| 2021.8.12 |
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身近な科学 |
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中学2年生(14歳)が持つ思考力で深く学ぶ |
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単元 |
電流とその利用 ： |
回路､磁界､電子 |
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学習の前 心得 ： |
電子や電磁波の発生はビックバーンから始まる |
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電力量と仕事 |
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法則とその利用 |
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| 実験 |
テーマ |
電熱線(ドライヤー）の熱量(J)と電熱量(J) |
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オームの法則 |
電流と電圧は比例する。オームの法則 |
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電流 I 、電圧 V、抵抗 R とする。 |
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| 方法 |
1 1000Wのドライヤーを |
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V=I・R |
I=V/R |
R=V/I |
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使う |
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電力 |
電力は、電流と電圧の積で表される |
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2 ドライヤーを100Vの電源 |
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電力＝電圧×電流 |
電力 ワット |
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につなぐ |
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熱量 |
熱量は、電力と時間の積で表される |
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3 ドライヤーを1秒間使い |
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熱量＝電力×時間 |
熱量 ジュール |
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電力、熱量を計算する。 |
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換算 |
熱量 |
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J （ジュール） と cal の換算 |
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4.2J＝１cal |
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| 結果･法則の利用 |
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抵抗の計算 |
電力 ＝ 電流 × 電圧 |
1000W ＝ 電流 × 100V |
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電力量は、電力と時間の積で表される |
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電流 10A |
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電力量＝電力×時間 |
電力量 J ジュール または kWh キロワット時 |
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オームの法則 電圧 ＝ 電流 × 抵抗 |
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抵抗 ＝ 電圧/電流 |
抵抗＝100/10 |
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１kWh ＝ 1,000×(60×60）ジュール |
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抵抗 は 10Ω |
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＝ 3600000 |
3600000J ジュール |
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電力(Ｗ)の計算 |
電力(W)＝電流(I) × 電圧(V） |
電力(W) ＝ 10A × 100V |
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電力 は 1000W |
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各家庭には電力量計(kWh)が使われ、その月の電力量が示される。 |
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熱量(J)の計算 |
熱量(J) ＝ 電力(W) × 時間(秒) |
熱量(J) ＝ 1000(W) × １(秒) |
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熱量(J) は 1000J(ジュール） |
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仕事(J)と電力量(J)の関係 |
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熱量(cal)の計算 |
1cal は 約4.2J |
熱量(cal） ＝ 1000(J)/4.2 |
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熱量(J)＝ |
電力(W)×時間(秒) |
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距離
時間 |
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電子は原子核と比べ非常に小さく。速さは光と同じ。 |
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熱量(cal) は 231.8cal |
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電力量(J)＝電力(W）×時間(秒） |
電力＝電流×電圧 （電子の流れ(速さ)と電圧） |
速さ＝ |
抵抗が大きいと電流は小さい。 |
直列回路では抵抗が大きいと電圧(V=I・R)が大きい。 |
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電力量(1J)＝１W×１秒(s)＝1W秒 |
１W＝１A×１V |
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電子は、抵抗に衝突・温度を上げ、発熱する。 |
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| ｢学び合い｣ ① 学習後に｢AIに残す言葉｣ 学習の「要旨」 を各自記録する |
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電力(W)＝ |
電力量(J) |
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電力量(J)はエネルギーの単位(J)を使う |
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(電子が抵抗に衝突しての発熱し水温を上げる) |
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| AIに残す言葉：電力、電圧、時間がわかると、電流、抵抗、電力量がわかる。 |
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時間(秒) |
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(熱量 ジュールやカロリー 1cal＝4.2J ) |
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| 検索項目 |
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電力量 |
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熱量 |
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電力量と熱量 |
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仕事(J) ＝ 力(N）×距離(m) |
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力＝質量×重力 (質量あるものに重力がはたらく） |
(重力で発電や水車を回しての発熱） |
力：N
(ニュートン) |
地球上では重力がはたらく。 |
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仕事(1J) = １N×１m |
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１N＝0.1Kg×9.8m/s2≒１N |
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(質量(1kg）と重力加速度9.8m/s2で10Nの力) |
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| 他に考えられる検索項目 |
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オームの法則 |
ジュールとカロリー |
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仕事率(W)＝ |
仕事(J） |
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仕事(J)を時間で割る。 |
電力量(J)/時間(秒) と 仕事事(J)/時間(秒) 、電力(W)となる |
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時間(秒） |
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仕事(J)はエネルギーの単位(J)を使う |
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| ｢AIに残す言葉」を読み、検索項目を付けることで深く学び |
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(位置エネルギー(mgh)、運動エネルギー((1/2）mｖ2）単位は(J)ジュールを使う) |
(※ただし、mは質量） |
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| 思考を深める(考える学習）へつなげよう |
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仕事率(W) と 電力(W) は同じワット(W)を使う |
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| 「学び合い」 ② 一覧 に同じ言葉が書かれていないか調べる |
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| 検索項目 |
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内容 |
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仕事(J)と電力量(J)は、電熱器・蒸気機関･熱機関･馬(馬力）などで行うことがある。 |
１馬力≒735.5W |
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| 抵抗の計算 |
電力、電圧がわかると抵抗がわかる。時間も分かれば熱量がわかる |
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| 電気料 |
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電力量 kcalh kcal時 で 表す。 |
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電気による熱量と仕事による熱量は関係ないと思いがちですが、エネルギーとして同じ単位(ジュール・カロリー）が使われる。 |
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一覧(電気･利用） |
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