ｙｐｃニュースNo.187

巻頭言　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　車田 79-80
11月例会の報告　　　　　　まとめby山本明利　編集by鈴木・市江　 80-89
(1) ボウリング玉で衝突球
(2) １５０円ラブメーター
(3) １００円万華鏡
(4) １５０円電波受信機
(5) 授業研究：授業での工夫
(6) らせん式波動説明器
(7) ドイツ製LightMill
(8) ビン詰めテニスボール
(9) 飛ぶおもちゃ
(10) 熱平衡の実験
(11) ヘキサフレックス
(12) 爆発ロケット
(13) バイオメタルファイバー
(14) 計算尺
(15) 音の可聴域とＣＤ６５０MBの関係
(16) 色彩検定受験体験談
らせん式波動説明器[ぐるぐる波男くん]の紹介　　　　　原田智也 90-93
音の可聴域とＣＤの記憶容量の関係についての授業メモ　鈴木亮太郎 94
「湘南台・科学お楽しみ広場」のご案内　　　　　　　　　95-96
第１０回「神奈川の理科教育を考える集い」のご案内　　　97

※ハイパーリンクで飛べない記事は、Web上にアップされていないものです。技術上の問題等で、すべて対応することは不可能です。また、ニュースは投稿原稿で構成されていて、その主要部分はＷｅｂ上で読めないので、お読みになりたい場合は、紙メディア版ニュースか、年１回発行されるニュース合本をご購読下さい。紙メディア版ニュースご購読は、1年間２０００円です。ニュース合本は、１冊１５００円です。申し込み方法等は、鈴木健夫までメールにてお問い合わせください。メール問合せ先は、トップページからリンクしています。

巻頭言デビューの車田です。私学の教育困難校で主に数学を教えています。
ここ数年、数学教師をしていて一番疑問に思うことは、今教えていることが生徒にいかに今後役に立つのかということです。三角・指数・対数関数、微分積分など計算・解法が中心で、それが何を意味し、どういう分野に繋がっていくかということまでの発展がないがしろにされています。勤務校では工業科があるのですが、数学では虚数の単元は履修させず、生徒は電気の専門授業で虚数を扱っています。普通科の生徒は虚数や極座標を数Ｂでやりますが、それが何になるかということは知らず、計算で終わってしまいます。
私が高校のころは、数学の新しい単元では物理現象が教科書に紹介されていました。二次関数では自由落下の写真・微分では力学台車が斜面を等加速度運動するストロボ写真など、対数計算は化学のｐHに関連していました。また、最近の数学の教科書は、薄くなってきたせいでしょうか、ニュートン・ライプニッツ・ガウスなど人物の名前すら出てないほどです。
「数学の勉強は役に立つのか？」「算数の足し算や割り算は必要だけど、難しい数学はいらないのでは？」と疑問を持つ生徒がほとんどで、数学Ⅲを履修しない生徒に「積分は微分の逆だ」とうそを教え卒業させてしまうのにいたたまれなかったとき、ＹＰＣとの出会いがありました。
初めて拝見した例会では、身近なものを使って実験をしている様子が非常に新鮮で自分でもできそうで、授業で使えそうではと思い立たせていただいたことを思い出します。
数学の考え方は理科や社会の基盤になるもので、数学がわかって初めて理解できる自然現象や社会的な見方へとつないでいくことが大切だと思います。わたしは、現在の数学教育に欠けているのは「学習意欲を喚起するよう、導入部分で興味をもたせる工夫」だと思います。現在、少しずつですが、単元の導入部分で実験等をするよう工夫しています。指数・対数では「コズミックボヤージュ」のビデオを最初に見せました。常用対数の計算過程で円の大きさの変化に気がついた生徒が数人いました。三角関数では、ペーパークラフト波動モデルを作らせましたが、これは生徒があまりにも不器用で成功しませんでしたが、２時間の製作時間中寝ていたりする生徒はいませんでした。
どの教科もそうですが、特に教育困難校の私学では、小中でつまずいてきた子どもたちに、数学に興味・関心を持ち数学を学ぶことで身の回りの自然現象や社会現象を理解する見方を身に付けさせることが今後の課題だと私は考えます。
明るいニュースとして、新カリキュラムになって、数学の面白さや便利さを実験や観察・歴史等、操作的・体験的・発展的な学習ができる「数学基礎」という科目ができ、勤務校では来年度ひと講座選択で作ることができました。「身の回りの数学」という科目名で４０数名が履修します。YPCでの数学で使える実験等が多数あるのでニュース集のバックナンバーは今後、大いに活用していきたいと思います。「数学基礎」については機会がありましたらレポートしたいと思います。教科書(５社)一つ取ってみても、各出版社の特徴があり、題材・導入などこれほど違う教科書はないと思います。

