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薬包紙の折り方

 薬包紙って、字のとおり、薬を包む紙なのです。昔、歯医者さんで「痛いときに飲んで」と赤い薬包紙に包んだ頓服を出された。

 しかし、理科室の薬包紙って、上皿天秤にのせる紙って思われてません? なので、薬包紙の折り方を。

薬包紙の折り方

 対角線を少々ずらして半分に折ります。

薬包紙の折り方

 3分の1あたりのところを折ります。

薬包紙の折り方

 反対側も同じように折ります。

薬包紙の折り方

 さっき折った縁をたよりに、斜めに折ります。折った端が、底辺と平行になるようにします。

薬包紙の折り方

 反対側も同様に折り、その端が、先に折った端と重なるようにします。

薬包紙の折り方

 ひらっと飛び出している頂点だった紙を、折り込みます。自然には開かないはず。これで出来上がり。

薬包紙の折り方

 薬品を包むには、折り目を全部広げて、中央の家の形をした五角形の部分に置き、再び折ります。

薬包紙に包む

 出来上がりは、これ。裏側ですけど。


 


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ゾウリムシを増やすには <メダカのたんじょう>

 備忘録として書き留めておく。検鏡するのにひと目で数匹見えてほしいのと、メダカが孵化したあとの餌として与えるために、あらかじめゾウリムシを増やしておく方法。

1 検鏡試料のためには数が多い方が良い

 水中の微生物を観察する場合の試料は、せいぜいスポイトで1滴の水だ。その中の動き回る微生物を観察するには、池やプールの水を汲んできたのでは、出会えるハズがない。水滴の10mm四方の中に微生物が居るような試料を用意しておかなくては無駄な時間を過ごす授業になってしまう。

ゾウリムシ

 ゾウリムシは、たまたま1匹見つかったとしても逃げ足が速いので、子どもたちの力では追跡出来ないのだ。だから「濃い」のを配っている。動くものを顕微鏡で見るのはこのゾウリムシが初めてなのだ。対象の微生物を多くしないと、わずかな微生物を追尾しながら観察するのは難しい作業で出来ないことが多い。

 「先生、見えません」って言っている子がいる。視野に10匹は飛び込んでくるようにゾウリムシの濃い所を配ったのだから、見えないってのは、操作方法がマズいからだ。

 「横から見ながら上に上げて、覗きながら下ろしていく」って復習をすると、キャッと飛びのくではないか。それほど沢山のゾウリムシを配ったのだ。うじゃうじゃと居たのでビックリしたんだろう。

ぞうりむし

 これで40倍。100倍にすると見える数が減る。これぐらい「濃い」試料だと全員が検鏡して見つけることができる。

2 ゾウリムシをさがす

ゾウリムシを増やす

 まずは、ゾウリムシ探し。池の底や、プールの底、水槽の底のヘドロなどを採ってきて検鏡してみる。下左はプールのヘドロ。緑色の藻の仲間のほかに動き回るゾウリムシが見つかった。

 私は、畑の周囲の排水路の水の流れの緩やかなところの底の土をすくってきた。止水の土のあるところと言えば、田土が良いかもしれない。他に、池の底の石にはりついているヘドロなども微生物が多い。

 近くの排水溝のヘドロを採集してみたが、ドブ臭がしてきた。嫌気性の細菌が多かったみたい。採集地ごとにボトルをわけて、混ぜないようにするのがコツ。

ゾウリムシを増やすゾウリムシを増やすゾウリムシを増やす

3 ゾウリムシの増やし方

 ペットボトルに、池の水、なければ飲料の天然水をボトル半分ほど入れる。そこへ、ビール酵母製剤を半錠、それに化成肥料を2〜3粒入れてよく振ってかき混ぜる。そこへ検鏡して確認した試料をスポイトでひと吸い入れる。

 二日に一度くらい振って空気を補充してやる。ペットボトルの蓋は乗せておくだけ。空気が減って凹むことがあるので。数日置くのなら、酸素ボンベを一吹き入れておくと良い。

わかもと

 酵母製剤は、麹菌、乳酸菌、ビール酵母が主成分。この菌たちがゾウリムシの餌になる。

4 植え継いで育てる

 1週間ほどで、中の写真のように水面にもやっとしたゾウリムシの集まりが見えるようになる。検鏡して確認したら、新しいペットボトルに植え継ぐ。ここで、2〜3本のボトルに増やすと失敗してもどれかが生き延びるだろう。

