おもしろ実験教室

おもしろ実験教室「ギターのつくり方」

本日は、手作りギターを使って音の高低や大きさを調べる実験でした。
いつもなら車座になってワイワイ実験するところですが、今回は新型コロナ再拡大の懸念があるため、ソーシャルディスタンスを保ちつつ黒板を見ながらの実験となりました。

はじめに、音の正体が「振動」であり、これが空気や水を介して「鼓膜」に届くと音が聞こえるということを学習しました。
その後はギター作りに取り掛かります。
手こずるかと予想していた木工用ボンドでのフレット(竹ひご)貼り付けは、皆さん素早く上手にこなしていました。
弦(テグス)を結んだり括り付けたりするところで手間取る人もいましたが、皆さん無事にギターを完成させることができました。

あとは、作ったギターで遊びながら、音の大小や高低を確かめる実験です。

弦を大きく弾く(=振幅を広くする)と大きい音がし、小さく弾く(=振幅を狭くする)と小さい音がするのですが、この結果は皆さんの予想通りでした。
ただ、空き箱を貼り付けただけで音が大きくなるのは予想以上で、驚いたようです。

高低については、弦を、強く張るほど・細くするほど・短くするほど、高い音になっていくことが確認できました。
実際のギターも、弦の張りでチューニング(音の高さ調整)し、指で押さえる場所によって弦の長さや太さを変えることでメロディーを奏でています。

ギターを弾いて遊んでいるうちに、中学受験や中学1年生理科に出てくる「音」の単元がすんなりと理解できますので、お家でも遊んでみてください。

来月の実験は8月22日(土)「振り子の運動」です。

(濵田)

おもしろ実験教室「イルミネーションツリーを作ろう」

 

冬と言えばイルミネーション!

ということで、本日は光ファイバーを使った綺麗なイルミネーションを作りました。

工作の前に、光ファイバーについて実験・学習します。

初めて光ファイバーを見たとき、多くの子ども達は釣り糸だと思ったようですが、その性質は全く異なります。

 

まず、光が直進することをレーザーポインターで確認し、そのうえで光ファイバーの中を光が通り抜けるかどうか予想してみました。

真っ直ぐな光ファイバー、曲がっているけれど短い光ファイバー、長くて曲がりくねった光ファイバー。

糸電話は真っ直ぐでないと音が伝わらないことを思い出して、曲がったものでは光が通らないと予想した人が多かったです。

実験の結果、全ての光ファイバーが、端から端まで光を通すことがわかりました。

また、光ファイバーの横から光をあててみても、両端まで光を通します。

一方の釣り糸は、丸まっていることもあって全く光を通しませんでした。

この違いは、釣り糸が1種類のプラスチック等だけでできているのに対し、光ファイバーは2種類のプラスチック等でできていることによるものです。

少し専門的な言葉で言い換えると、光ファイバーは、屈折率の大きいプラスチック等でできた芯の回りを、別の屈折率の小さいプラスチック等でカバーすることで、半永久的な全反射を起こさせ、どこまでも光を伝えていくことができるのです。

この世で最も速いけれど直進しかできなかった光が、光ファイバーの中を通せば、世界中のどこへででも届けることができる。

私たちがインターネットで動画を見たり通話をしたりできるのは、この光ファイバーのおかげです。

以上を実験で確かめた後、光ファイバーの性質を利用したイルミネーションを作りました。

1つのLEDから出た光を様々な方向に分散させることで、打ち上げ花火のような綺麗な光のオブジェが完成しました。

来月の実験は1月26日、「スライム・高分子の化学」です。

(濵田)

今月の「おもしろ実験教室」

夏休みも半ば。

本日の実験は「凸レンズと像」、作図を要する硬派な実験です。

 

初めに、凸レンズの焦点距離を測ります。

天気が良かったので凸レンズで黒い紙を焦がす実験をしてみせたところ、皆この実験をよく覚えているらしく、すぐに焦点のイメージが掴めた様子。

天井の蛍光灯の像を机にうつすことで、それぞれの凸レンズの焦点距離を測りました。

次に、懐中電灯に「P」と書いたプラスチック片を裏返して貼ります。

つまり、懐中電灯を照らせば「P」と書かれた文字が壁に映る状態です。

いよいよ実験、凸レンズを通してスクリーンに像を映すと「P」の文字はどうなるでしょうか?

