Phy-Teaは物理・化学・生物・地学・数学の学習教材サイトです。
物理の教員が作ったシミュレーション、動画、学習ゲームを、ブラウザですぐ実行してみてください。
シミュレーション新作10/31エアバッグ設計室
衝突試験場の設計実験台で、アジ化ナトリウム（NaN₃）をはかってモルで数え、反応式 2NaN₃ → 2Na + 3N₂ の係数比から窒素の物質量を、理想気体の状態方程式からエアバッグの体積と圧力を求める。温度試験室でふくらんだバッグの体積が絶対温度に比例するのを見た後、試験車の衝突試験でダミー人形を安全に受け止める質量を探す。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31血糖コントロール室
公開された解剖モデル（HuBMAP HRA、BodyParts3D）でつくった体の中の肝臓、すい臓、小腸、筋肉、腎臓と大きな血管の中を、グルコース、インスリン、グルカゴンの粒が流れ、間脳は拡大窓で光る。食事・絶食・ランニングを押して時間を進め、すい臓のホルモンと自律神経が肝臓のグリコーゲンの貯蔵と分解を変えて血糖値を保つ負のフィードバックを見て、インスリンがほとんど出ない体や効きにくい体で糖尿病が起こる理由を探る。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31断熱雲工場
山と谷の3Dモデルで空気塊を引き上げ、断熱膨張で冷えて露点に達する高さで雲ができるのを見る。高さと気温のグラフで乾燥・湿潤断熱減率と持ち上げ凝結高度を測り、まわりの気温減率によって、はなした空気塊がもどるか自分でのぼるか（大気の安定度）を確かめ、風上で雨を降らせて山をこえた空気が暑く乾いたフェーンになるわけを探る。
制作ツール three.js
ゲーム新作10/31論理探偵：止まった時計塔のひみつ
お祭りの朝に止まった時計塔の事件を任された見習い探偵になり、村人のくつと鍵を調べ、広場のチョークのベン図に人を立たせながら、命題の逆と対偶、必要条件と十分条件、対偶を利用した証明と背理法で犯人を見分ける25〜30分の物語ゲームです。
制作ツール RPG Maker MZ
シミュレーション新作10/31砂糖水ラボ
ふたをした箱の水面を拡大して、砂糖がとけると水面を離れる水分子が減り蒸気圧が下がることを見て、温度センサーで砂糖水の沸点上昇と凝固点降下を質量モル濃度で確かめる。半透膜のU字管で、水分子は両方向にこえるがこい側へ多くこえる浸透と浸透圧をはかり、赤血球の溶血と植物細胞の原形質分離を通して、白菜の塩漬け、冬の道路の塩化カルシウム、点滴の濃度を説明する。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31細胞解剖ラボ
すい臓の腺房細胞と葉の細胞を回して細胞小器官を見つけ、細胞をすりつぶして遠心分離機の速さを段階ごとに上げ、核、ミトコンドリア、小胞体の断片とリボソームを順に沈める（細胞分画法）。放射性アミノ酸を3分入れて追うと、標識が粗面小胞体、ゴルジ体、分泌小胞を通って細胞の外へ出るようすを細胞小器官ごとの棒とともに見られる（オートラジオグラフィー）。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31深層循環水槽
南極からグリーンランド側まで切った海の断面の水槽に、水温と塩分を選んだ水を注ぎ、海水の密度が水温と塩分で決まることを水温塩分図（T-S図）で読む。極地方の海水を冷やして海氷をつくり南極底層水をつくり、赤道で3つの水塊を観測し、染料で数百年にわたる深層循環を追い、氷河のとけた真水がしずむ流れを弱めるようすを見る。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31滴定曲線ラボ
実験台のビュレットのコックを回してNaOHを1滴ずつ入れ、pH曲線を描く。同じ0.10 Mの塩酸と酢酸で曲線がちがうわけ、半中和点でpHがpKaと等しくなること、弱酸の中和点が塩の加水分解で塩基性になることを、粒子の窓のHA・A⁻・H₃O⁺・OH⁻の数と濃度の棒で見て、指示薬を選び、わからない酸の強さと濃度を判定する。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31同位体で追うDNA
³⁵Sと³²Pでファージのタンパク質の殻とDNAを標識して大腸菌に感染させ、ミキサーと遠心分離機にかけて、放射能が残る場所（上澄み・沈殿・新しいファージ）から遺伝子の本体がDNAであることを確かめる。続いて¹⁵N培地の大腸菌を¹⁴N培地に移し、世代ごとに遠心管のDNAの帯を保存的・半保存的・分散的モデルの予想の帯と比べて、半保存的複製を確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31津波水槽
