実践概略

　環境教育ともあわせ、現在の理科教育で最も重点的に扱われる内容である。日常生活とのかかわりの深いエネルギーについて、日常生活と関連させ、熱と温度、熱の本質、熱の伝わりかたなどの基本的性質、直流回路の基本的な法則と電気エネルギー、エネルギーの相互変換と保存、核エネルギー及び原子力について理解させることがねらいである。摩擦による発火、圧縮発火、熱放射・伝導・対流の観察、直列並列回路の実測を通した相違点の理解、電気パンを焼く過程や自作の簡易リニアモーターカーが動く過程を通したエネルギーの変換、クリップモーターの製作、光電池の製作などの実験・実習を通し、エネルギーの本質について理解した。最後の時間は、クラスを２分し、パソコン室での放射線に関するＣＡＩを使った学習と、視聴覚室での原子力エネルギーの発見されるまでの歴史の学習を同時展開し、原子力エネルギ−の危険性と平和的利用を考えることで、この分野のまとめとした。

【授業報告】

《第１回　エネルギー分野ガイダンス》

教諭コメント

　題目だけ見ると、理科Iでも扱ったような内容ですが、ここの教授内容がこの分野の最大のポイントです。Ｗはどうしても電気量の単位と考えがちですが、繰り返し繰り返しＪ／秒だぞ！と念を押しました。エネルギーは形を変えているだけなのです。そしてどんどん変化している。そのたびに熱エネルギーとして消耗していく。特にこの辺りは裏読み物の永久機関で話をしました。圧縮発火は島津の教具を使ったのですけど、酸素の量が多すぎ２クラスともシリンダーを破壊してしまいました。来年はマッチの軸の量を減らすことにしたいと思います。

《第２回　熱エネルギーの正体》

教師コメント

火おこしは、電気ドリルにきりの鉄の部分をつけ、強制的にぶんまわし、タル木にきりの木の部分をこすりつけ発火させます。温度計は昨年シャルルの法則の検証に使ったガラス柱の中に水銀をとじこめたものを使用しました。空気温度計です。２分間振り続けるのはけっこう大変です。各班４人ですが、１人３０秒で交代してクタクタになっていました。約２度位は上がります。水ロケットももちだして（水はいれません）空気圧をかけて、ペットボトルの中の温度計を見て、空気を入れる度に温度がグングン上がっていきます。

《第３回　比熱と熱の伝わり方の種類》

ひさしぶりにガスバーナーを使うのでちょっぴり緊張します。熱伝導・熱対流は比較的わかりやすいのですが、熱放射は電磁波として伝わるのでなかなか教えずらいところ。赤外線カメラやマントルを燃やしたり、熱→光→熱の変換のイメージづくりをこころがけました。渦輪やトルネードは熱対流とは直接関係ありませんが、興味を引くいい教材だと思います。

《第４回　直列と並列・オームの法則》

復習といっても、中学２年の学習事項は遠い忘却のかなたへ・・・・。エネルギーの単位Ｊから決めていきます。１Ｗ＝１秒に１Ｊ、１Ａは１秒に電子が流れる量、１Ｖは１秒に１Ａの電流が流れたとき１Ｊのエネルギーを使う位の電子の勢い、１オームは１Ｖの勢いで電子を流したとき１Ａ流れるくらいの通りにくさ、という感じです。新品単３乾電池に豆電球を１０個並列につないで、電圧・電流の量を測定していきます。完全になくなることは時間内には無理ですが、グラフの面積がエネルギー（Ｊ）になります。かなりのエネルギーが蓄えられていることがわかります。４０Ｗと６０Ｗ電球は並列ですと６０Ｗが明るくつきますが、直列ですと４０Ｗの方が明るくつきます。これは生徒は不思議がります。

《第５回　ジュール熱》

ステンレス板は知内町の板金屋さんから無料でいただいてきました。牛乳パックは我が家で飲んでためてあったものを使います。ひたすらモクモクと食べていました。しかし、サイエンス部の原稿は非常に教示深い。通電しているときに２回電流値があがることは経験から知ってはいましたが、中にビー玉を入れたりとか、なかなか探究的な発表でした。あまり、電流が流れなくなってしまうと、かなり固いパンが焼けます。

