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1 5 年理科 電流電流のはたらきのはたらき 発電や蓄電の学習を通して 電気の見方を深めてきた子どもたち ここでは 電気が運動エネルギーや熱エネルギーに変換され 私達の生活に不可欠な大切なものという意識を育みます 1. 電気エネルギーエネルギーの見方見方や考え方を深める 本単元は 電流による磁力の発生や電磁石のはたらきについて それらにかかわる条件に目を向けながら調べ 問題を計画的に追究する能力を育てていくことがねらいである 学習内容の柱は, 電流により磁力が発生する ことである 子どもはこれまでに, 電流が物を光らせたり, 動かしたりすることができるという見方や考え方を獲得してきている それを一歩進め 電流には磁力を発生させ物を動かす働きがある ことを例に, 電気のエネルギーとしての見方や考え方を深めたい また モーターや空気ポンプなど日常生活の中で利用されている電気機器を学習の中に組み入れ 電流のはたらきが日常生活の中で生かされていることや 家庭や社会において重要な役割を果たしていることを実感させたい 2. 磁力の発生発生を核に 子どもは, 電気の様々な働きについて当たり前のこととしてとらえている 子どもの身の回りは溢れんばかりの電化製品で囲まれ, スイッチをONにすると働くことが, 日常なのである それらを見直し, 電気の働きに目を向け, 電流が磁力を生み, 動力などに利用され生活の中で欠かせないものになっていることに気づかせたい そこで, 単元の導入で簡単なモーターを提示する すると, コイル ( 導線 ) に電流が流れることで磁石のような力を生じ, 動くことに興味をもつ そして, どうして動くのか疑問をもつのである ここから, 導線を流れる電流と磁場との関係に興味を抱き さらに電磁石と永久磁石を比べて調べる活動へと発展していく その中で, コイルが鉄を磁化する働きや極性があることをとらえていく 鉄心のないコイルは磁場を発生させるが, 磁力が弱い つまり, 鉄を引きつけないのに, 極があるという子どもにとって未知の事象と出会うことになる ここでの追究で, コイルの中に磁石の力のもと ( 磁場 ) があること, それを強くして鉄などを引きつける力に変える役割が鉄心であることをとらえさせていきたい 3. 電磁波の働きをきを利用利用したものへのしたものへの着目 コイルに電流を流すと そこに視覚では確認できない磁場が発生し 釘を引き寄せる 方位磁針の針を動かすなどの現象が起きる 子どもは この電磁石の性質を調べていく過程で その目に見えないが 確実に存在する働きを実感していく 日常生活の中にも磁場の作用と同様に 家電製品のリモコンや自動ドアなど 目には見えないけれど離れたものに作用する 直接触れていないのに物を動かす 事象は数多く存在する これらの事象を取り上げ 人間の目に見えない赤外線やX 線などの電磁波が身の回りに存在していることに気付かせ 身近な生活に役立てられていることを実感できるようにする

2 電流電流のはたらき (13 時間 ) 主な学習活動 第 1 次電磁石のはたらき (6) 指導上のポイント 電気のはたらきで動いたり働いたりする ものを調べよう モーター エアーポンプなど コイルを利用して動かしたりはたらかせたりし ているものの観察を通して コイルと磁石の存 在に気づかせていく 導線を巻いたもの( コイル ) と磁石で動かして 教師自作による簡易モーターを提示し 自分た いるんだ! ちでも作ってみたいという意欲を引き出し製作 コイルに電流が流れると力のもとが生まれるの する かな コイルが磁石と反発して回るの 簡易モーターを回転させてみることから コイ かな ルと磁石の関係について問題をもたせるように 電流を流さないと止まるね する 釘が入っていなくても回った 電池や磁石を増やすと速く回ったよ! 電池の消耗による影響を なくすには電源装置の利 コイルは磁石になっているのだろうか? 用も考えられる コイルと永久磁石を比べて調べてみよう 3 年生の既習を生かし 永久磁石の性質がコイ 鉄を近づけて 極について ルにあるか調べていく 永久磁石との共通点と相違点 ( 電流が流れてい 電流を流すと磁石の S N 極があるよ るときだけ力が生まれる 電流の向きにより極 はたらきをする 電流を逆にすると 極 が変わる ) をとらえ さらに 鉄心がないとき 電流を切ると落ちる も入れ替わるよ! について考えを引き出していく 鉄芯のない簡易モーターも回ったよね 鉄芯のないコイルも磁石なのだろうか 鉄芯がないときには 極はあるのに鉄を引きつ けないという事象に出会う この事象について 鉄を近づけて 極について 子ども達が問題意識をもち 追究していくようにする 鉄芯がないとつかない 方位磁針が動いた 中に釘が吸い込まれた コイルの中に力が 子ども達がもっているコイルの磁力を強めたい コイルは電流が流れているときだけ 磁石と同 という願いを引き出し さらなる追究につなげ じはたらきをするんだ この磁石のはたらきが ていく 鉄芯を入れると強くなるんだ