海を切り取った3Dの水槽で波長と水深を変えて波をおこし、深海波は波長で、浅海波は水深で速くなることと、水の粒子の円・だ円運動を見る。海底地震・海底地すべり・高潮をおこして原因をくらべ、大洋を数時間かけてわたり海岸で遅く高くなる津波を見たあと、海辺の町の避難場所を判断する。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31ラクトースオペロンのスイッチ
大腸菌の細胞内の3D DNAで調節遺伝子、プロモーター、オペレーター、構造遺伝子を見つけ、培地にラクトースを入れて細胞の時間を流すと、リプレッサーがオペレーターから離れてRNAポリメラーゼが進み、ラクトース分解酵素が増え、ラクトースがなくなるとまたスイッチが切れる様子が見られる。調節遺伝子やオペレーターが壊れた突然変異の菌の結果を先に予想し、真核細胞の遺伝子発現の調節と比べる。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31系外惑星ハンター
星の手前を通る惑星がつくる光度曲線の深さと間隔から惑星の大きさと公転周期を、星の吸収線が青方偏移と赤方偏移を行き来する視線速度から質量を求める。中心星の表面温度を変えてハビタブルゾーンが動くのを見て、最後は観測データにモデルを合わせ、液体の水がありうる惑星か判定する。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/31銀河の回転曲線
回して見られる3Dの渦巻銀河で、プローブを使って星の光と21 cm電波の波長の変化を測り、回転曲線を描く。見える星とガスの質量から予想した曲線は外側で下がるのに観測した曲線は平らに続くことを確かめ、暗黒物質のハローの質量を増やして2つの曲線を合わせる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31わたしたちの町の電力運用
原子力・石炭火力・水力・太陽光・風力の発電所がある3Dの町で、1日のあいだ発電所の出力と送電電圧を決めて停電させずに電気を送る。火力発電所の断面でエネルギーの変換と効率を、送電線で I = P/V と損失 I²R を、変圧器で巻き数の比と交流が必要なわけを確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31DNAからタンパク質へ：転写と翻訳
3Dの二重らせんから遺伝子を選び、転写（鋳型鎖 → mRNA）、核膜孔を通る移動、翻訳（コドン → tRNA → ポリペプチド）を段階ごとに見る。鋳型鎖の塩基を1つ変える突然変異の実験で、コドンとアミノ酸の変化を確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31星の一生とHR図
最初の質量を選んで再生すると、星の年齢が進んで3Dの星の大きさと色が変わり、HR図の点が前主系列からゼロ歳主系列を通って巨星・超巨星、白色矮星・中性子星・ブラックホールへ移り、物質が宇宙空間へもどる。断面で質量と段階による内部のちがいを見て、星団に年をとらせ、色等級図の転向点から星団の年齢を読む。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31区間取締りレーサー
まっすぐな高速道路の区間取締り10 kmを加速・減速ボタンで自分で走り、時刻と位置、時刻と速度のグラフを描く。カメラの前だけゆっくり走っても取り締まられるわけを平均値の定理（2点を結ぶ直線と平行な接線）で見つけ、速度のグラフの下の面積が走った距離と等しいことを塗って確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31スクールゾーンの停止距離
学校の前の 3D の道路で運転席から試験車を走らせ、とまっている車のかげから飛び出す試験用人形を見て自分でブレーキを押し、反応時間を測る。速さ、路面、車の質量、運転中のスマホで空走距離と制動距離がどう変わるかを、v–t グラフの面積と高速カメラのストロボ写真の分析（等加速度運動）で確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31宇宙の迷子
命綱が切れた宇宙飛行士が工具を投げてステーションに戻る。投げる瞬間に二つの物体が受ける力を力と時間のグラフで、投げたあとの運動量を矢印と棒で測り、作用・反作用と運動量保存則を確かめ、仲間との衝突や消火器の噴射でロケットのしくみまでつなげる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31車輪と影：単振動
暗い実験室で、平行光線が回る車輪の取っ手を壁に映す。上下する影にばね振り子を合わせて ω = √(k/m) を見つけ、速度・加速度と a = −ω²x を確かめ、接線の傾きと半径1の円で (sin θ)′ = cos θ と合成関数の微分までつなげる。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31超音波診断：こだまで描く体の中