ゾウリムシを増やす

 ここまで水面に集まるようになったらすでにピーク。3週間もすると個体数が減る。息絶えたゾウリムシのゴミが混じるようになる。そして、どうもワムシが増えてくるようだ。ヘタをすると嫌気性の細菌が増えて水の色が黒ずんできてドブ臭が強くなる。

 新しいボトルに植え継いでいくと、ゴミが少なく、ゾウリムシだけが観察できるような、きれいな検鏡試料になっていく。3世代目まで植え継ぐのならば、1ヶ月ほどの時間が必要になる。

4 幼魚のエサに

 水中の微生物は、食物連鎖の最初の試料だ。ゾウリムシのエサは「菌」。自然界では、稲の株や藁についている枯草菌などを栄養源にしている。そんな「菌」を、楽に入手するのにビール酵母製剤を使っている。これも有用な菌なのだ。ほかに入手しやすい菌には納豆菌、乳酸菌、イースト菌などがあるが、匂いや扱いやすさからビール酵母製剤を使っている。

子メダカのエサボトル

 たくさん作れたら、孵化させたメダカの仔の餌として最適。メダカは孵化しても、その後の飼育が難しい。難しい一因は餌だからだ。幼魚用の餌って売ってるけどメチャ高い。そんな乾燥餌よりも、この生き餌はおいしいらしい。多く入れすぎると水質が悪くなるので注意。

 

 池の水を少々太陽の当たるところに置いておくとアオコなどの植物プランクトンが増えて緑色の水になる。緑色の水を用意出来たら、ミジンコを飼育できる。

5 昆虫どうしの食物連鎖

 「菌」の次がこのゾウリムシなどの微生物。微生物やアオコをミジンコなどの少々高等な生物が餌にする。そして、その上が、なじみの深い昆虫の幼生類だ。

 プールで捕まえてきた中に元気な緑色のものがいる。よく見るとカゲロウの幼生だった。

ヤンマのヤゴの捕食

 ヤンマのヤゴを入れた水槽に入れておいた。しばらくして見ると、ヤゴの目の前にカゲロウがいる。これは、狙っているな、と思った瞬間、飛びついて噛みついた。

 ミジンコや昆虫の幼生などを食して成長していくヤゴは食物連鎖を見るには良い。

 

<生物どうしのつながり>


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釘の抜き方を知らん <てこのはたらき>

1 釘を抜くなんて、初体験なのだ

てこを使っててこを使っててこを使って

 素麺やリンゴが木箱に入っていたので、開封するためにくぎ抜きを使う、ってのは昭和の話だ。今の家ではくぎ抜きなんてものの必要がない。フックを貼り付けるので、柱に釘を打つことすらナイ。30年以上経過したが、いわゆるニュータウンのわが校区の家庭でバールを持っているのは何軒あるだろう?

 だから、釘を抜くってテコの応用は学校の授業が初体験なのだ。餅つき、マッチの使いかたと同じで、学校でやっておかなくちゃあかんものの一つなのだ。知識に体験の裏付けを持たせてやらんとあかん。

