ＦＮの高校物理
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私は高校の理科教員です。自分がする授業の補講用に作っています。高校物理に関係した話題です。
おわび：最近「ナンバ走り2～4」の映像ファイルをダウンロードされる方が多く、アクセスされてもなかなか繋がらない状態が生じております。映像ファイルの提供をやめる道もありますが、御覧になる方の便を考えますとそうもいきません。御不自由をおかけしますが、なにとぞ御容赦下さい。
最新更新情報
2008/03/24 「放射性崩壊系列の数学」Ｎｅｗ！
2008/03/06 「放射性年代測定法」
2008/02/11 「核種表と放射性崩壊過程」
- 文化祭ネタの物理学
はじめに １．パラフォイル凧 ２．ゴジラ ３．ソーラーバルーン ４．熱気球 ５．ドライアイス雲
- ロトスコープの制作
ロトスコープは回転系の出来事を止めて見せてくれます。ロスビー循環(地学の気象で出てくる)の実験をこの目で確かめたくて作りました。
- コリオリ力とは
進行方向に対して直角に働くコリオリ力は初めて学ぶ人にとってなんとも不思議な力です。なぜそんな力が働くのか説明します。
- 開平、開立の筆算法メカニズム
昔の高校生は開平の筆算法を学んでいましたが、今の教育課程ではやりません。とても残念です。
- 明視距離とレーウェンフックの顕微鏡
虫メガネや顕微鏡の倍率に明視の距離というのが出てきます。最初なんのことか解らず苦しみましたが、最近やっとその意味が解りました。
- キャベンディシュの地球の重さ測定実験（1798年)における”ねじり秤”について
万有引力の重力定数を求めたH.Chavendishの有名な実験の説明です。教師に成り立ての頃(１９７９年)した実験です。
- ネットワークを支える６つの技術
ネットワークを勉強し始めた頃(１９９４年)、その中の言葉の意味が解らずジャングルの中に迷い込んだようで、もがき苦しみました。しかし結局ここに書いた６つの技術で尽くされると解ったとき、ネットワークの本質が解った気になりました。そのころ書いた覚え書きです。
- スキーの理論
理論と言うほどおおげさなものではありません。スキーが楽しくて仕方がなかった若いころ書いたものです。今度修学旅行でスキー研修に行くのでアップしました。
- 発電機とモーターの理論
電磁誘導現象との関係を明らかにして、その本質を論じます。現代文明を根幹のところで支える驚異の現象です。
- 潮汐力について
潮の満ち引きについての説明です。教科書の説明は不十分でわかりにくいので、大いに努力して解りやすくしました。
- ユーラシア事情１９７５年
若い頃した旅の記録です。その後世界は大きく変わりましたが、１９７５年当時のアジアの真実の記録です。共産主義国家の崩壊前の姿、平和な時代のイラン、アフガニスタンがあります。若者よ世界を見て歩こう。
- 社会主義とは何だったのか
１９９１年３月１日に、当時担任していた卒業生に贈った文章です。
- 回折格子による光の干渉縞
光学の回折格子による干渉縞には［スリットが有限の幅であること］と［光が当たる部分の格子幅が有限であること］に伴う干渉が［格子による干渉］に重ね合わさって現れます。高校物理でごまかしている所の説明です。
- ガウスの法則（静電気学）
静電気学でとても重要な法則なのに教科書ではきちんと説明されません。高校生向けに説明します。
- 古典天文学（プトレマイオス、コペルニクス、ケプラー）
天文の話は高校物理では万有引力の所に少しだけ出てきます。しかしプトレマイオスは誤解されています。またケプラーの偉大さが十分説明されていません。とても面白いところなのに残念です。
- 高電圧送電が有利なわけ
オームの法則や電力を学習するとき、電力を発電所から遠隔地に送るにはトランスで電圧を上げて送ると損失が少なく有利だと習います。なぜ有利か説明します。
- ボーアの水素原子モデル
ボーアの原子モデルは高校物理の最後で習います。しかし教科書の説明は今ひとつわかりません。そこを説明します。
- 高等学校の生活
担任している生徒が３年生になりました。物理と関係なくて申し訳ないのですが、我がクラスの生徒向けの話です。
- 万有引力の法則への補足
有限の大きさの物体（球）間に働く公式の説明です。教科書では説明されないところです。
- ドルトンの分圧の法則と混合気体の状態方程式
最初習うときに分圧の意味がなんとなく理解できない所です。そこを説明します。
- 防衛大学校見学報告
半年前（２月）の見学ですが、この方面に興味のある生徒のために。また自衛隊という組織についての一考察として。
- 化学結合（イオン化エネルギーと電子親和力）
