長崎市立三原小学校 PTA 出前実験講座 わくわくサイエンス 2011 実施機関：長崎大学エネルギー環境教育研究会・教育学部プロジェクトサイエンスワールド（長崎大 学教育学部、工学部、九州電力） 実施日：平成 23 年 7 月 23 日 10:00～11:30 実施担当者：森下浩史、藤本登、山口朝彦、大坪由佳、下園信夫、学生 10 名 実施場所：三原小学校体育館 参加予定者：6 年生児童 45 人＋兄弟保護者＝計 85 名程度 ●目的 日ごろ子どもたちが体験できない楽しい実験を通して、科学や技術の面白さや奥深さを実感し、科学 技術の興味を高め、学校での学びを深める機会を提供する。 ●スケジュール 9:00～10:00 会場設営 10:00～10:05 開会の挨拶 10:05～11:25 実施時間帯 11:25～11:30 閉会の挨拶 11:30～12:30 片付け・昼食 ●体験ブース No. 題名 担当教員 補助員 １ リトマス試験紙を作ってみよう 森下浩史 田中成弥 ２ びっくりゴム球を作ってみよう 森下浩史 尾山華那 ３ 砂糖で遊んでみよう！ 森下浩史 ４ 放射能のヨウ素を取りのぞく方法 森下浩史 福田亮太 ５ 水素ロケットを飛ばしてみよう 山口朝彦 今道統也 ６ 温度を使って見えない物を見てみよう 山口朝彦 ７ 氷で電気が作れるの？ 藤本登 山口諒介 ８ 乾電池のパワーを体感しよう！ 藤本登 八坂健太 ９ 身近な電気を作ってみよう 大坪由佳・下園信夫 10 ペットボトルロケットを飛ばそう！ 藤本登 ●実施形態 屋台形式：１～９、屋外（運動場） ：１０ 鵜澤海 長崎市立三原小学校サイエンスワールド 7/23 リトマス試験紙を作ってみよう！ リトマス試験紙があれば、水溶液の液性が分かりますよ。 ろ紙にリトマス液（青）をひたして乾かせば、リトマス試験紙（青）のでき上がりです。 ろ紙には丸い形をした物やたんざく状をした物などいろいろな種類のろ紙があります。 いろいろな形のリトマス試験紙を作ってみましょう！ リトマス液（青）にうすい塩酸を少量加えると赤色のリトマス液ができます。 ろ紙にリトマス液（赤）をひたして乾かせば、リトマス試験紙（赤）のでき上がりです。 水溶液の液性しらべ 1．青色と赤色のリトマス試験紙を用意します。 2．す、スポーツドリンク、水道水、牛乳、セッケン水をそれぞれビーカーに用意します。 3．それぞれのビーカーの中の水溶液にリトマス試験紙をひたして、リトマス試験紙の色の 変化を観察します。 調べたい水溶液が酸性の場合 赤色リトマス紙は赤色のままで、青色リトマス紙が赤色に変色する。 調べたい水溶液が中性の場合 赤色リトマス紙は赤色のままで、青色リトマス紙も青色で変色しない。 調べたい水溶液がアルカリ性の場合 青色リトマス紙は青色のままで、赤色リトマス紙が青色に変色する。 す、スポーツドリンク、水道水、牛乳、セッケン水の液性が何性か、調べて下さい。 ◎pＨ試験紙でも、その試験紙の色の変化で水溶液の液性を調べることができます。pＨ試 験紙の場合は、1 枚だけで、着色した色で酸性の度合いや、アルカリ性の度合いが分かりま す。pＨ試験紙でも、す、スポーツドリンク、水道水、牛乳、セッケン水の液性調べをして、 リトマス試験紙と pＨ試験紙のひかくをしてみましょう。 2011－7－23 長崎市立三原小学校 びっくりゴム球を作ってみよう 市販のスーパーボールに穴をあけて、びっくりボールを作ることができます。 どうやったら、スーパーボールに穴をあけることができると思いますか？ 上手に作ると、びっくりするほどボールが飛びあがります。 