 配った材木の釘を見て、頭の出ている釘は抜こうとするけど、打ち込んである釘は「これは抜けないワ」ってのが子どもたちの反応。それじゃぁ、木箱はあけられんわいナ。

 で、金づちとバールで抜き方を見せて回る必要がある。なんだか図画工作か技術家庭の授業みたいになっちゃうが理科なのだ。

2 手作りの実験器も良いもんだ

木製てんびんの手直してこのきまり

てこの働き実験器テコ実験器

 テコ実験台ってのをかき集めて班に2台ほど用意してある。その他に、丸棒の中点にヒートンを打った天びん竿もある。それに加えて体育で使わなくなった棒引きの棒もある。

 これで二人に1台か、一人1台の実験が出来る。釣り合う場合の法則を見つける実験だ。

 決まった所にしか重りを下げられないのが便利なのか、不便なのか、実験しているうちに“どっちでも大丈夫だ”ってことになる。

 棒引きの棒も中央にヒートンを打って天秤棒にしてやろう。

3 ハサミも使いよう…ってネ

銅板をハサミで切る銅板をハサミで切る

 写真はキッチンばさみだが、事務用はさみなどで焼きなました(熱伝導の実験で使い古した)銅板を切ろうとおもうと切れない。どうやったら切れるか、ってのがテーマ。

 力点、支点、作用点の位置関係に着目したら、力がより強く加わる使いかたってのが理解できるハズ。

4 大型テコ実験器もある

てこのはたらきの導入実験に

 “先生を簡単に持ち上げる装置を作ろう”なんてテーマを考えた先生がいる。“やめとけ!”ってのが私のアドバイス。

 60kgの先生を持ち上げようとすると、支点にはどれだけの力がかかるか、って計算をしてないからだ。“それに耐える支点と、天びん棒をどうやって用意するつもりなの?”って疑問なのだ。

 10kg程度の砂袋を持ち上げる大型テコ実験装置でこの大きさ。支点を移動させたりして実験できるようになっている。これでも5kg、10kgの砂袋が錘だ。この何倍もの丈夫な装置を考えなくては先生を持ち上げるなんてことは出来ないってことだ。やったとすると、家庭科室のステンレスの物干し竿をへし折ってしまうのが関の山だ。

 リアルな先生を持ち上げるのは難しいので、モデルで実験して考えるってのが、そもそもの実験なんとちゃう?ってね。

 

 


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ものが燃えるとき

1 とりあえずたき火から

空き缶の穴あけ空き缶を準備しておく割り箸を燃やす

 空き缶を拾ってきて、一つには底に穴をあける。もう一つは穴なし。これでたき火をして燃え方の違いを見る。

 空き缶のサイズは、トマトの水煮缶サイズ。なぜかラベルが紙で、はがしてしまうと無印の空き缶になるところが好印象。多分、輸出先にあわせて巻く紙を変える方が安くつくから印刷じゃぁないんだろう。

 たくさん拾ってきたもんで、一人1セット置いてある。新聞紙と割りばしで空き缶内で燃やしてみる。

燃焼実験の空き缶

 うまく燃やした時はこんな色になって戻ってくる。授業にあたっては子どもたちにたき火の経験がない、と思って臨むことだ。

2 底なし集気びんと、油粘土で

底なし集気びんろうそく台を製作ものの燃え方

 油粘土は、底からの吸気をコントロールしやすい。筆箱に入っている定規などで切り取りやすいからだ。ただ、使った後、油粘土にロウがめり込んで塊になる。それを取って、平らに伸ばして次のクラスに備えなくてはならない。

 そこで、銅板を叩いて皿状にして釘を刺し、油粘土用のろうそく立てを製作しておいた。

3 “酸素は燃える”という誤解

酸素を水上置換で酸素を水上置換で

 酸素の中でろうそくを燃やすと勢いよく燃える。これを見て“酸素は燃える”と誤解する子が多い。“酸素の中ではよく燃える”が良いのだが。

 燃え終わった後の空気には酸素がまだ含まれている。酸素が薄くなると燃え続けることが出来ないというのがホントのところだ。

水素とブタンと酸素ブタンガスに火をつける水素の燃焼の瞬間

 そこで、燃える気体であるブタンガス、水素、と酸素のボンベを用意し、洗剤を入れたビーカーに吹き込んで、表面の泡に火をつけてみる。

 ブタンガスは、メラッと燃える(中)。水素は激しくてパチンと音を立てるだけ(右)で、デジカメでの撮影は無理なので動画で撮ってみると4分の1秒ほどで燃焼が終わっていた。酸素の泡は燃えず、マッチの炎が大きくなるだけだ。

 

