝

蕊蕊蕊謹;議識蕊鱗 多識蕊蕊

1
識
；

；

i笛兜

苓
競
＃

l
蕊
蕊

聯雲
l
l
i
m
1
1
;
１織
皿
i
W
I
1

灘議灘蕊鍵蕊

灘

識
図'５

雲 §

'
1
鱗
；

コピアートで撮影した写真

４．備考

この研究成果の全部または一部について，･讃責新聞全国紙「ワンダーランド(2001.6.23)」に掲載された。

｡雑誌「プレジデント（プレジデント社2001.9.3）」に掲
載された。

−５９−

２２０マグデブルグ半球
東郷伸也

マグデブルグ半球の実験は，１７世紀にゲーリッケによって行われた。これは大気圧の大きさを体感する実験としてたいへん効果的であり，学校教育の場でも広く行われている。ただ》市販の実験装置は高価で，しかも減圧過程の体感が考慮されていない。それらの点を改良し，さらに半球内の気圧を簡単に測れる装置を開発した。

[キーワード］物理教育，教材教具開発，マグデブルグ半球，真空ポンプ，気圧計
1．平成15年度製作②２個のボウルに取っ手をつける。角バンドたるき押さえ

2．中学校理科観察実験講座

シャー，スプリングワッシャー，ナットを用いて固定する

３．製作意図用である。

を，ゴム板を挟んでボウルの底外側に，ナベビス，平ワッ（図２）。ゴム板はボウルに開けた穴からの空気漏れ防止

マグデブルグ半球の実験は，市販器具を用いたり，料理用ボウル内でアルコール等を燃焼させて減圧する方法が一
般的に行われている。今回開発した装置は，それらの方法に比べて強い力で半球がはりつき，さらに半球内の気圧を測定しながら実験できるものである。また手動ポンプを利用することにより，減圧過程も体感できる。
図２

４．装置の概要

取っ手の取り付け

実験装置は「マグデブルグ半球」，「手動真空ポンプ」，「簡易気圧計」の３つの部分からなる。

③２個のボウルに空気漏れ防止用のガスケットを取りつけ(1)マグデブルグ半球る。ゲーリッケの実験では，革でガスケットを作ったと記半球は料理用のステンレスボウルを用いて作る。材質の録に残っている。今回ゴム管を加工し〆簡単な高'性能のガ

強度を考えて，ゲーリッケの実:験の半分の直径のものを用

スケットを考案した。
ゴム管をカッターナイフで縦に切り開く（図３）。そのいたが，大気圧の大きさを体感するには十分である。
［材料］

ゴム管の

ステンレスボウル（直径200,,,,開口部がフラットなもた部分をボウルの縁にはめ込む（図４）。

の）２個，金属製二又分岐（観賞魚のエアーポンプ用），
角バンドたるき押さえ（No.2,36,,用）２個，ゴム管（外径８mm×内径４mm×長さ6201,m）２本，ナベピス（M５，

端と端を瞬間接着剤で接着して輪にし，切り開い

ごこむ
陸

廷
三
,
7
１

１５mm）４個，平ワッシヤー（Ｍ５）８個，スプリングワツ

シヤー（Ｍ５）４個，ナット（Ｍ５）４個 ゴム板（２mm厚，１５×15mm，中央に4割5mmの穴）４枚

図３ゴム管を切り開く［製作方法］①１個のボウルの側面に直径５mmの穴を開け，金属製二又
分岐を通して内側でハンダづけする（図１）。

I
:
:
:
鱗
繍 鱗￨職；
溌蕊

：
i
l
i
鍵
図１金属製二又分岐とハンダづけ
図４完成したマグデブルグ半球−６０−

(2)手動真空ポンプ
注射器

半球内を減圧するための手動真空ポンプを，ディスポー
ザプルシリンジで製作する。このポンプで約１／６〜１／７

/
r
l
J
可
『

気圧にまで減圧でき，今回の実験には十分な性能である。
［材料］

ディスポーザブルシリンジ（50,1），逆流止めバルブ，ゴ

ゴム栓

図８ゴム栓と注射器

ム管（外径８no､×内径４mm×長さ2001nmと40皿の２本），
戸

ビニルテープｰ 、− 里［製作方法］

軍①シリンジの先端部に直径２mmの穴（排気用）を開け，そ￨￨１
H1糾1群蕊

一 一 ー

2
§
、

ｰ

の穴の外側から排気弁となるビニルテープ（10×15mm程

図９注射器の目盛り、−度）を貼る（図５）。
襖

鶴
《
：

②他のゴム栓の穴（貫通）に塩ビパイプを差し込み，さら癖蕊

にゴム管をセットする（図10）。
＃

韓鍵蕊

｡
,
虎
･
鳥

灘

撫識

郡

､
』
多
粥
'
●ぜ
：
1吋

驚鐸錬謡f‑ 盆議謎聾管;舞懸鐸ifＩ燕

図５排気用の穴と弁

図１０ゴム栓とゴム管
トパイプにセツ②シリンジに吸気用の弁をつける。吸気弁は，市販の逆流止めバルブとした（図６）。図中の矢印の向きにしか空気識溌鋲拶瀦動＃鐸

が流れないようにシリコン製のパッキンが内蔵されている。

蟻鶏驚
潟津零筑

蕊 撫蕊蕊

斑暫，

鍵
ごfも◆呉

疑i

蕊蕊

蕊

図６逆流止めバルブ

5．実験装置の活用

これをゴム管でシリンジにつなげば手動真空ポンプが完(1)実験装置の準備成する（図７）。この際，バルブの向きに注意する。

蕊

図７手動真空ポンプ(3)簡易気圧計

実験中の半球内の気圧をリアルタイムに知ることができ
図１２装置の準備

る簡易気圧計を開発した。

［材料］
注射器（ガラス製，２，１）〆ポリカーボネイトパイプ（外半球に手動真空ポンプを取りつける（図12）。コックは径221m､×内径20,1,×長さ140mm），ゴム栓（No.６）２個，ポンプを接続した方のみを開いておく。２つの半球をしっ

塩ビパイプ（外径６mm×内径４mln×長さ40ｍ），目盛用シ

かり重ねて準備完了。

ール，ゴム管（外径８mm×内径４mm×長さ100mm程度）(2)減圧

２つの半球を両側から少し手で押さえるようにしながら，［製作t方法］①１個のゴム栓にあらかじめ開けた穴（貫通していない）

真空ポンプのピストンを引いて半球内を減圧する。１０回もにシリンジを立てる（図８）。その際, ピストンがシリンピストンを往復させれば恥しっかりと２つの半球がはりつ

ジの0.5mlの目盛のところになるようにしておき，目盛シ

く。

ールを図9のようにはっておく。

(3)引っぱってみる−６１−

真空ポンプを引いていると，しだいに手応えが重くなりそれ以上引けなくなる。コックのレバーを「閉」にして真空ポンプを取り外し，取っ手部分を両手で持ち左右に引っぱる。ふつう人間一人の力では外れることはない。
(4)半球内の気圧とはりつく力

コックのもう一つの口に簡易気圧計をつないでおくと，半球内が減圧されるに伴い気圧計内のピストンが上昇する。
ピストンの目盛の変化から，気圧が１／２，１／３と減少していることを読みとれる。

３０回程ポンピングして十分に減圧すると，約１／６〜１／

７気圧にまで達する。１気圧を１kg重/cm2（l01300Pa）として，どのくらいの力で半球を離すことができるか考えてみる。

例：半球内が１／６気圧だった場合
大気圧によって半球の外からかかる力

１０cｍ（半径）×10cm×3.14×１kg重/cm2＝約300kg重
（
3
0
0
0
Ｎ
）

一方，半球内から押し返す空気の力は，約300kg重×1／６＝約50kg重
（
5
0
0
Ｎ
）

つまり，差し引き約250k9重（2500Ｎ）の力で引いたときに半球を離すことができる。
６．まとめ

マグデブルグ市長のゲーリッケがドイツのレーゲンスブ

ルク市でこの大気圧実験を成功させたのは1654年のことである。それに先立ち，1650年に世界初の手動真空ポンプも完成させており，そのことが実験成功の基礎となっている。
今回開発した実験装置も，真空ポンプを手動のものとする
ことで，減圧の過程も体感できるようになった。また半球のはりつく力もたいへん大きく，ダイナミックな実験が可能である。製作のための材料費も安価で，生徒の個別実験も十分に可能である。

−６２−

2‑21金属樹作成装置
杉原和男，森口一明

硫酸銅水溶液をしみ込ませたろ紙上に，先を尖らせた炭素棒とステンレス電極板を接触させ，電流を流して銅の金属樹を成長させる装置である。１２Ｖで50mA程度の電流を流して，約５分で長さ2cm程度の銅樹を２枚同時に作成できる。金属光沢のある特徴的な赤銅色により，金属銅の生成が容易に確認できる。
[キーワード]化学教育，観察実験，教材教具開発，実験装置，金属樹，銅樹
1．平成18年度製作

５．銅樹作成①ろ紙(20×50mm，アドバンテック製クロマトグラフイ用
2．化学領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習

ろ紙No.５０)に15％硫酸銅水溶液を浸み込ませる。
②金属樹‑作成器にろ紙を載せ，炭素棒を接触させる。

３．教材作成の意図③押え板をろ紙の上にかぶせる。

一般に銅樹の作成実験は，金属塩の水溶液中に，金属④電源装置につなぎ，通電する(１２Ｖで約50mA)。

片を入れ，イオン化傾向の違いを利用して成長させる。

⑤約５分で長さ２cm程度の銅樹がろ紙上にできる。

この方法は成長に時間がかかる上，できた金属樹が壊れ⑥水洗後，ホットプレートで乾燥する。

やすく保存も難しい。そこで通電により成長速度を速めるとともに，ろ紙上に成長させることにより，できた銅樹の保存を容易にした。また銅樹が一極から成長するこ

５．学習での活用

通電により銅樹が−電極の炭素棒の先端から成長してくとから，＋の電気を持つ銅イオンにも気づかせることがる様子を観察した。これにより＋の電気を持っている銅イできる。

オンが，一電極に引きつけられ析出したことを理解させた。
金属樹が伸びていく様子や，できた金属樹の形に児童も強４，装置の概要

い興味を示し，積極的に活動に取り組んだ。

①金属樹作成器(図１の①）

i
W
K
輔
.
'
'
、
.
.
;
:
『

lqJ

鴬蕊知:………撫 爵魁誕: ,勘蝿蝿蕊蛎 輪． '零,;鞘鮮Ｉ識・金属樹作成台b 上 【黒色アクリル(3×90×150mm)で，ろ紙を置く台として
可
Ｇ
ｐ
Ｚ
Ｐ■１Ｆー

蕊

乳白のアクリル板(3×20×701nm)を２枚貼り付けてある。

q･客

炭素棒ホルダー兼用。
・ろ紙の押さえ板粕電極とする。

匙,

八､

ＥＩｆｉ斑

F＃
Ⅲ､理'鞠EL1舘島

２本組で，先を尖らせてある。−電極用。

▽千狩沫月・炭素棒(の5ｍ×90mm）

蕊蝿艶要・〃悪Ｊ︐駒皿士︲

側面にステンレス板(0.5×12×1401ｍ)をビス止めし，＋

訓』

醒蓉平鵠

ザ・︲︲︲︲・将︲ハー錫︲鎚職鰯

透明アクリル(10×40×１１０mm)で，取手が付いている。

図２ろ紙上に作成した金属樹②電源装置(図１の②）

電灯線１００Ｖを降圧，整流し，４．５Ｖと１２Ｖの直流出力の文献切り替えができる。金属樹の作成には12Ｖを用いる。

・井上友治ほか，原色化学実験プロセス図解，蕊明書房
1983,化学の実験編集部，先生と生徒のためのｲﾋ学実験,共立出版，１９５７．千谷利三ほか，原色図解理科実験大事典化学，全教図
1981

・長倉三郎，図解実験観察大事典化学，東京書籍，１９８２

麹
図１金属樹作成装置−６３−

2‑22木製人形「BＯＫＵＭＯｐ
橋本年弘

人間は，立ったり，片足立ちや，二足歩行をするとき，姿勢を変えて重心を移動し，バランスをとっている。普段は無意識のうちに行っているが，同じことをロボットなどにさせるのはきわめて難しい。そこ
で，二足でバランスを保つことと重心移動に焦点を当てて考える教材として木製人形BOKUMOを製作した。

[キーワード]物理教育，観察実験，教材教具開発，重心，バランス，二足歩行ロボット
1．平成１７年度製作(1)頭部

2．物理領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習

角度に切断した。首はベニヤ板（９皿厚,３８×60ｍ）を，頭部と胴２×４材（長さ1001皿０を使い，後頭部に当たる部分は45度の体部に切れ込みを入れてはめ込んだ(図２)。
３．製作意図ASlMOをはじめとする自律型二足歩行ロボットの開発は，人間が無意識のうちに行っているバランスと重心の移動を，ロボットにど

爵Ｉ嬢汽のように行わせるかという点に開発の重点が置かれた。人間が立っ議蕊たり，歩いたり，片足立ちをしたりすることをロボットにさせるのはたいへん難しい。そこで，人間やロボットが行う動作と重心の関係を考えるため，坂道に立たせたり，片足立ちをさせたりすること鑓ができる木製人形BOKUMOを製作した。

図２BOKUMO頭部

４．木製人形BOKL則0の概要

子どもたちがグループで協力して操作しやすい大きさで,人間の(2)胴体部体型的な比率も考慮して，関節の数や各部の長さや重さを決めた。

２×４材を胸部は100ｍ，腹部は80ｍの長さにし，それぞれ穴をあけてフレームコイルをネジでとめて繋ぎ，腰の動きに自由度を竿もたせた(図３)。

；

＃韓
r
Ⅱ

身長６０cｍ

体重1.2kｇ識蕊qIIIHI

駕篭

蕊

;
:
;
鱗

Ｍ

図３BOKUMO胴体：フレームコイル

図１BOKUMO全体図(3)腕部

おもな材料には安価で加工しやすい２×４（ツーバイフォー)材

上腕部と下腕部は，２×４材から切り出した角材（38×38×140（89×38ｍ）を用い，また，必要に合わせて角材を切り出して使っｍ）を使用い，軽くするために２箇所ずつ穴をあけた。肘は911,1厚た。できるだけ重心を体の中央部分にもってくるために，腕や脚ののベニヤ板で関節を作り，鬼目ナットと蝶ボルトで固定した。腕が部分には穴をあけ軽量化した。関節は坂道で立たせたり片足立ちを自由に動かせるように,肩の関節にはボールジョイント磁石を用い，させたりするのに必要な部分だけに絞った。また，自重で曲がらな

if郷側面に穴をあけて「受け」の部分をはめ込み，ボール部は腕間Ｉ

いように各関節部は蝶ボルトでしっかり固定できるようにした。各にネジi止めした(図４)。

部分の詳細は以下に示すｂ
−６４−

職

･
喝
I
I
I
I
R
n
背
・

ぺ︑撰織．．：器篭陰欝︾

鴬

：
:
;

︾灘誓蕊；

,淫

丑三軒吋一を冒三ご毒唾︾壷一三ぞＥ犀吋

雲

§

鍵

蔦

溝灘

Ｌ上

図６坂道での直立
詩11吋

：図４BOKUMO腕部
牌

肩関節にボールジョイント磁石。鬼目ナット

、鍛錬¥,

贈#鐸.靴

(4)脚部

皇罵

垂溌
８．

驚
蕊

うに,ベニヤ板を約10度の角度にはめ込み,つめ付ナットと蝶ボル篭挫湾．

で止めた。股関節は，脚を前方に曲げたときに若干外向きに開くよ

奪萎鶏零︾〃評

註費苓茜苫匹脚部の関節も腕部と同じようにベニヤ板と鬼目ナット，蝶ボルト

トで接続した(図５)。

識

'
1
鰯
⑭

蕊

､胡唱唱唱需

I
i
l
I
l Iil

図７片足立ちも人間と同じように姿勢を変えて重心を移動しバランスをとらw'

月写ないと立つことができないことを理解させることができた。

凸 一

鞠掛蕊灘

熱

BOKUMOを使うと重心とバランスという視点,また,無意識のうち

叶1ｔ1.

︑￥ｈ・︲

鶴

鐘
nＪ

↑蝶

驚
息

鍵

I守I

雲蕊

糞

に行っている人間の動作をロボットにさせることの難しさを体感しながら学ぶことができる。

患

図５BOKUMO脚部

５．字音での活用

BOKUMOを坂道に立たせるには,足首を曲げて重心を少し前に移動させなければならない(図６)。この後,実際に人間が振直に立つ様
子を観察させたが，やはり無意識のうちに足首を曲げて重心を前に移動させていることがわかった。

また,BOKUMOに片足立ちをさせるには,姿勢を微沙に変えるだけではできず，大きく重心を移動させるために，腕を曲げて補ってやらなければならない(図７)。こうした学習を通して,やはりBCKUMO−６５−

2‑23ろ紙上の色変化で調べる電気化学実,験
湯浅康次，杉原和男

色素，または指示薬で着色したろ紙に電流を流し，移動や色変化を観察する教具である。これによって，これらの色素と電流の関係，イオンや電気化学を考える導入実験として利用できる。
[キーワード]化学教育，観察実験，教材教具開発，電気泳動，紫キャベツ液，イオン

鍵驚譲｛

２．化学領域中等センター実験室学習

￨
i
鱗
識

３．ろ紙上の色変化で調べる電気化学実験

視覚的に理解しやすい電気化学実験教材を目指し，ろ紙上で電気泳動と指示薬変化２種類の実験を行える教具を開発した（図１）。

９J．汐可伊一,哩富

品誤ｉ︲号

1．平成18年度製作

垣

驚

電源は，図１のように，９Ｖ積層乾電池（6LR61Y）を３個直列にして約30Ｖを得た。ショート保護に，１ｋＱの抵
図２電気泳動抗を直列接続したが，本実験においての電圧降下はほとん
どない。詳しくは，本報化学領域中等センター実験室学習「

電気で探ろう応用として分離分析への利用を考えることができる。

水溶液」参照。

(2)指示薬変化指示薬として紫キャベツの液を用い，電流による色変化を観察する。

紫キャベツ液は染色用の市販品を４％硫酸ナトリウム水溶液で10倍に希釈したものを使った。紫キャベツは身近で入手可能であるとともに，含まれるアントシアニン色素は，
酸性で赤色，アルカリ性で緑色の鮮やかな呈色を示す。
電気泳動で使用したろ紙に，調整した紫キャベツ液を５滴滴下し，全体にしみ込ませた後，教具にのせる。こちら
も電気泳動と同様に５mA程度の電流が流れる。

結果は，すぐに，それぞれの電極周囲より色素変化が見

図１開発した教具（右）と電源（左）られる。＋極では赤色，−極では緑色が現れる。このこと

から，電気と酸，アルカリの関係を考えることができる。

(1)電気泳動

なお，一極では，アントシアニンの分解が進み，緑色が１０％硫酸ナトリウム水溶液５滴をしみ込ませたろ紙（No.

