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第81時
実験10 オームの法則
2018 1 26(金)
理科室はじめに
簡単な実験で、シンプルなグラフしかできませんが、子どもたちは大いに満足することでしょう。先生は1つひとつの手順を確認しながら、実験を支援します。準備室に抵抗器がたくさんあるなら、複数の抵抗器を組み合わせ(直列つなぎ&並列つなぎ)て遊ぶこともできます。関連ページ
実験6 オームの法則2年(2003年度)
実験4 電圧と電流の関係(オームの法則) 2年(2000年度)
図1:本時の学習プリント(クリックすると拡大します)
本時の目標
・オームの法則を調べるための回路を正しく組む
・5Ωと20Ωの抵抗について、電圧と電流の関係を調べる
・その結果をグラフにする
・抵抗値は、グラフの傾きであることを理解する(次時)準 備
生 徒 教 師
- 教科書
- 理科便覧
- ファイル
- 本日の学習プリント(1 /人)
- 電圧計 (1/班)
- 電流計 (1/班)
- 抵抗器5Ω (1/班)
- 抵抗器20Ω (1/班)
- リード線 (1/班)
- 電源装置 (1/班)
授業の流れ
(1)本時の授業内容の紹介 (1分)
前の時間に、本時に授業内容は説明済みなので、理科室に来た生徒から準備を始めます。ただし、新しく使う実験装置があります。2つの抵抗と大きな電源装置です。一通り準備が終わったところで号令係りにお願いし、始業の挨拶を行います。
図2:本時の実験装置(始業前に板書しておく)(2)本時の回路図(1分〜3分)
本時の回路図を学習プリントに書かせます。前時と同じなので、早い生徒は10秒程度で完成です。
図3:本時の回路図(3)本時の理想的な結果 (7分〜10分)
私は検証実験を好みます。今回は5Ωと20Ωの抵抗器を使うことを知らせます。抵抗値が分かっていれば、電圧と電流の値は簡単な計算で求めことができます。ここで、下図4を見てください。ここには2本のグラフがあります。これは私が実験結果をグラフにすることを紹介したものです。
図4:本時の実験結果のまとめ方を解説した板書
図4のポイント
1)比例のグラフになる
→ 原点を通る直線になる
2)5Ωと20Ωを比較すると、流れやすさは4倍違う
3)上記1)&2)は正しいが、数値は違う
→ 正しい数値
5Ω:1V / 0.2A、2V / 0.4A、3V / 0.6A、4V / 0.8A、5V / 1A
20Ω:1V / 0.05A、2V / 0.1A、3V / 0.15A、4V / 0.2A、5V / 0.25A
図5:実験データをグラフにする方法に関する板書(4)実験手順の説明 (5分)
手順説明はさくっと終えます。ポイントは、正しく回路を組むことできるまで、電源装置に電源を入れてはいけないことです。下図6を見てください。ここにある手順(2)で、先生の合格印をもらってから、手順(3)に進むことを示しています。
図6:本時の実験手順本時の実験の使った電源装置は、電圧計と電流計が付いているので、わざわざ、計器を外付けする必要はありません。しかし、あえて電圧計と電流計をつけ、できるだけ詳しく調べることに意義があります。
(5)実習:オームの法則を検証する (20分〜30分)
抵抗はどちらから行ってもかまいません。どちらからでも良いですが、5Ωの方が変化があって面白いかもしれません。先生は机間巡視しながら、電流計や電圧計のマイナス端子を正しく選択できているか確認してください。電圧1V、2V、3Vはマイナス端子『3V』ですが、4Vからはマイナス端子『15V』に付け替えます。
図7:電圧計の目盛りを見ながら、電源装置のつまみを回す様子電流50mAはマイナス端子『50mA』ですが、100mAから500mAまではマイナス端子『500mA』、それ以上はマイナス端子『5A』に付け替えます。
1Vから7Vまでの測定を終えたら、それをグラフにします。グラフができたら挙手し、先生の点検を受けます。合格なら合格印がもらえます。このようにして、5Ωと10Ωの抵抗について、2本のグラフを完成させます。2本できたら、次は、2つの抵抗を直列つなぎにして行います。それも合格したら並列つなぎに挑戦しますが、並列つなぎは回路を組むことが難しいようです。実験データを取る前に、先生の点検を受けるように指示してください。
図8:5Ωと10Ωの抵抗を直列つなぎにして測定する様子(6)本時の感想、考察 (5分)
図9:本時の板書
左下には、抵抗器2本の直列つなぎと並列つなぎを図示してある
授業を終えて
完璧な比例グラフができるので、子どもたちは満足していました。簡単なように、単純なように見えても、きちんと確認できることは子どもにとってとても嬉しいことなのです。『グラフの傾き=抵抗値』は、次時に確認します。今日は実験中心の授業なのです。
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