《第６回　モーターのしくみ》

まわれ！クリップモーター

方位磁針は５０個３０００円のミニモデルがあります（ケニス）。電池にエナメル線をつなげショートさせているので、その発熱量はすごい。手に持てないくらいです。リニアモーターカーは磨き具合が大切。ころがる方のニューム管だけでなく、レールもしっかり磨きましょう。クリップモーターは今年の科学の祭典でやっていた、つり下げ型をつくりました。単１電池にクリップをセロテープでつけ、磁石を電池にはりつけ、コイルをつり下げるタイプのものです。これなら失敗もほとんどなく、全員が回りました。

《第７回　発電器のしくみ》

電磁誘導はラジカセにつないだコイルにネオジムを近づけて、音がでることで復習しました。クリップモーターをマイク端子へ、イヤホン端子から豆球につなげれば、コイルを吹いて回せばガンガン光ります。ＡＣＤＣアダプターのしくみの学習では、自作でブリッジをＬＥＤでくんで、全波整流を見せ、コンデンサで充電放電を繰り返しながら、山谷を埋めて行くんだよ、と説明します。こんなに苦労しなくても、ブリッジはタコのような形で売っているのだ。生徒みんなで「なんでぇ買えばいいじゃん」。それがブラックボックスのはじまりです。まさかこの中にダイオードが４つ入っているとは思わないでしょ？

《第８回　相互誘導(トランスのしくみ)》

まずエジソンの話から入ります。エジソンは直流派だったとか。しかし簡単に電圧を変えることができない直流は、送電線での発熱量が多くエネルギーのロスが大きすぎるため、だんだんと交流が使用されはじめました、という話です。ではなぜ交流が電圧を自在に変化させることができるのか？トランスという魔法の器具を通ると１００Ｖから１万Ｖが取り出せます。電気エネルギー→磁気エネルギー→電気エネルギーへとスムーズに変換してくれるこの道具は、実は身の回りにたくさんあります。このアダプターの中に、電柱の上に・・・・。

《第９回　太陽電池》

　銅を強熱して、真っ黒くして、さらに加熱して真っ赤にして急冷すると酸化第１銅ができます。先をとがらせたシャープのしんでポイントをさがせば、いいところで１Ｖ位とりだせます。この強熱がポイントです。古くは鉱石ラジオの時代から、検波用に様々な金属が試されたようですが、この酸化第１銅もそのひとつだとか。結構簡単に光電池はできるものです。１価の銅イオンの不安定さが（電子を出して２価になりたい）がこの電池の基本です。広い意味での光電効果ともいえるかもしれませんね。可視光線でも電子が出てくるんですから。

《第１０回　原子力エネルギー　１》

　ＨＲを２つにわけて、パソコン室でＣＡＩ・視聴覚でビデオの同時展開をしました。ドライアイスを函館から買ってくると、途中でなくなってしまいます。どうしても霧箱を見せたかったのですが、ビデオの中で紹介しました。電離作用などの放射線の３種類の効果については軽くふれる程度です。半減期についてはやっていません。

《第１１回　原子力エネルギー　２》

　同位体が安定になろうとする＝放射線の放出（核の崩壊）、むりやり不安定にさせる＝中性子をあてる＝核の分裂のイメージづくりは板書ではなかなかうまくいかないもの。ここは原子力エネルギー発見の歴史（レントゲンからフェルミまで）をじっくり解説することで理解してもらいました。しかし、近代の物理学者の連携プレー、連綿と続くこの原子力関連の歴史は興味深いですね。普段から物理室の６台のパソコンに原子力関連のＣＡＩをセットしてあります。休み時間に子供たちが遊んでいますけど、こんなことから少しでも関心をもってくれればいいかな、と思っています。２年前に行った原子力セミナー（東京駒込）でいただいたものが、今大活躍しています。