131,15×50mm）に食紅で着色した色素紙片（l×101m）を次第に黄色に変化する。

置き，両端にステンレス釘の電極棒を30mmの間隔で接触させる。電流を流してる紙に転写された色素の動きを観察する。なお，ろ紙には５mA程度の電流が流れる。

色素は，１０分程度で＋極へ１０mm程度の移動がみられる。
このことから色素は負の電荷を帯びていることがわかるとともに，イオンの存在を考えることもできる。

当初は１種類の色素紙片のみを用いる予定であったが，ろ紙にしみ込ませる水溶液の量や色素の転写量に違いができ，わかりやすい色素の移動が見られないこともあった。

ﾛｑＩ坤呼齢P蝉＝＝

そこで，２種類の色素紙片（緑：黄色と青の食用色素，
紫：赤と青の食用色素）を同時に置いて観察する。結果は，
図３指示薬変化

色素が２色に分かれて移動する様子を観察し易くなる。
この実験によって，簡単な電気泳動を体験するとともに−６６−

2‑24電気ペン染色
杉原和男

染色は古くから発達した極めて重要な化学技術であり，その多くは媒染という技法を用いる。「電気ペン染色」は，媒染液を不要とするだけでなく，通常用いられる絹布に代えて安価な木綿布での染色を可能とした。これによって，購入費用や廃液処理などの問題を克服した新しい染色方法である。
[キーワード］化学教育，観察実験，教材教具開発，染色，媒染，電気ペン
1．平成20年度製作(2)電気ペン染色

一電極としたステンレス板に染色液を浸み込ませた木綿
２．化学領域センター実験室学習

布（または，ろ紙）を置き，＋電極の金属ペンで筆記する

電気ペンのペン先金属の種類による多彩な呈色実験は，（電圧は条件によって異なる。今回は９Ｖとした）。ペン

平成１１年の特別展「化学の花園」における演示実験「電気先の金属が電極となって電気分解が進み，溶出した金属イで書ける？ふしぎな紙」のために開発した。この手法を，オンが瞬時に媒染（染着と発色）を完了する。局所的な高今回の染色をテーマとしたセンター実験室学習に応用した。

濃度の金属イオンがキレート生成を促進し，よく用いられ

３．電気ペン染色

液では，水洗後，「鉄ペン：褐色」「銅ペン：緑色」「錫る絹布ではなくても明瞭な染色を可能とした。紫キャベツ

媒染は，染料の金属キレートで染着を行うもので，同時

ペン：青色」の色違いの染色を確認できる（図２）。

に多彩な色変化も期待できる染色技法である。電気ペンは，媒染液を用いずに，その効果を瞬時に確認できるため簡単

裳

に染色を学べるだけでなく，廃液処理も不要となる。

学習では，用いる染料を紫キャベツ液に限定した。これ

は，生徒にとって馴染み深い紫キャベツ液（アントシアニン色素）が，媒染によって特に多彩な色変化を示すからである。染色布は安価な木綿でよく，田中直染料店「綿ブロード40番晒，シルケット加工済み」を選択した。また，木

筆記部以外

は色落ち

識職
、

綿の不織布と考えられるろ紙も利用でき，準備が楽になる。

鉄ペン筆記

詳しくは，本報化学領域センター実験室学習「染め色の

「褐色」

錫ペン筆記
「青色」
三

ふしぎ」「染め色いろいろ色変化」参照。

齢･嘩鈍f鐸

?謹識溌鍵蕊難蕊

‑2‑.‑18弔亮掲卦

図２ペン先金属と水洗後の筆記跡(1)紫キャベツ染色液

適当にちぎった紫キャベツと少量の硫酸ナトリウムをポリ袋に入れて優しく操み，５分ほどして抽出された濃い紫(3)炭素棒電気ペンでの筆記

色の液を染色液とする。学習では大量に必要なため，市販ほぼ中和した青色の紫キャベツ染色液をろ紙に染ませ，品（田中直染料･店「アカキャベツ液」）を用い，１０％硫酸

炭素棒ペン先の電気ペンで筆記すると，極性が＋極ではナトリウム水溶液で30倍程度に薄めた。なお。どちらも「赤色」，−極では「緑色」の呈色を示す（図３）。これ１％程度の食塩を加えると，鉄媒染での色変化が顕著になは，児童・生徒にとって既知事項の「酸性とアルカリ性のる傾向がある。

指示薬変化」そのものである。これらは水洗によって洗い流され，染着しない。これによって，染色における金属媒
固定抵抗器内蔵ペン先

染の役割を，より理解することができる。

〔交換可能なペン先
序論¥塁

4職f雲

‐− フ

L
̲
塗

色液を含んだ布な旬＋

lステンレス板 １

図１電気ペンと筆記台

図３炭素棒での呈色−６７−

2‑25ボウリング浮上メカ
海老崎功，池上暁

ボウリング球（16ポンド，約７kg）を円筒容器に入れ，上部から人の吸引力で浮上させる装置である。
大気圧に関する実験室学習などで利用できるように，８人がかりで浮上させるものと１人で浮上させるものの２つを製作した。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，大気圧，ボウリング球浮上
ボウリング球は透明アクリル筒に合うように，塩化ビニ

1．平成19年度製作

ル板（厚さ0.5mm，幅60mm）を巻き，さらに隙間の微調整のために薄手のメンデイングテープを巻いている。また，筒２．物理領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習が転倒しないようにボウリング球置きを兼ねた台を用いた（図２)。

８．製作意図円筒容器上部からの吸引によるボウリング球浮上実験は，
大阪市立科学館のサイエンスショーのように「ブロワー（吸引機)」を使う方法しか知られていない。これを８人組，あ唾

るいは１人で息を吸って１ｍの高さを浮上させるものであ鰯

る。

これらの実験を通して，生徒たちは驚きと共に，大気圧

暇

繁
,‐･市蓉

舗

瀞

の存在とその大きさを実感する。ボウリング球のような重量物が，人が息を吸う程度の減圧で浮上する現象を，数値化も含めて探究させていく過程で，「圧力」の考え方を定着：させ，さらに空気の重さや大気圧の存在に気づかせることをねらいとしている。

里咽識騨

図２ボウリング球と台４．装置の概要
８人用浮上メカの吸引口は，専用ふたとストロー（図３）(1)８人用メカ

８人の吸引で持ち上げるため，透明アクリル筒（内径220が取り付けられる（図４)。それぞれにゴム膜を利用した自mm，外径230皿）に置く天板（300×300mm）に吸引口を８個作の弁がついており，空気の逆流，つまり一旦上がったボ

つけた（図１）。理論上は，わずか0.018気圧下げるだけでウリング球の落下を防いでいる（図５)。筒の上に載せるメ

ボウリング球が持ち上がるが，実際は筒と球の隙間から漏カの裏には厚さ３mmのゴム板を全面に接着し，空気穴としれる少量の空気のため，素早く空気を吸い去ることが必要て直径８mmの真鋪パイプを通した。中央には押しボタンをである。このため８人がかりでこの実験を行う。これは，取り付け，１ｍの高さを上まで浮上したボウリング球がそ多くの予備実験の結果から，小６や中１の児童生徒では８れを押すとブザーが鳴るしくみにした（図６)。

人いれば無理なく浮上させられること，および少人数の学蕊譲蕊蕊議蕊

蕊溌蕊蕊蕊溌議蕊溌校であっても生徒８人は確保できること，また40人クラス

鴬

鍵

霞

で全員が参加希望した場合でも５回実施すれば全員体験できることなどを加味して決めたものである。
識

正

§
霊

図３専用ふたとストロー図４吸い口の先端'i融顎噂

鍵譲鍵;蕊蕊蕊議

l
l
l
繍
雛
Ｉ綴
図５自作逆止弁

図１８人での浮上実験

−６８−

鴬

図６８人用メカの裏側

(2)８人用メカで実験する。

(2)１人用メカ

透明アクリル筒に置く天板に吸引口を１個つけたもので吸引開始から１ｍの高さを上げきるまでの時間を計る。

ある。１人用メカは空気の流量を上げるため，ピニルチュ

各学校の記録はアクリル筒の上部にシールで貼り付け，比ーブ（内径15ｍl）をストロー代わりに利用する（図７）。

較。競争できるようにしている。これまで，だいたい１３秒

また，板も当初は大きな穴を１つ開け，逆止弁も面積の大〜40秒程度で上まで浮上させている（図11)。

きなものをつけたが，弁の動きが大きくて遅く，空気の逆流によるボウリング球の落下が激しかった。そこで直径５ｍｍの穴を16個開け，弁も小さなものをそれぞれに取り付けた
ところ，浮上が格段に楽になった（図８，９)。

蝋叫柏Ｅ｡凸串品審嘩f罫

蝋

鶏

図１１各校の記録(3)１人用メカで実験する。

肺活量の関係で，中１の生徒ではなかなか上まで持ち上がらないが，引率の教員などがチャレンジすると最速で２０秒，ゆっくりでも30秒〜50秒前後で上げきることができる。
(4)ボウリング球浮上時のアクリル筒上部の気圧が理論値通りになっていることを実測して示す。

図７１人用メカボウリング球浮上時の気圧測定は，ブロワーの吸引で球を持ち上げ，簡易微小真空計を用いておこなう（図12)。

騒騒蕊誤露繍篭灘鍵鰯識
ﾜ
ｩ
炉
２
−
丈
■
Ｐ

鴬
遥唾ｒ〃一︾:噸灘

縦燕

図８１人用メカの弁図９１人用メカの裏側
図１２ボウリング球の浮上時の気圧測定
５．学習での活用

本装置を用いた実験は，以下の手順でおこなう。

実験をはじめる前は，児童生徒のほとんど全員が７ｋｇの(1)ボウリング球を持ち上げるには，わずか0.018気圧だけ

ボウリング球が人の吸引で持ち上がるとは考えていなかっ

減圧しながら，アクリル筒上部の空気を吸いきることが必た。しかし，計算値を示しながら理論展開していくと，「も要であることを理論的に示す（図10)。

しかしたらできるのでは」と変わっていく。そして実際にチャレンジするとみるみる上がり，最上点まで上げきって【番外】これも気随の差！？みんなでトライ粥

人瀞蕊籍難欝蝋総縦幾
鞠瀞鮮蕊織瀧欝

鎮講' 潔鐸灘蒙蕊驚》
鎮鋳鶏歎鯵蕊j鱗》

驚

j灘騒

ブザーが聞こえた瞬間はクラス中から拍手が起こるなど，大変に盛り上がって授業を終わることができた。

鞠

鵜瀧識驚駕灘綴《難綴瀬磯灘》､; ●識欝韓麓驚"鱗懲

鶏箪癖駁鋳蕊議蕊麓灘懲瀧欝欝議績縛謬患瀞蕊慧欝；
図１０スクリーンに投影する計算例−６９−2‑26大型空気砲
大八木智之，大野良真

市販のポリバケツ型空気砲（商品名：エアズーカー）をゴミバケツを使って大型化し，障害のある車いすの子どもや力の弱い子どもでも安全に確実に扱えるように改良した教具である。子どもが力一杯扱っても壊れないように構造や部品を工夫し，対戦型としても楽しめるように２台製作した。
[キーワード］物理教育，教材‑教具開発，総合支援，空気，大型おもちゃ，空気砲1．平成19年度製作

ると性能がかなり落ちる。そのためブルーシートをバケツ

２育成学級，総合支援学校Ⅲおもしるランド（市民科学て作る，厚さ１ｍｍ）で固定し，さらにバケツのブタをくり事業)，サイエンスショー（青少年のための科学の祭典）

抜いた枠で頑丈に補強した。

に直接はりつけ，それを補助枠（塩化ビニル板をくり抜い②市販のエアズーカーでは思い切りつまみを引くと，つま３．製作意図み部分とシートおよびゴムひもを固定する部分が破損する

前年度の共同研究で試作した大型空気砲をもとに，育成ことがある。本教具ではその部分に金属を用いるなど特に学級や総合支援学校の大型おもちやの教具として安全に使頑丈にした。

用でき，かつ，おもしろランドやサイエンスショーなど，③引きすぎによるブルーシートの破れ等を防ぐために，伸一般市民にも提示できるものを目指した。大勢の子どものびにくいロープ（ビニロン製）をゴムひもに沿わせてＶ字

利用や，サイエンスショーでの対戦型の展開などを考えて型に張り，破損するまでは引けないようにした（図３）。

２台製作した‑(図１）。それぞれ製作者の名前を取って「大野砲」と「大八木砲」と名付けたが，２人で競い合って工夫を重ねた結果，昨年の試作機とは比較にならないほど安
全性や耐久』性，命中精度などが向上した。

図３引きすぎを防ぐロープ④万一の破損時につまみ等の硬い部品がバケツの外に飛び出さないように，その部品にもロープを取り付け，バケツの中でしか動かないようにした。

⑤子どもがバケツの中に顔を入れないように，発射口の部
図１装置全景大野砲（左）と大八木砲（右）分に十字のロープを張った。

⑥本体の台として，丸形回転いすを荷造り用バンド（ＰＰ４．基本構造と工夫点

バンド）を用いて取り付けた。さらにそのいすを車いすで基本的な構造を図２に示す。ブルーシートに取り付けたも乗れるような大きな板に固定した。これにより子どもがつまみをいつぱいに引いてから離すと，ゴムひもの弾性に片手でも扱えるようになり，体重をかけて思い切り引っ張

より勢いよくブルーシートが戻り，大型ポリバケツをくりることも可能になった（図４)。

抜いた先端から空気の塊が発射される。
功

[
二
>
や

す

唖
E

く

§樹

図２大型空気砲の基本構造

工夫点は以下の通りである。

＄①ブルーシートをバケツに取り付ける部分で空気漏れがあ−７０−

図４車いすや子どもが片手でも使用できる

⑦土台の板は簡単に取り外しでき，狭い実験教卓などにも外し，長机に置いて実験をおこなった（図７，９）。

載せることができるようにした（図５)。

箪

蕊

鍵譲

：

§⁝

雛

誤課縦韓

鳶
Lnr画

騨蕊蕊駕篭蕊

聯l謡

図９サイエンスショーのようす

図７土台を外して机上に置く（実験ショーの例）
文献⑧いすの脚と回転部分の間にゴムバンドを張り，常に一定

おもしろ理科実験集，
・米村博治郎，空気砲で遊ぼう，おもしろ蕊

方向に向くようにした。これにより回転角度が限られ，安学院大学企画部編／シーエムシー出版，１９９６

定して照準を定められると同時に，指導者の想定外の向きには発射できないようにした。

５．実践例①育成学級，総合支援学校の学習
車いすや低学年の子どもでも，無理なく操作することができた。科学センターの屋外園での学習では，本体から５ｍほど離れたところに的（空のペットボトル）を並べて的当てを楽しんだ（図８)。また発射口の前に立ち１直接空気が当たるのを体感している子どももいた。

図８屋外での学習のようす（的当て）②市民科学事業での使用

展示棟で一般入館者を対象に様々な実験を披露している「おもしろランド」において，大型空気砲の中にスモーク

マシンで煙を入れて発射するなどの実験をおこなった。空気砲から出るうず輪がダイナミックに飛んでいくようすが観察でき，来館者に大変好評であった。

③科学の祭典（サイエンスショー）での使用

第１２回青少年のための科学の祭典京都大会（2007.11）において，サイエンスショーで使用した（図９）。ショーでは

途中から大型空気砲２台を使って，互いの性能を競い合うという形式で楽しく展開した。ショーの中では土台の板を−７１−

工2‑27ハンデイ空気砲
大八木智之

閉じたダンボール箱の一端に丸い穴を開け，両側を手で強く叩くと穴から空気の塊が飛び出す「空気砲」という実験装置がある。楽しく実験できる装置であるが，ダンボール製であることから壊れやすいという欠点があった。「ハンディ空気砲」はそれらの欠点を克服するためにポリバケツ等を利用し，耐久性とともに安全性を高める様々な工夫を施したものである。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，総合支援，空気，空気砲
1．平成20年度製作

いている安価な合成皮革ベルトを利用）⑥引き過ぎ防止用一プ（直径４mm，ビニロン製など伸びに
２．総合支援学校

育成学級理科講座，おもしろランド，

くい素材を利用）

サイエンスショー（科学の祭典）
６．作り方

３．製作意図(1)ポリバケツの加工

平成19年度に小学校育成学級や総合支援学校の科学セン①底に穴を開ける。一例として底の直径が20cmのバケツでター学習の大型おもちゃコーナー用として，大型空気砲を

は直径13cm程度の穴を円切りカッターで開ける。

開発し，使用してきた'〉。これは車椅子に乗ったままや，②ブタを縁の部分を残してカッターナイフで切り抜く。縁引っ張る力の弱い児童・生徒にも楽に取り扱うことができ，の部分はブルーシートを押さえる部品になる（図２)。

いつも大人気であった。複数の学校からの譲渡依頼が来た③ゴム紐止め用の穴を底部分に２カ所開ける。その際，取ほどである。そこで大型空気砲と同じノウハウで製作できっ手の付け根の位置と平行になるようにする（図３）。