 従来水素を使った実験では事故がよく起きていた。大きな容器を使い、水面を高くしておくと安全に燃やすことができる。

 これで、酸素には“助燃性”があるだけで、酸素自身は燃えない、と押さえることができる。この誤解は、酸化という反応を将来学習する時の障害となるのではないだろうか。

4 “二酸化炭素は火を消す”という誤解

ものが燃えるとき

 二酸化炭素の中にろうそくを入れると、瞬時に火が消える。このことから“二酸化炭素は火を消す働きがある”と考えやすい。火を消すのではなく、酸素がないから燃え続けられないという考えに結び付きにくいのだ。

 試しに、“酸素が半分、二酸化炭素が半分”の気体を集気びんに作って、「強烈に濃い二酸化炭素だが燃えることが出来るだろうか」と実験してみると良い。酸素が空気の倍ほどあるので強烈に燃える。

 追いかけて、窒素100%で同じことをやってみると、二酸化炭素と同じように瞬時に火が消える。

 これは、酸素の助燃性を補強する実験になる。

5 窒素って、何なん?

ウインナーソーセージ脱酸素剤

 窒素は、おだやかな元素で、そのことから生活で役に立っている。

 ベーコンの包装は、空気が入らぬようにピタッとしているものが多いのに、このウインナーの包装、なぜか中味は数個しか入っていないのに無駄に膨らませてある。同じようなのがポテトチップスの包装もそう。

 また、個包装の生菓子などには脱酸素剤が入れてあることが多い。この正体はほぼ使い捨てカイロと同じだ。熱は出るが酸素を消費するので、日持ちさせるために入れている。これによって包装内は悪さをしない窒素がほとんどになる。

 油で揚げたポテトチップスなどは、酸素が食品の品質・風味を落とすので、酸素を追い出すために窒素を充てんしているのだ。「不活性ガス充填」と書かれていることが多いがその正体は窒素だ。

 

 窒素は、農業に欠かせない肥料の3要素のひとつ。これがないと有機物が生成されないと言っても良いだろう。窒素をふくむ尿素は無機化合物から作られる有機化合物の一つで、窒素肥料の代表だ。

 窒素が無ければ、地球上に生物は存在出来なかったのではないだろうか。

6 水上置換のスキル

水上置換でCO2窒素と二酸化炭素

 水上置換で気体を集める作業がとても多い。集気びんと試験管を人数分にして個人実験になるようにしているので、各自のスキルが高まっていく。

 最初は気体を漏らしてしまったり、空中に取り出してから蓋をしたりと失敗も多い。

 

 他に、上方置換、下方置換という方法があって、水にとけにくい気体は水上置換を使う、ってことぐらいは知っていても良いと思う。

7 空気の正体は

空気の組成CO2チェッカー1

 空気は78%が窒素、21%が酸素、そして、二酸化炭素は0.04%だ。ふれる必要はないが、その他としている多くはアルゴン。

 ウチで使っているCO2チェッカーは、起動するとその場の空気を、21%と0.04%にその都度キャリブレーションをする仕組みのようだ。

 


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天体の学習はやりにくい? <月や星><月と太陽>

1 プラネタリウムはフリーソフトが多い

プラネタリウムソフトあります

 “プラネタリウム フリー”と検索してみると、10種ほどのソフトが出てくる。ウチでは、今のPCシステムになるときに、必要なフリーソフトを入れてもらった。その一つがプラネタリウムソフトの「Stella Theater Lite」。観測地を設定し、観測したい日付・時刻を入れるとその夜空を表示してくれる。

 パソコンは、本物のプラネタリウムのようにドーム天井でなく、2次元のディスプレイなので、リアルにはどう見えるかの読み替えが必要だが。

2 自分が観測できる、時刻と方角で表示する

夏の大三角

 実際の観測は、日が暮れて自宅でしてもらうことになる。学校で出来るのは、どのあたりに見たい星があるかを示すことぐらいしか出来ない。

 家庭によって、観測できる方角が限られている場合がある。観測できる方角をしぼって表示しておくと、観測がしやすい。

 また、家庭によって観測できる時刻が違う。何時頃に見る予定かを絞って表示しておくといい。

星座記録用紙

 その結果は、このような用紙に記録して持ち帰ると、その日の夜に観測するだろう。これで、夏の大三角、冬の大三角、みつけやすいオリオン座などを見ることになるだろう。

3 月と太陽の位置関係も

プラネタリウムソフトで

 月の満ち欠けと太陽、地球の位置関係は、「ドッチボールをライトで照らすしか無いですか」って思っちゃう、月の満ち欠けと太陽の位置は、プラネタリウムソフトが使える。

 月と太陽を主に見るので、見える星の数を減らしておいて、シミュレーションしてみるといい。太陽と月なら、昼間の位置関係も表示してくれる。

 

