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器具の洗浄方法

1 鉄サビは、ハイドロハイターで

汚れた試験管汚れた試験管

 スチールウールを水溶液に漬けて溶けるかをみる実験がある。実験後放置するので、試験管に鉄サビがついて取りにくい。

 塩酸で少々は取れるが、還元作用のある「ハイドロハイター」で落とすと良い。粉末の漂白剤でサビ、土汚れを落とす専用の漂白剤だ。試験管ブラシにつけて磨いて落とす。さすがにコレ専用の漂白剤だ。

2 蒸発皿の塩化鉄の黄ばみは、塩酸で

塩化鉄を乾固する

 塩酸で溶けた鉄の水溶液を乾固する実験をする。実験後子どもたちが水洗いして返却するが、塩化鉄の黄ばみが残っている。

 理科室の洗浄は、塩酸と洗剤ってことが多い。蒸発皿に注いで、次々に移していくと黄ばみが消える。

3 アルコールランプ

アルコールランプの掃除

 ランプ本体の外側にロウなどが付いていたので清掃。何をしたのか知らんが、アルコールランプの内部にも汚れを発見。ブラシを曲げて内部をこすり洗い。その他のパーツ、特に芯は交換する方が良い。

4 燃焼さじの汚れ、コゲ

燃焼匙の後始末燃焼さじのメンテナンス燃焼匙の後始末

 使い終わった燃焼さじは、とけたロウが溜まっていたり、そこに芯が封入されていたりする。バーナーの炎を斜めに当てて、紙の上にロウを落として清掃。サジについたロウは気化させてしまう。

 バーナーで炙ると黒くなるが、廃塩酸に漬けておくと銅・黄銅の輝きが戻る。

燃焼さじ燃焼さじをまっすぐに燃焼さじをまっすぐに

 使用して曲がってしまったサジの柄は金床で叩いて伸ばす。左は、最初の状態。右が現在の収納状態。

5 集気びんのロウなどの汚れ

汚れた集気瓶集気瓶の洗浄

集気瓶の洗浄集気瓶のロウを落とす

 ひたすらこすって落としている。下左の木片で大きなロウのかたまりを剥がすように落とす。最後は、ドリルに大きめのブラシを取り付け、クレンザーで磨いた。集気びんにブラシを入れてから回し、停止させてからブラシを抜くのがコツ。

6 石灰水による白汚れ、くすみは塩酸で

石灰のついた集気瓶汚れた集気びん石灰水の試験管

 石灰水を使うと必ず塩酸での洗浄が必要になる。塩酸を加えるとガラスについた炭酸カルシウムは泡を出して消えていく。

 実験の残りの塩酸を適当に薄めて洗浄用としてストックしている。洗剤と一緒につかって漬けておくとくすみが消える。

 


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発芽するメカニズムをさぐる <植物の発芽と成長>

1 発芽させる種子は、園芸店ではなく食料品で

インゲンマメインゲンマメ植物の発芽と成長

 発芽実験に使う種子は、種子袋で買うとコスパが悪い。それに、トウモロコシなどはチラウムなんて湿った手につく朱色の薬で消毒がされていたりする。

 その点、金時豆、うずら豆、大豆、ポップコーンなどを使うと大量だし、薬もかかっていない。発芽させたり、蒔いたりといろいろ使えるのでオススメ。

2 発芽の条件を調べる

種子の発芽植物の発芽と成長植物の発芽と成長

 発芽の条件として、光、温度、水のかかわりを調べる実験がある。ポットや脱脂綿に蒔くと場所を取るし水やりなどの手入れも要る。

 試験管に、水中に沈んだ種子、半分水に浸かった種子、空中で水に当たらない種子の3種を一度に作る。

植物の発芽と成長植物の発芽と成長植物の発芽と成長

 この試験管を、明るい所、暗い所、低温の所に保存している。

植物の発芽と成長植物の発芽と成長植物の発芽と成長

 左から、水中、半分水中、空中の順。(明るい所に置いた試験管の結果)