る小型版を製作し，教員研修その他で広く利用することを④引き過ぎ．部品飛び出し防止用のロープを通す穴を取っ考えた。

手の付け根部分横に２カ所開ける（図４)。
蕊;：

４．ハンディ空気砲の特長

ハンディ空気砲（図１）は，製作手法や使用部品を工夫

函し，以下のような特徴を備えている。

①ダンボール製とは比較にならない耐久性と頑丈さ②引きすぎ防止や飛び出し防止の紐などの安全装置

図２ブタの加工図３ゴム止め用穴図４ロープ用穴③子どもの引く力に応じて，ゴム紐の強さが調整可能④同じノウハウで大型空気砲を作ることが可能(2)シートの加工:鋪①正方形のシートの中心を頂点とし，その頂点を二分割す

尚,如箕るように４回折って，図５のような形にする。端をはさみで切り落とすとブルーシートをほぼ円形に切ることができる。
謹蕊森

串軸謁罫︑．．

②円形シートの中心をメンディングテープ（またはセロハ

ンテープ，以下同じ）で補強し，中心につまみを止めるた：

めのねじ穴を開ける（図６）。
藻
恩

I
l
i

図１ハンディ空気砲

５．材料

籍蕊蕊識灘

以下のように，簡単に手に入るもので製作した。

①本体（ポリバケツとブタ，ホームセンターで購入可）

図５ブルーシートを切る図６中心の補強と穴開け②ブルーシート（ホームセンターで購入可，１台につきバケツ直径の２倍程度の縦横サイズがあれば十分）③シート全体を半球状に丸みをもたすとバケツに取り付け③ゴム紐（髪留め用の太ロングゴム）

やすい。そのため先の８つの折り目の外周近くを約１〜２ｃ④つまみ（鍋ぶた用のつまみ）

ｍずつ重ねて，ひだを作り，メンディングテープでそれぞれ⑤紐とつまみをつなぐ部品（丈夫なベルト穴がたくさん付止める（図７)。

−７２−

させ，反対側のバケツ底面の穴から外に出す。ゴム紐の強

唖

灘鱗繊灘

I
i
m
l
蕊

︑簿雫鎧

露認識獣・ 箪 鍔 蝿

鵜さを調整して固結びをする（図13)。ゴム紐の張りが強いと引きにくいが威力が強い。逆にはりが弱いと引きやすいが蕊

威力が弱くなる。

鷺

埋

藍

蕊

謹鱗
額

鍔､饗窒諮智葎堺

図７シート全体に丸みを持たせる

繍
.
．

題

図１２ロープの固定(3)シートをバケツに固定①シートの中心とバケツの円の中心を合わせ，対角ごとにバケツの縁にシートを巻き込んでメンディングテープで１６カ所以上止め，しっかりと固定する（図８）。

図１３ゴム紐の固定(5)にぎり部分をつける
図８ブルーシートをバケツにはりつける①木板（厚さ10mm程度）に丸棒（直径30mm）を，接着し，木ねじで止める。バケツ側面に４カ所穴を開け，結束バン②中央に穴をあけたブタをかぶせ，シートごとメンディン

ドで固定する（図１４)。

グテープで固定する（図９）。

②バケツに２カ所穴を開け，バケツの取っ手が動かないよ③シートにつまみとベルトを取り付ける（図１０)。ベルトは

うに結束バンドで固定する（図15)。

３穴が図のように並んでいる物を使用。

懲

蕊簿 鶴
図９ブタで固定図１０ネジ，ベルト，シート，つまみ

図１４にぎりの取り付け④シートの外側につまみ,、バケツ内側にベルトを中央の穴(6)安全上の配慮のための工夫

でねじ止めする。ベルトの両側の穴はゴム紐およびローブ①バケツ底部に十字にロープを張ると，バケツ内に手や顔を通す穴である（図１１)。

などを入れることによる事故（ケガ）を防ぐことができる

図１５取っ手の固定（図１左側参照)。

②本作品は安全性向上のため，ネジなど必要最低限の部品を除き，金属などの硬いものは極力使用せずに製作した。
７．実践例･科学の祭典のサイエンスショー「エアー。ジョーダン？！」
図１１つまみとベルトの取り付け

・科学センターの展示棟で土日に行われるおもしるランド「見えない空気の不思議な力」「空気を見つけよう」(4)ロープとゴム紐の取り付け①ロープの片端を固結びし，他端をバケツ側面の穴から内文献側に通し，ベルト２穴を通過させて，反対側のバケツ側面

1)大八木智之ほか，大型空気砲，京都市青少年科学センタの穴から外に出す。シートが破れる位置まで引けないよう

ー報告Vol,３９，２００８にロープの長さを調整して固結びする（図12)。

②ゴム紐（１ｍ）を二つ折りにして片端を片結びし，他端をバケツ底面の穴から内側に通し，先のベルト２穴を通過

−７３−

第３章

科学活動を支援する教材教具

3‑1酸素消費量測定装置
片岡佳子，浅田浩，荒木功，岡野孝司，杉原和男，森口一明
鉄をテーマにしたセンター学習「ここにも鉄」で，化学カイロを手作りし，用いた鉄の酸化による発熱反応を調べる実験を行った。この装置は，鉄の酸化による酸素の消費および消費量を視覚的に把握できるように工夫したものである。時間とともにビニル管に吸い込まれる色水の量を長さで表し，化学カイロの酸素消費量が測定できるようになっている。
[キーワード］理科教育，化学教育，実験観察，酸化1．平成９年度製作

２．センター学習小学校６年実験室学習
３．製作意図鉄をテーマにした学習の中で，化学カイロの発熱する仕

５
．

使用方法

組みを取り上げた。原材料の調合による発熱量の違いを調(1) 手作り化学カイロを密閉容器に入れる。

べ，次に酸素の必要性を考える。鉄の酸化反応は袋の中で(
2) カラスロのゴム栓をはずし，酸素ボンベで酸素を入起こっており，視覚で確認することが困難である。そこで，れる。

鉄の酸化による酸素の消費および消費量を視覚的に確認で(3) ビニル管の端を色水の入ったビーカーにつける。

きる装置を開発することにした。

(
4) 色水が目盛のＯにきたときから，３０秒ごとに進む

長さを測定する。
４．装置の概要

厚さ９mmの合板に９本の溝を付け，白い紙を敷いた上にビニル管をはめ込み，その上を０から１８０までの目盛を付けたＴＰシートとアクリル板で覆う。これが垂直に立つ
ように合板で固定し，密閉容器とビーカーが安定するようにアクリル板を取り付けてある。ビニル管の一方は密閉容器のふたに差し込み，他方はビーカーに入れた色水に浸けるようにする。密閉容器のふたにはゴム栓付きのカラスロも取り付けてあるｄ

密閉容器に入れたカイロが酸化反応を起こし酸素が消費されると，色水がビニル管の中に吸い込まれる。このこと
により，密閉容器に入れた化学カイロが消費する酸素量を色水の進む距離で定量的に測定することができる。また，
空気の場合と比較をすることにより，酸素の消費をより明確にすることができる。

図１酸素消費量測定装置−７７−

3‑2ブランコの教材化
東郷伸也､ブランコは見慣れた遊具であるが，よく観察すると，こぐという動作はブランコの振動方向に対して垂直に重心を移動させればよいことに気づく。このメカニズムは「パラメーター励振」で説明される。このブランコの励振をテーマにして開発した演示実験装置の紹介をする。
[キーワード］演示実験，力学，振動，ブランコ，パラメーター励振③円運動の加速度−１°はじめに

従来より科学の祭典や各地の実験教室などで演示実験や学習者の年齢に応じてどの観点で迫るかは異なるが，いず

科学工作を行ってきたが，今回のブランコ実験についてもれにしても「体感できる」「ダイナミックな」「本質的な」

そのような場での活用を想定し，装置の開発と活用法の研実験ができる装置を作ろうと考えた。

究を行った。

身近にありながら意外と気づきにくい科学のおもしろさ

４，実験装置の製作に正面からアプローチできるような実験，体感して確認でこれから紹介する装置は，1999年に私が製作したミニブ

きる実験，アミューズメント性のあるダイナミックな実験

ランコ（図１）や，さらにそれを発展させた大型ブランコを開発したいと考え，題材にブランコを選んだ。

（図２）をもとに改良したものである。

蝋
i
繍
駕
:
！
２．ブランコという遊具について蕊

ブランコはどこの公園でも見られ，誰もが一度は遊んだことがあると思われる。そんな身近なものであるにもかかわらず，その動きは実に不思議である。単にユラユラと揺れている運動は単振り子として片付けられるが，「こぐ｣とどんどん揺れが大きくなるというのが不思議である。「どのようにしてこいでいるの？」「なぜそのようにするとこ

f笛濁溺琴唖電ｒ頚悪式藍韓乾げるの？」と聞かれると,､多くの人は的確な答えに困るこ
図２１９９９年型大型ブランコとが多い。立ちこぎを例に考えると，ブランコのチェーンと平行に体の重心を移動しているだけにもかかわらず，ブ

図１ミニブランコ

ランコの運動はチェーンと垂直の方向に大きくなっていく。
ブランコで立ちこぎをするときにチェーンにかかる力はミニブランコは，クマのぬいぐるみを手元の糸で操作し次の３つである。

て｢立つ」「座る」の動作をさせることによってブランコを①立ち上がる加速度による重心の慣性力

こがせるものである。うまくいくと大車輪ができる。「1999②ブランコが揺れるときに重心にはたらく遠心力年型大型ブランコ」はこれを大型にしたもので，Ｌ型アン③重心にはたらく重力のチェーン方向成分

グルをフレームにして大きなぬいぐるみを乗せてある。主これらの力は時間に関する変数であるが，重心の動いた距

要構造はミニブランコと同じであるがダイナミックな実験

離との積を積分することによって立ちこぎによるブランコができ，仕事をしていることを体感できるという特長があのエネルギーの増加について求めることができる。途中のる。しかし組み立てに時間がかかり，大車輪ができなかっ計算はここでは省略するが，①の慣性力はエネルギーの増た。そこでこれらの経験を元に，改良した新しいブランコ加に寄与しない。さらに，②の遠心力に対してした仕事が実験機を作ろうと考えた。

エネルギー増加に大きく寄与していることがわかった。ま組み立てを容易にし，できるだけ軽くするために，骨組た，１周期に２度，最下点あたりで立ち上がるのが最も効

みはイレクターパイプで，ブランコ本体と回転部分は塩ビ果的であることも証明できる。

パイプで作った。

私たちはこれらのことを経験的に知りながらもほとんど意識することなくブランコに乗っている，ということは大(1)骨組みの製作

骨組みは図３のようなサイズで作った。つなぎ目は適当な純正のジョイントを用い》接着剤は使わずに４ｍｍビスと変興味深い。

チョウナットで接続した。（分解が容易にできるようにするため｡）パイプは最長のものでも１．８ｍ以内にした。これ

３．実験装置の開発の意図

によってエレベータやクルマでの運搬が容易になった。

ブランコを次のような観点で教材として位置づけた。
①共鳴（共振）②仕事−７８−(図６参照）
ここにブラン法

コ本体（図４））

（

Ｉ

がはまる

J
l
9
:
9
:
§
:
錘
:
g
:
剣

1
６
３

1３０

280

図６回転軸の滑車部分（左：写真，右：断面模式図）

図３．骨組みのサイズ（単位はcIn）

図６の滑車本体は金属棒（真録，101nm×281ｍ）に３nlInの穴をあけて３１ｍ×351ｍのビスで固定した。

︾一(参考）使用したジョイント

蕊

鯉

接着した。

フレキシブル4
5。

直線

また〆回転軸の塩ビパイプの強度を上げるため，「25」サ
イズの塩ビパイプを２分割したもので回転軸を挟み込んで回転軸の端の部分（図７）は，骨組みのイレクターパイ

鵜 i
蕊
f
蟻

プとつながる部分である。
１６−２０ジョイント｝

パイプロック金具

900

１６パイプ

(2)ブランコ本体の製作

図７回転軸の端図４のようなサイズで塩ビパイプを組み立てブランコ本
体（揺れる部分）とした。ほとんどの部分は「20」という端の「16」サイズのパイプは外径が221ｍあり，ちょうどイレクターパイプの中に差し込め，シリコンオイルを塗っ

サイズ（内径が201nm）を用いた。
￨＝

＝］

Ｌ

｜

鴎
，
糖
:
…
，

ておけば摩擦による回転の抵抗もかなり軽減できる。

、
回転軸 (図５，図７）(3)ぬいぐるみ

記ZFU

"』
'
〃

易
段
■

Ｚ

、
1
/
Ｈ型可動部分（ここに人形が固定されて

133

ﾄ下に動く）

３−坐＝二と
7
４

図８ピンクパンサー

図４ブランコ本体（単位はc､）ブランコに乗せるぬいぐるみ（図８）は，できるだけ足
この中で最も工夫したのは「回転軸」の部分である。
一︾の長いものがよい。重心を上下に移動させやすいからである。今回は玩具店で見つけたピンクパンサーのぬいぐるみを用いた。今のところこれ以上足が長くてしなやかに曲がるぬいぐるみはないと思われる。手や足の部分にはブラン

滝誌,偽蒔菅監群渉嬢恵…,.'琴ﾖｰ誤織蕊溺鼻Ｊ

ｒ Ｔ

鋒
蝿
I
鱗
…
霊
i
I
J
f
雲
雪
f
雪
i
f
蜜
雪
雲
簿

、
滑
車
部
分

コに固定するためのクリップを取り付けた。

図５回転軸(4)ロープの取り付け大車輪ができるようにするためには，回転軸を「片軸受け」にするか｢両軸受けにしてロープを回転軸の中に通す」
かのどちらかの方法しかない。イレクターパイプの強度がさほど期待できないので,後者の方法を選択した｡よって，回転軸の中央付近に穴をあけてそこに自作の滑車を設置し，回転軸のところでも述べたが，ロープのレイアウトにはひと工夫がいる。一端はぬいぐるみ側（実際にはぬいぐる
みの胴体を固定しているブランコの「Ｈ型可動部分｣）に結
ばれて，もう一端は回転軸の中を通ってさらに軸受けのイレクターパイプを通って実験者の手元に届く。
軸受けのイレクターパイプは次のようになっている。

ぬいぐるみをつり上げるためのロープをそこから通した。

−７９−

ともブランコをこぐということに秘められた科学のおもし
ろさは十分に伝えられたと思う。

文献
滑車

回転軸につながる部分ロープがここから出てくる

1)戸田盛和， いまさら一般力学？，丸善株式会社，２０００2)東郷伸也， フォーラム理科教育，京都教育大学理学科，

図９軸受け

1999

(5)完成

完成したブランコ（図１０）の部品の重さは，1999年型に比べてかなり軽くなり，２人で運べる程度の１つの箱に収まった｡組立に要する時間は２人で30分程度で,以前の半分以下になった。

墳筆爵,錨

図１０完成した写真

課題の「大車輪」であるが，これが意外と難しかった。

ロープと回転軸の間の摩擦を減らす工夫をしたり，ぬいぐ
るみに無駄な動きをさせないＨ型可動部の改良を行ったり，骨組みの剛性を高める補強を行ったりした結果，子どもの力でも大車輪ができるようになった。大車輪をするとブランコの高さは約３ｍにもなり，ダイナミックな実験を展開できる。また，ぬいぐるみを上下に動かす際にかなりの重さを感じることから，仕事をしている実感も容易に得られる。これはすでに述べた「遠心力に対する仕事」でありそれこそが主にブランコをこがせる原動力になっているのである。

５．この実験装置を活用してこの実験装置を用いて，京都，大阪,滋賀,東京，富山，石川，静岡，和歌山など，約２０回の実験教室や科学の祭典などに参加した。参加者の年齢層や演示時間によって様々な展開方法を試みた｡例えば，ミニブランコ（最大10台設
置可能）を併用して多くの参加者に直接操作してもらえるようにしたり，共振振り子の工作を取り入れて参加者が持ち帰れるおみやげを作ったりもした。

どれも好評であったが，その要因は，テーマが身近であること，大きな装置でダイナミックであること，実際に操作して力の大きさとタイミングの難しさを体感できること，
ピンクパンサーの動きがユーモラスで見ていて楽しいことなどがあげられると思う。

当初のねらいであった「パラメーター励振としてブランコをとらえる」という点に関しては，限られた演示時間の中でどれだけうまく伝えられたかは分からないが，少なく−８０−

3‑3リード観察装置
東郷伸也

ストロボ装置は一般に速く振動している物体の観察に有効であり，音の学習では音源の振動の観察に利用できる。ところがリード笛のリードは通常口の中にあり，振動は観察できない。この観察装置では口の代わりに透明パイプを用い，ストロボ装置の点滅光を当てて，リードの振動のようすが観察できる。
また，息の代わりにふくらんだゴム風船の縮むときの空気を使うことで，空気の流速をほぼ一定に保つとともに，パイプの内側が曇らないようにした。

[キーワード］物理教育，観察実験，教材教具開発，音，振動，ストロー笛，ストロボ装置
ゴム風船は９×15cm程度のものを用い，リードと反対側

1．平成16年度製作のゴム栓に取り付けた。空気入れでゴム風船をふくらませておき，たまった空気でリード笛を鳴らした。この方法に

２．小学６年生，中学１年生実験室学習

よって，笛に流れ込む空気の圧力を一定に保つことができ，ストロボ装置での観察が容易になった。

３．製作意図ストローで作るリード笛は身近な材料を用いた楽器であり，生徒の興味を引きつけやすい。また，リードの振動の観察も容易であり，「音は振動している物体から生じる」

ことを学習する導入に使える。本装置はストロボ装置とセットにして用いることで，リードの振動のようすを容易に

廷

目で確かめることができる。

４．装置の概要(1)リード笛

塩ビパイプ（外径６×内径４×長さ275Innl）の一端を斜めに切断して笛を作った。リード部分はＯＨＰシート（約灘鴬

１０×30ｍ）を下のような形に切り取って作り，セロハンテープでパイプに取り付けた（図１）。また，リード部を黒蕊

く塗って観察しやすくした。

蕊:雇蝋
(
こ
さ
）

霧

図２リード観察筒

塩ビパイプ
５．まとめ

↓

装置の全体は図３のようになる。あらかじめゴム風船を

直径25〜30cm程度にふくらませておくと，笛はほぼ一定の１（廷ニラ？

周波数（基音は100〜数１００Hz）で20〜30秒間鳴り続ける。
ストロボ装置の点滅周波数をうまく合わせると，リードが

図１リード笛ゆっくりと開閉するように見える。自らの手で行った実験
でこの現象を確認した生徒たちは，一様に驚きの声を上げ(2)リード観察筒

リード笛をゴム栓（11号）の穴に挿してから透明アクリていた。

ルパイプ（外径35×内径31×長さ155mm）に固定し，リード部を外から観察しやすくした。また，透明アクリルパイ
プには，ゴム風船や空気入れも図２のように接続した。
空気入れは，浮き輪用の空気入れ（エアーステップポンプ）を用いた。人が息を吹き込むと水滴でアクリルパイプ
内が曇ってしまい観察できなくなるが，空気入れを使うことによってこの問題は生じない。アクリルパイプとの接続には，ビニルチューブ（外』径１５×内径10,nm）を用いた。