3 主な学習活動 第 2 次電磁石の力 (5) 指導上のポイント 電磁石のはたらきをもっと強くするために 電磁石の力を強くしたい という子どもたちは どうするとよいのだろうの願いをもとに 電流量や巻き数 巻き方など電流量を変えて巻き数を変えて様々な工夫ができるようにする 電流計を用いて ある程度定量的に電流量と磁 力の関係を調べられるようにする 電池を増やすと 1 個 巻き数が多いほど鉄が 電流量や巻き数を増やすと 磁力は強まるが の時より多くついた多くつくんだね単純な比例関係にはならないことに留意する 電池を 2 個にしても 巻き数を 2 倍にしても 2 倍にはならない 2 倍にはならない 電流量も 2 倍になら でも 電流の量は変わ 変える条件と変えない条件の条件制御をしっか ないよらないねりさせ グラフ化するなどして 電流の磁力に 巻き方によって 磁力 は少し違ったよ 導線の巻く位置によっても磁力が変わるこ生に位置付いている ) とがあるよ 使われていない部分が熱に変わっていることに も気づかせたい ( 電流による発熱の学習は6 年 電磁石の強さは電流や巻き数によって変えられるんだ 電流は すべてが磁力として働くわけではないんだね 巻き方や巻く位置によっても磁力は変わるよ 第 3 次電磁石の利用 (3) 磁力のように 他にも見えない力はあるの? テレビの電波 リモコン 携帯電話の電波 リモコンはつながっていないのに ボタ ンを押すとなぜ反応するのだろう? 子どもの身近な事象を取り上げることで 生活 との結びつきを意識させたい デジカメを使うとレンズが光っているよ デジカメを通すことで 赤外線の存在を確認し 光 ( 赤外線 ) が機械を動かしているんだリモコンから光が出ていることを気づかせたい 赤外線の進み方を調べてみよう ガラスで反射するよ 薄いものなら通り抜 リモコンの向きや場所を変えたり レンズを使 まっすぐに進むよけるよったりして 反射する 透過する性質にも気づか リモコンは 反射したり通り抜けたりする赤 外線を出して機械を動かしているんだ 赤外線でラジオの音が乱れるよ せたい ラジオ (AM) のアンテナ付近でリモコンの赤 外線を発信すると音声が乱れることから 赤外 生活の中には目に見えない力があるんだ 線が広がる範囲を確認し その存在を実感する

4 授業例 授業のねらいリモコンの向きや位置を変えながら機器本体の反応を確かめる活動を通して, 赤外線の進み方について考え, 目に見えない電磁波の存在を実感することができる 主な学習活動指導上のポイント 前時まで磁力のように 見えないえない働き をもつ家電製品のリモコンについて調べ, 赤外線という見えない電波がリモコンから発信され, 機器本体が操作できることについて学んでいる その中で, リモコンから機器本体まで, どのように赤外線が進むのかについての疑問をもっている リモコンから出る赤外線はどのように進むのだろう? 送信部を手で押さえると, 機械は反応しなかったよ ワークシートにリモコンリモコンからから本体本体までのまでの赤外線赤外線の進み方を絵で表す活動 1 前時の赤外線の存在に気付く活動の中から, 赤外線の進み方についての気付きを想起させる 赤外線は, 薄いも 水の波紋のように 体やものに当たる のなら通り抜ける 広がっていくと思 と赤外線は反射す と思う う るはず 実際に赤外線赤外線の進み方を調べるべる活動 ワークシートに赤外線の進み方についての考え方を図に表すことで, 見えない赤外線をイメージ化する 送信部を押さえても赤外線は通り抜けた でも厚いものを間に置くと, 通り抜けない リモコンを本体にまっすぐに向けなくても赤外線は届いた すこし向きがずれていても届いた 正反対の方向にリモコンを向けても, 赤外線は本体に届いた 物に当たって反射している でも, 距離が長くなると届かない 赤外線の進み方を調べる際には, 他のグループのリモコンの働きが影響しないように, グループ毎に異なる機器を使用する 赤外線は光のように物に当たって反射するんだ波のように広がっているようだ距離が離れると赤外線の力は弱まっていくんだワークシートにリモコンリモコンからから本体本体までのまでの赤外線赤外線の進み方を絵で表す活動 2 見えない赤外線の動きがイメージできたよ 実験ではっきりしたことを基に, 赤外線の進み方を図に表すことで, 赤外線の存在を実感させる 見えない働きをもつものについての振り返りを書く

