1年生・2年生対象大学連携理科講座2017 「リニアモーターを動かそう」

本日は5月20日(土)に行われた1年生・2年生対象大学連携理科講座の1つ『リニアモーターを動かそう』についてご紹介いたします。

今回担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科電気学系の島田和宏先生です。電子物性や計算物性工学が専門の島田先生は、金属や半導体、絶縁体などの物質の物理的性質やLEDの材料として注目されている物質の様々な性質を、コンピュータを用いた計算によって解明する研究をされています。

初めに「電気回路と電流」「磁石の性質」「フレミングの左手の法則」の講義がありました。1、2年生の生徒たちは理科の授業では学習していませんが、真剣に先生の話を聞いていました。2年生にとっては2学期以降、理科の授業で扱う分野です。


講義の後に、フレミングの左手の法則に関する実験を行いました。
机の上には電源装置と一列に磁石が並べてある台と金属のレールと金属棒が用意されおり、金属棒をレールの上に乗せ通電すると金属棒が動きました。結果とフレミングの左手の法則から、磁石の向きを考えました。突然動く、金属棒に生徒は驚いていました。

次に物体にはたらく力と運動の関係を調べる実験をしました。
前の実験の続きで、今度は金属棒が動く距離と時間を測定し、そのから関係性を見いだす実験です。ストップウォッチやスイッチなど、同じ班の生徒と役割分担をして行いました。上手く動かないときなどは、お手伝いをしてくださった大学の先生や学部生が丁寧に教えてくださいました。


最後におまけとして手回し発電機を用いた実験を行いました。
ハンドルを回すと明かりが点きましたが、白熱電球とLEDではハンドルの重さが変わることに生徒は驚いていました。また、発電した電気を点数化するソフトに繋げており、生徒たちは高得点を目指して頑張っていました。同時に発電することの難しさを知ることができたと思います。


リニアモーターの原理は、遊園地の乗り物など身の回りの様々なところで応用、利用されています。
今回の講座を通して、それらに興味をもち自ら学んでいってもらいたいと思います。


中学理科実験 【2年生:水の電気分解】

本日は2年生の理科実験の様子をお伝えいたします。

現在2年生の理科1分野では「化学反応」について学んでいます。
前回の実験では炭酸水素ナトリウムを加熱分解しました(実験の様子はこちら)。
今回は水に電気を通して分解(電気分解)です。
電気分解することで2種類の気体が発生するので、マッチや線香を使って気体の種類を確認します。
この実験を経て「原子」や「分子」を学んでいきます。


身の回りにある物質は何でできているのか。考える機会になってくれると嬉しいです。


中学理科実験◆ 2年生:重曹の加熱分解】

本日は2年生の理科実験の様子をお伝えいたします。

現在2年生の理科1分野では「化学反応」について学んでいます。
2年生最初の実験は、炭酸水素ナトリウム(重そう)の加熱分解です。
炭酸水素ナトリウムを加熱すると、何が発生するのか、発生した物質の確認方法などを学びます。
班のメンバーと協力しながら実験をこなしていました。



実験を通して理科に興味・関心をもち、自ら学ぶ姿勢を養ってもらいたいと思います。


中学理科実験  1年生:反射の法則】

 入学式や新入生ガイダンスを終え、1年生は慌しい生活から少しずつ落ち着きを
取り戻しています。授業にも慣れてきた1年生からは質問や発言をする様子も見ら
れます。この日は理科の実験を物理実験室で行いましたが、積極的に実験に参加す
る様子が見られました。この日の実験の内容は「光の反射」についてでした。



 実験プリントに載っている内容を終えると自分たちなりの光についての法則を見
出そうと反射鏡を使って様々な角度から光を当てていました。



 すべての実験を終えると結果や考察を共有しました。班の代表者が答えを書き、
実験結果に相違がないことを皆で確認しました。



 理科では「科学的なものの見方」を大事にし、「なぜだろう?」「どうしてだろ
う?」という疑問を大切にして欲しいです。そのためには色々な自然現象に対して
興味をもつことを第一としています。今後も様々な実験をご紹介したいと思います
ので楽しみにしていて下さい。


1年生・2年生対象大学理科講座『膜を用いた水の浄化』

本日は10月1日(土)に行われた1、2年生対象大学連携理科講座の1つ『膜を用いた水の浄化』についてご紹介いたします。もう一つの講座『リニアモーターを動かそう』の様子はこちらをご覧ください。また、6月、9月に実施された講座の様子はこちら(小型コンピュータ光触媒摩擦放射線)をご覧ください。