 また、日本独特だが月にはいろいろな別名をつけている。新月、三日月、上弦の月、十三夜、待宵月、満月、十六夜月、居待月、立待月、寝待月、更待月、下弦の月、有明月、晦日月などだ。月が出てくるのを心待ちにして名付けたことから、日の入りと、月の出の時刻の関係がわかりやすい。

4 プリントして持ち帰るソフトも

とんがり星とんがり星

 「とんがり星(ぼ〜し)」というフリーソフトがある。プリントアウトした星空を、菅笠というか低い円錐形に組み立てる星座早見盤だ。

 普通の早見盤のように、プリントしたもので時刻・日付を変えることはできないが、指定の日・時刻に観測する天空のひずみが少ない形で見ることができ、すべての方角の観測ができる。

 観測できる日付・時刻を絞り込んでプリントアウトして持ち帰って、組み立てると観測がしやすい。

 


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4年生のおもしろ実験 <とじこめた空気や水><水のすがた>

1 フラスコ風船

フラスコにふうせんフラスコ風船

 水の三態変化のおもしろ実験。これだけを見ると、「風船をふくらませた」と考えてしまう。フラスコ内の空気がなくなった(小さくなった)ので、大気圧におされて「風船が中で膨らんだ」と考えないと、作り方に到達しない。

フラスコふうせん

 このフラスコ風船のまわりに水滴が残っていることに着目すると答えが出やすい。

 試しに、コンロで加熱してみると、風船が外側に出て膨らむ。放置していると風船がしぼんで、フラスコ内に引き込まれる。

 

 フラスコふうせんを作るには、フラスコがゴム風船を引き込むときに引っかかって割れやすい。割りばしにティッシュペーパーを巻き付けた介錯棒を作っておいて押し込んでやるとうまく作れる。

2 空き缶クラッシュ

空き缶クラッシュ空き缶クラッシュ

 同じことを空き缶でもやってみる。アルミのスクリューキャップの飲料缶が扱いやすい。

 少々の水を入れてコンロにかけて沸騰させる。缶内が水蒸気ばかりになったら、二重軍手をはめてスクリューキャップをしめる。

 放置しているとクラッシュする。水をかけると速いが、凹むときに薄いアルミなので、穴があいて空気が入って失敗することがある。常温で、手で介錯しながらへこませるとうまくいく。

3 蒸留水をつくってみる

リービッヒ冷却器リービッヒ冷却器リービッヒ冷却管

 小学校なのになぜかこんなガラス器具がある。フラスコの水をあたためて水蒸気を出し、それを水道水で冷却するリービッヒ冷却管だ。冷却管から出てくるのは、蒸留水。

 これも水の三態変化のおもしろ実験。食塩水を食紅で着色して蒸留して見せる。色付きの水を温めたのに、無色透明の水になって出てくる。もともとついていた塩味もなくなっている。4年生はもれなく「飲んでみたい」と言う。

 これは、防災教育なのだ。飲用に向かない泥水でも、一旦水蒸気にして冷やして水に戻せば飲むことが出来る。鍋で湯を沸かして、鍋蓋についた水滴を集めたら飲めるのだ。水道がない宇宙ステーションでもそうやっているハズ。

4 浮沈子

浮沈子の実験浮沈子の実験

浮沈子浮沈子浮沈子

 <とじこめた空気や水>の発展実験。

 寿司についてくる魚型の醤油入れ。この口に6mmのナットをねじ込んで浮沈子にしている。

 コツは、炭酸飲料のペットボトルを使うこと。見やすいことと圧力に耐えるから。そして、ボトル内に空気を入れないこと。

 浮沈子は、かろうじて浮いている状態になるほど水を入れると良い。空気と水の比率を変えてトライしてみると、4年生の子たちでも作ることが出来る。

 ボトルを押さえていると見抜かれないように押して見せるのがこの手品のコツ。

 