高等学校レベルでの化学結合の説明です。これは万有引力の法則で述べた結論の応用です。
- ナンバ走り１
ランニング界に革命を起こしつつある、エネルギーロスの少ない走り方についての説明です。
- <<酸と塩基の統合目次(フレーム版）>>
酸・塩基と平衡定数
化学Ⅱで習う難しいところです。平衡定数を用いて酸・塩基反応のｐＨ変化を議論します。
- 中和滴定曲線の数式による議論
化学Ⅱの話題です。数式とグラフを用いて酸・塩基の化学平衡を厳密に論じます。
- ｐＨ指示薬
平衡定数をもちいてｐＨ指示のメカニズムを考察します。
- 塩の加水分解
生命活動に於いて重要な働きをするメカニズムをわかりやすく説明します。
- 緩衝溶液
生体内の生化学反応で重要な働きをする性質の説明です。
- 波の反射
波の反射を教科書レベルよりもう少し一般的に図で説明します。
- アボガドロ数の測定法
どうやって測定するのか説明します。その中に含まれている独創性に着目。
- 放射性崩壊と半減期
放射性崩壊と指数関数の関係を説明します。放射能測定の鋭敏な感度の利用に注目
- ダイオードとトランジスター
高校物理の電気の所に少しだけ出てきますが、その作動原理が今ひとつ解りません。そこを高校レベルで説明します。
- 剣道修行
少子化に伴う生徒・教員数減により、我が剣道部も部活統廃合の対象に。そのため、この４月より部員募集停止・来年廃部に決定。このまま消えてしまうのは切ないので剣道修行に対する思いをここに記す。
- 有効数字（有効桁数）
物理では数値を表すとき １３２００００ ではなくて １．３２×１０6 と書きます。なぜそのように書くのか、その理由の説明です。
- ナンバ走り２（末續慎吾選手の場合）
短距離スプリンター末續慎吾選手の走りの映像による分析と説明です。
- 虹の理論
教科書の説明をもう少し補足します。
- ナンバ走り３（コリンズ選手とザカリ選手の場合）
この二人にも末續選手と同様な上半身の動きが見られる。しかしその走法には微妙な違いもある。
- 神経信号伝達メカニズム（軸索における）
軸索を伝わる神経信号のメカニズムは今日かなり良く解っています。高校生物でごまかしているところを説明します。ここでの本質は高校物理の平衡板コンデンサーの理論です。
- ナンバ走り４（アテネオリンピック出場選手の場合）
トップレベル選手の多くが上体の揺り動かし（特に腹部から胸にかけての）を用いた効率的な走法を実現している。
- 温室効果と地球温暖化
地球表面温度の決定に重要な働きをしている温室効果の説明です。地球温暖化の行方はどうなるのだろう？
- 大気大循環
気象に関わる地球大気の大規模な流れがどの様にして生じるのかを説明します。地球大気の織りなす素晴らしい現象です。
- 台風（Typhoon熱帯低気圧）のメカニズム
驚異の現象のメカニズムを説明します。台風の発達・維持の原因はスピンダウン効果にある。
- 学校教育の役割
今年、１年生の担任をしています。学校に旨く適応できな子が沢山います。学校教育とは何か日頃思っていることを書きました。
- 保存力について
高校物理のエネルギーのところに出てくる保存力を解りやすく説明します。
- 中性子の発見
中性子発見には一連の独創的な実験が関係していて、初期の原子核物理研究法を学ぶ恰好の題材です。
- 気体の断熱変化
昔の高校生は気体の断熱変化の公式を学んでいました。今はやりませんが、これを知らないと不便なのでここで説明します。
- メンデルの遺伝法則と代数公式
メンデルの法則の説明に、配偶子遺伝子型を縦横に配置したマトリックス図を用います。これは解りやすく便利ですが、対立遺伝子数や雑種世代数が増えると、遺伝子型や表現型の分離比を数えるのが非常に面倒になります。そこでマトリックス図のかわりに代数計算を用いる方法を説明します。
- オームの法則
電気分野の大法則ですが、何故偉大な法則なのかを説明します。
- 直列と並列
様々な分野に出てくる直列結合と並列結合の説明です。
- キルヒホッフの法則
電気回路網の電流値を求める方法の説明です。
- 音速の理論
人は、経験から音の伝播速度は光に比べてはるかに遅いことを知り、１７世紀中頃より多くの人が測定を試み、また速度式の理論化に挑戦してきた。音速のできるだけ簡単な導き方の説明です。
- 電流計と電圧計
電流計と電圧計の利用に関して、注意すべきことが幾つかあります。
- 電圧源と電流源
電源の一般的説明です。インピーダンスマッチングも説明します。
- 交流電気回路
交流発電機と負荷の相互作用の説明です。工学的応用で最も重要な所。しかし、高校生に取って一番難しい所かもしれません。
- 交流電源とＲＬＣ回路
