生徒の相互作用を重視した物理授業

日時:2015年 9月 4日(金) 13:30~17:00 会場:M102
担当:川角 博

 研修の目標は、「眼に見えない静電気の存在やその符号などを徹底的に理解する実験を通して、仮説と実験と論理で自然界を探る「科学の方法」を身につける。」とした。
 中学理科教科書では、5分の4の教科書がストローをティッシュで擦る実験をしている。しかし、ティッシュがプラスに帯電していることを確認する実験をせずに、プラスだと教科書では言い切っている。物理学は、もっと厳密な検証にもとづいて構築されている。この実験の問題点と解決策、さらにはこれをアクティブラーニングとして活用する高校授業のための実験を実践していただいた。
 はじめに、帯電したティッシュペーパーや紙袋が電荷を逃がしてしまう様子を、はく検電器で確認した。帯電体の電荷の符号が正負のいずれであるかは、単3乾電池320個を直列にした526Vではく検電器を明らかな符号に帯電させ、これを基準にして調べる方法を紹介した。その後、静電気に関するアクティブラーニングとして、班毎に以下の課題に対して、そこでどのような現象が起こっているべきか、その仮説を立て、これを検証する実験を提案し、検証実験を実施し、最後に発表をしていただいた。

1 静電気には2種類あることを示す。
2 ストローを紙袋でこすった時、ストローと紙袋の電荷の正負を確定する。
3 帯電していないものは、もともと電荷が正負等量あることを示す。
4 同種の帯電体同士には斥力、異種の帯電体同士は引力がはたらくことを示す。
5 箔検電器に指を触れる方法で電荷をためたとき、蓄えられた電荷の符号と、その仕組みを説明する。
6 金属棒と1個の箔検電器を使った課題として、箔に蓄えられる電荷の符号の符号と、その仕組みを説明する。
7 金属棒と2つの箔検電器の場合について、上記6と同様にする。
8 上記、6と7の実験を混ぜたり変形したりして、新たな実験課題を作り、同様に仮説と検証を行う。
9 考えるカラス「実験14缶と画鋲」の結果を説明する仮説を立て、これを検証する。

(追加実験)
1 箔検電器に近づける帯電体が絶縁体と金属での違いは?その理由は?
2 帯電棒と同符号の電荷を確実にためる方法を提案せよ。
3 静電気電撃を防ぐのに適切な“もの”は何か、実験から探す。これに適しているものを探し、その根拠を説明せよ。
釘、クリップ、輪ゴム、ゴム手袋、ポリ手袋、木片、プラスチック消しゴム、タコ糸、他
4 導体球を使った実験:方法(考えられるだけ複数)と検証をする
 5-1 導体球を帯電させるには?
 5-2 電荷を等分するには?
 5-3 正負等量の電荷に分割するには?
 5-4 導体球と帯電棒を使って、箔検電器を帯電させるには?
5 ネオンランプの利用