今回担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科生命学系の鎌田素之先生です。
現在、人間生活の中で様々な化学物質が使用され、一部が環境に排出されています。その化学物質は微量ですが、生物に悪影響を及ぼしてしまうものも少なくありません。鎌田先生は、そのような微量汚染物質を監視・抑制する方法についての開発を行っています。

まずは水環境についての講義がありました。
地球上の水の97.5%は海水で、利用可能な水は30.1%。利用可能な水にするためには膜を使って浄化しますが、時間とお金が非常にかかります。私たちは一日当たり約200L〜300L使用しますが、横浜市の水道水は1L当たり0.2円で、お風呂一杯で40円程度です。ペットボトルの水の値段と比べると非常に安いことが分かります。
最初に中空糸を束ねた装置を用いてコーヒーをろ過する様子を見せてくださり、茶色のコーヒーの色が薄くなるのが分かりましたが、とても時間がかかりました。


次に水を綺麗にするには、凝集剤を加えて汚染物質の粒子を大きくして沈めてしまう方法があるという説明を聞きました。粒子が大きくなることで重くなり速く沈み、綺麗な水が上澄みとして得られるのです。実験では粘土で汚れた水に少しだけ凝集剤を入れて混ぜることで、大きな粒子になり下に沈んでいき、すぐに上澄み液が綺麗になる様子を見ることができました。この方法を用いることにより、安く水処理できるようになったのです。



当たり前のように安全に飲める水も、その水を作るときに多くの科学が関係していることを学びました。日常生活の中にある「当たり前の事」の裏には理科があり、その恩恵を受けていることを生徒は知ったと思います。少しでも身の回りの「理科」に興味を持ってくれることを願っています。


1年生・2年生対象大学連携講座 「リニアモーターカーを動かそう」

 本ブログでは、10月1日(土)に行われた1年生・2年生対象の大学連携理科講座の1つ
『リニアモーターカーを動かそう』についてご紹介いたします。

 今回担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科電気学系の島田和宏教授
です。リニアモーターは「グリーンライン」や八景島シーパラダイスにあるアトラク
ションの1つである「ブルーホール」、東京ディズニーランドにある「ビッグサンダー
マウンテン」等、様々なところで使われています。

  島田先生より講座の目的を2つ提示して頂きました。

      .侫譽潺鵐虻玄蠅遼‖Г髻⊆存海鯆未犬突解しよう!

      ⇔呂髪親阿隆愀犬砲弔い突解しよう!

です。フレミング左手の法則は2年生の後半に理科1で学習する内容です。講座に参加し

た生徒で、法則を知っている生徒はいませんでしたが、大学生にフォローしてもらいなが

ら実験をしていました。



 実験を通じて、フレミング左手の法則である「力」「磁力」「電流」の関係を学習し

た後で、磁石がたくさん敷いてあるレールの上に電気を流す金属の棒を走らせ、電流を

流すことによって棒に加わる力とその運動についての実験を行いました。レールの上に

棒をまっすぐ走らせることはなかなか難しく、どの生徒もてこずっていましたが、班で

協力してデータをとっていきます。まっすぐきれいに走らせることができると歓声が起

こっていました。



 10〜100cmの間を棒が走るのにかかった時間のデータの平均値をグラフに描いて力と
運動の関係を考察します。時間内に終えられなかった班もそれまでのデータをグラフに描
き班員と話し合っていました。グラフから棒に力が加わり続けることによって加速してい

くことが分かりました。



 すべてを終えるとまとめをして解散となりました。今回の実験を理解するには1・2年生
には難しい内容でしたが、大学生に優しく教えて頂いたことや班員と協力して実験を行った
こと、また、中高にはない大学の実験器具や施設に触れられたことは生徒たちにとって非常
に良い経験になったように思います。これからも色々なイベントに参加して良識を広めても
らいたいものです。


1年生・2年生対象大学理科講座

本ブログでは、9月17日(土)に行われた1年生・2年生対象の大学連携理科講座の1つ『身の回りの摩擦を科学しよう』についてご紹介いたします。

同じ日に行われた講座『自然界の放射線』についてはこちらをご覧ください。また、6月に実施された講座,陵融劼こちらを、講座△こちらをご覧ください。

担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科機械学系の宮永宜典先生です。機械の摩擦や磨耗などを専門とされ、ターボ機械や人工心臓、情報機器など回転機械の摩擦や振動を制御することを研究されています。それらを制御することで省エネルギーにも繋がっていきます。