図３装置の全体−８１−

3‑4学習用低周波発振器
八木陸郎

音の高さを具体的に周波数との関係で体験させるために学習に必要なアンプ，電源を組み込んだ低周波発振器を製作した。周波数範囲は200〜1000Hzで，同時に４ケのヘッドホンも使え，音階と周波数の関係を容易に確認できる。
[キーワード］物理教育，教材･教具開発，音，低周波発振器

ホン使用までの音が出ていることの確認用にとどめた。ケ1．平成１６年度製作

ースは５ｍ厚の白アクリル板，表パネルは２皿厚の透明アクリル板を使い，外形寸法は210×155×551ｍである。

2．物理領域中等センター実験室学習

発振回路は専用ＩＣ(ICL8038CCインターシル)を使い，可変範囲の端での波形歪の補正に○Ｐアンプ（TLO82）を使

３．製作意図１オクターブ高い同じ音階の音(例えばド)の周波数が元った。基板のようすは図２に，回路は図３に示す。周波数の高さの音の２倍になっている，ことを確かめるためには，

は可変抵抗１ケで変わり，発振周波数範囲の上下端の設定

周波数が自由に変えられる低周波発振器が必要である。まは固定抵抗と半固定抵抗で行った。調整がしやすいようにた，音を確かめるにはアンプとスピーカーも必要だが，他半固定抵抗の調整範囲は少なくし，発振周波数の変化に関のグループの音と区別するにはヘッドホンの使用が望まれわる固定抵抗は温度変化による抵抗値の変化を避けるためるなど，実験室での学習に特化させた学習用低周波発振器

金属皮膜抵抗を使った。

を製作した。

アンプは専用ＩＣ（LM380）を使う既製の基板（電源部を含む）を流用改造し，音量の可変抵抗のつまみは省略した。
４．装置の概要

電源は実験机の横のワゴンからＤＣ13Ｖ以上を供給し，発振周波数範囲は200Hzから1000Hzで，音を確かめるた

電源部の３端子レギュレータ（7810）で10Ｖを得た。

めにアンプとスピーカー及び電源部を同じケースに組み込

表パネルの裏にシールドとしてアルミ板を貼り，周波数んだ。概観は図１に示すように，左に周波数のダイアル，のつまみを回すときなどに発振回路へ手が近づき，発振が右にスピーカを取付け，中央下に音量の可変抵抗，その右不安定になる影響を除いた。また，このアルミ板と透明のに１グループの生徒が同時に使えるようにヘッドホンジャ

表パネルの間に周波数の目盛を記した紙を挟み込んだｂ

ックが４個あり，電源ジャックもついている。発振回路と周波数のツマミは大型（50の）を用い，目盛間隔を広げ

アンプ回路の基板は表パネル裏に取付け，配線が短くまとた。また，目盛は200Ｈｚと1000Hzの位置は決めておき，中まるようにした。実験室内で同時使用した時にうるさくな間の周波数は周波数カウンタで読み取り，手書きで50Hzおらないように，スピーカ部分はあえて穴をあけず，ヘッドきの目盛を記入した。

引引』

円

一ﾛ戸平甥轟:品F､一一風wＦー=Ｚ阿房ｎ口〒吟再冠■琴:号ﾛ司茸軍号弔母ﾛ迂諦唖

1呂甘

博輔

１

￨
J
m
E

曲

図２表パネル裏面

図１概観

−８２−

５．学習での活用①基準となるハ長調のドの音（約260Hz）を楽器により聞かせ，同じ高さの音を発振器のダイアルを回して探させる。

②ドの音を基準にして，レミファソラシドの音を探させ，表パネルの上に水性ペンで印を入れる。

③元のドの音（約260Hz）と高いドの音（約520Hz）の関係
をダイアルの目盛上から読み取らせ，２倍になっていることを知る。

また，ＮＨＫの時報の音（440Ｈｚと880Hz）も確認させ
た
。

６．最後に

顧問の橋本康二先生には，この発振回路を紹介いただきありがとうございました。

文献l)ＬＩＮＥＲICsforcomlnercialapplications，
ＨＡＲＲＩＳ，1990.6

2)専用IC8038の研究，トラ技オリジナル試作研究アナ
ログＩＣ／測定器回路の誕生，ＣＱ出版社，62,1990.6
１０ＫＦＸ２

十１２Ｖ
１８Ｋ

1０８

１８ＫＦ

４７０Ｋ
……．！４

5００

５ ６

?
̲
;
8
「

９
】ＣＬＢ
】
ＣＬＢＱ３８

６．２ＫＦ

斗=堂、，
０８２
２１０８２

ｉ
ｕ

＋

６

１０ＫＦ

８−＋国Ｉ

３８，

婆
1
1
笹
2‑ａ』

２
２
２
１
−
１

、
F
:
十

＋Ｅ４Ｉ

十
堅
‑
F
=
冒
宣
−
７
８
０８２

1２４４
１ＢＧＫ
ＧＫ

1
Ｋ

１
４

２．２P

−

２Ｓ］Ｎ
1０１１１

２２０KＸ２

S８Ａ

３ＴＲＩ

２Ｋ
'００K乏；１０Ｋ

1
1
2
2
,
〒
霊

＋

３，４，５，７
１０，１１０１２『一｡−画中＝■■■■−−己

+１０Ｖ

１
Ａ

３．３Ｋ
＋

＋
〆岬

２２８ｕ０．１ｕＸ２２２０ｕ

図３回路図

−８３−

工

3‑5石こう模型作りセット
田中佳子，森口一明

アルギン酸ナトリウムのゲル化を利用した市販の型取り剤（アルジネート印象剤）による，使いやすい石こう模型作りセットである。学習者の指型の製作過程で，型取り剤のゲル化反応と石こうの硬化反応の観察や，カルシウム化合物の役割について考えさせることができる。
[キーワード]化学教育，観察実験，教材‑教具開発，石こう，アルジネート印象剤，カルシウム化合物の形取り剤の中に差し込み，固まるまで，約７分間待つ。

1．平成17年度製作④フイルムケース底のセロハンテープを剥がすと，固まっ
２．化学領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習た型取り剤をフイルムケースから容易に取り出せる。
⑤指や貝殻を抜き出すと雌型ができる。

３．教材作成の意図(2)石こうの流し込み．

石こう模型作りを行い，アルギン酸ナトリウムのゲル①紙コップに水を注射器で６cm３，石膏を計量スプーンで化とカルシウム，および，カルシウム化合物としての石すり切り１杯(約５９)入れ，よく混ぜる。

こう（硫酸カルシウム）を考える教材である。計量スプ②石膏を雌型に流し込み，固まるまで，約40分間待つ。

ーンや注射器を利用し，必要な型取り剤や石膏，水を容③雌型を破り，固まった石膏模型を取り出す。

易に早く量り取れるようにした。
５．学習での活用

この実験セットから作った指の石こう模型は，指紋まで

４．教材の構成

細かく再現されている(図２)。元になった自分の指と比べ，石こう模型作りセット(図，)。
①市販の型取り剤（アルジネート印象剤）

石こう型の精密さに驚いていた。貝殻などでも同様に，精②石こう

密な石こう模型ができた。

歯科医で，よく似た成分の型取り剤を用いて歯形を取っ③水入れ容器④プラスチックビーカー（,00cm3）

た経験のある児童や生徒も多く，カルシウムのゲル化を⑤紙コップ（60cm3）

実生活と結び付けて考えることができた。

また実質作業時間は，自作した作業手順説明用ビデ⑥計量スプーン（50cm3）

オを利用すると３０分程度になる。

⑦薬さじ⑧フィルムケース（底に径６mmの穴）⑨プラスチック製注射器（l0cm3）騒蕊蕊蕊溌識.r鴫ﾀ鍵霞if蕊蕊霞

銅譲

蝿識驚鎚
別

螺粍

蕊篭蕊

鴬

霊

踊

図２指の石こう模型を破った型取り剤

図１石こう模型作りセット

文献1)井上友治ほか，原色化学実験プロセス図解，梨明書房，
５．石こう模型作り

1983(1)型取り2)化学の実験編集部，先生と生徒のための化学実験，共立①プラスチックビーカーに型取り剤を計量スプーンですり出版，1957

切り２杯(約１０尺），水を注射器で26cm3入れ，よく混ぜそ
切り２杯(約１０９），水を注射器で26cm3入れ，よく混ぜる。

3)千谷利三ほか，原色図解理科実験大事典化学，全教図，②フィルムケース底の穴をセロハンテープで塞いで，①の1981

型取り剤を流し込む。

4)長倉三郎，図解実験観察大事典化学，東京書籍，１９８２③指や貝殻など石こう模型にしたいものをフィルムケース−８４−

3‑6一目でわかる！「昆虫の体のつくりモデル」
三浦勉

これは，小学校３年生の昆虫の学習において製作がしやすく，体のつくりについてより確実な理解と定着をはかることを目指した昆虫の体のつくりモデルを開発したので報告する。
[キーワード］生物教育，学習指導，昆虫，体のつくり，モデル
２．研究の概要

１．はじめに

平成１５，１６年度と個体ごとに昆虫標本をプラスチックケー

現行の指導要領では,昆虫の体のつくりについての学習は，スに納めた「ポケット標本」の製作と学校現場での活用につ

３年生の「Ａ生物とその環境」に関わる指導内容として位いて研究を行ってきた。体のつくりや脚および趣の付き方が置づけられている。この学年で育成する資質・能力は，「自わかりやすいチョウ，トンボ，セミなどのポケット標本を児然の事物・現象の違いに気づいたり，比較したりする資質・

童数分用意し，補足資料などを加えたセットの作成および貸能力」である。

出を行い，スケッチやモデル作りに活用していただいた。

主な留意点として，以下があげられる。
①昆虫の体は目や触角のある頭，３対６本のあしのある胸，いくつかの節からできた腹，の三つの部分からできているこ､唱嘘.″､唖売河手とをとらえられるようにする。

…蝋司ＷＩ②成虫の体のつくりを扱う。
③二つまたは三つの種類の昆虫の体のつくりを比較観察し，
共通'性があることをとらえられるようにする。

：

京都市の指導計画では，「こん虫をしらべよう」（全６時
間，６月下旬〜７月上旬）という単元が設定されており，全員が履修すべき発展学習として，模型作りが取り入れら¥郵蝶蝿蕪舗誇F輝翁N浄蝉軽零霊室1環霊毒不衝隷韓曽浄唾誇塞i虹蕊拝霊隷溌認燕れている。具体的には「模型づくりを通して，昆虫の体をJIHJJI晶且'ぜI蕊議蕊蕊蕊窯議驚鍵識議謹蕊蕊蕊識識蕊講、園識鰯蕊講誤:弾『輔詳しく観察し，体の分かれ方や脚の付き方など特徴を正しく繍鱗鴬

とらえられるようにする｡」とされている。

上記の記述については，２通りの解釈が考えられる。

鰯蕊､姑、蕊蝿．、①昆虫の体を調べるために模型を作る

図１ポケット標本②観察のまとめとして，模式的なモデルを作る①の解釈による模型作りはスケッチのような扱いになるとまた，児童の学習記録を借用し，標本を用いたことで児童が何を学んだのかを検証して，以下のような成果を得た。

思われる。指導要領の記述に従って複数の種類の昆虫を観察①生きた昆虫を触れられない児童も，特に抵抗を感じること

しながらその都度模型を作っていくのは技術的にも時間的になく学習することができた。

も難しい。

むしろ，②のように共通性を見いだした後のまとめとして②標本は動かないので，細部にわたり児童が納得できるまで観察。スケッチができた。

モデル作りをする方が，昆虫の体のつくりについての理解を③単元の実施時期に見られない昆虫も用意できるので，児童深め，定着をはかるためには有効だと考えた。そこでより模が学習に利用できる種類が増した。

式的かつ一般化されたモデル作りを目指した。

一方，以下のような課題がある。

①チョウのように趣が不透明な昆虫ではスケッチの際に脚を３．材料

見落としやすい。

･発泡スチロール球（水'性エマルジョン塗料で着色）②トンボは胸部側面の模様が同定のポイントになるため，横（頭部：の30mm，胸部：の40ｍ，腹部：短径40ｍの卵形）

向きに展迩することが多いが,趣の数を正確に把握しにくく，※手芸用品店で購入可

横向き展迩標本は小学３年生には適切な教材とは言い難い。

・水性エマルジョン塗料（水性ペンキ）③スケッチやモデル製作では，目的や視点を明確にする必要（頭部：ピンク，胸部：黄色，腹部：ライトグリーン）がある。

･竹串（８cmの長さに切断）

これらの分析の過程で，単元における昆虫モデル製作の位・アルミ板（10mm×80mm，厚さ0.3mm）

置づけと製作方法について課題があると考え，今年度の個人・趣の形を印刷したPPC用クリアシート

研究テーマとした。

．モール（全長270皿）
・マップピン（頭部径10mm）−８５−

４．作り方①着色した発泡スチロール球を竹串で連結する。

②アルミ板を中央で斜めに切断し，胸部側面に差し込む。
③PPC用クリアシートを趣の形に切り抜いて，粘着テープでアルミ板に貼り付ける。
④モールを80mmずつに切って胸部下面に６本差し込み，形を整えて脚とする。
⑤余ったモールとマップピンを頭部に差し込み，触角と複眼をつける。

図６複眼を取り付ける

５．本教材の特徴

学校でのモデル製作では，体には紙粘土，趣には画用紙，
脚には竹ひごなどを用いることが多い。これらの素材は安価で入手しやすく，絵の具や色鉛筆などで着色しやすい特長がある。

児童たちの作品を見ると，趣の模様の表現などに注意が注がれ，正確に昆虫の体のつくりが表現されているとは言い難
図２材料

いものが見られる。スケッチを見ても，ある学級では胸部と腹部が分かれていないものが３割を占める（図７，８）。そ騨鐸:蕊蕊露蕊幹蝿韓嶺雑謹蝿竣識漣糠鍔幸熱i譲鞭翠錨弾雄騨

霧のため，趣や脚のつき方の正答率はさらに下回る。また，趣よりも脚の正答率が下回るのは,チョウのように趣が大きく，不透明な種類のスケッチで趣に隠れた部分を描かないためである。事前にスケッチの目的と視点を明確にしておく必要があると思われる。
００，１００３２００２３０．３４００３５０o９６０ｑ９７００３８０ｐｏ９００ｏｌＯＯｏｏ
'

体のつくり

'

悪蕊蕊;蕊蕊蕊#蕊蕊蕊蕊蕊識蕊鍵蕊識蕊識蕊｜一図３体を作る脚の数

蕊ﾐﾐ蕊ﾐﾐ蕊蕊蕊ﾐ蕊蕊蕊蕊蕊蕪蕊

超の数i蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊§蕊蕊蕊蕊蕊蕊蕊ミ 識蕊§

脚のつき方

蕊ﾐﾐ蕊ﾐﾐﾐ蕊蕊ﾐﾐ蕊蕊識蕊識潮通のつき方 §蕊ﾐ識蕊蕊蕊蕊蕊慧蕊蕊蕊蕊識蕊蕊蕊輔
芋謝I,

図７スケッチから見た正答率

モデル製作では体を紙粘土で作ると胸部と腹部の区別がさ

1溌溌

らに暖昧になってしまう傾向がある。感想文を見ても，「○鍵○アゲハにそっくりに」作ることで苦労したという感想が多く，児童はどちらかというと理科の工作というよりも図工科の工作に近いイメージを持ち，モデル製作そのものが目的化

図４趣を取り付ける

していると思われる。
1HH盟幹弾.､史',ｖ縄!HH篭EE曜笠職,','ｗ､'，

：
串一ﾐ
齢､'･'

鷺感

零
+
f
雲
雲
驚＃
i⑬包

灘

図５脚を取り付ける鵬

図８児童のスケッチとモデルの例−８６−

学習の目標を達成するためには，製作が簡単で，昆虫の体今後は「ポケット標本」の学校への貸出と組み合わせて紹のつくりが一目でわかるモデルでなければならないと考え介し，学習効果の検証と改良を行っていきたい。

る。そうすることによって，個々の観察で見いだしたことを集約し，共通点を見いだし，一般化するという科学的な手法

文献や考え方を育てることができる。

・戸田盛和，
図書，２００４

また，６月下旬〜７月上旬という学習時期から考えて指導要領通り，複数の種類の成虫を捕らえて観察するのは児童にとっては困難である。また，市街地にある学校では採集そのものが困難な場合もある。校外学習で採集するにしても，その機会は限られている。そこで児童が自ら採取した昆虫にポケット標本を加え，複数の種類の昆虫を比較する学習の機会を保障する。観察・スケッチの後，まとめの場面でモデル製作を行えば有効に本教材を活用できると考える。

図９昆虫の体のつくりモデル

完成したモデルは一見膜迩目（ハチ目）の昆虫に見える。

しかし膜迩目の昆虫は第１腹節が胸部に結合しており，実際の体の構造と外見上の印象は異なっている。また趣は歩行時には折りたたまれ，飛行時には前迩と後迩が連結してあたか
も１枚の趣のような動きをするため，これらの昆虫において本教材のような趣の状態はまずあり得ない。趣は１枚ずつつけるべきであろうが，作業を簡略化するため，２枚ずつ取り付けるようにしている。

しかし理科学習のまとめとして共通化。一般化するには，
この現実には存在しない昆虫のモデルが適していると考える。

本教材は以下のような特徴を有する。

①複数の種類を観察し，見いだした共通点をモデル化することができる②誰が作っても頭部。胸部。腹部が明確に区別されたモデルを作ることができる③紙粘土のように手を汚さない。
④はさみしか使わないので安全に製作できる