ゴムの不思議な力などについて調べてみよう ピョンピョン跳ねる力（弾性） ネチャッとして粘っこい力（粘性） ゴムを伸ばすと熱くなること 輪ゴムでいろんな遊びができるので、楽しくなること どんな遊びを知っていますか？ ラテックスからゴムを作ってみよう！ パラゴムの木に傷をつけて、そこの場所からしみ出てくる白い樹液を集めたものが、ラ テックス（液状）です。 ラテックスが固まらないように、普通はアンモニア水（臭い：有害）が入っています。 ラテックスは、陶芸用などに使われたりします。ラテックスは粘性があって乾くと固ま りますので、陶器のひび割れの修復用パテ剤として使われます。 ①5 倍に薄めたラテックス液を容器に入れる。 ②薄めたラテックスに、食酢を同量ほど加える。 ③割りばしなどでかき混ぜると、すぐにゴムができます。 ④できたゴムをすぐに取り出して、手で丸めると、丸いゴム球ができます。 （ゴム手袋をはめましょう。） ⑤できあがったゴム球は、十分に水で洗って下さい。 注意 ラテックスはアンモニア臭がします。吸うと身体によくありません。 ラテックスが触れるとアレルギーがでる場合があります。注意してください。 長崎市立三原小学校サイエンスワールド 7/23 砂糖で遊んでみよう！ ○砂糖は、どうしてこんなに甘くておいしいのでしょうか？ アリもゾウも甘みが大好き 「動物の本能として、生きていくために必要な栄養やエネルギー源をとるために、舌にあ る味らいという感覚器官を刺激して、脳にそう感じさせています。 」 元気のみなもとブドウ糖 ○砂糖は薬、でんぷんは燃料？ 「でんぷんはブドウ糖がたくさんつながって出来ています。でんぷんは体の中では酵素の 働きで消化されやすいブドウ糖なって、小腸から吸収されます。」 「大きなでんぷんはゆっ くり分解されてブドウ糖になりますが、小さなブドウ糖はとても速く消化されます。」 ○砂糖はだれが作るんだろう？ 日本では甘蔗糖よりテンサイ糖の生産量が多い 「砂糖は、サトウキビ、テンサイ、サトウカエデ、サトウヤシやソルガムなどから作られ ています。砂糖（ショ糖）は植物が作りだしています。植物の葉の上で空気中の二酸化炭 素と根から吸い上げた水と、それに太陽の光エネルギーを使って作られています。」 ●ベッコウあめの作り方 ○砂糖を加熱すると、ベッコウあめができます。 ○砂糖を加熱する前に少し水を加えると（1/10 ほど）、砂糖がこげることが少なくなります。 ○砂糖を加熱すると、砂糖はいろいろに変化します。 ・砂糖水はふっとうしてきて 105℃でシロップ状に、115℃でフォンダン状に、150℃でドロ ップ状に、160℃でベッコウあめ状になります。そしてだんだん黄色っぽくなってきます。 ・砂糖は 170℃をこえるとカラメル状になり、さらに温度が上がると砂糖がこげてきます。 そして、ついには燃えだします。 ●ベッコウあめ ○ベッコウあめは、黄色く色がついていますが、ガラスのように透明です。 ○ベッコウあめがガラスのように割れるかどうかやってみてください。 砂糖のガラス ○砂糖を加熱することによって、砂糖がいろいろなものに変化してガラスになりました。 ○ガラス細工のように、ベッコウあめで、あめ細工をしてみましょう。ただし、やけどし ないように注意しましょう。 ○ベッコウあめは水に溶けます。水に溶かして遊んでみましょう！ 三原小学校サイエンスワールド 2011－7/23 放射能（ほうしゃのう）のヨウ素を取りのぞく方法 ●どんな実験なの？ ポテトチップスの中にデンプンが含まれています。ポテトチップスの中にデンプンが含 まれているかどうか、ポテトチップスにヨウ素の水溶液を加えることで確かめることがで きます。ヨウ素水溶液をかけられたポテトチップスは、青紫色に変化します。ポテトチッ プスの中にデンプンがあったから、青紫色に変化したのです。