今回は日常生活の中にある「摩擦」に関して触れ、レオナルド・ダ・ビンチが行った実験を再現し、摩擦力の大きさやその規則性を学びました。

まずは「摩擦」に関する講義がありました。「歩く」「椅子に座る」「字を書く」ことは摩擦がなければ行えず、山やビルなどの大きな構造物も摩擦がなければその形を保てないそうです。いろいろな場面に摩擦が関係しており、古代エジプト時代から摩擦は認識されていたことを知りました。その摩擦を科学として最初に考えたのがレオナルド・ダ・ビンチで、摩擦研究の実験装置に関する記述が残っているそうです。



今回はその実験装置を再現し、摩擦の大きさを測定しました。実験の前に生徒たちに実験結果を予想させました。「どれくらいで物体は動くのか」「材質によって変わるのか」「おもりを乗せたら摩擦は変わるのか」など色々な意見が出ました。実験内容は、木の板と物体との間の摩擦の大きさを調べるものでした。物体に紐をつけ、その紐の先には空のペットボトルが繋がっています。そのペットボトルに少しずつ水を入れていき、物体が移動したときにどれだけの水が入ったのかを計り、摩擦の大きさを測定しました。さらに物体の上におもりを乗せたり、材質を変えたりして摩擦の大きさの変化をみました。予想とは違う結果に驚いている生徒もいて、楽しく実験をしていました。多くの大学生や大学院生に手伝っていただいたので、スムーズに実験することができました。



今回の講座で機械の仕組みやその設計に興味・関心を持ち、将来の進路を考える一つの選択肢になれば嬉しく思います。


1年生・2年生対象大学理科講座を行いました

本ブログでは、9月17日(土)に行われた1年生・2年生対象の大学連携理科講座の1つ『自然界の放射線』についてご紹介いたします。
6月に実施された講座,陵融劼こちらを、講座△こちらをご覧ください。

今回講座を担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科土木学系の前田直樹教授です。地球に関する知識を学ぶ『地球科学』が専門の先生は、地震学および地球内部物理学、主に発震機構や地震活動の研究をされています。毎年この1年生・2年生対象の大学理科講座を担当していただいています。

始めに放射線に関する講義がありました。
原子や分子など目に見えない小さな粒子、原子の構造や同位体、放射性同位体の崩壊などについて学びました。この放射性同位体が崩壊するときに放射線が出てくることや物質によって放射線の量や質が変わることを教えていただきました。理科の授業ではまだ習っていない1年生・2年生へ丁寧に教えてくださいました。
身の回りに放射線はたくさん存在し、場所や地域によって放射線の強さが異なっていること、放射線の単位についても教えていただきました。生徒たちはメモを取りながら真剣に話を聞いていました。


最後に、放射線を測定することができる装置の使い方を教えてもらいました。
想定結果は0.052マイクロシーベルト毎時でした。
その後、大学キャンパス内の放射線を測定しに行きました。


まずはキャンパス内のフォーサイト21という建物の入り口に移動しました。
そこで測定すると最大0.185マイクロシーベルト毎時でした。講義を受けた部屋に比べるとかなり高い値でした。
測定した場所には花崗岩を加工した建材がありました。花崗岩などの自然石の中には放射線を多く放出するものがあるそうです。地域による放射線の量の違いはこの自然石によるものが多いそうです。


その後は、2つのグループに分かれてキャンパス内を測定して回りました。



色々な場所を測定し回った後、講義室で測定場所と数値を発表し合いました。


高い数値を表した場所は、雨樋の下の土の部分でした。雨樋の下や風通しの悪い場所には、原発事故によって生じた放射性物質を含む塵や埃が集まりやすいので高い数値になったそうです。原発事故が起こった直後は、今よりも高い数値を示していたそうです。原発事故の影響の大きさについても学べたのではないかと思います。

本校は大学に隣接しているので、そのメリットをいかし、今回のように大学の先生方から直接指導を受けることができる機会があります。他の講座については、また本ブログで紹介いたします。


