おもちゃでエネルギー変換を考える

(C)TOSSインターネットランド>中学校>理科>エネルギー　　　　　　　　　　　　　作成：小森栄治（TOSS中学）

おもちゃでエネルギー変換を考える
　　～生徒を引きつける導入教材～

■ポンポン丸（ろうそく船）
　昔懐かしいブリキのおもちゃである．私が小学生の頃，たらいに浮かべて遊んだものと全く同じもの．
【入手先】……むかしのおもちゃを売っているお店（８００円前後）
　　　　　　　　　中村理科（１２６０円）

【授業でどう使うか】　授業展開，発問と生徒の発言の概略
・エネルギー変換の導入（化学エネルギーからの変換例）で用いる．
・生徒を回りに集め，ろうそくに点火して船を走らせる．
　音を立てて走るようすに，生徒はびっくりする．　→動画はここをクリック．
・「この船は何エネルギーで動いていますか？」
　火がついているので，「熱エネルギー」に気づく．
・「熱エネルギーのもとは何ですか？」
　→「ろうそくです」
　「ろうそくのもっているエネルギーを何といいますか？」
　→「化学エネルギーです」
・「では，今ここで起こっているエネルギーの変化を最初から全部いうとどうなりますか？」
　→「化学エネルギーから熱エネルギー，熱エネルギーから運動エネルギーです」

【使用にあたって】
・授業で扱うときは，コンテナボックス等に水を入れて浮かべて走らせる．
・火をつける前に，付属のストローでパイプに水を満たすことになっている．
　ストローより，プラスチック注射器やスポイトを用いた方が簡単である．
・ろうそくは，新品の長いものより短い方が使いやすい．
・火を使うので，教師がいないときに生徒が勝手に遊ばないように注意しておく．
　「遊びたい人は先生に申し出て許可をもらってから火をつけなさい」と言っておき，マッチは出しっぱなしにしないで教師が管理する．

■とことこマンモス
　これも，昔はやったおもちゃ．糸につるされたおもりでマンモスが歩く．
　電池を使わないで動くおもちゃは，今の生徒の目には新鮮に映る．
【入手先】おもちゃ屋さん，中村理科（924円）

【授業でどう使うか】　
・エネルギー変換の導入（位置エネルギーからの変換例）で用いる．

■スペースワープ（バンダイ）
　直径１センチぐらいの鉄球が転がるだけの単純なおもちゃ．しかし，見ていて飽きない魅力がある．
　新任の頃（1980年代前半），冬休みに数日かかってコースを組み立てた．
　けっこう高くて買うときに迷ったが，今後授業でずっと使えると思い，一番大きなセットを買った．
　その後，20年以上，エネルギーの授業のたびに生徒の興味関心を集めている．
【入手先】　製造中止となり，入手困難であったが，2005年２月にバンダイから復刻される．

３回転ループの部分を拡大．

【授業でどう使うか】　授業展開，発問と生徒の発言の概略
・生徒を回りに集める．布などでカバーをしておいてサッとはずすと効果的．
　鉄球をスタート地点から転がす．
　スピードを上げ，コースを走るようすに，生徒はびっくりする．
　　　→動画は，ここ（全体，ループ）をクリック．
・「鉄球は何エネルギーで動いていますか？」
　→「位置エネルギーです」
・「今ここで起こっているエネルギーの変化を言いなさい」
　→「位置エネルギーから運動エネルギーです」
・「コースの最後の方では，スピードが落ちてしまいます．その原因は？」
　→「摩擦です」　（空気抵抗もある）
・「スピードが落ちているときの，エネルギーの変化は何エネルギーから何エネルギーですか？」
　摩擦による熱の発生を扱っていないと難しい．
　→「運動エネルギーから熱エネルギーです」

【使用にあたって】
・あまりにも生徒の興味を引きつけてしまうので，最初は布などでかくしておいてから登場させる．
・鉄球が脱線して落ちたときに拾うために，割り箸などに磁石を貼りつけたものを用意しておくとよい．
・授業終了後は，休み時間に出しておき，遊ばせるとよい．飽きずに何度でも見ている．
　ただし，玉の紛失には注意したい．（東急ハンズで入手可能）