7.データ
豆電球の抵抗値は 3. 8Ｖ用＞2.5Ｖ用です 電源装置は 3V 以下で使用して下さい
2.5 V 用V用3.8V用
2.5V 用 3.8V 用
図１. 図 2.
資料を読んで調べよう
資料を読んで，質問に答えてください．
授業展開 D
豆電球の明るさを決定する要因を調べよう
授業展開 D －読み物資料－
2 個の抵抗を直列につないだ回路と並列につないだ回路について，流れる電流を水の流れ に置き換えて考えます（図 1）．直列回路の場合（図 1a），2 個の抵抗に同じ電流が流れます
（図 2a）．並列回路の場合（図 1b），回路が分かれる前後で電流の大きさが変わりません（図 2b）．
図 1 電流の水流モデル 図 2 回路を流れる電流の関係
電圧の大きさは，川の落差に例えることができます（図 3）．直列回路の場合（図 3a）， 各抵抗にかかる電圧の和が，電源の電圧に等しくなります（図 4a）．並列回路の場合（図 3b），各抵抗にかかる電圧が同じで，それらは電源の電圧に等しくなります（図 4b）．
図 3 電圧の水流モデル 図 4 回路に加わる電圧の関係
図 3 を用いて，回路に流れる電流，電圧をさらに詳しくみてみましょう．
直列回路の図 3a のとき，一番目の水車と二番目の水車を流れる水（つまり，電流）は同 じです．落差(つまり，電圧)も同じでしょうか．電圧は，オームの法則（V=RI ）より，「抵
抗×電流」で求められます．この場合，電流は同じなので，抵抗が大きい方が，電圧は大 きくなることがわかります．
並列回路の図 3b のとき，左の水車と右の水車の落差(つまり，電圧)は同じです．流れる 水(つまり，電流)も同じでしょうか．電流は，オームの法則より，「電圧÷抵抗」で求めら れます．この場合，電圧は同じなので，抵抗が大きい方が電流は小さくなることがわかり ます．
次に，1 つ 1 つの抵抗の大きさと全体の抵抗の大きさとの関係を考えます．
抵抗を直列につないだ場合（図 5a），水流モデルで考えたように，
V = V1 + V2 ・・・① オームの法則から，全体の抵抗をRとすると
V = RI , V1 = r1I , V2 = r2I これらを①に代入すると
RI = r1I + r2I 両辺をIで割ると
R = r1 + r2
であることがわかります．
つまり，抵抗r1 とr2を直列につないだ場合の全体の抵抗(合成抵抗)Rは，次の式で求め ることができます．
R = r1+ r2
次に，抵抗を並列につないだ場合（図 5b），水流モデルで考えたように，
I = I1 + I2・・・② オームの法則から，全体の抵抗をRとすると
I = V/R , I1 = V/r1 , I2 = V/r2
これらを②に代入すると
V/R = V/r1 + V/r2
両辺をVで割ると
1/R = 1/r1 + 1/r2
であることがわかります．
つまり，抵抗r1 とr2を並列につないだ場合の全体の抵抗(合成抵抗)Rは，次の式で求め ることができます．
1/R = 1/r1 + 1/r2
図 5(a)抵抗器の直列つなぎ 図 5(b)抵抗器の並列つなぎ
電球が光る原理について考えます．電球は，ガラス容器に発光体であるフィラメントを 取り付け，容器内をアルゴンなどの不活性ガスで満たし，密閉してあります．フィラメン トは抵抗値が非常に高いタングステンという金属でできており，電流が流れると，フィラ メント自体の電気抵抗によって高温に熱せられ，白熱化し，やや赤みを帯びた白色光を発 します．このとき，熱と光が同時に発生するため，電球の温度が上昇します．
100W の電球は，1 秒間に 100J の熱や光のエネルギーを出します．この熱や光のエネルギ ーは，電気エネルギーが移り変わったものです．電気エネルギーが一定時間に光や熱など を発生させたり，物体を動かしたりするはたらきは，電力という量で表されます．電力は，
電気器具にかかる電圧と流れる電流の積で求められます．
電力〔W〕＝電流〔A〕×電圧〔V〕
電気器具に記された電力表示は，その器具が消費する電力を示しています．例えば，「100V 1200W」の表示がされている場合，100V の電圧で使用したとき，その電気器具が消費する電 力が 1200W であることを表しています．電力が大きいほど，1 秒間あたりにたくさんの電気 を消費し，電気機器による光，音，熱，運動などのはたらきが大きくなります．
最後に，電熱線から発生する熱量は何によって決まるのかを調べる方法として，3 種類の ヒーターA，B，C（抵抗：2Ω，4Ω，6Ω）を使った実験を紹介します．まず，図 6 のよう に装置を組み立てます．ヒーターに加える電圧を 6.0V に調節して，電流の強さを測定しま す．次に，水をゆっくりかき混ぜながら，1 分ごとに 5 分間，水温を測定します．そして，
ビーカーを別のものにかえ，別の 2 種類のヒーターに 6.0V の電圧を加えた場合についても 同様に調べます．