ばねの列で境界での反射・透過と位相の変化を確かめたあと、おなかの模型に探触子をあててエコーの時間から深さを測り(Aモード)、1本ずつ並べて断面の画像(Bモード)をつくる5ステージのシミュレーション。ゼリーと振動数の効果、レールの中のき裂を探す非破壊検査も扱う。
制作ツール three.js
シミュレーション更新10/31ハンマー投げ
競技場のサークルで7.26 kgのハンマーを回して放す。放した瞬間にハンマーがどちらへ飛ぶかを予想し、ワイヤーの張力と速度のなす角が90°のとき・小さいとき・大きいときに運動がどう変わるかを確かめてから、扇形の中で80 mより遠くへ投げるチャレンジと、飛んでいくハンマー・カーブを回るカートの例で力の向きと運動の向きの関係をまとめる。
制作ツール three.js
ゲーム更新10/31投石機の攻城戦：放物運動と力学的エネルギー
投石機の技師になり、角度と速さを決めて、発射する前に石が落ちる場所(または最高点)を予想してからたしかめる Godot のゲーム。0.25秒ごとに残るうすい石、水平・鉛直成分の矢印、運動・位置エネルギーの棒で放物運動を見て、高い城壁や谷底の的を経て、物理エンジンでくずれる模型の城の旗をたおす。
制作ツール Godot
シミュレーション新作10/29分子ピストン
シリンダーの中の分子1つ1つを見て、圧力は分子が壁をたたく力、温度は分子の平均の運動エネルギーであることを確かめる。近づくピストンにはね返った分子が速くなる断熱圧縮、加熱板から運動エネルギーを得る熱、ピストンを押してする仕事を衝突ごとに数えて Q = ΔU + W を見て、仕切りを外した自由膨張で、もどれない変化を場合の数で説明する。
制作ツール three.js
シミュレーション新作10/29P–V 道さがし
P–V グラフに状態を点で打ち、等温線で温度を読んだあと、定積・定圧・等温・断熱のかけらをドラッグでつないで Q、ΔU、W を表と面積で確かめる。同じ2つの状態をいろいろな道で結んで仕事と熱が道によって変わることを見て、サイクルを閉じて熱機関と冷蔵庫の向きを見分け、計算ラボで自分で計算する。
制作ツール HTML · JavaScript
シミュレーション新作10/28地震観測ビッグデータと警報器
韓国気象庁のサイト「ナルシヌリ」でダウンロードした1978年からの国内地震一覧を読み込んで空欄に印をつけ、年ごとの棒グラフで1999年のデジタル観測がつくった段差と2016年の余震がつくった山を見分ける。最大震度Ⅲ以上を当てる規則をつくって決定木とくらべ、2023年以降の記録で検証したあと、仮想ボードの警報器に過去の地震を流して見逃しと空振りを数える。
制作ツール HTML · JavaScript
ゲーム化石探偵：地層で読む地球の歴史
台風で崩れた海岸の崖を調べ、地層累重・貫入・不整合で出来事の順序を決め、示準化石と大量絶滅の痕跡から地質時代と生物多様性の変化を読む10〜15分の物語ゲームです。
制作ツール RPG Maker MZ
シミュレーション干渉・回折の実験台
立てたシャボン膜の色の帯と上端の黒い膜を、2つの反射光と反射による位相の変化で説明し、レーザーの複スリットの縞から Δx = Lλ/d を測って「光 + 光 = 暗やみ」でもエネルギーが保存されることを確かめる。単スリット・回折格子・絞りの分解能を定性的に探り、反射防止膜・CD/DVD のトラック間隔・ホログラムで干渉を使う精密技術を体験する。
制作ツール three.js
ゲームガをつかまえろ：自然選択のシミュレーション
鳥になって、木の幹にとまったガを20秒でさがしてつかまえる Godot のゲーム。はねの暗さが一ぴきずつちがうガのうち、樹皮に似たガは本当に見つけにくく、生き残ったガが子を残して世代が進む。地衣類の森 → すすけた森 → 空気がきれいになった森の3幕で、集団の色の分布がどう変わるかを予想してたしかめる。
制作ツール Godot
シミュレーション分子の形と電子対反発
中心原子のまわりの電子対の方向（結合した原子＋非共有電子対）を足したり減らしたりして、電子対が押し合って配置が決まるようすと結合角（109.5°→107°→104.5°）の変化を3Dで確かめる。結合の双極子の和で分子の極性も判定する。
制作ツール three.js
シミュレーションバーチャル分光器
暗い実験室で放電管をつけ、分光器のカーソルで線の波長を読んで元素の「指紋」を見つけ、吸収スペクトルと星の光から星をつくる元素を調べる5ステージのシミュレーション。最後のステージでは水素原子のエネルギー準位から、線がとびとびになるわけを確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション観覧車と三角関数