5 発展的な学習学習のアイディア 目に見えない働きをもつものを探そう (2 時間 ) 主な学習活動 リモコンから出る赤外線のように, 目に見えない働きをするものを想起する 指導上のポイント 身の回りの携帯電話やテレビの電波など, 直接つながっていないのに情報を届けたり, 紫外線のように, 触れていないのに殺菌したりする事象が数多く生活の中に利用されていることについて実感させる インターネットや書籍等の資料を基にして, 紫 外線や放射線などの言葉を学び, その働きにつ いて調べる 目に見える光とテレビの電波, また, レントゲ ンで利用されている放射線などが, 同じ電磁波 の仲間であることについて気付かせる それぞれ調べたことをもとに, イラストや表を 用いてわかりやすくまとめる 自分の生活と結びつけてまとめることで, 電磁 波の有用性や必要性について気付かせる ( 例 : マイクロ波と電子レンジ ) 資料 電磁波とは電磁波と聞くと難しく感じられますが, 携帯の電波が悪い や 太陽の光がまぶしい など, 日常の会話に出てくる 電波 や 光 も電磁波の一種です 今では, 自然界で発生する電磁波だけでなく, テレビやラジオの電波や電子レンジのマイクロ波などの生活に必要不可欠なものから, コンクリートの非破壊検査に利用されるX 線など, 現代社会において, 様々な用途で電磁波が利用されています 電磁波の性質 電磁波は, 電離放射線と非電離放射線に分けられます 電離放射線は大きなエネルギーを持ち, X 線やガンマ線など量によって生体組織に影響を与えるものを指します また, 非電離放射線は, エネルギーが小さく, 可視光や赤外線など, 生活の中で多く利用されています 太陽光にも含まれる紫外線は電離放射線と非電離放射線の境界にあり, 皮膚がんを引き起こすなど, 生体組織に影響を与えます 一般的に放射線とよばれるものは, 電離放射線のことを指しています 光と同じスピードで,1 秒間に 30 万 km 進みます ( 秒速 30 万 km) 目に見える光 ( 可視光 ) などは透過しませんが,X 線などコンクリートや人体を透過するものも あります

6 電磁波の種類 種類利用方法や特徴波長 電離放射線 ガンマ (γ) 線 エックス (x) 線 注射器等の医療品の滅菌 ジャガイモの芽止め他 レントゲン写真やCT 材料の非破壊検査 1/10 11 mm 1/10 7 mm 紫外線 蛍光灯の光源 食品やブラシの殺菌 1/10000 mm 光 可視光線 人間の目で感じることができる波長の光 照明や光学機器 5/10000 mm 赤外線 家電製品のリモコン サーモグラフィー( 熱映像装置 ) 1/100 mm サブミリ波 宇宙開発 ( 天文観測 ) 0.5 mm 電 磁 波 非電離放射線 電 波 マイクロ波 ミリ波 (EHF) センチ波 (SHF) 極超短波 (UHF) 超短波 (VHF) レーダー 無線通信 携帯電話, 無線 LANなど無線通信 電子レンジ 地上デジタルテレビ, 航空無線やアマチュア無線などの通信 地上アナログテレビ,FM 放送や船舶無線などの通信 5 mm 5 cm 0.5 m 5 m 短波 (HF) 国際放送, ラジオ放送, アマチュア無線などの通信 50 m 中波 (MF) AMラジオなどの通信 船舶や航空機のビーコン 0.5 km 長波 (LF) ラジオなどの通信 船舶や航空機のビーコン 5 km 超長波 (VLF) 船舶航法 ( オメガ航法 ) 50 km 電磁界 極低周波 (ELF) 送電線や電力設備から生じる電磁波の性 質が無視できるくらい小さいもの 6000 km

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