デンプンはヨウ素をつかま えることができるのです。 ですから、デンプンを含んだ食物を水に溶かし、この水溶液をヨウ素に加えると、ヨウ 素を取りのぞくことができます。 ●実験のしかたは？ 《用意するもの》食物（ポテトチップス、ジャガイモ、お米、ごはん、小麦粉、うどん、 ビスケット、パン、バナナ、さかなの肉、ソーセージ）、でんぷん水溶液、 イソジン（うがい薬）ヨウ素、ヨウ素水溶液、ヨウ化カリウム、ゴム帽 付きピペット、じょうはつ皿、ビーカー、直流電源、リード線、画用紙、 ビタミンＣ、お茶、大根 ≪実験方法≫ ① いろいろな食物をじょうはつ皿の上にのせる。 ② ピペットによう素水溶液を少し取り、それぞれの食物によう素水溶液をかけて、色の変 化を観察する（青紫色になれば、その食物がでんぷんを含んでいるしょうことなる。）。 ③ でんぷん水溶液をビーカーに取り、よう素水溶液を加えてよう素でんぷん反応を確かめ る（青紫色を示す。）。その後、このビーカー中の水溶液に直流電流を通し、色の変化を観 察する。 ④でんぷん水溶液をビーカーに取り、よう化カリウム水溶液を加えておく。その後、この ビーカー中の水溶液に直流電流を通し、色の変化を観察する。 ●やってみよう！ ・ よう素でんぷん反応で青紫色を示している溶液にビタミンＣを加えると、無色になりま す。同じように、大根のおろし汁やお茶の溶液を入れた場合どうなるか、やってみよう！ ●やってみよう！ マジックもあるよ！！ 水素ロケットを飛ばしてみよう 工学部機械工学コース 山口 朝彦 水素はクリーンエネルギー 水素は酸素と反応することで，熱や電気のエネルギーを作ることができます。石油 や石炭や天然ガスから熱のエネルギーを作るときには，二酸化炭素や窒素酸化物など の排気ガスを出しますが，水素と酸素から電気のエネルギーを作るときには水ができ るだけです。だから，水素はクリーンな（きれいな）エネルギーと呼ばれています。 水素を作って，水素ロケットを飛ばそう 水素と酸素は水を電気分解することで作ることができます。ここでは，太陽電池や 家庭用電源の電気を使って，水素と酸素を作っています。 ストローを使って，水素ロケットを作り，発射台に取り付けておきます。 水素と酸素はビニールのチューブを通って水素バルブのところまで充填されます。 水素バルブを開けると点火スイッチのある発射台に水素と酸素が供給されます。発射 台にロケットを取り付けて，点火スイッチを押すと，水素と酸素が反応して爆発が起 こり，ロケットが発射されます。 酸素 水素 発射台 水素バルブ 燃料電池 点火スイッチ 太陽電池 発射台製作： 大学院工学研究科機械工学コース 今道統也 温度を使って見えないものを見てみよう 工学部機械工学コース 山口 朝彦 赤外線は目には見えない（波長の長い）光です。赤外線の強度は温度によって変わる ので，赤外線の強さを測ることで温度を知ることができます。赤外線の光を写すこと のできるカメラ「赤外線サーモグラフィ」を使って，目には見えないものを，温度を 使って見てみましょう。 グリーンカーテンの効果： 葉っぱの温度が低いのがわかります。 人のぬくもり： 布団の上に人がいます。人がいなくなっても，しばらくは布団が温 かいので，それまで人がいたことがわかります。 温度を見ることで，壁の後ろにある電気の配線の位置を見つけたり，建物などの欠陥 を見つけたりすることができます。その他にも，カメラで写すだけで温度がわかるの で，インフルエンザが流行したときには空港で熱のある人を見つけたりするのにも使 われました。ほかに，どのような使いかたがあるのか考えてみましょう。 