交流電源とＲＬＣ回路の相互作用の図による説明です。交流の場合複素数表示での解析が利用できますが、その際の注意点も説明します。
- 製鉄の歴史
今日の文明を根幹の所で支える偉大なる金属である鉄。その製造法の歴史的説明です。
- 高校理科教育と製造業との関わり
少し古い文章ですが、１９９８年８月に実施された日本鋼管福山製鉄所見学会の報告課題で提出したものです。難しい問題ですが、一言意見を述べさせて下さい。
- 共振（共鳴）
波の学習で最も面白いところです。自然界での例をいくつか取り上げます。
- 波動方程式と一般解
波動現象に内在するメカニズムの説明です。波動方程式とは何か、伝播速度は何によって決まるか説明します。
- 慣性力
慣性力は高校生にとってわかりにくいものの一つです。たくさん例を挙げることで理解を助けます。
- ニュートンの運動法則
慣性の法則、作用反作用の法則、運動の法則の説明です。これらは物理学の大法則ですが、高校生にとって何故大法則なのか理解に苦しむところです。教科書を補足する説明です。
- 力積と運動量
運動の第２法則を言いかえたものが「運動量の変化は力積に等しい」であり、運動の第３法則（作用反作用の法則）を第２法則を用いて言いかえたものが「運動量保存の法則」です。
- 仕事とエネルギー
運動の第２法則を言いかえたものが「エネルギーの変化は仕事に等しい」であり、運動の第３法則（作用反作用の法則）を第２法則を用いて言いかえたものが「エネルギー保存の法則」です。
- 運動方程式、運動量保存則、エネルギー保存則の関係
これら三つの法則は同じ事柄を言い換えたものにすぎません。時と場合に応じてこれらの内の最も使い易い法則を用いて問題を解けば良い。
- メガネの理論
メガネはレンズの身近で切実な応用ですが、その理論はあんがい難しい。それは、２枚の組み合わせレンズの問題であり、１枚目のレンズが作る虚像を２枚目のレンズで見る問題だからです。その当たりをわかりやすく説明します。
- 自己誘導とＲＬ回路
高校物理Ⅱで習う難しい所です。教科書に載っている回路の幾つかを例として取り上げて説明します。
- 電磁波の伝播
電磁波とは何かを解りやすく説明します。そして、伝播速度が光の速度と一致する事を導きます。
- 宇宙飛行士の言葉
人類が月に降り立った時代があるということを忘れてしまうような、切ない今日の社会状況だが、宇宙に行った飛行士たちの言葉を紹介したい。
- 二次曲線の性質
質点の二次元運動を論じるときに必要な二次曲線の説明です。二次曲線を統一的に理解する鍵は、離心率ｅの変化に伴う図形変化の理解です。
- 質点の二次元運動(放物運動、楕円運動)
力が Ｆ＝－ｋ(一定)、Ｆ＝－ｋｒ、Ｆ＝－ｋ／ｒ2 で表される場合の平面上での運動を比較する。二次元の上で比較すると、Ｆによる違いが明確になる。
- ラザフォードのα線散乱実験と有核原子モデル
ラザフォードの原子模型（有核原子モデル）の根拠となった有名な実験の説明です。原子核の存在を確信する鍵は、なぜトムソンの原子モデルではα粒子の大角度散乱を説明できないのかを理解するところにある。
- 太陽高度の計算
自分の住んでいる所から見た、任意の季節、時刻での太陽高度を知りたいことは良くあります。その簡単な計算法の説明です。
- 海流(吹送流)の西岸強化
海流の海洋大循環において西岸に非常に強い海流が発達するメカニズムの説明です。西岸強化を理解する近道は、この謎を解明したストンメルの有名な論文を読み解くことに尽きる。
- 光と絵の具の三原色
光の三原色と色材(絵の具)の三原色が異なることは良く知られています。その違いの意味するところを説明します。また絵の具の三原色を青と赤と黄色としている教科書がありますが、正しくはシアン(空色)とマゼンダ（赤紫)と黄色です。その理由も説明します。
- 三角関数の公式(図的理解)
物理学で利用する三角関数の公式を図上で確認します。
- 合わせ鏡がつくる像
中学や高校の理科で習う光学の問題です。二枚の鏡をある角度で交差して配置した合わせ鏡の間に置いた物体は、鏡の中でどのように見えるか？
- 核種表と放射性崩壊過程
自然界に存在する同位体原子核と放射性崩壊過程の一覧表です。ただし少し古いデータです。またブラウザーで読み込めるようにやむなく分割してます。
- 放射性年代測定法
放射性年代測定で最も大切な事は、いかにして最初の親核種と娘核種の存在比を知るかです。高校の理科では教えない所を説明します。
- 放射性崩壊系列の数学
放射性崩壊系列を数学的に少し詳しく説明します。一次の化学反応の理論と同じです。
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