なお，本教材は頭部をピンク，胸部を黄色，腹部をライトグリーンに着色することにより，現在京都市で採用されている教科書に掲載されている図の配色に合わせ，教科書との整合'性を高めた。

−８７−

有馬朗人他47名，新版たのしい理科３，大日本

3‑7月の満ち欠けモデル付月齢早見BＯＸ
由良二郎

知りたい年月日の「月齢」が分かる月齢早見盤に，月の満ち欠けする原理が分かる立体モデルの機能を付け加えたものである｡月に見たてた発泡スチロール球を白色LEDで照らし,満ち欠けを観察できる。
[キーワード］地学教育，天体観察，教材教具開発，月，満ち欠け，月齢早見盤，同様の糊つきパネルと厚紙でふたを作り，内側に白色の１．はじめに発光ダイオード（以下，白色LED）を，中心に向けて固定

月の満ち欠けする原理は，次のような方法で説明されるする。スイッチは外側につける（図２）。

ことが多い。

①黒色の球を半分だけ黄色く塗り，見る角度によって形が変わることを示す方法②教室全体を暗くしてバレーボールなどに一方から光をあて，ボールの位置によって見え方が変わることを示す方法①の方法では球に半分だけ色が塗られている意味が分
かりにくい上,月を見る角度によって満ち欠けが起こるか蕊蕊のような誤解を与える。②の方法は，月が満ち欠けする原理を教室全体を使って再現するため,場の設定が大掛かり

:
鱗
:
：

になり，手軽に行えない欠点がある。立体的な形で，でき議謡･鰯′､曇るだけ手軽に月が満ち欠けする原理を示すことができな

いかと考えた。
また，月齢早見盤は月に対する児童。生徒の関心を高め

図２ふたの内側たり，指導者が天体観察に適した日時を事前に調べたりす
るのに有効な教具である。

白色LEDはそのままでは明るすぎて，ＢＯＸ内全体が明るそこで，実物に近い形で月の満ち欠けを理解させることくなってしまうため,白色LEDの側面に黒色ピニルテープ，のできる「月齢早見BOX」の開発に取り組んだ。

頭部には半透明のテープを貼りつけて，明るさを調整する（図３）。

２．装置の概要

円形(直径約１６cm)に切った糊つきパネル(厚さ約５mm）の中心に，ゼムクリップを折り曲げて立て，発泡スチロー
ル球（直径15mm）を刺して固定する。直径15ｍｍの穴を一*箇所に開けた厚紙（幅約５cm）を円形パネル側面に巻くよ
うに貼り，内側を黒色画用紙で遮光する（図１）。

図３白色LEDの明るさを調整「年･月」と「日」の目盛をＢＯＸの外周にあわせて作る。

目盛は難波二郎氏の「立体月齢早見盤」を参考にした。 ）「年｡月」の目盛はループ状にしてBOX外側にはめる。「日」の目盛はふたの外側に貼り付ける。このとき，白色LEDの鱗

ところに「１５日」の目盛がくるように貼る（図４）。

図１装置の内部−８８−

この装置の｢年｣目盛は2000〜2018年までしかないが，月の満ち欠けは19年周期であるため，1999年以前や2019
年以降の月齢についても調べることができる。

４．備考

この装置は「第５４回全日本教職員発明展」において，特別賞「N､<会長賞」を受賞した。
文献

1）難波二郎，http://anona,or・tv/anona／

・谷田貝秀雄，青少年のための科学の祭典２００４全国大会
実験解説集，実行委員会編，２００４

図４「年。月」と「日」の目盛．関向正俊，平成１６年度都道府県指定都市教育センター
所長協議会初等理科部会研究発表集録，２００４

さらに,発泡スチロール球に淡青色のマニキュアで模様をつけると，よりリアルに月面が再現される。
Ｕ正田

図５装置の外観

３．使用方法①月齢を知りたい「年。月。日」を決める。

②BOX側面の穴の位置に，「年。月」目盛の「年」を合わせる。

③「年・月」目盛の「月」に「日」目盛を合わせる。
④穴から中をのぞき，スイッチを押す。

⑤中の発泡スチロール球が白色LEDで照らされ,その年月
日の月の形が観察できる（図６)。
鴬

図６装置内で再現された月−８９−

3‑8卓上型流水実験装置
森口一明

小学校５年生で学習する｢流れる水のはたらき｣で使用する実験装置として製作した。水の流速や流量と運搬作用との関係を調べたり，水が蛇行した部分において，流れの外側と内側で，流水の働きに違いのあることを調べたりする。また各実験机ごとに実験ができるよう小型化するとともに，水の注ぎ口や使用する土砂などを工夫した。

[キーワード]地学教育，観察実験，教材教具開発，実験装置，流水実験
1．平成18年度製作③流量調整用のスリット(図２の③）
流水実験装置の本体に差し込み，スリットの数によって，２．小学校理科観察実験講座第５学年

流れる水の量を変える。スリット８本と16本の２種類。ア

３．教材作成の意図④流量調整用カップ(図２の④）

クリル樹脂製(2×185×８０mm)。
小学校で行われる流水実験は，全長２ｍくらいの流水

蛇行して流れる水の様子を観察する時に，ほぼ一定の水実験装置を使ったり，屋外の造形砂場や校庭補修用の土の量が流れ続けるようにする。ポリプロピレン製カップ

砂山，空き花壇などを利用したりすることが多い。これ(の６０，１×高さ801ｍ)の下部にピニルチユーブを取り付けた。

らは，流れる水の様子を一度に多くの子ども達に観察させることができる。しかし，準備に手間がかかり，力仕事にもなる上，水の流し方や土砂の質などが原因で一度革．︒．＃

失敗すると，土砂の入れ替え，固めなおしなど再実験に時間もかかる。

そこで，実験机の上でも流れる水の働きを観察できる

卓上型の流水実験装置を製作した。準備が比較的簡単で，グループごとに実験観察ができる。また使う土砂の量も少なく，繰り返し実験し，結果を確かめることができる。

さらに蛇行する水の流れだけでなく，流速や流量の変化

図２流量調整用のスリットとカップによる流れる水の働きの違いを調べることもできる。

⑤蛇行水路用押し型(図３の⑤）４．装置の概要

土砂の上から押し付けて，蛇行した水路を作る。ピニル①流水実験装置本体(図１の①）チューブの中に太目の針金を通してｓ字にまげてある。

耐水ラワン合板(l21nIn厚)を使用。長さ6001,1,,幅200mln，

高さ50mmの箱型で，仕切り板を立てる溝があり，長軸方向⑥土砂用計量カップ(図３の⑥）
土，砂，篠などを測り取る。紙コップを底から３cmくらの片側は開放になっている。

いの高さで切る。

②流速調整用の木片台(図１の②）

装置本体の端の下に置いて，流れる速さを３段階に変化させるための木片(40×100×150mm)。

⑦土砂押し固め器(図３の⑦)と，土砂仕切り板(図３の⑧）装置本体に入れた土砂を押し固める時に使う。

i
1
灘
i
i
l

1i蕊議議蕊

藩堀韓§

､､峨蕊

；
￨
§

雲

雲霞

箪鱗

識

蕊

唖;蝿鯉f鐸誕

蕊驚
灘

図１流水実験装置本体と流速調整用の木片台

図３流水実験準備用器具−９０−

５．実験方法②蛇行水路用の押し型を土砂の上に置き，押し固め器で強(1)流量と運搬作用の関係(図４）

く押さえてＳ字型の水路を作る。

①８本スリットを仕切り板の所に立てる。

n
J
画
Ｉ

②砂，砂利，小石の３種類を計量カップに１杯分ずつ，流水装置の印線の所に置く。
③流速調整用の木片台を高さlOOmmにする。

蕊 瀞
鱗

識

届

猟

図７蛇行水路の実験③流れが曲がっている所の内側と外側に，プラスチックビーズを数個並べて目印にする(図７の実験前)。
④仕切り板をはずし，流量調整用のコップに水を注ぎ，赤い線の高さまでの水量を維持する。

図４流量を変える実験⑤流れが曲がっている所の外側で土砂が削られる様子を観④流し込み口から，約１Ｌの水を流し込む。

察する。

⑤砂や小石の流された様子を観察する。
⑥16本スリットに交換し，①〜④の操作を行う（図５)。

⑥水を止め，曲がっている所の内側と外側の変化を観察す蝉鱗剛f癖ドーョ、 ‐ノー霊＝一号.F 胃謬憲蕊熱覚

識 蕊蕊

鴬

=櫛饗 麟欝繍繍

スチックビーズを手がかりに調べる(図８の実験後)。
k鐘哉震錨鞭W尽廻翌'.一ち転睡．マーＰ

蕊2

鷺蕊
;
琴
、

鶴
驚

灘織

溌廻
浄判

一一・粋

瀞
蕊
蝉
:
鍵
鱗
l ￨
欝
譲
鍵
;
:
鍵

慨Ｉ

欝灘織測

るとともに，土砂が川下まで運ばれたことを流されたプラ

騨鍵i鍵騨識蕊蕊鋳蕊蕊

図５流量実験の結果(2)流速と運搬作用の関係①８本スリットを仕切り板の所に立てる。

②砂，砂利，小石の３種類を計量カップに１杯ずつ，流水

図８流れの曲がっている所

装置の印線の所に置く。

③流速調整用の木片台で装置の端を４cln持ち上げる。
④流し込み口から，約１Ｌの水を流し込む。
⑤砂や小石の流された様子を観察する。
⑥流速調整用の木片台で装置の端の高さを10cm，１５cmと変化させて，①〜④の操作を行う(図６)。

露惣嚇悟篭皇&雪::運硫孔 鶏蕊鍵い職
Ｊ､､琴意5"毒．
申渉

繍

園

鍵蕊

蕊
鱗
蕊

'３

灘

．
え
ョ
.
．
】

i瀞蕊鶏識 鍵i電#爵鱗ｉｆ慧霧
図６流速実験の結果(3)蛇行して流れる水の様子(図７）①仕切り板の下に，川砂と山土を混ぜ合わせた土砂を敷き詰め，全体を均す。

−９１−

６．研修講座での活用

小学校５年生の担任や理科の専科の先生を対象とした観察実験講座で，実際にやっていただいた。屋外の造形砂場など利用した流水実験や川の中に入って行う流量。流速の実験と比べ準備が簡単で，実験結果も分かりやすいだけでなく，繰り返し実験も容易であるとの意見をいただいた。
蛇行水路の実験で水を流し込みすぎると，水路から溢れ出した水が別の流れを作るため，注意が必要である。

3‑9見てすぐわかる！「昆虫の羽ばたき説明器ロ三浦勉

これは日高敏隆所長の「子どものための講演会｣や小学３年生向けの昆虫に関わる出張授業において，昆虫の羽ばたきについて児童にわかりやすく説明するために開発した教材である。講演会のテーマが昆虫の飛翻であるときや，理科の発展的な学習の教材として活用する。昆虫の胸の部分をモデル化し，趣の付き方や羽ばたきの仕組みについて装置を動かしながら説明する。トンボの構造は他の昆虫と異なるため，授業では通常型とトンボ型を併せて１教材として使用する。
[キーワード］生物教育，昆虫，趣，羽ばたき，飛翻１．昆虫の羽ばたきの仕組み

また，なめらかに動作させるため， 腹 側 の 箱 の 内 側 に は

昆虫の胸部は，背側と腹側に分かれた頑丈な箱のように敷居滑りテープを貼った。

なっており，背側が腹側の箱にはまりこむ構造になっている。昆虫の趣は，背側の箱の角の部分が伸びて形成されたといわれている。

多くの昆虫では，背と腹は数本の筋肉によって結ばれて．こ¥騒露鑑おり，その伸縮によって背が上下する。趣の動きは背の部分の上下によって起こるため，全ての趣が同時に振り上げられ，打ち下ろされる。これを間接飛朔筋駆動という（図１）。

トンボはそれぞれの趣に独立して筋肉がついているため，趣を別々に動かすことができる。これを直接飛翻筋駆動と

噌許

いう。

鍵
図４趣を振り上げた状態

図１間接飛朔筋駆動(上)と直接飛翻筋駆動
1牛

２．通常型

本説明器は，アクリル板（５皿厚透明，黒)とアクリル製

図５

通を打ち下ろした状態

パイプ(外径１０ｍ)を用い，筋肉の代わりに押しバネ(長さ約80mm，外径12ｍ)を使っている。背の部分を手で押し込むこ

３．

トンボ型

とで趣が振り上げられ(図４），力を緩めて背が上がると趣外箱はベニヤ板（９mm厚）とアクリル板（３mm厚，透明)でが打ち下ろされる様子が見られる（図５）。背側の箱は動きを強調して見やすくするために，黒アクリル板を使用して作り，筋肉の代わりにひもを用いた。マリオネットを逆にしたような構造にして，アクリル板（３皿厚，青透明)の趣いる。

を１枚ずつ独立して動かすことができる。

趣はコピー紙に印刷した絵を切りぬき，パウチフィルム

本来なら打ち下ろすための筋肉が必要だが，本説明器でで密閉した。この素材は適度な強度としなりがあり，実物はアクリルで作った趣の重みで自然に下がる構造になってには遠く及ばないものの,いる。白いひもが遠くからでもよく見えるよう，箱の内側ることができる。

昆虫の趣らしい動きを見せを黒ペンキで塗装した。

−９２−

内容への理解をより深めることができた。また，講演会終了後，「説明器を操作したい」と言って演台まで来た児童も数人おり，講演の内容や昆虫への興味・関心も高めることができた。

詳

図１０講演会の様子､
白蝋

理科の出張授業では，昆虫の体のつくりを確認するために「昆虫モデル」（平成17年度センター報告参照)の製作を指導した後，発展的な内容として趣について説明する場面で用いた(図11)。児童は２つの説明器の動作を興味深く見ていた。指導要領の記述は肢についてのみだが，趣についても学習することで，胸部が運動をつかさどる部分であることを深く印象づけられた。特にトンボ型は動作がおもしろいらしく，児童は大変喜んでいた。

図８片側だけを上げた状態

図１１授業の様子
５．おわりに難しかったのは，通常型に用いるバネの選択で，バネのサイズが装置のサイズに最も影響する。強さも，弱いと戻らず，強いと操作に力がいる。市販のバネの中から適切なものを選び出すのにずいぶん時間がかかった。

今後もよりリアルな趣の動きを表現できる素材をさがす

図９１枚だけ趣を上げた状態など，改善に努めていきたい。
４．活用の様子

講演会では，「チョウはなぜ飛ぶの？」
講演会では，｜チョウはなぜ飛ぶの？」というテーマの文献

もとに，日高所長の解説をうけて通常型の操作を行った(図・栗林慧，昆虫の飛翻，平凡社，１９８１

１０)。話を聞くだけでなく実際に動きを見ることで，講演の．平成17年度センター報告−９３−

3‑10簡易組ふるい
高世真一郎，栗林員理子，山本哲朗

この教具は，堆積物の粒度分析を行う際に用いる組ふるいを，身近な材料を用いて安価に製作したものである。市販の組ふるいは高価で，学校で多数揃えるのは難しいが，本教具であれば班の数だけ揃えることも容易である。

[キーワード]地学教育，教材教具開発，堆積物，粒度分析，ふるい
1．平成18年度製作④組ふるいを両手で保持し，よく振る。

2．地学領域中学校理科観察実験講座

３．製作意図岩石砕屑物は，その粒径によって操，砂，泥に分類されている。この粒度分析を行う際に組ふるいを用いるが，従来使用されてきた市販品は高価で，生徒実験用に多数揃えることは難しい。排水管用の塩ビパイプを用いた簡易組ふるいを製作したが，ふるいの連結部を加工する際に旋盤が必要なこともあり，簡単に自作できなかった。
そこで，紙コップ用のカップホルダーを用いて，簡単に

図１ふるい底部の加工自作できる簡易組ふるいを工夫した。
８．学校での活用

今回はカップホルダーを用いたので，初ｉ，初めから底がなく，

４．教具の概要

５個１組の紙コップ用のホルダーの底に４種（２mm，切断加工が不要であ
プラスチック製の組コップと違って，切断0.5,m１，１/41,,1,1/16mm）のステンレスメッシュをそれぞれった。このように身近な材料を用いると，．
と，市販品のl/10程

融着したものである。残り１個が底になり，紙コップをはでき，実験班の数だ度の価格で組ふるいを製作することができ，めて受け皿とする。メッシュは篠＞２mm砂＞1/161nm＞泥のけ揃えることが可能である。

区分に合わせたもので，0.51,1,,1/４１nmのメッシュは火山灰分析の際に粒度を揃えるものである。

５．材料

紙コップ用カップホルダー（５個１組）１，ステンレス
メッシュ（21111,,0.51,,,1/4JnIn，１/16ｍ）８０×801m､各１，
紙コップ大（の70×75InIn）１，紙コップ小（の55×551nm）
１

６．製作①カップホルダーの底部を加熱した鉄板に押し付け融かす。
②ステンレスメッシュを鉄板上におき，カップホルダーの底部を押し付けて融着する。
③はみだしたステンレスメッシュをはさみで切り取る。
④周囲をやすりで平滑に仕上げる（図１）。
』￥f'J,秤

７．使い方①一番底のカップホルダーに受け皿となる紙コップ小を入
図２ふるい

れ，上ほど目が粗くなるように組ふるいを組み立てる。
②組ふるいの上のカップに試料を入れる。
③上のカップホルダーに紙コップ大を押し込み，ふたする
（図２）。

−９４−

3‑11太陽の視直径測定器とミニ太陽メガネ
石田裕一，竹治孝子

この視直径測定器は，顕微鏡用のしぼりを活用し，無段階に簡単に円の大きさを変えられるため，太陽の見かけの大きさを容易に測定できる。また，ミニ太陽メガネは小さな面積の太陽フィルターで製作できるため，児童が個別に工作することができ，太陽観測への意欲を高めるとともに，家庭でも安全に太陽を観察する機会を与えるのに役立つ。