3 忘れずに、土にも蒔いておく

植物の発芽と成長

 比較対象として、発芽のための栄養分を使ってしまった子葉がほしい。実験の時期に合わせて最適なものを得るには2回ほど時期をずらしてあらかじめ土に蒔いておくと良い。

4 切り口にヨウ素液、では結果が見にくい

インゲンのでんぷんインゲンの養分ヨウ素でんぷん反応

 種子を切って断面にヨウ素液をつけて観察すると教科書にあるが、それでは観察しにくい。右の検鏡写真のように、でんぷんのツブが反応して発色するのだ。だから、でんぷんをより多く出るようにしてやると結果が分かりやすくなる。

 左の写真のように力を入れてつぶして、白いでんぷんがシャーレに見えるようなら反応してくれる。

芽を出すための栄養

 土に蒔いて発芽させておいた種子の、子葉の部分を取ってでんぷん反応を見ると比較できるのでもっとわかりやすい。発芽のためにでんぷんを使い切って、しぼんだ感じの子葉だというのがわかる。

 


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ものの温まり方の可視化 <もののあたたまり方>

1 金属には フリクションマーカー (60℃)

銅版のあたたまり方銅版の準備

 銅板に熱が伝わっていく様子は、ロウを塗り付ける、サーモテープを貼るなどの方法でやってきた。ロウは一瞬で結果が出るので勝負が早い。ただし、光の反射で観察するために座席位置によっては見逃すことが多い。何度か使用した銅板は、ロウで覆われていても緑青が噴いてキタナイ。

 サーモテープは全面に貼るわけにもいかず、わかりにくいし、焦げ付いて後始末が必要。

フリクションマーカーで銅板の熱の伝わり方をフリクションマーカーで銅板の熱の伝わり方をフリクションマーカーで銅板の熱の伝わり方を

 そこで、フリクションマーカーを使っている。銅板に貼り付けたシールにマーカーで荒く塗りつぶして、熱にあててみる。

 ながく炎に当てているとシールは紙なので焦げる。結果が出始めたら火から外して観察し、結果を記録するのが指導上のコツ。

銅板と銅棒フリクションマーカーで実験フリクションマーカー注意書き

 このマーカーのインクは60℃で色が消える。文房具としては軸のラバーでこすってその摩擦熱で色を消せるというマーカーなのだ。温度が手ごろで、これなら火傷の危険性が少ない。

 便利なことに60℃以下に下がっても色戻りしない。ヒステリシスが強くて色が戻るのは-10℃あたりという。試しに銅板を冷凍してみたところほんのりと色が戻ってきた。

 次のクラスが実験に使うときには、そのまま上塗りしても良いが、全体を温めて色を消してしまうと良い。ま、実験後に子どもたちが勝手に色を全部消してくれることが多いのでそんな必要がないので助かる。

 フリクションマーカーは、実験専用なので使用後はポリ袋に入れて密封して保存している。一年で使えなくなるなんてヤだから。

2 金属には、サーモテープ (50℃、60℃)

銅棒のあたたまり方銅棒のあたたまり方銅棒のあたたまり方

 教科書にも出ているサーモテープを使って温度変化を可視化することが多い。でも、後始末が要る。次の実験前に溶けたり焦げたりしているテープを剥がして貼り替える作業だ。一部貼り替えるよりも、全部剥がしてサンドペーパーで磨いて新しく貼る方がキレイ。

 テープは反応温度が決まっている。高すぎないのを選択することが必要。50℃(黄)と60℃(赤)を使用している。

 テープの色変化を観察するだけでなく、手で触って温度を確かめることもさせたい。火傷をしない触り方ってのも実験のスキルの一つなのだ。

3 液体の温まり方の実感を (100℃)