１０月例会報告（まとめby山本明利　編集by鈴木健夫・市江寛）

　１０月の例会で、鈴木が発表した「体感する力学的エネルギー保存」の実験で使われたボウリング球を水野さんがさっそく自作してみました。作り方は以下の通りです。ボウリング球にドリルで６．５ｍｍの穴を開け、それに直径８ｍｍ、長さ４０ｍｍのマルカンボルトを素手でねじ込みます。それに直径９ｍｍ、長さ３ｍのビニロン製のロープを取り付けます。これを５個作って衝突球にしました。例会での実験は、なかなかの迫力だった。ゆっくりとゆれて重々しくはね返るので観察もしやすく、生徒の目をひきそうです。例会では、共振の実験にも使えるのでは、という意見があってさっそくその場でやってみたところ、見事な共振現象が見られました。ちなみに、この実験で使用したボウリング球は、ボウリング場に捨てられてあった個人のものをボウリングセンターにお願いしてもらってきたものだといいます。ボウリング場に相談すると分けてもらえるとのことです。

　このごろ百円ショップ「ダイソー」のおもちゃ売り場で見かけるラブメーターです。通称ハンドボイラーという昔ながらのガラス細工です。管内は減圧してあり、握ると手の熱で蒸気圧が上がり、内部の液体（メタノール？）が上昇します。下の液体が尽きると蒸気が管を上がり、ボコボコと沸き立つように見えます。それにしても、これが￥１５０円とは、絶句してしまいます。

　同じく「ダイソー」のおもちゃ売り場に並んでいる万華鏡です。こちらは￥１００です。さぞちゃちなものだろうと思うとそうではありません。ガラス鏡３枚、流動パラフィン入りチューブ、反射型回折格子とぜいたくな作りで、非常に体裁良くできています。個別に材料を買い集めたのでは絶対に百円では作れません。

上はこの万華鏡をのぞいた一シーンです。無限に広がる幻想の世界です。反射型なので明るい方に向けるのではなく、光を背負うようにしたほうがきれいに見えます。ダイソー畏るべし。

　驚くべき「ダイソー」ネタはさらに続きます。これも最近見かけるようになった１５０円商品です。机上で携帯電話を立てかけておくホルダーです。着信があると電波に感応して３つのＬＥＤが点滅します。

　回路部分は簡単に取り外せます。ボタン電池２個と３つのＬＥＤ、モールドされたＩＣチップとプリントパターンのアンテナが見えます。着信時に携帯電話が発する応答信号をキャッチして光りますが、近い周波数帯の適当な強度の電波であれば何でも感応するだろうと思われます。つまり１５０円という低コストの電波検知器として使えそうです。

　下右の写真は、ダイソーのザルの中にこの回路を入れ、静電遮蔽の実験を行っているところです。この程度のザルや茶こしでも電波はしっかりシールドできることがわかりました。

　予定していたレポートが都合によりできなかったため、急遽、授業での工夫をＡさんに発表していただきました。詳細は、後日ご本人に記事にしていただく予定です。

　初参加の原田さんが持ち込んだのは、自作の波動説明器です。一つの軸の周りにらせんを描くようにプラスチックのコイルを張り巡らせたもので、その軸を回転させると黒板上で進行波が提示できます。位相のずれた円運動の正射影（＝単振動）が波動の正体であることがよく分かります。遠くから（生徒の視点で）見ると、まさに正弦波が進行していくように見えます。（右の写真）

　材料費は\2,000弱で、すべて東急ハンズで購入できます（店舗によっては一部取り寄せの必要がある）とのことです。作り方を含めた詳細は後ろの記事をご覧ください。また、Webページにも公開されています。

なお、原田さんは半完成キットの通販も行ってくださるそうです（2003/12現在）。

　例会参加者がさらに驚いたのは同装置の格納方法です。下の写真のように波状のボール紙で巻き寿司のようにくるりと巻きます。装置はハンドルがついている板の内側に磁石で付くようになっていて、そのままキャリヤーに早変わりです。原田さんは実に工作がお上手です。

　徳永さんが見せてくれたのは、ドイツの工房で作られたという手作りのラジオメーターです。ガラス球に装飾が施されていてしゃれたインテリアになっています。自宅で優雅に物理を楽しむというヨーロッパのセンスが香る逸品です。新宿の伊勢丹（文房具売り場）で１００００円（大）と７８００円（小）とのことです。大の方はつり下げ式でスタンドもガラス細工です。