[キーワード]地学教育，教材教具開発，観察実験，太陽，太陽フィルター，視直径
1．平成20年度製作

ネートシート，ＴＰシート②穴（直径13mm）をあけた黒画用紙， 太陽フィルター（１５ｍｍ
2.地学領域小学校６年生実験室学習

四方，Ａ４版より約260枚準備可能）

セロハンテープ，ス

ライド用プラスチックマウント
３．製作意図「太陽は大きい」という事実は，小さな頃から教えられ，

６．製作と使用法

児童のだれもが認識している。そのため，地球から見える太①直径45mmの円形に切った太陽光フィルターをラミネートし，

陽の大きさを尋ねると，たいていの児童は実際より大きな円

シャッターの片面に両面テープで貼り付ける。裏面には，破を想像する。そこで，太陽を安全に観察しながらしぼりの円

損および怪我防止のためＴＰシートを貼り付ける。観測の際の大きさを調節し，太陽の見かけの大きさを測定できる器具には個人差が出ないよう，手を伸ばした状態（目から約50ｃｍを開発した。

のところ）で太陽を導入する。その際，初めから手を伸ばす

また，2009年７月の日食に向けて，児童の観察結果に基づと太陽を見てしまうことがあるので，最初は目に近づけておきフィルターの面積を最小限におさえたミニ太陽メガネを製

き，徐々に手を伸ばしていく方法を指導しておく。

作した。

②黒画用紙に皮ポンチなどで直径l3mInの穴をあけ，その穴に片側からセロハンテープを貼り付ける。裏面のセロハンテー

４．器具概要プの粘着性がある穴の部分に太陽光フィルターを貼り付け，①太陽の視直径測定器

最後にスライド用マウントではさむ。

円の大きさを自由に変えて太陽の見かけの大きさに合わせ蕊るため，顕微鏡のしぼりに使用するシャッターを活用した。
円から外に出ている一本の金具を動かすと，円の大きさが約２mm〜30m'nの大きさで無段階に変化する。また，太陽光フィ

灘 識鍵

ルターを取り付け，太陽を安全にのぞけるよう工夫した。

￨職灘;鱗
鱗W織農総詮議ｌ図２ミニ人陽メガネ

７．学習での活用

鱗
且 弓 ＝. 且 客 H ･

太陽の見かけの大きさは，あらかじめピンポン球などの具･ 癖 5 銭 悪 乳 ･ 蟹 L Ｌ 芭 冒

図１太陽の視直径測定器の開と閉体物を，手を伸ばした距離において予想させた後，この器具を用いて実際に確かめた。小学生では，手を伸ばした位置の②ミニ太陽メガネ

５円玉の穴（直径約５ｍ）と同じくらいとまとめたが，学習黒画用紙にあけた直径131mmの穴のみに太陽光フィルターを者の発達段階によっては，実際の太陽の大きさを計算させる

貼るため，少量の太陽光フィルターで太陽が観察できる。プ活動も可能である。また，太陽の見かけの大きさが小さいとラスチック製スライド用マウントにはさむことで強度と概観いう事実に気づくことで，日食の原因を理解させることにつも向上させた。また，アストロソーラーは一般の遮光版に比なげられた。

べ緑や燈色 のような色がつかないという利点もある。

ミニ太陽メガネは家庭学習用として持ち帰らせたが，２００９

年７月の日食の際に，センター学習の経験を思い出し，興味
５. 材料を持って観測してくれると期待している。．

①顕微鏡用しぼり（直径２〜32mm）， 太陽フィルター「アストロソーラー」（ドイツBaader社製， Ａ４版3300円），ラミ−９５−

3‑122ＷＡＹ真空計
池上暁，海老崎功，福岡亮治

真空実験や大気圧実験をする際,現象を見るだけでなく気圧の変化も測定すると，その数値から，かかっている力の大きさが算出できる。この時，大きな減圧（高真空）で起こる現象と，わずかな減圧（低真空）で起こる現象それぞれの実験によって真空計を使い分けていた。そこで,簡単な操作によって両方の実験に対応できる簡易真空計を開発した。
[キーワード］物理教育，観察実験，教材教具開発，真空計，マノメータ，気圧1．平成１９年度製作

目盛0.001気圧）を測定できる簡易微小真空計になる(図2)。

2．物理領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習

３．作成意図真空実験や大気圧実験などで真空計が用いられるが，おもに空気の体積膨張を利用し大きな気圧の変化を測る真空計と，水などの水位差で小さな気圧の変化を測るマノメー

タータイプのものを実験内容によって使い分けていた。そこで，簡単な操作によってこの両方の使い方ができ，１台で多くの減圧実験の気圧を測定することができる簡易真空鞠

計を製作した。

図２（左）ガラス管閉（右）ガラス管開４．装置の概要

土台（高さ470mm，幅1101,m）に，ガラス管（長さ370ｍｍ

外径７１，ｍ内径５mm）とポリカーボネイト筒（長さ250mm外(2)目盛り目盛りは簡易真空計，簡易微小真空計両方に対応するよ径35皿内径32mm）を真空用ゴム管でつなぎ，Ｕ字型に取うリバーシブルにした。それぞれの目盛りを黄緑色と桃色り付けた。ガラスを細く，ポリカーボネート筒を太くするに色分けし，間に鉄板（厚さ0.3mm）をはさんでラミネー

ことで，水利用のマノメータにありがちな長尺(縦長)ではトした。土台にはゴム板磁石を貼り付け，目盛りの取り外なく小型化を実現した（図1)。

しやスライド，裏返しが容易に出来るようにした。

ポリカーボネート筒から穴あきゴム栓で透明トアロンチ(3)器具との接続口

ューブ（長さ700mm外径10,m）をのばし実験器具と接続す

接続口の先端がフイルムケースになっており，ブタの交る。管内に封入した赤い液体は，水道水に食紅を溶かした

換だけで吸引力実験のストローや実験器具接続用のゴム管ものである。各部分の詳細を以下に示すをつけることができる（図３)。フイルムケースのふたを加工するだけで，様々な実験器具が接続可能なので高い汎用雛性がある。また，人の吸引力測定時に，万一，装置の破損

蕊等で封･入している赤水が逆流しても，フイルムケースの部分で一旦止まるので，誤飲の危険が少なく安全である。

霞:鐸ﾐﾆ燕蕊

#鱗:＃

雛l籍i鏑#識鱗:！；

灘

謝瀧

蕊

樋灘
:蹟

蕊
ｒＪＪｆ

(1)ガラス管の先の開閉

ガラス管の先にゴム管を付け，折り曲げて洗濯ばさみで閉じ，約６ｍの空間に空気を閉じこめると，０．２〜１．０気圧（最小目盛０．１気圧）を測定できる簡易真空計になる。
また，洗濯ばさみを外しガラス管の先を開放すると，ガラス管内の水面に大気圧がかかり，0.980〜1.000気圧（最小

−９６−

鴬

l器

蕊

驚

蕊蕊

I翻測蕊蕊探図３接続口と接続用のゴム管およびストロー蕊(4)転倒防止のおもり

実験中の転倒を防ぐために土台下部に２oogの鉄製のお額

もりを取り付けた（図４)。
鴬

鴬
；

鋸4塔迅

灘;鱗

図８マグデブルグ半球内気圧測定

詞＃翰

灘

蕊

次に，水を入れて口を薄いプラスチック板で覆ったコッ

プをひっくり返し，板を押さえていた手を離しても水がこ

図４転倒防止用のおもり

ぼれない「逆さコップ」の内部の気圧(約0.997気圧)を測定する（図９)。

5．装置の使い方

ボウリング球(約７kg)をアクリル筒に入れ，上部を減圧

図５は簡易真空計の，図６は簡易微小真空計の原理説明

して浮上させる実験時の筒上部の気圧(約0.980気圧)を測と装置上部の写真である。

定する（図１０)。以上は簡易微小真空計としての使用であ

篭計織:鰯

f
誉

右上から空気が抜ける；→左の空気(錬貴)も引かれ体積が増える(左の水面が下がる）

※例えば

・膨供齢

→体積が4倍の場所では気圧は1／４（0.25気圧)になっている

藍﹃ぴも串ケチ．．︸言．・計堂才需→体積が2倍の場所では気圧は1／２（0.5気圧)になっているく一致する。

§欝→水面の低下から気圧がわかるる。これらの実験で測定された微小減圧の値は，それらの現象を引き起こすために必要な条件を計算した理論値とよ

軒溌

1
i
;
￨
鵜

瀞 灘

図５簡易真空計（最小目盛0.1気圧）

解説

蝿

l
I
l
j
I
l
I
l
l
蕊
洗濯バサミを取っ

*
.
･
､
ヅ

微小真空計管の口を開ける

熱

§
、
曲凸

右上から空気が抜ける

l
i
I
i 聯

図９逆さコップ内気圧測定

顎→(蕊騨)の部分から大気圧がかか

i密通¥

左の管の水面が下がる→左右の管の水面の高低差からわずかな気圧の変化を読みとることができる

；
蝋
1

／

「
目
盛
り
板
｣
を
典
返
す
／

蕊

（水面と1気圧を合わす）【

図６簡易微小真空計（最小目盛0.001気圧）

接続口にストローを接続し,生徒全員が自分の吸引力(約0.5〜0,9気圧)を測定する。また，真空容器やマグデブル
グ半球に接続し,内部の気圧(約０．２〜０．９気圧)を測定する。

図１０ボウリング球浮上時の気圧測定

以上は簡易真空計としての使用である。（図７，８）６．備考

本装置は第５６回全日本教職員発明展（社団法人発明協会）において奨励賞を受賞した。

文献

・海老崎功,｢実験室学習〜けつこうビミヨーな空気の力〜｣，
教セ協物理部会(第45回)研究発表集録,教セ協物理部会／
兵庫県教育研修所，（2007 10.11）
図７吸引力測定−９７−

3‑131E簡単回路
海老崎功

単三乾電池２個用の電池ボックスを改造し，片方に使い切って残量がないニッケル水素電池を入れ，もう一方の空いている所に単三乾電池とほぼ同じ長さで，両端に端子の付いた豆電球台を差し入れることで配線不要で回路ができる。回路に手回し発電器を接続し，ハンドルを回す仕事によりニッケル水素電池を充電できる。そのエネルギーを使って豆電球や特殊ＬＥＤ電球（乾電池１個で点灯する）を点灯させ，また点灯時間を比べるなどで，エネルギー環境に関する実験が簡単にできる装置である。
[キーワード］物理教育，教材教具開発，ニッケル水素電池，エネルギー環境教育，仕事とエネルギー
1．平成20年度製作

することからはじめる。

③豆電球だけでなくＬＥＤ電球も用いることでエネルギー

２．物理領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習

環境教育の内容を深める。
④配線のいらない簡単回路を工夫したため，「豆電球やＬＥ

３．製作意図Ｄ電球を直接手回し発電器に接続することによる電球切れ」

次回の学習指導要領改訂（小学校は平成22年度完全実施）

が一切起きないようになった。

で小学校において「コンデンサに電気をたくわえ，豆電球

これらは前述したコンデンサ利用の短所の多くをカバーをつける」という内容が加わることが決まった。「エネルギ

できるだけでなく，現在発展内容であり，次期指導要領（中ー環境教育」を小学校から推し進めるのは大変良いが，そ学校では移行措置として平成21年度から実施）で復活するの手法としてコンデンサを用いることには一長一短ある。

「仕事」概念の定着も期待できるものである。

◆長所

なお，ニッケル水素電池も電気二重層コンデンサと同様①耐久性に優れている。

に充電時に極性に留意する必要がある。

②（コンデンサを単体で使用すると）安価である。

(1)簡単回路ボックス（図１）
単３電池２個用の電池ボックスの１本分にニッケル水素③教材メーカーの製品は逆流防止機能などがついている｡（ただし１セット8000円前後するものもある）

電池（エネループ，三洋電機（株)）を入れ，電池が取り出◆短所

せないようにフィラメントテープで固定した。電池ボック①コンデンサのしくみがわからずブラックボックスになっ

ス外側の本来の＋一の端子はリード線で結び，空いているている。

もう１本分のスペースに差込式豆電球などを入れるだけで②日常生活で（回路の部品以外に）使用する機会がなく，回路が完成する。手回し発電器をつなぐために電池の十一なじみがない。

に直結した部分にそれぞれ真鋪釘，銅釘を打ち，手回し発③（実験用ではない）市販のコンデンサには，容量が数百電器のみの虫クリップの色にあわせて釘の頭を赤・黒に塗Ｆを超えるような感電等の危険があるものもある。

った。電池ボックスに比べて木板が広いがこれは接続時に④教材として用いる電気二重層コンデンサは極性がある。

間違う生徒が多ければ余った部分に説明シールなどを貼る

特に，短所の②については児童生徒どころか，指導者でつもりであった。しかし「釘の種類を変える」「釘の頭を色ある教員自身が使用した経験があるかどうかも疑問である。

分けする」「電池の十一が見えるようにテープで固定する」

文系出身者が多数を占める小学校教員であればなおさらでだけで，接続を間違う生徒がいなかったため余計なシールある。しかし，短所があるとは言っても，この手法はすで等は貼っていない。
放電させたニッケル水素電池

鐙ンをく
真ハ頭

に教科書に登場することが決まっており，そのための教材

釘を打ち
ダづけし

も2008年までに教材メーカー各社が開発している。

このような背景の中，本学習は小学校高学年でも中学校

季
逮
零
る
Ｉ

フィラメントラブ（電池固定）、

でも「エネルギー環境教育」として実施できるように考え

豊/

釘を下の木まで
ち 込 み 頭 を 黒く塗る／（−極 ）たものである。なお，本装置の「ｉＥ」は開発者（海老崎
端子を結ぶ功）の頭文字を取って名付けた。

一 一

４．装置の概要

』
F
.
3
1

耀蕊鱗

特徴は以下の通りである。

へ 、①コンデンサでなく身近に使われているニッケル水素電池を用いる。
②放電した状態のニッケル水素電池を，自らの仕事で充電−９８−

電球の着脱を容易にするため

内側への立ち上がり部分を切断

図１簡単回路ボックス

(2)差込式豆電球;繍繍＃

１２mm角の木材を単三乾電池より２mmほど短く切り，その＃上に豆球ソケットを取り付けた（図２）。豆電球は1.5Ｖ，０．３Ａのものを使用した。そして木材の両端に乾電池の＋−の端子となる銅釘を打ち，ソケットからの導線をハンダつけした。この差込式豆電球は配線なしで回路ができるだけでなく，手回し発電器を直接豆電球に接続して回すことができないようにした。つまり，手回し発電器のみの虫クリ

議 謹J
F
I
皿
,
蝿

ップを取り付ける部分がない。これにより過電圧による豆電球切れが一切なくなった。ちなみに生徒が簡単回路ボックスに差込式豆電球を取り付けたまま手回し発電器を回しても，ニッケル水素電池の負荷のため，やはり豆電球が切

i
驚
雛
Ｉ

れることはない。

i宅４

蕊

繋涛4，

図４手回し発電器の接続②手回し発電器を10回程度回して手を離すと，ハンドルが回り出すのを確認する。

③「仕事→電気エネルギー→化学エネルギー」という充電の過程と「化学エネルギー→電気エネルギー→運動エネル
ギー（モーターの回転)」という放電の過程を確認する。こ号寄の際，充電時の手回し発電器のハンドルを回す速さが速いほど効率的に充電できること，および充電時の極性に誤り

唾望畢.晶出

図２差込式豆電球

がないかが確認できる。

(簡単回路ボックスに入れるようす）④次に手回し発電器を思い切り１分間まわし，すぐに手回し発電器を外す。

(3)差込式ＬＥＤ電球⑤簡単回路ボックスに差込式豆電球を差し込み，何秒点灯

差込式豆電球と同様の構造で，ＤＤコンバータを内蔵し，し続けるかを確認する。

乾電池１本で点灯するＬＥＤ電球（サイキット）を使った⑥豆電球が消えた後，豆電球の代わりに差込式ＬＥＤ電球（図３）。豆電球と異なり極性があるため木材の両端を赤を簡単回路ボックスに差し込む。

（＋)，黒（−）に油性マジックペンで塗ってわかりやすく⑦豆電球が点灯しないような電池でもＬＥＤ電球は点灯しした。これも差込式豆電球と同構造のため，手回し発電器

続けることを確認する。

によって壊れることはない。

⑧原因として発光のしくみの違い（熱エネルギーの放出量

Br才T尾の違い）などを説明する。

日司

これらの学習を通して，「使わないことが省エネルギー」
ではなく，エネルギー環境について正しく知り，いかに効

屯､率的にエネルギーを作り出し，いかに効率的に消費するかについて考えさせた。そして持続可能な,社会に生きるために，必要な知識や態度，考え方等を育てることをねらいとした。
間咽四なお，試しに５分間連続して思い切り手回し発電器のハ

鴬鑑識;識識＃ンドルを逆に回し，逆充電してみた。本来，逆充電は禁止

壷轟,.□辞閉'釦．､がＬ△呈晶.ムニ△唖4.』←．．．、』̲■．.丑,，..△錘.ロゴーザーニ

図３差込式ＬＥＤ電球事項であるが，手回し発電器による５分間の逆充電程度で(簡単回路ボックスに入れるようす）

はニッケル水素電池の破損も，次の実験に影響を与えるよ

うな顕著な性能低下も確認できていない。児童生徒の実際
５．学習での活用の実験でも，４月から12月末までにすでに１００校以上に実施

本装置を用いた実験は，以下の手順でおこなう。

したが，破損や危険場面は起きていない。

①予め十分放電したニッケル水素電池（簡単回路ボックスに封入済み）に手回し発電器を接続する（図４)。

−９９−

3‑14トイレットペーパーろ過器
杉原和男

トイレットペーパーをろ紙の代用としたろ過器である。トイレットペーパーは，水で簡単に紙料液に戻る特徴があり，適当な厚さの紙に漉いてる紙とした。自作ろ紙は乾燥する必要もなく，そのままろ過に利用できる。ろ紙を自由に作る活動によって，ろ過について考えを深めることができる。
[キーワード]化学教育，観察実験，教材教具開発，ろ過，トイレットペーパー
1．平成19年度製作