夕暮れの川辺にある直径100 mの観覧車を回すと、グラフのペンが自分の高さを描く。高さのグラフが円ではなく波になる理由、一般角と弧度法（1ラジアン）、sin・cos・tan のグラフの性質を予想して確かめ、別の観覧車のグラフに合わせるチャレンジに挑む。
制作ツール three.js
ゲームメンデルの庭
メンデルの助手として修道院の庭でエンドウを交雑し、何百もの種子を収穫しながら、優劣（顕性）・分離の法則・独立の法則・検定交雑を見つけていく5章の物語型探究ゲーム。
制作ツール three.js
シミュレーション地震計と地震波
ドラム式地震計にP波とS波が順に記録される。記録紙をおして判読画面でP・SカーソルからPS時間を読み、震源距離を求め、地図に3つの円をかいて震央を予想し、確かめる。
制作ツール Anatomy
ゲーム量子郵便局：のぞき見がばれる手紙
新人の郵便配達員として光子測定台で重ね合わせと測定を確かめ、のぞき見すると誤り率が跳ね上がる秘密の鍵で盗聴者を見つけ、量子コンピュータが公開鍵暗号を脅かす問題に住民会議で機関ごとの対応策と根拠を選ぶ15〜20分の物語ゲームです。
制作ツール RPG Maker MZ
シミュレーション止まらないボール
跳ね返る割合 r の違うボールを高さ h から落とし、限りなく跳ねるボールが動いた距離 h + 2hr + 2hr² + ⋯ が部分和の棒として積み上がり、級数の和 h + 2hr/(1 − r) に近づくのを見る。r が1に近いほど和が大きくなり r = 1 なら発散すること、止まるまでの時間も公比 √r の等比級数で有限であることを確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション仮想サーモカメラ：熱平衡・比熱・状態変化
仮想サーモカメラで、伝導・対流・放射、熱平衡、比熱と熱膨張、氷の加熱曲線と水の冷却曲線を観察する。同じ計算から出たサーモ・ふつうのカメラ・粒子の表示を切りかえて予想を確かめ、時間–温度のグラフで結果を読む。
制作ツール HTML · JavaScript
シミュレーション光学顕微鏡
手描き風の学校用顕微鏡を回して各部の名前を覚え、粗動ねじと微動ねじでピントを合わせて、タマネギの表皮の細胞を40倍、100倍、400倍で観察する。「中を見る」で光の通り道とステージを動かす歯車を見る。
制作ツール HTML · JavaScript
シミュレーション気体分子の運動と圧力: ボイルの法則・シャルルの法則
箱の中の200個の粒子が壁に当たる衝撃から圧力を測り、ピストンで体積を、水浴で温度(0~100 °C)を変えながら測定点を記録して圧力–体積、体積–温度グラフを作る。測定点ごとに壁に当たる回数と1回の強さも記録し、粒子のモデルで説明する。
制作ツール Web VPython
シミュレーション力の実験台：弾性力・浮力・摩擦力
ばねにおもりをつるしてのびを測り、ばねばかりにつるした物体を水に入れて浮力を求め、木片を引いて動き出す直前の力を測る。どの実験も先に予想をえらび、力を矢印（大きさ・向き）で見ながら表やグラフでたしかめる。
制作ツール SceneryStack
シミュレーション鏡とレンズ、光の合成
花と目をドラッグして、平面鏡で反射した光が目に入る道すじと鏡の奥の像を見つけ、凸・凹レンズや凹面鏡・凸面鏡で正立・倒立、大きい・小さいがどう変わるかをくらべる。赤・緑・青の光を混ぜ、画面の画素を拡大し、緑の光の下での赤いリンゴの色を予想する。
制作ツール HTML · JavaScript
シミュレーション電源タップの過負荷
冬の朝の3Dの部屋で、ドライヤー・ストーブ・ケトルを電源タップや壁のコンセントに自分で差し、並列につないだ器具の電流がタップの1本のコードに集まるようすを電流の棒とサーモグラフィで確かめる。実験台ではテスターで直列・並列接続の電圧と電流を測り、過負荷やたこ足配線を直したあと、根拠とともに安全のきまりを選ぶ。
制作ツール three.js
シミュレーションスピーカー工房
4分の1を切り取ったスピーカーで、磁場の中のコイルが受ける力が振動板と空気を動かすようすをスローモーションで見て、工房では紙コップ・皿・発泡スチロール板でスピーカーを設計し、音の大きさを測って実際に聞く。同じしくみで回るモーターと整流子、磁石に引かれたり退けられたりする磁性体も調べる。
制作ツール three.js
シミュレーションオームの法則の実験台
まず電圧を2倍にすると電流がどうなるか予想する。電源装置のつまみとすべり接点でニクロム線の長さ・太さを変えて測定値を電圧–電流グラフ(横軸電圧、縦軸電流)に打ち、抵抗を電圧 ÷ 電流で求めて予想とくらべる。
制作ツール Anatomy
シミュレーション波と音
ひもと空気の粒子がその場で振動しながら波を伝える様子を見て、オシロスコープと合成した音で振幅(大きさ)・振動数(高さ)・波形(音色)を比べる。高校のタブでは弦と管(開管・閉管)の定常波、気柱共鳴による音の速さの測定、動く音源のドップラー効果を見て聞く。