参考： NEC Avio 赤外線テクノロジー株式会社 http://www.nec-avio.co.jp/jp/products/ir-thermo/index.html FLIR Systems Inc. http://www.flir.com/thermography/apac/jp/ 氷で電気が作れるの？ ●○ 金属の不思議な熱電効果 ○● 熱電効果は、電気伝導体や半導体等の金属中で、熱エネルギーと電流が相互に及ぼし合う効果の ことです。ゼーベック効果、 ペルチェ効果、トムソン効果の三つがあります。 ☆ゼーベック効果 1821 年にトーマス・ゼーベックが発見したゼーベック効果は物体の温度差が電圧に直接変換さ れる現象で、温度計（熱電対）に利用されています。 ☆ペルチェ効果 1834 年にジャン・ペルティエが発見したペルチェ効果はゼーベック効果の逆で、電圧から温度 差を作り出す現象です。二つの異種金属を電気的に直列に接合して直流電流を流すとその接合部 分にジュール熱以外の吸熱及び発熱が発生する現象のことです。 ☆トムソン効果 1854 年にイギリスの物理学者ウィリアム・トムソンが発見したトムソン効果は、一つの金属上 で温度の差が有る 2 点間に電流を流すと、熱を吸収したり発生したりする効果です。 ●○ ペルチェ素子って何？ ○● 右図のようにｐ型の熱電半導体と ｎ型の熱電半導体を銅電極で接合し、 ｎ型の方から直流電流を流すと、図の 上側の接合面から下側の接合面へ熱を 運びます。この時に下側の電極から十 分な放熱を行うと吸熱作用を連続的に得ることができます。また、電源の極性を逆にすることに より、熱の移動方向も逆になるので冷却・加熱を完全に逆転することが可能です。 ●○ ペルチェ素子を使って発電してみよう！ ○● 【準備するもの】 ● ペルチェ素子を貼り付けた金属製の容器 ● 氷（体温よりなるべくつめたいもの） ペルチェ素子がついた金属製容器 ランプ（LED） モーター 【実験】 ・ペルチェ素子のついた容器を氷の入った容器に浸 けるか、ペルチェ素子のついた容器の中に氷を詰 め、左図の用に置く。 ・ペルチェ素子にランプやモーターをつなぐ。 ・容器のペルチェ素子を手のひらで暖め、ランプが 点灯するまで、素子の数を直列に増やす。 ・ランプがつけば、モーターと繋ぎ換え、同様の操 作を行う。 担当学生 山口諒介 、 教員 藤本登 乾電池のパワーを体感しよう！ 皆さんは、乾電池にどれくらいのエネルギーが秘められているか知っていますか。このコーナー では、乾電池のパワーについて体感して頂きます。 ●○ 私たちは１人年間で７０本も乾電池を使っている！？ ○● ゲーム機、リモコン、携帯電話、時計、デジカメ・・・・私たちの日常 生活には欠かせない乾電池。デジカメなど大電流が必要なものだと、あ っという間に電気が無くなってしまい、不経済だなぁと思った事はない でしょうか？ ●○ 乾電池の種類と特徴 ○● マンガン 価格が安く、休ませることで回復します。弱い電流を連続して必要とする機器 一次電池 （リモコン、時計、ガスの点火用、ドアチャイム、懐中電灯）などに向いてい （充電不可） ます。 二次電池 （充電可） アルカリ 大容量で、大きな電流が必要な機器（ミニ四駆、ストロボなど）に向く。 リチウム 用途により、形状が様々で、カメラ用の四角い物や、ゲーム等に使われるコイ ン状の形の物などがあります。 ニッケル・マンガン デジタルカメラ専用の電池で、高電圧で、長寿命高性能です。 私たちがよく使うマンガン電池をアルカリ電池向きの機器（大電流を必要とする機器）に使用し た場合、アルカリ電池の 1/4～1/5 程度しか持ちません。