 

 

 

 


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もののとけ方 <もののとけ方>

1 まずは溶解度曲線を

溶解度曲線

 化合物によって温度と溶ける量の変化を知っていないと実験に当たっての指示ができない。

 1gずつ溶かしていく時間がないからだ。食塩ならとりあえず最初は30g、カリミョウバンなら4gから溶かし始めて、2gずつ増やしていくと1時間の時間内におさまる。

化合物 0°C 10°C 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C 70°C 80°C 90°C 100°C
塩化アンモニウム 29.4 33.2 37.2 41.4 45.8 50.4 55.3 60.2 65.6 71.2 77.3
食塩 35.7 35.7 35.9 36.1 36.4 36.7 37.0 37.5 37.9 38.5 39.0
ホウ酸 2.5   4.7   8.1 10.3 13.0   19.1   27.5
重曹 7.0 8.1 9.6 11.1 12.7   16.0        
カリミョウバン 3.0 4.0 5.9 8.4 11.7 17.0 24.8 40.0 71.0 109.0  

2 溶けるとは

シュリーレン現象もののとけ方

 最初に、水槽に飴をつるして溶ける様子を観察する。飴は穴の開いたパインアメを使っているが、穴がなければ針金を焼いて飴に突き刺して固定する方法がある。他に、お茶パックに入れた砂糖や食塩を追加してやっても良い。

 「溶ける」の定義が必要だからだ。「融ける」「解ける」「熔ける」など漢字だけでもいろいろあって、生活で使う上では溶媒に溶かすことを指していないことが多い。

3 スキルを磨く

飽和食塩水の実験食塩を飽和するまで溶かす水溶液のろ過

 この実験では、メスシリンダーを扱う。溶媒の水を100mL計り取るだけだが。他にメスシリンダーを使う実験は出てこないので、扱い方、安全な置き方を指導しておかなくてはならない。

 また、上皿天秤を使って計り取る回数が多い。薬包紙を両側にのせる、利き手側で操作をするなどのスキルを磨いておきたいものだ。

 漏斗でろ過をするののこの実験だけだ。ろ紙の折り方、ガラス棒に沿わせて注ぐなどのスキルが求められる。

4 湯せんで加温

湯煎用はさみもののとけ方湯せん用ボウル

 溶け残ったなら加温して溶かすことになる。加温は湯せんが良い。500mLビーカーに水溶液の入った200mLビーカーを入れて温めていたが、取り出すのが熱い。そこで、るつぼばさみにシリコンチューブをはめて湯せん用はさみを作った。湯はステンレスやアルマイトのボウルで温めるとやりやすい。

 実験は40℃ちょうどで、という計測はできない。とけきった温度をはかって記録することになる。

5 再結晶は顕微鏡下で

水溶液の再結晶水溶液の再結晶水溶液の再結晶

顕微鏡下で再結晶顕微鏡下で再結晶

 結晶させようってことになると、つい、大結晶を作って感動させたいって思ってしまう。それはとてつもなく時間がかかる。夏休みの自由研究ネタとしておいておくのが良い。

 顕微鏡下で出てくる結晶を観察するなら、1時間の範囲内におさまる。まずは、スライドガラスに試料を取ってから、顕微鏡の準備をする。その間に少々蒸発して結晶が始まる。スライドガラスに4種の水溶液をのせている。2滴置いているのは、何の水溶液か順番が分からなくなった時の識別用。顕微鏡なら視野は10mm未満なので、1滴あれば十分。

 カバーガラスなしで、水溶液が少々残っている状態でも検鏡できる。倍率は40倍。実体顕微鏡でも生物顕微鏡でも見ることが出来る。上の写真は黒背景が実体顕微鏡、白背景が生物顕微鏡。

 加温して溶かし終わった水溶液は、廃液として処分するのではなく、ペットボトルなどに取り込んでおくとコレに使える。飽和食塩水なら、4年生の水のすがたの氷作りに使える。