1 「P」のま

2 上下逆さの「b」ができ

3 左右が逆になった「q」ができ

4 上下左右が逆になった「d」ができる

 

実験の結果は4番でした。

なぜ上下左右が逆になったのか、作図して理屈を考えます。

難しい理屈なので理解できなかった人もいるかもしれませんが、とにかく上下左右が逆になることはしっかりと覚えられたようです。

 

その後、焦点距離の2倍の位置から懐中電灯を照らせば像の大きさも同じになることなどを確かめました。

最後に、虫メガネを通してタブレット端末の絵(右手に槍を持ったドラえもん)を黒板や天井に映すことで、上下左右が逆さになることや像の位置・大きさなどを確認しました。

 

来月の実験は9月21日、「木炭の性質」。

木炭を自作してその秘密を探るとともに、木炭電池を作ってオルゴールを鳴らす実験です。

(濵田)

今月のおもしろ実験教室 「てこの性質」

今回の実験では、天秤を作り、てこの性質や重心について調べました。 まず、中学入試によく出てくる力のモーメント(物体を回転させる力)の法則について学びました。 左右の重さは違うのに天秤が吊り合う場合があることを確認し、 「 重りの数 × 支点からの距離 = 力のモーメント 」 の公式にあてはめて力のモーメントを計算します。

時計回りのモーメントと反時計回りのモーメントが等しいときに、天秤はどちらにも傾くことなく吊り合うことがわかりました。
また、身近なところで応用できる力のモーメントの例として、重い段ボール箱の持ち方の違いを体感してみました。

同じ荷物でも、楽に運べる持ち方とそうでない持ち方があるのです。

次に、物の重心について学びました。
三角形の厚紙を1本の糸でバランス良く吊るせるポイント(重心)を探し、その重心を通る線で2つに切り分けます。
2つに分かれた厚紙のどちらが重いか予想してもらったところ、皆さん「どちらも同じ重さ」と思っていたようです。
実際には面積の広い方が重くなりました。
バランス良く吊り合うのは力のモーメントが等しいからであって、必ずしも重さが等しくなるわけではないのですね。

その他、椅子に座った状態でおでこを押さえられると立ち上がれなくなることを体験してもらいました。
立ち上がるためには身体の重心を移動しなければならないことを学びました。

次回は「衝突とエネルギー」。
中学入試にも頻出の物理法則を調べるとともに、ガウス加速器という驚きの装置を作ります。

(濵田)

今月のおもしろ実験教室 「プラネタリウムを作ろう」

今回の実験は、プラネタリウム作り。実験というよりは工作といった感じで、とにかくまずはプラネタリウムを完成させることに集中しました。切って、折って、貼って、豆電球がショートしないよう配線を工夫してと、なかなか根気のいる工作でしたが、なんとかみんな完成させることができました。

いよいよここからが本当の実験です。
暗くした教室に移動し、自分のプラネタリウムを投影して星座の位置や動きを観察。

まずはカシオペヤ座や北斗七星を手掛かりに北極星を探します。
プラネタリウムの時間を進めても、北極星の位置だけは変わらないことを学習しました。

実は、プラネタリウムの時間を調節する部分を見るだけで、7月7日24時の空と10月7日18時の空が同じである、ということが一目でわかるようになっているのです!

七夕の夜と同じ織姫&彦星&天の川を、10月にも見ることはできるということです。

むずかしい話ですが、中学受験や高校受験でよく出題される問題ですので、それまで手作りプラネタリウムを大事にとっておけば、きっと役に立つことでしょう。

来月は21日(土)、夏休み企画でなんと二本立て!