上記の方法で実験を行った結果，3 種類のヒーターに加えた電圧と電流の値は表 1 のよう になりました．また，電流を流した時間を横軸に，水の上昇温度を縦軸にとって，グラフ に表すと図 7 のようになりました．表 1 からわかる 3 種類のヒーターの電力を横軸に，5 分 間の水の上昇温度を縦軸にとって，グラフに表すと図 8 のようになりました．電熱線から 発生する熱量は，電流を流した時間に比例すること，電力に比例することがわかります．
図 6 実験装置
表 1 ヒーターに加えた電圧と電流の関係
図 7 電流を流した時間と水の上昇温度の関係 図 8 電力と上昇温度の関係
※図 1~8，表 1 は『未来へ広がるサイエンス２（啓林館，平成 23 年検定済み）』より引用．
電圧［V］ 電流［A］
ヒーターA（2Ω） 6.0 2.7 ヒーターB（4Ω） 6.0 1.5 ヒーターC（6Ω） 6.0 0.97
問題
市販の電球 A~D を購入し，抵抗値を調べたところ，電球 A，C の抵抗値は 100Ω，電球 B，
D の抵抗値は 250Ωでした．これら 4 つの電球と家庭用電源 100V を用いて，下図のように つなげたとき，４つの電球の明るさの順番とその理由を答えてください．
A
B
C D
口
資料２（提出）
理科の授業展開を再考する
氏 名 男･女 勤務校種
教職年数 ア．1年未満 イ．1～5年 ウ．5～10年 エ．10～15年 オ．15年以上 専門教科（最も得意な教科）
4 つの授業展開を体験していただきました（A.自由に調べてみよう B.手順にそって 調べてみよう C.知識を活用して調べてみよう D.資料を読んで調べてみよう）．
以下の質問にお答えください．
１．通常，あなたが最も多く行っている授業展開は，A～D のうちのどれに近いですか． A～D のうち，１つ お答えください．
２．あなたが最も望ましいと思った授業展開は，A～D のうちのどれでしたか．A～D の うち，１つお答えく ださい．
３．上記の１と２に違いが生じた方にお聞きします．違いが生じた理由をお答えください．
４．あなたが感じた授業展開 A～D の特徴をお聞きします．A～D の特徴を表すキーワー ドをお答えください（複数可）．
A B
C D
(裏面へ続く)
５．本日，あなたが行った授業展開の順番をお答えください．
（ ） → （ ） → （ ） → （ ）
６．授業展開 A～D をどの順番で行うのが望ましいと思いますか．理由もお答えください．
７．授業展開A～Dを行っているときに感じた，あなたにとっての難易度，時間について， ア～
オから1つ選び，○をおつけください．
・難易度 ･･･ ア.難しすぎる イ.やや難しい ウ.適当 エ.やや易しい オ.易しすぎる ・時 間 ･･･ ア.足りない イ.少し足りない ウ.適当 エ.少し余る オ.余る
A.自由に調べてみよう・・・・・・・・・・難易度( )，時間( ) B.手順にそって調べてみよう・・・・・・・難易度( )，時間( ) C.知識を活用して調べてみよう・・・・・・難易度( )，時間( ) D.資料を読んで調べてみよう・・・・・・・難易度( )，時間( ) ８．本日の研修会で学んだこと，今後のあなたの授業実践に活かしたいと思ったこと，感想等をお 書きください．
各授業展開での準備物（括弧内は準備物の個数）
授業展開 授業展開 A～C 授業展開 D
準備物
電源装置(1) 読み物資料(人数分) 豆 電 球 ホ ル ダ ー
(4)
2.5V用豆電球(4) 3.8V用豆電球(3) 端子台(2)
スイッチ(2) 両ミノムシリード 線(16)
電流計(2) 電圧計(2)
資料６ 授業展開に焦点をあてた教員研修プログラム 活動記録用紙
資料１(提出)
記 録 用 紙
○ 各班で1 名，記録係を決めてください．各班で 1冊作成し，提出していただきます．
○ 行った実験のすべてを記録してください．実験ごとに，実験の目的，方法，結果，
わかったこと等をお書きください．
あなたの班の最初の授業展開は？・・・・・ Ａ Ｂ Ｃ Ｄ (○をおつけください)
あなたの班のメンバー構成は？
小学校教諭｛専門(最も得意な教科)が理科｝・・・・・（ ）名 小学校教諭｛専門(最も得意な教科)が理科以外｝・・・（ ）名 中学校教諭｛専門が理科｝・・・・・・・・・・・・・（ ）名 中学校教諭｛専門が理科以外｝・・・・・・・・・・・（ ）名 高等学校教諭｛専門が理科｝・・・・・・・・・・・・（ ）名 高等学校教諭｛専門が理科以外｝・・・・・・・・・・（ ）名 その他 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（ ）名 合 計 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（ ）名