カリキュラムの全体構成案(改訂版)
担当:半田
- a) 1-1,1-2の部分は、導入として、(代替がすんでいなければ)最初にひと通りやる
- b) 1-3,1-4は上記の発展
- c) 2以降は、その中から適宜事情に応じて1つ以上選択すればよい
という構成を心がけました。
末尾に★をつけたのは、重点先行作成したらよいと思ったものですが(すでにプロトタイプができあがっているものも含む)、作りやすいものから順次作成する方が実際の作業としてはよいでしょう。
なお、タイトルはJAHOUティーチャー用に中でのテーマがわかりやすいものと(思いついた場合は)生徒向けのキャッチーなものを「」内に併記しました。私が想定しているキーワードも付記しています。
これ自体、未だ、たたき台の域なので、いろいろな意見をお待ちしています。
各章のワークシート原案(旧)(Sorry, JAHOU-Teachers' Only)
1.導入「色で広がる新しい世界」
※これまでの「身近な世界」を膨らませる。ただし、3原色については再考の必要あり。
1-1. 日常生活での分光スペクトル「虹を見てみよう」★ ⇒ ワークシート原案(Sorry, JAHOU-Teachers' Only)
前提知識:
特になし
取得目標概念:
色と分光スペクトルの関係、
分光スペクトルによって画像ではわからない物質の情報が得られること
分光スペクトルの基礎概念
内容の素材:
白黒写真とカラー写真、色信検査表のような図、色違いで同じ画像、
簡易分光器、横軸を波長と呼ぶ(用語としての説明・波であることは触れなくても良い)
1-2. スペクトルから導出できる物理量・化学組成「何がわかるのだろう」★
前提知識:
分光スペクトルの観察
取得目標概念:
物体の状態や組成によってスペクトルが変化すること
輝線と吸収線
黒体放射と輝度と色
内容の素材:
簡易分光器+炎色反応、白熱電球、蛍光灯などを状態を変えて観察するなど
何が変わるとスペクトルの何が変わるかの関係を推定する
サーモグラフィー(実際は強度で温度を測っているので疑似カラー表示に注意する必要がある)
1-3. 光と波
前提知識:
特になし
取得目標概念:
光が波であること
波の干渉
内容の素材:
ヤングの光の干渉縞
レーザー光の干渉
1-4. 運動とドップラー効果
前提知識:
光波
音波
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
ドップラー効果
視線速度
2.分光と組成「虹は何からできている」「虹で見る物質の指紋」
2-1. 恒星のスペクトル「星の虹を見てみよう」★
前提知識:
実物ないしはプラネタリウムでの恒星の観察(HOU imageでもよかろう)
分光スペクトルの基礎概念
炎色反応(特に吸収線)
取得目標概念:
恒星にはさまざまなスペクトルがあること
スペクトルによって恒星が分類できること(分類がハーバード式やヤーキス式にしたがう
従来の天文学と一致している必要はない!十分なバラエティーがあれば、それらを
完全に覆う必要すらない)
スペクトル分類と星の種類の関係
内容の素材:
恒星の星像(HOU imageなどのデータでもよいが、スペクトルを撮影したのと同じ星の方がよい)
恒星の分光スペクトル
発展学習への手がかり:
スペクトル線の同定(テンプレートとしての元素別パターンを撮影して用意しておく)
2-2. 星雲のスペクトル「星雲の虹を見てみよう」★
前提知識:
星雲
分光スペクトルの基礎概念
炎色反応(特に輝線)
取得目標概念:
星雲は輝線で見えること
星雲発光の基本的しくみ(黒体放射ではないことがわかる)
2-3. 超新星のスペクトル
前提知識:
超新星(HOU imageなどによる超新星の写真)
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
超新星がスペクトルで分類できること
2-4. 彗星の像とスペクトル
前提知識:
彗星
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
???
2-5. 流星のスペクトル
3.分光と温度測定「虹は熱いか冷たいか」「虹は体温計」
3-1. 太陽の温度★
前提知識:
黒体放射
取得目標概念:
黒体温度による太陽温度の測定
3-2. 恒星のスペクトルと温度
前提知識:
恒星のスペクトル分類
黒体放射
取得目標概念:
恒星の分光スペクトル分類と温度の関係
4.分光と運動「光の速度計」
4-1. 太陽の自転★ ⇒ ワークシート原案(Sorry, JAHOU-Teachers' Only)
前提知識:
ドップラー効果
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
太陽の自転速度と直径の測定
内容
(既に、ほぼ完成ずみだが、3-2と分離する必要がある?)
発展学習への手がかり:
太陽以外の恒星だったらどうすればいいのか?
どこまでわかるのか?
4-2. 銀河の自転★
前提知識:
ドップラー効果
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
銀河の回転速度
内容の素材:
どのような運動が考え得るのか?
なぜ回転だといえるのか?
発展学習への手がかり:
銀河全体の質量はどうなっているはずなのか?
4-3. 宇宙膨張★
前提知識:
ドップラー効果
分光スペクトルの基礎概念
取得目標概念:
ハッブル膨脹則
内容素材
距離別の銀河のスペクトル
銀河までの距離はどうするか?=標準光源の光度逆2乗則を使う?
相対値変化でよしとする。
発展学習への手がかり
宇宙膨張を量的にも正確に知るには何をすることが必要なのか?
既存のHOU教材とのつながり
4-4. 連星の視線速度変化
前提知識:
ドップラー効果
共通重心運動
取得目標概念:
公転運動による視線速度変化
連星系の質量見積もり
内容の素材:
分光連星のスペクトル変化
視線速度の導出
視線速度変化から推定される質量
あと必要な情報は何か?
発展学習へのてがかり:
木星による太陽の運動
太陽系を外から見たときの太陽の摂動運動
地球による摂動はどうなのか?
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