10時半からは「電熱線の科学」。
電流と抵抗について調べ、発泡スチロールをきれいに切れる電熱線カッターを作ります。

13時からは「コールドパックを作ろう」。
発熱反応や吸熱反応を確かめ、市販の瞬間冷却剤を再現するクールな実験です。ご希望の人はそれぞれお申し込みください。

(濵田)

今月のおもしろ実験教室 「手づくり顕微鏡で観察」

4月の「スライム」に続いて、今月も定員いっぱいの賑やかな実験となりました。

まずはガラス玉をストローに差し込んだだけの「単レンズ式顕微鏡」を作ります。

非常に簡単な道具ですが、これだけでも肉眼では見えなかった印刷物のドット構造が見えるようになることを確かめました。

次に、もう少し精巧につくられた小さなガラス玉で単レンズ式顕微鏡を作り、その上から凸レンズを被せて観察する「複レンズ式顕微鏡」を作ります。

倍率が高くなった分、観察できる範囲は狭くなるため、観察対象を見つけるのに皆さん苦労しているようです。

また、凸レンズを通して見ると上下左右も反対になってしまうため、単レンズ式顕微鏡よりもコツをつかむのに時間がかかります。

しかし、苦労した甲斐あって、先ほど観察した印刷物のドット構造がよりくっきり大きく見えたときは小さな感動を覚えます。
肉眼ではなめらかに見えていた0.5ミリメートルほどの「P」の文字は、たった10個のドット(点)で描かれていたのですね!

あとは付属品の生物標本プレパラートを観察していきます。アリ、蚊の頭、トンボの羽、ハチの脚、蚕、アブラムシ、カビ、松葉、ヒマワリの茎、上皮細胞……等など、全部で18種類の中からランダムに3つ選ばれています。自分の標本が何なのか?友だちの標本はどうなのか?等と最後まで質問の絶えない賑やかな実験でした。

来月は24日(日)10時半から、「プラネタリウムを作ろう」を予定しています。
(濵田)

今月のおもしろ実験教室「スライム・高分子の化学」

2018年度最初のおもしろ実験教室は、「スライム・高分子の化学」でした。

いつの時代もスライムは子ども達に大人気で、今回も定員いっぱいの10名による、とても賑やかな実験となりました。

まずは普通にスライムをつくり、その性質や作り方のコツを確かめました。
その後、クエン酸をかけたり、塩をふりかけたりして、スライムの分子構造を学びます。
スライムは、PVA(ポリビニルアルコール)という細長い高分子とホウ砂分子とで囲いをつくり、その中に水を閉じこめることでできる、固体と液体の中間であるゲル状の物質になったものです。
そこにクエン酸をかけると、ホウ砂と化学反応を起こして囲いがとけ、閉じこめられていた水が流れ出すため、スライムが溶けたように見えます。
また、塩が水分を吸い取ってしまう浸透圧という作用により、スライムが干からびて固くなります。

……と説明してみましたが、皆さん目の前のスライムに夢中で、ほとんど耳に入っていない模様(笑)
もう少し大きくなって化学を学んだときに、「あの時のスライムはこういう理屈だったのか!」と納得してもらえれば良いですね。

その後、砂鉄を入れて磁石にくっつくスライム、PVAの代わりにボンドを使った白スライム、そして夜光塗料を加えた光るスライムを作りました。

とても賑やかで楽しい実験でしたが、机の上で寝そべるスライム、床にへばりつくスライム、机の中で目を光らせるスライム達を駆除するのに一苦労でした。

来月は27日(日)10時半から、「手づくり顕微鏡で観察」を予定しています。

(濵田)

今月の「おもしろ実験教室」

実験教室今回の内容は「空気砲を作ろう」です。

空気や風って目に見えないですよね。ただ空気の流れを感じたり知ることはできます。

ビーカーに入れた水の中に色のついた水を流し込むと”うず輪”ができて、どのように流れていくかがわかります。またストローを用いて少し離れた所のろうそくの火を空気砲として消したり、炎の形の変化を見ることができます。

2月のおもしろ実験教室は2月17日(土)『静電気を科学する』の予定です。

(鈴木)

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