逆に、マンガン電池向きの機器にアルカ リ電池を使用した場合は、マンガン電池を使った場合とほとんど寿命は変わりません（高価なア ルカリ電池を使うことは損をする！） 。つまり、電池にも適材適所があるということです！ ●○ 乾電池のパワーを体感しよう！ ○● 君はアルカリ乾電池の ミニ四駆に勝てるかな！？ 足こぎ発電機でチャレンジ！ 足こぎ発電機や手回し発電機で電気を作って、 ミニ４駆（電池なし）を動かしてみましょう。 乾電池入りのミニ四駆とどちらが速いでしょうか？ やる気と元気で勝負だ！ 皆さん、日頃どんなふうに乾電池を使っていますか？ 考えてみてください。 なお、この他かレモンを使った電池など色々あります。 担当学生 八坂健太 、 教員 藤本登 平成２３年７月２３日 九州電力㈱長崎支社 ☆身近な電気を作ってみよう☆ １．電気のしくみについて調べてみよう 電気は、磁石＋コイル＋力で作れる！ 実際に電気ブランコを使って確認してみよう ２．手回し発電機で電気を作ってみよう 手回し発電機を使って、実際に電気を作って、明かりをつけてみよう！ また、電気は「熱」「光」「動力」「音・映像」と、色々な目的に使われるよ。 手回し発電機を使って、電気を色々な力に変えてみよう！ ３．火力発電所模型で発電所のしくみを知ろう 色々な発電所があるけども、その中の一つである 火力発電所の発電方法を学んでみよう！ ４．自転車発電機でテレビをつけてみよう 自転車をこいで、電気を作ってテレビを つけてみよう！ さぁテレビはつくかな？？ ペットボトルロケットを飛ばそう！ エコロジカルフットプリントという評価では、地 球上の人々が日本人と同じ生活をした場合に、地 球の自然浄化能力の範囲内（環境問題が起きな い）にするには、あと地球が 1.3 個必要といわれ ています。そろそろ本当に宇宙に行かなくてはい けないかも！ ●○ ロケットの原理 ○● ロケットは風船と同じように噴射 したガスの力を利用して飛びます。 宇宙まで飛ぶために火薬や水素を 燃やすのに必要な酸素（酸化剤）を 積んでいます。 ●○ ペットボトルロケットを作ってみよう○● 【用意するもの】 ①口の部分 ②胴体部分 ＊1.5 リットルペットボトル 2 本 （必ず炭酸飲料用のもの） ＊ビニールテープ・カッター・はさみ・グルーガン ＊黄色の頭の部分・白色のジョイント（黒色のパッキンを忘れずに） ＊牛乳(ぎゅうにゅう)パック（翼(つばさ)の部分：市販品の使用も可） ☆作り方☆ ③底の部分 ① 切る 1 本のペットボトルを①口の部分と②胴体部分と③底の部分の３つに切り分けます。③は 5cm、 ②は 12cm、①は残りです。 ①口の部分 ② 重ねて貼る ③底の部分 下から順に 無くても OK （1） ②の胴体部分（切って筒になったもの） （2） もう 1 本のペットボトル（切っていないペットボトル：口が下） ②胴体部分 （3） ③の底の部分（使用しなくてもよいです） ジョイント （4） ①の口部分 が下から出 るように！ の順に重ね、ビニールテープで貼っていきます。 ＊このときに、なるべく、まっすぐになるように重ねることに、注意して、貼ること！ ③ 黄色の頭の部分を貼って翼をつける（翼の取り付け位置や枚数は各自工夫すること！） ④ 飛ばす！！ ジョイント ポンプの圧力は 4 気圧 （0.4MPa， 4kgf/cm2） （中に黒いパ ッキンを入れ にすること。 （PET の破壊試験では、0.5～ ること） 0.8MPa 程度での破裂が報告されているた め） 羽根の枚数や形状、取り付け位置を工夫してみよう 担当学生 鵜澤海 、 教員 藤本登
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