４．構造と使用法(1)ろ紙代用の紙料液

１０〜20cm程度のトイレットペーパーを切り取る。ポリカ

２．化学領域中等センター実験室学習

ップに80cm3程度の水とトイレットペーパーを入れ，蓋を３．トイレットペーパーろ過器

して１０秒程度振り続けると紙料液ができる。

(1)ろ紙とトイレットペーパー(2)漏斗
パイプを接着した２枚のアクリル板のうち，下部には凹

ろ紙は，パルプ素材ではなく，長い均質な木綿の繊維がからみあって必要な大きさの網目を形成している。また，みがあり厚さも関係して，求めるろ過性能を得ている。学習では身め，漏斗とする（図２）。なお，下のアクリル板の凹みの近な紙を用いて代用ろ紙を試みたが，水を弾く紙が多く，一部には更に凹みがあり，ろ液の流出を容易にする。

コーヒーフィルターは利用できるが，求める

隙間にステンレス網を挟んで目玉クリップで留性能に合致すで=弓一〆るとは限らない。そこで，必要な厚さの紙を漉くことによポリカーボネイトパイって，多くの場合で代用を可能とした。

２６×２４×851ｍ

トイレットペーパーを用いたのは，平滑』性や白さを得る

一

一

プＬ
̲一

〜

填料やにじみ止めのサイズ剤などを基本的に含まず，市販のろ紙素材に最も近いと考えられることによる。なお，香〆料を含まないものを選択した。
(2)トイレットペーパーろ過器

トイレットペーパーろ紙を漉く容器は，ろ過器を兼用とした（図１）。水の表面張力で少量のろ液がろ紙上に残らないように，ろ過器はＬ字型の木製台の溝に斜めに差し込
んで固定する。
図２ろ過器の連結部

蕊溌灘鍵(3)ろ紙の成型

鍵蕊溌
蕊識蕊溌鍛

上部の太い筒に適量の紙料液を注ぎ，下部から水が流出した後，押さえ棒で押してる紙を成型する（図３）。押さ
え棒は，アルミニウムパイプにゴム栓を挿したものである。

后 ﾉレミ

１１

押す

［

図１トイレットペーパーろ過器

−１００−

一早

４

缶弟

科学活動を支援するマニュアル

4‑1微小生物の培養
山本有造

生物領域では，以前より教材として微小生物の培養の工夫を続けてきた。中学校の理科２分野「身近な生物の観察」の学習では顕微鏡観察を取り入れており，その教材として微小生物を学校の先生方にも配布できるように，領域の担当者が培養の試行錯誤を繰り返してきた。新たな種の培養も始めたので，今までの種も含めて現在行っている培養方法についてまとめた。培養種はゾウリムシ，ミドリムシ，ボルボック
ス２種，ブレファリスマ，ミドリゾウリムシ，ミカヅキモである。

[キーワード］生物教育，観察実験，顕微鏡観察，微小生物，培養，ミネラルウォーター
１．はじめに学校では顕微鏡観察の教材として微小生物を利用するこJJ●とが多い。科学センターでは30年以上にわたってゾウリム
シ・ミドリムシの培養を継続し，科学センター学習や京都市内の学校の教材として活用してきた。最近では，ボルボックス（平成１１年４月三重県総合教育センターより入手)，

ブレフアリスマ（平成１５年７月当科学センター杉原指導主

図１ゾウリムシmaz弓a"７eczu〃caudarumノ事より入手)，ミドリゾウリムシ（平成１５年９月ノートルダム女学院中高等学校より入手)，ボルボックス（平成１５

年11月宮城県教育研修センターより入手)，ミカヅキモ（平成16年１２月香川県教育センターより入手）の培養も行っている。そこで，それぞれの微小生物の培養方法と培養上の諸注意等について報告する。

２．研究のねらいｼ蝉鍔嚇鮮騨識＃(1)微小生物の種の維持を確実に行えるようにする。
(2)大量培養方法について検討する。

識(3)培養しやすく，学校で活用しやすい種を探る。

Ｉ

３．培養している微小生物の種類と大きさ・特徴

:：､蕊

顕
目 庁 ｣

ゾウリムシは170〜290皿程度の大きさで，動きが速い

図３ボルボックス（しbJyox g
Io6ato〃のでやや観察しにくい（図１)。

』職騨懇

ミドリムシは65〜190仏、程度の大きさで，密度が高い場#'1

合は見つけやすく観察しやすい（図２)。

ボルボックス（ｊ'b〃OxgZo6atoZ7ノは400〜800以、程度の大きさで，緑色が美しく大粒である（図３)。
大きさで，上記のボルボックスに比べると小粒のものが多いが，密度が高いので観察しやすい（図４)。

唾軒謂野山

ボルボックスイリノｂＩｙｏｘｒｅｒ″zﾉsノは200〜800仏ｍ程度の

I
鯵
灘 i
雁.･蝿

《言j霞識1鍔:鐸"鐸
図４ボルボックスｒＩ/b〃Ｄｘｒｅｒｔ血sノ

ブレフアリスマは70〜250皿程度の大きさで，赤色をしているので肉眼でも確認できる（図５)。
ミドリゾウリムシは85〜150皿程度の大きさで，ゾウリムシより動きが緩やかで緑色をしているので観察しやすい（図６)。
ミカヅキモは180〜320且、程度で，動かないので観察しやすく顕微鏡観察の学習の導入に適している（図７)。

鵬蕊
患蕊落舜

図５ブレファリスマ epﾉｳari ａ．/apo cz"ノ

−１０３−。液体肥料0,5cm3を加え,たれとなるミドリムシを入れる。
、直射日光の当たらない明るい所（室温）に静置。

。植え継ぎは２ヶ月毎。
。徐々に増殖し，，年以上生存が可能である。
(3)ボルボックスｲﾚbIyoxgzo6aimrラノ.広口瓶，ピペット，鹿沼土（大形ガラスシャーレに入れたもの)，薬さじは乾熱滅菌しておく。
、広口瓶に鹿沼土を薬さじで７〜８粒入れる。

癖』揮蕊報

図６ミドリゾウリムシ

姥z可a"7e■ 蒋ー 罫 ・ テ ぶ い 蕊, ■ ｑ Ｆ

。ピペットでたねとなるボルボックスを,0粒ほど入れ，ア

咽︲︲︲Ｉ︲皿︲︲︲︲︲

１吋i :撚餓．「ボルヴイツク」を約400cm3入れる。

如蒔ariaノ

ルミホイルでふたをする。

。直射日光の当たる窓際に静置する。（ただし３５℃を越える所は避ける｡午前中に日光が当たる方がよい。特に夏季の午後に日光が当たり温度上昇が激しいと，すぐに水が白濁してボルボックスが消えてしまうことが多い。現在は輝碓

予備も含めて，東側．南側。北側の３カ所の窓際に置いて蕊蕊：

図７ミカヅキモ、Csｵe〃 〃onZ互企rZZj7ﾜノいる｡）。植え継ぎは９日毎（気温が高いときは少し短く，低いと４．施設

機器。器具･材料

きは少し長くする)。生存期間は，夏季は約２週間，冬季、恒温室（23℃）

は・オートクレーヴ（121℃，２０分間滅菌）、最低気温が１０℃以下になると増殖しにくいが・乾熱滅菌器（180℃，２時間滅菌）がよければ粒は小さくなるが増殖は可能である｡この場合・インキュベータ２台（明期7:00〜１９:00,暗期,9:00〜

は，日照状態を見て静置する場所を移動する必要がある。

7:00）（20℃および22℃に設定）．「六甲のおいしい水」を使用すると，白濁しにくいが，・広口瓶（500cm3）

ボルボックスの生存期間が短くなる。

・三角フラスコ（l00C1n3）(4)ボルボックスイリノbzvOxオer麺zjsノ

ヶ月くらいになる。

日照条件･アルミホイル・広口瓶に赤玉土を約２５９，大理石の砕片，個を入れる。

．酵母製剤（商品名：エピオス）．「南アルプスの天然水」を約400cm3入れ，アルミホイル

・液体肥料（商品名：ハイポネクス５−１０−５液体）

でふたをし，オートクレーヴ滅菌を行う。

．粉末肥料（商品名：ハイポネクス５−１０−５粉末）

・液体肥料0.1ｃｍ3を加え ピペットでたねとなるボルボッ・炭酸カルシウム

クスを入れる。

・鹿沼土（中粒）、インキユベータ（20℃）に静置する。

・赤玉士（中粒）。植え継ぎは約，ヶ月毎。

・花問岩（約１cm角に砕いておく）

・増殖のピークは約１．５ケ月後。３ヶ月間は生存している。

・大理石（約１cm角に砕いておく）。インキュベータ（22℃）を使用すると増殖はやや早い。

・市販のミネラルウォーター（｢六甲のおいしい水」「南ア(5)ブレファリスマ
・広口瓶に水道水を約400cm3入れる。

ルプスの天然水」「ボルヴィック｣）・アルミホイルでふたをし，オートクレーヴ滅菌を行う。
５．培養方法。酵母製剤１錠の４分の１を入れ，ピペットでたねとなる培養上の特徴ブレファリスマを入れる。

(1)ゾウリムシ.広口瓶に水道水約400Cm3を入れて，アルミホイルでふ、恒温室で静置する。（予備として実験室内，インキュベ

たをし，オートクレーヴ滅菌を行う。

ータ（22℃）にも静置）、酵母製剤１錠と．植え継ぎは約１ヶ月毎だが，同じ容器のまま酵母製剤，

たねとなるゾウリムシを入れる。

、恒温室に静置する。

錠の４分の１を加えるだけでも再増殖が可能である。容器。植え継ぎは２〜３週間毎。

の底が黒く汚れてくるが，２年間は生存が可能である。
水道水をそのまま使用し，室温でも培養が可能であるの・増殖のピークは約３週間後である。

．殖えやすいが他の微小生物が混入しないように注意。

で，学校でも充分に培養できる｡ただし，他の微小生物が(2)ミドリムシ

殖えてしまうことがあるので注意が必要である。

・広口瓶に水道水約400cm3を入れて，アルミホイルでふた(6)ミドリゾウリムシをし，オートクレーヴ滅菌を行う。

.広口瓶に炭酸カルシウム１９ｌ砕いた花闇岩約5０９，−１０４−水道水を約400cm3入れ，アルミホイルでふたをし，オート・中硬水であるｅｖｉａｎとＶｉｔｔｅｌでは，微小生物は生クレーヴ滅菌を行う。

存を続ける程度であった。

・液体肥料0.,cm3を加え，ピペットでたねとなるミドリゾ

・軟水にあたる他の５種は微小生物が増殖できた。これら

ウリムシを入れる。

の水はミネラル４種類がバランスよく含まれている。

・インキユベータ（22℃）に静置する。

．植え継ぎは約

つまり，微小生物の培養には含有成分量が関係しているヶ月毎。増殖のピークは約２ヶ月後で，ことがわかった。しかし詳細は明らかにできなかったので，

その後徐々に減少していくが約６ヶ月間は生存している。

現在は最もよい結果の得られた水を培養に用いている。

液体肥料0.,cm3を加えると再増殖も可能である。
(7)ミカヅキモ

６．おわりに・三角フラスコ（'00cm3）に粉末肥料０．０，９，「六甲のお微小生物の培養は多くの研究者によって，それぞれのおいしい水」約70cm3を入れる。

かれている環境の中で最適条件を追究して行われている。

・３分間煮沸滅菌を行い，すぐにアルミホイルでふたをしそのため同じ方法が通用しない場合があり，それぞれの場

充分に冷めてから所での方法を確立させていく必要がある。ところが，１回たねとなるミカヅキモを入れる。

・直射日光の当たる窓際に置く。（ただし３５℃を越える所は避ける。午前中に日光が当たる方がよい。なお，現在の培養に日数がかかり，しかも微小故に計数が困難で，四季の変化もあり，同じ条件での比較実験が行いにくい。

は予備も含めて,南側・北側の窓際に置いている。インキ

また，中学校で顕微鏡観察を行うのは，１年生の４月かュベータを用いた時期もあったが，他の不明の藻類が増殖

ら５月にかけての'慌ただしい時期に重なり，教材準備に時してしまった）間をとりにくい。できれば学校の先生方が培養したり採集.植え継ぎは約１ヶ月毎。（他の微小生物が増殖しなけれした微小生物を生徒たちに観察させたいところであるが，ば，緑色のまま３ヶ月間は生存可能）

たいへん難しい。毎年４月下旬に生物関係の講座を開いて(8)水についているが，微小生物入手の希望が大変多く，毎年学校数のほ

微小生物の培養を行う際にたいへん重要な要素は培地に用いる水である。液体培地・二層培地にかかわらず，水にぼ９割が参加されている。これらも科学センターで培養を続けてきた理由である。

含まれる成分は微小生物の成育にとって最も必要なものと本報告は，当センターで現在まで行われてきた方法と，考えられる。そこで今まで様々な成分を加えたり，水道水

現在試行錯誤を繰り返して行っている方法についてまとめや井戸水やミネラルウォーターなどを試し，最も増殖したたものである。今後は微小生物の増殖数などの数値的な表

水を最適として利用している。しかし，同じ水を使っても現や，養分として加える物質の成分や水の成分との関係な良い結果が得られない場合がある。そこで，今回は広く市どについての研究を進めたい。現在新たな種の培養にも取販されている以下の水を選んで試してみた（表１）。（｢アり組んでいるので，また報告できるようにしたい。

ルカリイオンの水」は，天然水を採取後，ろ過．アルカリ

なお，この研究を進めるにあたって，ボルボックスの同イオン化等の処理を施しているためミネラルウォーターに

定には滋賀県立琵琶湖博物館学芸員の大塚泰介先生，ﾘﾉＭ′は含まれず，ボトルドウォーターに分類されている）

oxtertiUSの培養については宮城県教育研修センター指導主事の遊佐忠幸先生，ミカヅキモの培養については香川

県教育センター主任研究員の藤枝秀樹先生に，ミドリゾウ

表１市販されている各種の水の含有成分(各lOOcm3に含まれる､g数，ﾗﾍﾞﾉﾚ表示より）

ｅｖ１ａｎＶｉｔｔｅｌボルヴィック

南アルプスの天然水
六甲のおいしい水
CRYSTALGEYSER

アルカリイオンの水

００
０４
０９
９８
０１
４５
２５
４６
４
４
●７
●２
●１
●０
●０
●０
●０
●０
●
８

クールマイヨールｶﾙｼｳﾑ ﾏｸﾞﾈｼｳﾑ

００
０８
００１
５７５
１４３
０
６
●
●●１
●●９
●■６
●●
８
４３
５ ７９１０２０１

Ｃｏｎｔｒｅｘ

ﾅﾄﾘｳﾑ

１０
８５
０７
３１
６４
９６
９１
３８
０
９
●０
●０
●０
●１
●０
●１
●１
ｅ０
●
０

品 名

リムシの培養についてはノートルダム女学院中高等学校教ｶﾘｳﾑ

諭の中川美津春先生に，ブレファリスマの培養については

０．３２

当科学センター指導主事の杉原和男先生に，その他生物領

０．２０

域歴代の先生方に，それぞれ多くのご教示をいただいた。

不明

ここに厚く感謝の意を表します。

0．４９

文献

０．６２

０．２８

・今堀宏三，山極隆，山田卓三，生物観察実験ハンドブッ

０．０４

ク，朝倉書店，１９８８

０．１８

・全国理科教育センター研究協議会，身近な自然を生かし

０．１６

た生物教材の研究，東洋館出版社，１９８６

・小泉貞明，水野丈夫，新訂図解実験観察大事典生物，東それぞれの水を試した結果の概要について述べる。

京書籍，１９９２・硬水であるＣｏｎｔｒｅｘとクールマイヨールは，培養には適さなかった。

−１０５−

4‑2アルテミアの飼育
山本有造

アルテミアを，年間を通じて卵から幼生を照化させ成体になるまで累代飼育する方法を確立したので報告する。

[キーワード］生物教育，観察実験，教材教具開発，アルテミア，飼育，成体

いろ試みられているが，成体までの飼育研究はあまり見られない。実験室学習で教材として利用するには，年間飼育図１が必須で，冬期間の飼育は特に難しいが，方法を工夫し年︲．︲︲し︲・⁝咽§熱帯魚の飼料として卵から幼生を照化させる方法はいろ︲＃山門︲︲︲＃

３．教材開発の意図

押唖晩醐．︲︲

2．生物領域小学校６年生,中学校１年生実験室学習

露鶏謝識︑篭︑．

︾鶴駕篭

1．平成18年度開発

鴬

譲
雲
ｉ

間飼育を目指した。

(2)飼育環境

４．材料。器具

置場所は南側の窓際が適しており，直射日光が当たっても①アルテミア乾燥卵（テトラジャパン（株)，商品名：ブ

かまわない（図２)。水温が35℃を越えるようであれば，

ラインシュリンプエッグ）

少し日よけをかける程度でよい。

ガラス製アクリル製を問わず透明水槽が便利である。設②人工海水の素（ジャパンバイオケミカル（株)，商品名：
ニューオーシャン）③ＰＳＢ（光合成細菌，コーナン商事（株)）④酵母（日清フーズ（株)，ドライイースト頼粒）⑤スピルリナ（スピルリナ普及会Ｈ，スピルリナ100%）⑥エアレーシヨンー式（NISSO社製，CHIKARAa4000SW）⑦蛍光灯（20Ｗ２灯）⑧水槽（透明アクリル製150×300×2001ｍ）

図２窓際のようす

５．飼育法

(1)鰐化

人工海水の素を水道水で3.6％に調製し，水槽の高さの大切なのは，最初に入れた人工海水の水量と塩分濃度を約３分の２くらいまで入れ,乾燥卵を約0．１９（約10000個）

維持できるように水面の高さに目印をつけておき，水分がを投入し，エアレーションを行う。エアレーションは，気蒸発して減った場合は,くみ置き水を補給することである。

温が約25℃以上の場合は１日間,20℃前後の場合は２日間，また，掃除することで人工海水が減った場合は，人工海水

最低気温が約１０℃以下の場合は３日間程度で，飼育に充分を補給する。

恒温室を利用する場合は，室温22〜24℃に設定して，蛍な数の幼生が照化する。

ペットボトルを利用する場合，人工海水をボトルの７分

光灯を常時点灯して飼育する（図３)。

目ほど入れ，乾燥卵を約0.059（約5000個）程度を入れ，ブタをしっかり閉めてボトルを振る。何度も繰り返し撹拝することによって，卵から幼生が解化する。雁化中には感嘆符のような不思議な形をしている（図１）が，この後幼生が殻から抜け出る。撹枠をしないときはブタを空けておく。

図３恒漏幸のようす−１０６−

(4)飼育(3)飼料

アルテミアは摂食量が少なく飼育水が汚れやすいので，照化してから２日くらいは，飼料を与える必要はない。

飼料は基本的には２〜３日に一度ずつ与えれば充分であ

最初はPSBのみでよい。PSBのみを３回くらい与えたら，ＰＳる。飼育匹数に応じて加減する必要があるが，目安は人工

Ｂと酵母あるいはPSBとスピルリナの組み合わせを与える。

海水が濁っている場合は与えず

透き通っておれば，次のしばらくすると水槽の底に，糞。食べ残し。脱皮殻など餌を与える。飼料を与えた翌日に水が透明になり，水面にがたまる｡アルテミアを吸い取らないように注意しながら，膜が張らない程度が適量である。

スポイトやピペットで吸い取って掃除する。小さなアルテ①PSB

ミアが吸い込まれている可能性があるので，ガラス容器な

PSBは(PhotosyntheticBacteria：光合成細菌）の略で，

どに保管し，翌日，上澄み液の中で泳いでいるアルテミア

正式名称はPTB（PhototrophicBacteria：光栄養細菌）でを回収する。ペットボトルのまま飼育していると掃除しにある｡水槽に入れておくと，脱窒作用を果たし，飼育水中に発生したアンモニア○亜硝酸。硫化水素等を吸収し水質改善に役立ち，自らも熱帯魚や水草など飼育生物の飼料やくいので，ある程度大きくなったら，小さな水槽に移すとよい。この場合もすぐに水面の高さに目印をつけておく。
飼料が多い場合などに水面に緑色や白色の膜が張るが，キッチンペーパータオルを利用して除去する。

肥料となる利点をもつ（図４)。

成体になり，成熟してくると雄と雌が交尾のためのペア

飼育水量１リットルに約１ｃｍ3の割合で与える。

リング行動を始めるようになり，しばらくすると幼生が生｜聯:繍繍;繍繍鱗繍繍#リ蕊蕊鍾￥

まれてくる。

i
l
l
l
雲
Ｉ
!