制作ツール p5.js
シミュレーション落下運動と力学的エネルギー
ストロボの像を残して落ちる2つの物体の時間–速さグラフと記録表から、1秒ごとに9.8 m/sずつ速くなることを見つけ、位置・運動エネルギーの棒とジェットコースターで力学的エネルギーの移り変わりと保存を確かめる。空気の抵抗や摩擦をありにすると、減った力学的エネルギーが熱などに変わる(高校につながる内容)。
制作ツール Web VPython
シミュレーション力積と安全装置、衝突と運動量
同じ速さの台車をコンクリート壁・マット・エアバッグにぶつけて止め、力-時間グラフの面積で力積を比べる。発展タブでは2台の台車を衝突させ、運動量の和が保存されることを棒グラフで確かめる(高校物理につながる内容)。
制作ツール Web VPython
ゲーム軌道投入ミッション
ニュートンの山の大砲で村を狙い、だんだん速く撃って人工衛星をつくる5段階のミッションゲーム。落ちる砲弾も軌道を回る衛星も、加速度が地球の中心を向くことを矢印で確かめる。
制作ツール three.js
2:12動画電磁誘導：磁石・コイル・発電機
棒磁石がコイルに出入りしてコイルを通る磁力線の数が変わると誘導電流が流れる様子を3Dで見て、回転コイル発電機と発電所のエネルギー変換までつなげる。ナレーションはなく、字幕で説明する。
制作ツール ManimGX
ゲーム永久機関の特許審査官：止まらない機械を審査せよ
発明審査局の新人審査官になり、あふれる車輪、水が回る粉ひき小屋、磁石の坂、海の熱で進む船、水飲み鳥、自分で充電する電気自動車を試験台で動かし、エネルギーの帳簿を合わせてから根拠カードとはんこで判定する20〜25分の物語ゲームです。
制作ツール RPG Maker MZ
シミュレーション光子キャノン
真空光電管の金属板に光子キャノンで光を当て、振動数・強さ・金属・電圧を変えながら「光はただの波」という予想と実験を5回対決させる。阻止電圧から最大運動エネルギー–振動数グラフをかいてプランク定数と限界振動数を読み取り、イメージセンサー・光センサー・太陽電池で光子1個が電子1個を動かす技術を探る。
制作ツール three.js
シミュレーションつり合い実験室
てこ実験台におもりをつるし、モビールの糸の位置を動かし、積み木・トラック・クレーンが倒れる条件を探して、合力と力のモーメントの和が 0 のときのつり合いと構造物の安定性を調べる。モビールのつり合いの点が2つの質量の内分点であることを数直線と座標平面で確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション光時計
2枚の鏡の間を光が往復する光時計をのせた宇宙船をステーションのそばに通過させ、時間の遅れを自分の目で確かめる。ボール時計と比べ、見る場所を宇宙船に切りかえておたがいの時計と長さを測り、空から降ってくるミュー粒子を地上とミュー粒子の2つの立場から数えて確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション電場の地形図
点電荷がつくる電位を高さと色で表した3Dの地形に等電位線と電気力線を描き、試験電荷を置いたり探針で測ったりして E = kq/r² と電場の重ね合わせを確かめる。描かれた地図だけから電場の向き・強さや雲に隠れた電荷を推理する。
制作ツール three.js
シミュレーション電子を一個ずつ：二重スリット
真空管の電子銃から電子を一個ずつ発射し、点として届いた電子が積み重なって干渉縞になる様子を見る。スリットを閉じ、経路検出器をつけ、加速電圧（ド・ブロイ波長）を変えて確率波で結果を解釈し、ボールや水の波と比べたうえで電子顕微鏡につなげる。
制作ツール three.js
シミュレーションピストン熱機関
ガラスのシリンダーの気体を温め・冷やし・おもりをのせて、定積・定圧・等温・断熱変化で Q = ΔU + W を確かめ、サイクルを閉じておもりを持ち上げるエンジンやカム車のエンジンを設計して熱効率の限界を探る。エネルギーの粒と気体の拡散で、不可逆変化をエントロピー（場合の数）で説明する。
制作ツール three.js
シミュレーションGPS時計の補正をオフにしたら
GPS衛星の時計は、なぜわざと「ずらして」合わせるのか。3Dの地球で衛星の信号から位置を求め、高さの効果と速さの効果をオン・オフして1日+38.5 μsを確かめたあと、補正をオフにすると、地上の時計を信じる単純な受信機なら計算した位置が空へ浮き、実際の受信機なら時刻がずれるようすを見る。等価原理、脱出速度と大気、ロケットの軌道投入、ブラックホールまでの6ステージのシミュレーション。
制作ツール three.js
シミュレーションノイズキャンセリングヘッドホン
