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回路で思考力を高めるプチ実験

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久しぶりの電気ネタです。今回は思考力を高めるプチ実験の紹介です。

思考力を高める回路実験

①豆電球とプロペラ

導線、電池、豆電球、モーター、プロペラを用意します。

回路をつくると電流が流れ、豆電球が点灯し、プロペラが回ります。普通ですね。しかし、ここからプロペラを外すと・・・

えーッ!
豆電球が消えてしまいました。何故でしょう?ちなみにモーターは回り続けています。ということは電流は流れているんですね。電流が流れているのに豆電球が消える・・・思考力が試されます。
生徒に理由を考えさせます。論理的に筋道をたてて考えさせることで思考力を培うことができます。
1つの結論が導けたら次の実験に移ります。

②2つのプロペラ

豆電球をモーターに取り替えて、プロペラを取り付けます。回路には2つのモーターとプロペラがとりつけられています。電池をつけると2つのプロペラが回ります。ここから、片方のプロペラを止めるとなにが起こるでしょうか?

1つ目の実験結果から予想を立てさせます。

正解は
止めなかった方のモーターの回転速度が速くなる
です。

2つの実験のまとめ

モーターというのは、発電機でもあります。つまり、磁界の変化を電流に変えることができるのです。モーターにプロペラを取り付けるということは抵抗を増やすということです。直列回路で2つ抵抗がある時、回路全体の電圧が一定なら、一方の抵抗が増えると他方の電圧が小さくなります。逆に一方の抵抗が減ると他方の電圧が大きくなります。

図で解説

電圧が一定で一方の抵抗が小さくなると・・・
他方の電圧は大きくなる。
電圧が一定で一方の抵抗が大きくなると・・・
他方の電圧は小さくなる。
一見すると今回の実験と逆の結果になりそうですが、なぜこのようなことが起こるのでしょうか?ポイントとなるのはモーターによる「逆起電力」です。
モーターの回転が増えるほど、逆起電力が大きくなるので豆電球がついたり消えたりするのです。
簡単な実験装置でも思考力を高める問題が作れるということがわかりました。子どもには少し難易度が高いかもしれませんが、先生方向けの理科の研修にはオススメです。ぜひやってみてください。
※2018年5月4日追記
本ブログ記事の内容が間違っていました。tottoさんから正しい情報をいただき訂正させていただきました。tottoさん、ご指摘本当にありがとうございます。

ふたばのブログが本になりました。(先生向け)

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自己紹介(PROFILE)

窪田 一志

窪田 一志

1986年生まれ、近畿大学農学部卒業、理科コア・サイエンス・ティーチャー(CST)養成課程修了
家庭教師、個別指導、塾講師を経て、神奈川県で5年間中学校理科教師として勤務。現在は大阪府の公立中学校で理科の楽しさを子どもたちに伝えるため日々奮闘中。
教材や教具、デジタル教材の開発、効果的なICT機器の活用方法、カードゲームや問題解決を通してのコミュニケーション能力の育成など自らの実践に基づいた教育活動を展開中。
ブログのアクセス数は月7万pvを超え、ブログがアプリ化されるなど勢いのある教育研究者 兼 教育実践者。記事執筆、研修・講演依頼、書籍化についてはお問い合わせフォームからお願いします。

【著書】
100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100[明治図書出版]
【協力実績】
株式会社 NHKエデュケーショナル
国立科学博物館
株式会社 朝日新聞社 企画事業本部文化事業部
株式会社 高純度化学研究所
株式会社 アスウム
株式会社 学映システム
東京学芸大学 理科教育学分野
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