気温が低くなったり，飼育水が汚れたりしたときなど，幼生ではなく耐．久卵（冬卵。休眠卵）を産み落とす場合がある。糞掃除の際にこの耐久卵も同時に吸い取れてしまう

鍵ので，ピペットで糞等と分離して乾燥して残しておけば，

蕊

乾燥卵として再び照化に用いることができる。
(5)保温

鱗

冬期間に気温が約20℃より低くなった場合は，水槽の水蕊識識面上５cmくらいの高さに蛍光灯を置き，常時点灯して光と
図４ＰＳＢ

温度を補う。

②酵母

飼育水量１リットルに約0.019の割合で，別の小容器で

６．学習での活用

くみ置き水とよく撹枠してから与える。

双眼実体顕微鏡を利用して観察し，成体はからだの各部③スピルリナ分の名称とはたらきについて，幼生は単眼しかないこと，

スピルリナ（Spirulina）は分類学上，藍藻類のネンジュ

泳ぐためには第２触角を使っていることなどを学習した。

モ目ユレモ属スピルリナ科に属する一群の多細胞の藻類で，実験として，光に対する反応や行動について調べ，成体

近年，日本でも総合栄養補助食品として注目されている。

では光に腹を向ける光腹反応，幼生では正の光走性を示す

一般の植物と同じように炭酸ガスを吸収して光合成を行いことを確認した。また，中学１年の学習では，成体が氷で生長するが，デンプンではなく，エネルギー変換に有効な

水温が下がると胸肢の動きや活動が鈍くなり，もとの水温

グリコーゲンを合成する点が特徴である（図５)。

に戻すと再び活動が盛んになること,塩分濃度を7.2％や1.

錠剤を電動コーヒーミルで粉砕し，ふるい（孔径0.251nm）をかけた。飼育水量１リットルに約0.019の割合で,別の小容器
でくみ置き水とよく撹枠してから与える。

した。また，中学２年では，スピルリナや酵母を水に撹枠し成体に与え，約60分後には消化管に食べたものの色が現れることも観察した。

Ｉ
￨
灘
;
i
難
職
織
I
蕊
1
1
灘
蕊

ま
J

2％に変えてもあまり活動に変化が見られないことを学習

学習の詳細は，本報「アルテミアのふしぎ」「塩湖の不思議な生物」参照。

漣

博溌藍稽，

難灘

図５スピルリナ−１０７−

4‑3フタホシコオロギの累代飼育
山本有造，片出達浩，芹淫明代，原田由実，松井茂洋，三浦勉，若井健治

フタホシコオロギ（成虫）を，産卵。照化させ幼虫から成虫まで年間を通じて繰り返し育成する累代飼育の方法を確立したので報告する。
[キーワード］生物教育，観察実験，教材教具開発，フタホシコオロギ，･解化グ累代飼，育1．平成19年度開発したペットボトル蓋に不織布ガーゼを山状に詰め，くみ置

2．生物領域小学校６年生，中学校１年生実験室学習の際のエサ代わり（セルロース製）としても役立つ。

き水を吸収させた。ガーゼは，幼虫の溺死防止とエサ不足

３．教材開発の意図

フタホシコオロギを学習教材とするには，１年を通じて成虫を安定入手する必要がある。ところが，ペットショッ

プなどで大型熱帯魚や腿虫類の飼料として販売されているものはたいへん弱く，購入して学習で利用すると数日間で死ぬ例が多い。これまで成虫を維持飼育している例')2)はあるが，成虫に産卵。解化させ，幼虫から成虫まで飼育し繰り返し産卵させている例は見かけない。そこで，強い成虫

図１成虫用のガラス製飼育ケース

を年間累代飼育する方法を工夫した。
成虫の雄雌は同じ飼育ケースに入れると交尾が行われ，４．材料。器具

寿命が短くなるので分けた。雄は100匹入れても大丈夫だ①フタホシコオロギ（熱帯魚店で購入）が，雌は共食いを防ぐために約60匹を限度とした。

②鉢底ネット（300×200mm）

桑の葉がエサにも隠れ場所にも適すると聞き，当初は桑②市販エサ（キョーリン社製スズムシ・コオロギのエサ）の葉や枝を入れて飼育を開始した。エサ補給。水分補給に③すりゴマ，削り節，ぬか（塩を含まない）（市販食品）

は適しており，枯れた後も飼料。隠れ場所として役立った④飼育ケース（成虫用：ガラス製60cm水槽，幼虫用：透明が，長期飼育すると，植物食のダニ，続いてダニを捕食す

アクリル製（150×300×2001mm)）

る肉食性のダニが発生したので，桑の利用は中止した。

⑤卵用の紙製緩衝材（卵30個用）(2)産卵⑥キッチンペーパータオル（日清紡社製，商品名：Peachキ成虫雌の飼育ケースには産卵床を２個入れた。

ッチンタオル）

産卵床：スチロール製容器蓋に不織布ガーゼを敷き詰め，⑦不織布ガーゼ（商品名：ハイゼガーゼ，（株)旭小津製）

くみ置き水を吸収させて産卵床とした（図２)。

⑧ペヅトボトル蓋

産卵床の素材として，ティッシュペーパー。キッチンペ⑨プラシヤーレ蓋（直径90mm，高さ７皿）

ーパータオル。不織布ガーゼを比較し，最も産卵数が多か⑨スチロール製容器蓋（60×80×１０皿）

った不織布ガーゼを採用した。ここで用いたハイゼガーゼ⑩アルミ箔

は，100％セルロース素材で保水性があり，適度な多孔性で産卵管を突き刺すのに適していた。

５．飼育法
雛

(1)成虫の飼育

ガラス製飼育ケースには，暗い場所を好むコオロギのた義め,隠れ場所として卵用紙製緩衝材を適当なサイズに切り，４枚重ねで入れた。ケースの底には，糞やこぼれたエサを掃除しやすいようにアクリル製トレイを作製し２枚を並べ；て敷いた｡アクリルのままではコオロギが歩きにくいので，足がかり用に鉢底ネットを敷き，エサ用のプラシャーレ２

図２産卵床（黒い粒は成虫の糞）個と給水用のペットボトル蓋４個を準備した（図１)。エ

サは①市販エサ②自家製混合エサ（すりゴマ。削り節。ぬ(3)騨化

かをほぼ同量に混合）の２種にした。水入れはよく水洗い

３〜４日に一度，産卵床を交換し，卵は産卵床のガーゼ
ごとチャック付ポリ袋に入れる。ただし，チャックして密−１０８−

閉すると過湿になり照化を阻害するので，チャックを開放する（図５）。給水についても，キッチンペーパータオル

して通気性をもたせる。逆に乾燥すると卵が死ぬので，乾給水から自作アルミ箱に不織布ガーゼを敷き水分を吸収さ

燥気味の場合は，チャックを閉め加減にして湿度を保つ。

せたものに移行した。またこの齢の大きさになると表面張

１日に１回は様子を観察して，チャックで湿度を調節する

力にもひきつけられないので，霧吹きで飼育ケースの内壁ことが大切である（図３)。

に小さな水滴ができるくらい与えた。この際，霧がエサに

気温が20℃前後以上の場合は約１０日〜２週間で照化す

かかって湿ることがないように充分気をつけた。

る。夜間室温が10℃より低くなると僻化数が少なくなるので,インキュベータに入れて温度を22℃に保ち解化させた。
j卒

騨識鎌

御'

蕊

図５自作エサ入れ（左：箱形，右：チリトリ型）

４齢に成長したら，生息空間確保のために卵用の紙製緩衝材を１段入れる。エサは市販エサと自家製混合エサの２

図３チャック付きポリ袋の中で解化した幼虫

種を与え，給水も成虫と同じペットボトル蓋の水入れに移行する。高密度になったら（図６），飼育匹数と大きさに(4)幼虫の飼育

１齢幼虫はアリのように小さく，解化後約１ヶ月は成長

応じて新しいアクリル製飼育ケースに分け，緩衝材を２段が遅く体も小さい。４齢程になると急激に大きくなり始めにして生息空間を大きくする。密度が高いままでは，成虫

８齢幼虫まで成長し，牌化後約２ケ月で成虫に羽化する。

に羽化した際に，他の８齢幼虫から攻撃を受け，趣や肢を１齢幼虫は大量に雁化するので，自分たちの排池物や死かじられるので注意が必要である。羽化した成虫は数日毎

骸から発生するアンモニアで死んでしまわないように，早に回収し，ガラス製飼育ケースに移し換えた。

めにチャック付ポリ袋から出すようにした。アクリル製ケースにキッチンペーパータオルを敷き，くみ置き水を吸収

なお，夜間室温が10℃より低くなると成長が急激に遅くなるので，約24℃に設定した栢源室で飼育した。

させた所に移し換えた（図４)。１．２齢幼虫は水分不足にならないように特に注意が必要である。
…ﾏ砕鈴詔1串蝿ﾏ詔毎一一一Ｆ̲摩､群需■峰Ｘ■

母

簿識
今③

で

今

'､溌驚:､嬢蝿職鴎．、．､が

③

職蝋I鶏

用酬鞍平必

今鈴一!鈍….鑓亀趣、､識＃,‑勢鍵

図６高密度の状態

図４アクリル製飼育ケースに移し換えた１齢幼虫

６，学習での活用

学習の詳細は，本報「コオロギの世界」「ころころコオ
飼育開始当初は水分を与えるために霧吹きでケースの底ロギ」参照。１齢幼虫の小ささは児竜能徒達に驚きを与えに直接水を与えたが，吸水した幼虫が水の表面張力に引きた。また，若齢幼虫を不完全変態の実例として中学２年生

つけられて水死することがあった。そこで，ケースの底にの学習等で利用することができた。

キッチンペーパータオルを敷き，くみ置き水をしみ込ませることによって，足がかりがよくなり，しみ込んだ水分を７．備考

飼育方法の開発にあたっては，（有)光鱗の杉本剛代表取

安全に吸水できるようになった。

エサについては，１齢幼虫には自家製混合エサの粒子は大きくて食べられないため，市販エサを袋の中で粉末状に締役，当センターの福岡亮治先生に協力をいただいた。ここに謝意を表する。

もみつぶしたものを用いた｡体がまだ小さく力も弱いため，エサに近づきやすいように，アルミ箔でチリトリ型に自作文献したエサ入れを準備した(図５)。エサが湿ると食べなくな

1)岡本一監修，理科教材教具開発ハンドブックⅡ,京都市

るので，新しいエサの交換がたびたび必要である。

教育委員会･京都市青少年科学センター,ｐｐ,138‑139,2006

３齢幼虫くらいまではこの状態で飼育し，その後，エサ入れはチリトリ形から高さ３mmくらいの箱形のものに移行

2)全国理科教育センター研究協議会編，生物教材の研究，
東洋館出版社，ｐｐ､128‑131,1986

−１０９−

あとがき
開館４０周年の節目を迎え，過去の例にならい，最近１０年間に開発された教材・教具をまとめたハンドブックの発刊をとの声はありました｡昨今の厳しい経済情勢から費用の確保が危ぶまれておりましたが,大学発教育コンソーシアムの一環との位置づけを得て，このたび発刊にこぎつけることができました。関係の方々のお力添えありがとうございます。

急速発刊の運びとなり，原稿を新規に書き直す時間的余裕もありませんでしたので，

過去の『京都市青少年科学センター報告』の個人研究および開発教材として掲載された頁をそのまま写真製版する形としました。そのため，報告に記載の文章や図版だけで読者に内容が充分伝わるものに限定せざるを得ませんでした｡報告の実験室学習の中にも興味を引く教具を含んでいるものが多数ありましたが,掲載できなかったのは残念なことです。本文の中に実験室学習との関連が伺えるものがある時は，過去のセンター報告を参照いただければさらに教材の深みが増すことと思います。

最後に,過去の印刷物の転用を心よく了解していただきました執筆者の方々にお礼申し上げます。

編集責任八木陸郎−１１０−理科教材教具開発ハンドブックⅢ

発行日平成２２年３月３１日

編集発行京都市青少年科学センター〒612‑0031京都市伏見区深草池ノ内町１３
ＴＥＬ(075)642‑1601（代）印刷（株）田中プリント

Ｔ600‑8047京都市下京区松原通姓屋町東入石不動之町677‑2
ＴＥＬ(075)343‑0006（代）一展︑垂一・二

︾一Ｆ︷一

一一一一

一望﹃一

︾︼．﹃︾﹄︷︾﹄一一一

一一

﹄ａ二

一二

一一幸ヱ幸雪頚

琴茸︼一一一一

一︒﹄巽一幸﹄一宇

百．妾一一一一一一一一一割︾

一一一一愚﹂一一一

一二

彦一二一二一﹄

一一一︾一

一一﹁二一︑ 一

垂一

一・﹄・一手一一一一一一一一一

一雪一一一一幸竜一転﹄ｃ﹄一一Ｆ︻

一Ｆ﹃

渉﹃

ゴー鹿冒

一・芦雪〆〆

字一一．一一・一﹃一・一︾選垂蕊霊召一一一一一■

一・二︑．．一一︾言詐雲一露一一一二一︑﹃．

一一一一一一一一一一因

声一涙︾．︾︑二

一一凸﹃｜︾︻宮︽語一一一一一
一一﹃一ト一︲一﹄﹄▲こぎＪ︸︺一Ｆ︼一・

一玄三一﹄

﹃弓一・一
琶一

安

一一芦

三雲ロ

声一三一■手牌

挙邑今

一瞳一・へ﹀一一一一一﹄．｜一︾﹄・﹃一一一・・一一一一一一﹃﹃一一一一一一﹃﹄帝一彦一鐘︽・一一一一二

一一﹃一で

三一・一﹄

琴声一・一︼一

︽函一

一

一一準一

一一字

一一

一一

ーー﹄

ご手画一一﹃一三一一

一塁学﹄ヱ壷

一一誼︺一﹃一一一一一一一｜﹃一・一一

二面
﹄セ

塞一毒︼一

ロ一一一

一一一・一一・一

一壱二

一一

ｆ一戸

室弓︻

ミ

ヂョ

コ

Ｅ醤

一︷

一

︾﹃︾一一
一一一

盾エ

一﹄﹄一一一．﹄鐸二宇阜一一一一一一一一︲一一一一一︾．︷

＝ ベ

一

臣型＝仁詞

︾一一一﹃﹄竜一一雪一

萄 虹

寺一︵

評一

一
一

房

三一一一一・一．﹄瞳﹄一言一・﹄一・一一鱈一一三一一一雪一一一一︾一一一塗．一一一一一一一一一壱一幾暴一一Ｊｒ﹃一一・一一一工一一︑一一壱一一一・

識

一

＝

一一一一画

二︾｜

一

一一

一一

一 毎

一一一口一一戸Ｆ一

Ｚ四一一

函晶﹄﹃一一一一﹃一

皇一

マ両

タ

ー

、
.
己

鵠画ユ

﹄言

霊﹃

壷言︒

凶Ｆ一一一一三一一一
一Ｆ﹃﹄誹

声﹄姪
一﹂一一﹃巷︷李一亭一ず．︾︾︽垂一

苧

一一一一

︼一

雪﹄一

一一

︾

皇主珪一
￥＝

ベ

ー ,

国こ

一一■

一一一一

．墨
﹂﹄︒

一 一
弓
■軍

堂一画、.＝＝〜匿一
里謡Ｌ
歩

一一手一一

ー﹂へ

一一一

垂﹄一

Ｐ＝弓ひ
全

Ｆ︼︾﹂一一﹀一一一一一一一一・一

一

＝ −

日一

酉ｆ
嘩
Ｂ,

一一一・一一一一一・今一雪一一審﹁・一︼一一︾一一一一

一一︾︾︲
一奔一

ご一〜＝
寿＝ｒ
戸

一一一一一一癖一︷一一一誇▲ 弓

一怪瀞縫． 一 一 ． 参 息 ⁝ 蓄 雲

ﾉ喝ノ〆
あり
司 毎

二 塁 ＝

岸

＝ 百 一

岸再F
一

− デ マ

勺 一 一

負

占毎

〜

ー 一

亀埋屋』‑

ゴョ

一 一 一 国崖