半分に切ったノイズキャンセリングヘッドホンの中で、逆の音の遅れ（位相）と大きさを合わせて耳に届く音を0にし、騒音の種類・処理の遅れ・イヤーパッドを比べる。反射のない部屋で2つのスピーカーの間を歩き、経路差で生じる強め合う・弱め合う干渉の模様を探し、逆の音のスピーカーで1つの席を静かにするミッションに挑む。
制作ツール three.js
シミュレーションレーザーをつくろう
1個の原子に光子を当てて吸収・自然放出・誘導放出を観察し、ルビー棒・励起ランプ・2枚の鏡でレーザーを組み立てて発振させる。反転分布としきい値を見つけ、懐中電灯と比べて指向性・単色性・可干渉性を確かめ、レーザーのパルスで絵を光ファイバーに送る。
制作ツール three.js
シミュレーションオーロラ工場
コイルがつくる磁場の箱に電子・陽子・中性子を打ち出して、ローレンツ力がはたらく条件と円・らせん運動を見つけ、双極子の地球磁場が太陽風をそらすようすと、磁力線に乗った粒子がつくるヴァン・アレン帯・オーロラ（酸素の緑・赤、窒素の青紫）を自分で確かめる。導線ブランコ・円形加速器・トカマクでローレンツ力を使う技術も動かしてみる。
制作ツール three.js
シミュレーションLCD画素の解剖
偏光板2〜3枚で光をさえぎってはよみがえらせ、LCDの画素を1つ層ごとに広げて、ねじれた液晶が光の振動方向を回し、電圧がそのねじれをほどいて光を消すようすを確かめる。赤・緑・青のサブピクセルで色をつくり、光センサーと偏光板でいろいろな光の偏光を判定し、偏光サングラスや3D映画のメガネのしくみを探る。
制作ツール three.js
シミュレーションSTMの探針：トンネル効果
エネルギーの足りないボールと電子を障壁に送り、確率波が向こう側へしみ出すトンネル効果を見て、走査型トンネル顕微鏡（STM）の探針ですき間と電流を測り、原子の表面を描き、原子を動かして文字を書く。さらに、小さくなるチップの絶縁膜のリークとフラッシュメモリの中のトンネル効果を探る。
制作ツール three.js
2:38動画光の屈折と全反射、そして光ファイバー
境界面で波面が遅くなって曲がるようすから屈折・屈折率・スネルの法則を見て、入射角を大きくして臨界角（ガラスで約42°）と全反射を確かめ、曲がったガラス棒や光ファイバーの中を全反射で進む光が情報を運ぶしくみを見る。音声なし、字幕で解説する。
制作ツール Manim
シミュレーション衝突ボックス
3Dの箱の中の粒子で有効衝突と活性化エネルギーを見て、温度・濃度・触媒を変えると分子の運動エネルギー分布曲線と反応速度のグラフがいっしょに変わることを確かめる。はじめの濃度を変えた実験データから反応速度式を求め、一次反応のグラフから半減期を読む。
制作ツール three.js
ゲーム原子をつくろう
陽子・中性子・電子を3Dの原子に出し入れして、元素名・電荷・イオンの化学式・周期表の位置が変わるようすを確かめるミッションゲーム。同じ族の元素や電気の力によるイオンの移動までの中学校ミッション7つと、電子殻モデルで電子配置と安定性を見る高校（統合科学）ミッション1つ。
制作ツール three.js
ゲーム混合物の分離実験室
食塩水、水とエタノール、水と食用油、砂と食塩、食塩がまざった硝酸カリウム、水性ペンのインクを分けてほしいという6件の依頼を解く。加熱したときの温度変化・密度・溶解度曲線で純物質か混合物かを判断し、蒸留・分液ろうと・ろ過・蒸発・再結晶・クロマトグラフィーから合う方法を選んで、細かくかいた実験装置で実験する。
制作ツール Anatomy
ゲーム反応てんびん：質量保存と化学反応式
原子の球でできた粒子をてんびんの皿にのせて化学反応式の係数を合わせ、電子てんびんの実験で質量保存を予想・確認し、金属を加熱したデータと気体の反応から定比例と体積の比を見つける16ステージのゲーム。
制作ツール HTML · JavaScript
2:27動画イオン結合と共有結合
電子殻モデルでナトリウムと塩素の電子のやりとり、水と酸素の共有電子対を見て、3Dの結晶格子と分子モデルを回し、食塩・水・酸素の電気伝導性の違いを確かめる。ナレーションはなく、字幕で説明する。
制作ツール ManimGX
2:25動画周期表の中の規則性
元素1〜20番が周期表に組み上がり、同じ族の最外殻電子とイオンの生成を示したあと、「もう一歩先へ」の区間で原子半径・イオン化エネルギーのグラフから周期性を確かめる。ナレーションなし。字幕で解説する。
制作ツール Remotion
ゲーム中和反応アーケード
ビーカーの塩酸に水酸化ナトリウム水溶液をたらし、H⁺ と OH⁻ が出会って水になるようすを見ながら、BTB の色を緑（中性）にそろえる Python（pygame）ゲーム。濃い・うすい水溶液を選び、色と温度だけで中和点を見つける。温度の実験では入れた滴の数と温度のグラフをかく。
制作ツール pygame
シミュレーション褐色の気体の注射器