6 溶けて見えなくなっても質量は同じ

重さは変わらない

 溶かす前の、ガラス棒、ビーカーと水、薬包紙と化合物をはかりに載せて質量を計る。こぼさぬように注意しながら溶かした後も同じものをのせて質量を計る。

 使用するのは0.1gが感量の電子天秤。よく注意しておかないと、手やら筆箱を乗せてみたくなるのが秤だ。デジタル秤は1000円以下で手に入るが、電子天秤の値段は一桁高額だ。そのような行動は“壊してみようと思った”以外の動機はない!って言いきっておく方が良い。何台も壊れた電子天秤が置いてあったのは多分こんな余計なことをしたせいなんだろう。

7 塩化アンモニウムはまるで雪

水溶液の再結晶水溶液の再結晶

 試験管に雪が降る、って再結晶の実験。湯せんにして溶かした水溶液が冷めるのを待つ間に演示実験としてやっている。加温して飽和状態まで溶かした塩化アンモニウム水溶液を常温に置いていると試験管内に雪が降るように再結晶が始まる。

 ちょっと長いL=300mmの試験管を使っている。ゴム栓をしてそのまま置いていて、毎年ソレを温めて使っている。


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膨張・収縮を目で見て楽しく <ものの温度と体積>

1 石鹸水で空気の膨張・収縮を示す

空気の温度と体積空気の膨張空気の収縮

空気の膨張と収縮空気の温度と体積

 台所用洗剤を3倍程度に水で薄めて、旧給食用の皿に入れて配る。それを指2本に取って、フラスコの口に石鹸膜を張る。

 手で温めるだけでも石鹸膜は膨らんでくる。氷で冷やすと首の中を下がっていく。もう一枚石鹸膜を張ると…というと何枚も首を下がっていく。

 それを湯で温めると、ダルマのようなシャボン玉がフラスコの口に出来る。

 湯は、湯沸かしポットで準備しておき、水で倍ほどに薄めるので、50℃程度。やけどの心配もない。

 風船や空気鉄砲の弾を飛ばそうと思うとかなり膨張させねばならず、こんな低温では難しい。その点、シャボン玉は反応が早い。

2 ガラス管で、水の膨張・収縮を示す

1.2mのガラス管で水の膨張ゴム栓ガラス管

 外径5mm、長さ1.2mのちょっと細めのながぁいガラス管を用意している。これを、水で満たして空気を入れぬようにしたフラスコにゴム栓をして、水位をテープで表示しておく。長いので、倒れないようにスタンドに固定、ガラス管もマスキングテープで支持棒にくくりつけておくと安全。

 それをガスバーナーで熱する。ガラス管が細いので水位がどんどん上昇して1.2m先からあふれる。あふれたら火を止めようというのが約束。「あんなに上まで上がった」って驚きがこの実験の楽しさ。

 あふれた時点でのフラスコの水の温度は60℃程度。常温から40℃ほどの加熱だ。やけどの心配は無いが、長いガラス管の取り回しには細心の注意が必要。ノート記録をしている間に大人の手で回収してしまう方が良い。

 冷やす方は、40cmの長さのガラス管を用意している。普通の太さのガラス管、外径6mmで湯のガラス管より少々太い。しかも、常温から冷やすと言っても氷水ではせいぜい10℃ほどしか下げられない。水位は数センチ下がるだけ。なので、加熱した方の水位が冷めるにしたがって下がるのも観察させておきたい。

3 膨張試験器で、金属の膨張・収縮を示す

断熱板断熱板

金属の膨張実験金属の膨張実験金属の膨張実験

 金属の膨張は、ガスバーナーで400℃位まで加熱する。火傷と実験器具の置き場の注意が欠かせない。

 加熱した金属球を触ることはないだろうが、特に、木柄の先の金属部分が相当熱くなっているのには気が付かないから、注意しておくことが必要。

 置き場として、断熱版を用意している。住宅の外壁に使用している窯業系サイディングボードだ。熱い実験器具はこの上に置くことにしている。

 加熱した実験器具は水で冷やす。高温なので水がはじけ飛ぶので、ゆっくりと冷やすのがコツ。また、冷やした水は相当熱くなっているので、その都度新しいい水に取り換えて使うのが良い。