2016年度 1、2年生対象大学理科講座

本日は6月25日(土)に行われた1,2年生対象大学連携理科講座の1つ『酸化チタンの光触媒能を体験してみよう』についてご紹介いたします。大学理科講座,痢崗型コンピュータを使ったプログラミング」についてはこちらをご覧ください。

担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科化学学系 濱上寿一先生です。セラミックスを中心とした無機材料化学が専門の先生は、省エネルギーかつ安価、さらに環境に対する負荷が低いプロセスを用いた材料開発や高機能・高性能な材料に関する研究を行っていらっしゃいます。また、様々なセンサーや光触媒などの環境・エネルギー関連材料や生体関連材料に関する研究も行っていらっしゃいます。

当日は大学6号館1階に集合した後、大学生が授業で使っている実験室に移動し、まず元素のクイズを行いました。2年生は理科の授業で周期表と元素の記号を少し学習していますが、まだ習っていない1年生も積極的に答えていました。先日、日本が命名権を得た新元素についての話もありました。


次に、炎色反応の実験を行いました。金属イオンを含む溶液をガスバーナーの炎の中に入れると、金属特有の色の炎が出ます。実験をする前に生徒一人一人に白衣と保護めがねが配られました。用意された白金線に溶液をつけてガスバーナーの炎に入れると、紅色や黄色、緑色の鮮やかな色の炎が出たので、「きれい」と言って感動していました。


次に、超電導物質の実験を行いました。サマリウムコバルト磁石を液体窒素で冷やし、その上に竹のピンセットでつまんだ超伝導チップを静かに置くと、磁石の上にチップが浮きました。浮遊しているチップを見た生徒は驚いていました。


最後に、酸化チタンが塗布されたガラスに紫外線を照射し、塗布された部分が蛍光を発しているのを見ました。光触媒材料として利用されている酸化チタンは、紫外線などの光が当たると表面の汚れを酸化・分解させたり、水になじみやすくなったりする性質があるので、空気清浄機やビルの外壁、自動車のドアミラーなどに利用されています。


濱上先生は講義の中で、ノーベル物理学賞を受賞された朝永振一郎先生の言葉
「ふしぎだと思うこと
  これが科学の芽です
 よく観察してたしかめ そして考えること
  これが科学の茎です   
 そうして最後になぞがとける 
  これが科学の花です」
を紹介し、科学を学ぶことの楽しさを教えてくれました。
今回の講義をきっかけに様々な科学に興味・関心を持ってくれることを願っています。


2016年度 1、2年生対象大学理科講座

本日は6月25日(土)に行われた1,2年生対象大学連携理科講座の1つ『小型コンピュータを使ったプログラミング』についてご紹介いたします。
担当してくださったのは、関東学院大学理工学部理工学科情報学系 永長知孝先生です。無線などの通信によるネットワーク構築が専門の先生は、人や荷物の移動を快適に行うための高度交通システムや、道路上の車輌間通信やナビゲーション情報など安全を高めるための通信ネットワーク構築方式に関する研究を行ってらっしゃいます。

講座の内容は、小型パソコンを組み立てて簡単なゲームを制作することでした。まずは「ラズベリーパイ」という小型パソコンにディスプレイやマウス、キーボードを接続し、使用するパソコンを組み立てました。手の平サイズの小さな「箱」が普段使用するパソコンと同じように動くことに驚きました。



次に「スクラッチ」というビジュアルプログラミング言語を使って、オリジナルのゲームを制作しました。内容は、画面上のネコに様々な動きのプログラムを入力していき思い通りに動かすことでした。「止まっているネコを動かす」「画面端に当たったら跳ね返る」「ネズミを追加する」「ネズミがマウスポインターを追いかける」「ネコとネズミが当たったら吹き出しや鳴き声を出す」などの動きを少しずつ追加していき、最終的に教えられたことをもとによりゲームっぽくしていきました。みな真剣にゲームを制作しており、思い通りに動いたことに喜んでいました。



また、休み時間や空いた時間には「マインクラフト」というゲームを体験させてもらい、休み時間にも関わらず夢中に遊んでいました。


教えられたことから試行錯誤してゲームを制作していました。自分の書いたプログラムによって思い通り動くことに達成感を感じたと思います。参加した生徒にとってとても充実した時間だったと思います。



calendar

S M T W T F S
 123456
78910111213
14151617181920
21222324252627
28293031   
<< May 2017 >>
selected entries
categories
archives
profile
search this site.
others
mobile
qrcode