ガラスの水槽に入れた注射器の 2NO₂ ⇌ N₂O₄ の気体を押したり引いたりし、氷水や熱湯につけ、NO₂ や N₂O₄ を加えて褐色の変化を見る。粒子の表示で色が変わらなくなっても正反応と逆反応が続く動的平衡を数え、濃度のデータから平衡定数を見つけ、反応商 Q と K を比べて平衡の移動の向きを予想する。
制作ツール three.js
シミュレーション化学電池工房
2つの金属電極を選んでつなぐと、電圧計が標準電極電位の差を示す3Dの実験台。粒子表示で負極の原子が電子を失って溶け出し、電子が導線を通って正極のイオンを金属に変え、塩橋のイオンが動く様子を半反応式・酸化数とともに見て、ボルタ電池からリチウムイオン電池までのつくりの共通点を探す。
制作ツール three.js
シミュレーション光合成の実験室
BTB溶液・酸素・デンプンの実験で光合成に必要な物質とできる物質を確かめ、電灯の距離・二酸化炭素・温度を一つずつ変えて1分間の泡の数をはかり、ブラウザの中のPython(matplotlib)でグラフにする。昼と夜の光合成と呼吸、気体の出入りと養分の移動も見る。
制作ツール Python · matplotlib (Pyodide)
ゲーム血液の配達作戦
赤血球ひとつになって血管の中を自分で動かす Godot のゲーム。拍動に運ばれて心臓の四つの部屋と弁を通り、肺胞・柔毛・神経細胞・筋肉の細胞のそばの毛細血管で酸素や養分をやりとりし、アンモニアが肝臓で尿素に変わってじん臓でこし出される道すじや、走ると速くなる心拍と呼吸を3つのステージでたしかめる。
制作ツール Godot
2:29動画刺激から反応まで：ニューロンの信号伝達
ニューロンのつくり（樹状突起・細胞体・軸索）と信号の向き、感覚ニューロン→介在ニューロン→運動ニューロンの経路をたどり、同じ速さの信号で意識的な反応と無条件反射（屈筋反射・膝蓋腱反射）の経路を比べる。音声なし、字幕で解説する。
制作ツール Manim
2:49動画体細胞分裂と生殖細胞の形成
立方体の細胞模型で表面積と体積の関係から細胞分裂が必要な理由を考え、3D模型（2n=4）で体細胞分裂と生殖細胞の形成（減数第一・第二分裂）における染色体の動きを比べる。音声なし、字幕で解説する。
制作ツール Blender
ゲーム炭素原子の旅
空気中の二酸化炭素だった炭素原子「タニ」になり、炭素パスポートにスタンプをもらいながら気圏・生物圏・水圏・地圏を旅する20〜25分の物語ゲームです。空気の採集、葉の中の光合成、シカの呼吸、海への溶解と有孔虫の殻、石灰岩の堆積と風化、沈み込みと火山噴火、発電所の燃焼を自分で操作し、最後に炭素循環マップを完成させます。
制作ツール RPG Maker MZ
シミュレーション捕食者と被食者:生態系のつり合い
ウサギ(被食者)とキツネ(捕食者)の数が上下しながら平衡にもどるようすを、ブラウザの中の Python(Pyodide・numpy・matplotlib)で計算してかく。捕食者の除去や干ばつを起こし、画面の Python コードを直接書きかえて再実行できる。
制作ツール Python · matplotlib (Pyodide)
シミュレーション活動電位実験室
3Dの軸索を刺激して閾値と全か無かの法則を見つけ、膜の拡大でNa⁺チャネルとK⁺チャネルが開閉しながら膜電位のグラフがかかれるようすを巻きもどして見る。髄鞘をつけて跳躍伝導の速さをはかり、シナプスで再取り込み阻害薬と受容体遮断薬が次のニューロンの信号をどう変えるかを確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーションミトコンドリア発電所
半分に切った3Dのミトコンドリアと内膜の拡大で酸素バルブを開け閉めし、電子伝達系を流れる電子、膜間腔にたまるH⁺、回るATP合成酵素を見る。グルコース1つあたりのATPを基質レベルのリン酸化と酸化的リン酸化に分けて数え、解糖系から酸化的リン酸化までの場所、好気呼吸と乳酸発酵・アルコール発酵を比べる。
制作ツール three.js
シミュレーション月の満ち欠け
太陽・地球・月の3Dモデルで月を公転させ、観測時刻を変えながら、同じモデルで計算した南の空（北緯37°）のどの方角にどんな形で月が見えるかを確かめる。「日食・月食」では本影・半影、地球から見た食、月の軌道の傾きのため毎月は食が起こらない理由を見る。5問の予想チャレンジ付き。
制作ツール three.js
2:16動画地球の自転・公転と空の動き
宇宙から見た地球の自転と観測者が見た空を3Dの視点切り替えでつなぎ、星の日周運動を見て、地球の公転から太陽の年周運動と季節ごとの星座の変化を説明する。
制作ツール ManimGX
シミュレーション星までの距離：年周視差と星の明るさ
1月と7月に望遠鏡でとった星の写真を重ねて年周視差を目盛りで読み、距離(pc)を求める。光源と光センサーで距離と光の強さの関係を測り、実際の星を10 pcへ動かして見かけの等級と絶対等級を比べ、星の色から表面温度を比べる。
制作ツール three.js
シミュレーションプレートの境界と地震・火山