　模様やガラスの色が違うものもあるそうですが、写真はクリスマス限定のインテリアで、衝動買いしたそうです。

　硬式テニスボールを直径より小さい口径のジャム瓶に入れるためには、数気圧を加える必要があり、手で握り縮めることはできません。JAMSTEC(海洋科学技術センター)の訓練用高圧チャンバーに入って、４気圧位かけると手で凹ませてジャム瓶に押し込むことができます。これは有名なJAMSTEC見学のお土産です。

　車田さんは、JAMSTECに行かずにビン詰めテニスボールを作る方法を考えました。裏技として「液体窒素」を使います。ゴムは極低温では硬くなるので、テニスボールをホースバンドでジャム瓶に入る太さまで絞め、そのまま液体窒素に漬け形状を固定します。

凍っているうちにホースバンドをはずしてジャム瓶に押し込み、自然解凍すればパンパンに膨らんだテニスボール入りジャム瓶の出来上がりです。

　ＹＰＣ例会は初参加の高橋和光さんです。日頃自分の実験教室でやっている実験の数々を披露してくれました。「飛ぶ」をテーマに子供にいろいろ試行錯誤をさせます。

　右は飛行リングです。トラペンシートに両面粘着テープを貼って下ごしらえがしてあり、子供でもすぐに作れます。長さや投げ方を変えてよく飛ぶ条件を探します。

　左はアルソミトラなどグライダー系の実験の際に行うダイナミックな演示です。発泡スチロールの巨大な「タネ」を飛ばしてみせます。

　中学の熱の単元では「熱平衡」の概念形成が重要です。銅板とスチレンボードにそれぞれ手を触れると銅板が冷たく感じますが、裏側に貼ったサーモテープを見ると温度は同じなのです。熱伝導率の差が温度の体感を誤らせます。続いて赤外線放射温度計で部屋の中のいろいろなものの温度を測ってみます。人間の体や照明器具のような発熱するもの以外は±１度程度の範囲で温度が一致しています。つまりほとんどのものは空気と熱平衡状態になっているのです。

　さらに高橋さんが取り出したのは二つのステンレス魔法瓶です。中をのぞいても一見同じような水筒ですが、お湯を入れると一方はたちまち持つ手に熱が伝わってきます。実は外壁に小さな穴をあけて真空を破ってあるのです。空気がどれほど速やかに熱を伝えているかがわかります。右は昔のポットの内側に使われていたガラスのデュワー瓶です。今では手に入りにくくなっているので大切にしているそうです。今の魔法瓶は割れません。筆者も含め、氷を乱暴につめたりしてこれを破裂させた経験がある人は、もう「お歳」なのかもしれません。

　車田さんが文化祭で展示した数学ネタの出し物の一つです。数学Bのベクトルで「ねじれの位置」がきっかけで、以前どこかで見たものを記憶をたどって作ってみたとのことです。

　基本は四角形で向かい合う一辺が同じ長さで平行でねじれの位置にある針金を６個つないだリングです。リングなので裏返していくと元に戻ります。正三角形・正六角形と変化する様が面白いです。例会の席では、これをシャボン液に漬けて膜の様子を見ると面白いかもしれないというアドバイスもありました。

　１１月に東京で開かれたサイエンスレンジャーの研修会で、長野県の池田淑恵先生から教えていただいた工作・実験を例会で伝達講習しました。

　使い古しのチャッカマンの火口の金具をとり、スパーク用の配線をほどこし、フジのフィルムケースの底に穴をあけてさしこみます。穴のまわりはホットボンドで密封・補強して発射機とします。燃料はエタノールをアトマイザーでフィルムケース内に一吹きします。量が多すぎると点火しにくくなるばかりか、炎が残ったり、ロケット自身が燃え出したりして危なくなります。

　画用紙で作ったロケットや、ダイソーのスポンジロケットなどを筒先にはめこみ、点火すると、「ポン」と軽い爆発が起きてロケットが飛んでいきます。決して人に向けて発射しないでください。

　バイオメタル・ファイバー（ＢＭＦ）は、形状記憶金属を改良した素材で、筋肉のように自分で緊張収縮－弛緩伸張する金属繊維です。通常はナイロンのように柔らかく、しなやかだが、電流を流すと硬くなって強い力で収縮します。電流を止めれば再び柔らかくなり元の長さまで伸びます。ジュール熱以外の加熱法でもいいです。約70℃以上で収縮し、それ以下で伸びるといいます。写真はＢＭＦを使ったチョウチョのおもちゃ「パピヨン」\4800です。指さしている羽根の付け根にＢＭＦのアクチュエータがついています。右の写真の茶色の針金のようなものがそれです。リモコンで通電すると緊張して羽根を持ち上げます。