4 膨張の大きさは、空気>水>金属

 空気は、内径20mm超のフラスコの口で見た。水は、内径2mm程度のガラス管だった。金属は、測っても分からないので輪を通して確かめた。

 膨張率なんてこだわりを持たなくても良いが、気体、液体、固体では膨張する量が違うってことぐらいは気づいてほしいもんだ。

5 膨張試験器は、噛みこんで離せなくなるもの

金属膨張試験器を直す

 常温で通り抜けない方の輪は、よく金属球が噛みこんで離せなくなる。「通るようになった」と喜んでいるうちに、輪の温度が下がってしまって、球を挟み込んでしまうのはよく起きることだ。

 で、そうなったのは引き上げて、準備室のガスコンロで炙りながら、上からガスバーナーで輪の付け根部分を中心に炙る。抜けそうな方向に金づちでつつくと外すことが出来る。

6 生活に生かす理科を

ジャム瓶

 温めたら膨らむワ、ってのがこの単元の収穫。それを生活に生かしてこそ生きた科学だ。で、こんな問題を出してみた。

 蓋をコンロでちょっと熱いぐらいまで炙って回すとフタをあけることが出来る、って気がついてほしいもんだ。

 

 

 関連記事は こちら 

 


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CO2チェッカーの使用準備

1 CO2チェッカーの特徴

CO2チェッカー1CO2チェッカー2

 デジタルのCO2チェッカーがある。調べたい気体の中に差し込むと1分ほどで酸素と二酸化炭素の濃度を表示してくれる優れもの。

 起動は、普通の空気でキャリブレーションをするようで、3分かかる。

 使用上の注意点は、湿り気を嫌うことだ。使用時も、保存時もだ。そのために乾燥材の入ったプローブの保存袋がついている。

2 集気びん用の蓋が付属している

CO2チェッカー4呼気の組成

 燃焼さじを差し込めるゴムがついた集気びん用の蓋が付属している。ふたにはプローブが差し込める切り欠きがある。

 呼気の組成を調べる場合は、ポリ袋の中に入れてしまって計る。

3 暖機運転をしておく方が良い

CO2チェッカーの暖機運転

 センサーのついたプローブの寿命は3年とある。もうすでに寿命がきているのか、測定結果がみるみる変動するのがある。

 通電しておく暖機運転をすると直ることがあるとなっているので、使用しそうな1週間前から通電しておく。

 表示が信頼できそうなものを選んで使用することになる。

 

 

 

 

 


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pH計を調整する

1 pH計ってのがある

身の回りの酸・アルカリペーハー計

 誰だ、こんな面倒なものを買ったのは、って機器。58年って備品シールがあるので、相当昔に買ったものらしい。開けてみると電池ケースが錆びてしまっている。

 授業をするにあたって、pHをすぐに示してくれると助かるってのはわかる。でも、この類はキャリブレーションが必要なのだ。

 電池は2本。二本の電池の中央からも線が出ている。オペアンプが±で動作しているらしい。そんな電池ケースはないので、細工をして交換した。

2 使えるように準備する

pH計を動かすpH計を動かすpH計を動かす

 測定をするプローブ部分。カバーを外し、キャップを外して使うというのが分かるまで時間がかかった。

 その上、プローブ内に塩化カリウム液を入れなきゃいけないのだ。

 そして、キャリブレーションだ。pH4の校正液はあったが、pH7の校正液が無い。ま、4だけは校正液を使って合わせておいて、中性は水道水で校正する。

 アンプ部分のつまみを回して、だいたいでも良いから動作するように調整する。

3 プローブが投げ込める容器を

pH計を動かす

 プローブは通常の試験管には入らない。太い試験管を出すか、ビーカーを使うことになる。

 OHPのステージ上に置いて投影して使うメーターなので、アクリルが静電気を帯びて動きが悪くなることがある。斜めに立たせて使うのが良いみたい。机の黒では見にくいので白紙を置いている。

 

 使っているうちに、ガラス電極内の金属が欠けて落ちてしまった。動作はしているようだが何だか不安。

 


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最終更新日: 2020/09/21

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