1976〜2025年のマグニチュード6以上の実際の地震7,031個、完新世の火山1,502か所、プレート境界を3D地球儀に表示して地震帯・火山帯がプレート境界と一致することを確かめ、広がる・沈み込み・衝突・すれ違う境界の動く断面図で震源の深さや火山ができる場所と結びつける。
制作ツール three.js
2:46動画大気の大循環と海流、そしてエルニーニョ
緯度によるエネルギーのかたよりから始め、3Dの地球儀で大気の大循環（貿易風・偏西風・極偏東風）と北太平洋の海流の循環を見て、赤道太平洋の箱モデルでふだん・エルニーニョ・ラニーニャをくらべる。
制作ツール ManimGX
2:29動画温室効果と地球温暖化
太陽放射・地球放射・温室効果ガスによる吸収と再放射・放射平衡を動くモデルで示し、NOAAのCO₂濃度とNASAの気温偏差の観測データで温室効果の強化とその影響・対策をまとめる。ナレーションなし。字幕で解説する。
制作ツール HyperFrames
シミュレーション10のべき乗の旅
陽子（1.7 × 10⁻¹⁵ m）から観測可能な宇宙（8.8 × 10²⁶ m）まで、画面の幅を10倍ずつ変えて行き来する3Dの場面と常用対数の目盛り。2つのものを選んで目盛りの上の間かく（常用対数の差）から何倍かを求め、3.8 × 10⁸のような10のべき乗でない数の常用対数を1目盛りの中の位置として探す。
制作ツール three.js
シミュレーション陽性判定の本当の意味
3Dの町の広場にいる1,000人を架空の感染症の検査で調べ、陽性の人だけをステージに集めて実際の状態を公開し、条件付き確率P(病気|陽性)を人数・2×2の表・式で一緒に確かめる。有病率や感度・特異度を変えたり再検査したりしながら、正確な検査でも偽陽性が真陽性より多くなりうる理由を乗法定理で考える。
制作ツール three.js
シミュレーション柵で囲む牧場
40 m の柵で、納屋の壁や川を1辺にした長方形の牧場をつくる。角の杭を動かすと面積 S(x) = x(40 − 2x) のグラフ上の点と羊の数がいっしょに変わり、壁の長さと土地の奥行きが決める x の範囲で、面積がいちばん大きい所といちばん小さい所を土地ごとに予想して見つける。
制作ツール three.js
シミュレーション放物線とx軸
放物線の頂点と幅をドラッグして、x軸との共有点（二次方程式の実数解）と判別式Dがいっしょに変わる様子を見て、2つの解が重解に重なってから虚数解になる瞬間を確かめる。不等号を選ぶと、二次不等式の解が数直線上に塗られる。
制作ツール HTML · JavaScript
シミュレーションクッションビリヤード
座標平面の上に置いた3Dのビリヤード台でねらって打ち、クッションで折れた球を的球に当てる。鏡の中の球をオンにすると、的球B(a, b)をクッションの直線に関して対称移動した点がクッションの向こうに見え、その点にまっすぐねらうと折れた道すじがBに届く（x軸、y軸、2つのクッション、直線 y = x の壁）。
制作ツール three.js
シミュレーションジェットコースター設計
ハンドルを動かして多項式のレール y = f(x) を設計すると、車両の傾き計が f′(x) をはかってグラフにかく。増減表・極大と極小、接線の方程式、方程式 f(x) = k の実数解と閉区間での最大値・最小値を5つのミッションで探究する。
制作ツール three.js
シミュレーションゴルトンボード
くぎに当たるたびに確率 p で右へはねる鋼球を3Dのゴルトンボードに落とし、道の数(パスカルの三角形・二項定理)から二項分布 B(n, p)、正規分布へとつなげるシミュレーション。1000個の玉がつくる形を予想して確かめる。
制作ツール three.js
シミュレーション円錐を切る：二次曲線
ガラスの円錐を切る平面を傾けて円・楕円・放物線・双曲線をつくり、円錐の中の球（ダンドラン球）で焦点を見つけて PF + PF′ = 2a などの定義を確かめ、標準形の方程式と判別式で求める接線までつなげる。
制作ツール three.js
シミュレーションだ円のビリヤード台
だ円形の3Dビリヤード台で、2本のピンと糸でクッションをかいてだ円の定義（PF + PF′ = 2a）と c² = a² − b² を見つけ、クッション上の点における接線の方程式を判別式 D = 0 から求める。一方の焦点から打った球がいつももう一方の焦点を通ることや、放物線の皿が軸に平行な光を焦点に集めることは、実際に打ったり光を送ったりして発見する。
制作ツール three.js
シミュレーション自転車の車輪の点
夜道の自転車の車輪を自分で転がし、へりの反射板がえがくサイクロイドを見ながら、媒介変数θで微分して反射板の速度と接線の傾きを求める。反射板が地面に触れる瞬間に止まり（尖点）、いちばん上で自転車の2倍の速さで動くことを見つけ、スポーク上の点がえがくなめらかな曲線と比べる。
制作ツール three.js