　こちらはＢＭＦを使ったシャクトリムシのような二足歩行ロボットです。まるで生き物のようなユーモラスな動きです。

　ＢＭＦについての詳しい情報は開発製造元のトキ・コーポレーション株式会社のＷｅｂページをご覧下さい。

　国立天文台・三鷹キャンパス特別公開で、配布されていた計算尺です。円形で、かけ算用と、割算用の２種類があります。両方とも、天文台らしく、土星と木星、衝突銀河(NGC4567,4568)の写真がバックになっていてしゃれています。

　計算尺は、対数目盛になっており、かけ算は対数のたし算に、わり算は対数のひき算で表されることを利用しています。円形にすると桁上がり、桁下がりが自然に処理できます。

(１５) 音の可聴域とCD６５０MBの関係　鈴木亮太郎さんの発表

　音の単元で「ヒトの可聴周波数は20～20000Hz」という話をするとき、音楽CDのエピソードを紹介します。すずりょうさんがまとめてくれた要点はこのようになっています。

　サンプリング定理（ナイキストの定理）により、最大周波数ｆ(Hz)のアナログ信号をA-D変換するには最低2f(Hz)のサンプリング周波数が必要なので、可聴域を若干上回るf=22050Hzを基準に、録音の際のサンプリング周波数は44.1kHzと決められました。毎回サンプルした音のレベルを２バイト＝16ビット＝25536段階で記録します。これから１秒あたりのデータ量は

となります。カラヤンの助言により第九がおさまるようにと７４分の録音時間を確保した規格では、CDの総容量は

　ところで、CDでは2352バイトを１単位のデータとして記録しますが、パソコンなどのデータCDではそのうち2048バイトがデータ領域で、残り304バイトをエラー訂正用のヘッダとして用いています。したがって、CDの総容量747MBのうち、データ格納に使えるのは

　すずりょうさんは「色彩検定」という検定試験を興味半分で受けてみました。本来はカラーコーディネータや服飾系の資格試験らしいが、問題を見ると、物理の光単元っぽいところや、情報の画像認識っぽいところもあり面白いです。カラーセンスを問われるところ以外は物理系の人でもけっこういけそうです。

毎年年末に湘南台高校を会場として「神奈川の理科教育を考える集い」を開催してきました。その前半に行っていた「お楽しみ広場」が、会場校・湘南台高校の主催行事として子ども向けの科学お楽しみ広場とし発展し、定着してきています。ただ、午後の分科会や全体討論を行う時間が狭まり、「集い」のあり方として検討を要する状態になっていました。そこで、会場や時期を変え、来年度４月に新たに企画することとなりました。４月という時期は、新年度を迎えて１年間の授業計画を考える時期でもあり、また、新採用の方などにも呼びかけやすく、我々自身も１年間の始まりとして気持ちを新たにして取り組み始める時期です。そこで、高校まで実施されるようになった新学習指導要領を検討し、小･中･高を見通して、授業実践の交流を図り、よりよい理科教育・科学教育を目指して、今後の神奈川の理科教育を展望する実りを得たいと思います。

授業に使える教材という視点で実験教材を紹介しあいます。ツアー形式で相互に見合う形にする予定です。

「新教育課程での私の授業づくり」というテーマで分野を区切らずに小中高から２本ずつ募集します。計６本としてそれを全体で討議。レポート１本の持ち時間を最大３０分とし、内訳はレポート10～15分（厳守）、討議15分とします。

なお、終了後、二次会も予定しています。参加ご希望の方は、受付時にお申し込みください。

上記の内容で「集い」を行います。中身を作り上げるのは皆さんです。多くの方の出展やレポートをお願いいたします。

科学お楽しみ広場の出展は、特に制限はありません。１次締め切りを１月末日としますが、それ以降も（直前まで）出展受付をします。ただし、使用物品については、基本的に会場校からは借りられません。出展者の持ち込みでお願いいたします。（水道・ガス等は使用できます。）

レポートは、上記テーマ「新教育課程での私の授業づくり」で募集します。４月に行うということもあり、年間指導計画が見える形でレポート討議できればと考えていますので、資料として年間計画を添えていただけると幸いです。。レポート時間・討議時間は上記の通りですので、それを踏まえた上でご応募ください。締め切りは１月末日です。

募集は、ともに連絡協議会運営委員か、連絡協議会事務局（鈴木健夫）までご連絡ください。

神奈川県理科サークル連絡協議会とは　科教協神奈川支部、神奈川科学塾、神奈川理科サークル、神奈川生物教育研究サークル、川崎理科サークル、秦野物理サークル、横浜物理サークル、および趣旨に賛同する個人　　の連絡組織です。

※詳細は各サークルの協議会運営委員か、事務局（下記）にお問い合わせください。

連絡先（事務局）　鈴木健夫（勤務先・新城高校TEL044-766-7456、E-mail：suzuki_takeo@ｎｉｆｔｙ.ｎｅ.ｊｐ）