水のあたたまり方水のあたたまり方水のあたたまり方

 水の温まり方も、銅棒と同じように手で温度を感じたいものだ。

 写真は、ガスバーナーを2台出して、二人で2実験。一人は試験管の下部を加熱し、もう一人は試験管の上部を温める。

 上部を加熱するのは先に素手で先生がやって見せた。試験管をじかに持っていると、「ボコボコ言ってるけど、熱くない」ってのが楽しい実験なのだ。下から温めるのは試験管ばさみは必須。人のいない方に向ける配慮も。

 すぐ結果が出る実験なので、水だけでなく、サーモテープ、示温インクなど温度を可視化できるものを入れて観察する実験をまとめてすることが出来る。

4 液体に、サーモテープは (50℃)

示温テープはよく縮む示温テープのやりなおし

 試験管の水の温まり方をサーモテープを入れてやってみた。業者が売っていたのは背にアルミ板を使っているので、熱伝導率が良くて全体の色が変わってしまう。そこで、プラスチックベースに変更してみた。

 試験管の上部を温めると上だけ色が変わる。下から温めると、全体の色が変わってしまう。一度色が変わると、温度が下がってもヒステリシスで元の色に戻る温度がそれよりも低いせい。

 試験管の水を入れ替えると表示がリセットされやすいので、上部を加熱、下部から加熱の実験を続けることが出来る。

5 液体に、液晶テープ (30℃)

液晶インクで示温リボン液晶インキ

液晶インキで水のあたたまり方液晶インキで水のあたたまり方

 液晶インクという高価なものが置いてあった。黒い画用紙に下塗りをしてから液晶インクを塗った。もったいないので、テープ状にしてパウチして使ってみることにした。

 コレの良い所はヒステリシスの無いこと。瞬時に色が変わり、すぐ戻る。赤の部分が30℃、青の部分が35℃だ。それ以外の部分が黒で、温度が高いのか低いのか考えなきゃってのが難点と言える。

 中の写真は試験管上部を温めたところ。試験管を立てると色は水平に変わってくれる。右は下から温めた結果。

6 示温インクを温めてみる (40℃)

示温インクで水のあたたまり方示温インクで水のあたたまり方示温インクを使って

 示温インクって便利なものがある。40℃で色が変わってくれるので、結果が出るのが早い。写真は、24mm径の太い試験管を使っている。

 温めると斜めにした試験管の上辺をピンクの液が上っていくのが見られる。上った液は上部に滞留している。見るだけでワカル。

 ゴム栓をしているのは、放置すると液晶が沈殿するので、逆さにして混ぜやすくするため。

 原液は薄めて使い、実験後は回収して保存しておくことが出来る。

7 液体に絵の具

教科書の対流教科書の対流

 液体や気体の温まり方ってのがクセモノなんだワ。確か、“グルグルまわるねん”って教えられたような気がするが、どうですか。

 もしそうなら、釜で沸かす風呂の湯が、上が熱くて下が水なんてことは起こらないはず。温まった水は上部に滞留するのであって、グルグルと対流するのではない。

 教科書の図を見ても下降流の矢印は描かれていない。上昇するだけだ。

水のあたたまり方水の対流

 それが観察しやすいって点では、おがくずやら繊維くずを入れて観察するより、絵の具は優れている。だから教科書が採用しているのであって、指導する時には、自分が習った知識を教えないようにしないといけない。

 茹でている素麺を見て、なるほどグルグル回ってるワ、ってのは、素麺などの固形物が水より比重が重いから下がってくるのだ。しかも、グルグル回っているのは沸騰状態であって加温途中ではない、この点が誤解の始まりなのだ。

8 液体に、ポリオキシエチレンアルキルエーテル (70℃)

水のあたたまり方洗剤で水のあたたまり方を調べる

 名前はややこしいけど、“おしゃれ着洗剤”、アクロンとかエマールって商品の主成分。買うときにこの原材料名を確認。実験にあたっては、湯に洗剤を混ぜると実験が早く進むので、ポットで80℃の湯を用意しておくといい。

水のあたたまり方洗剤で水のあたたまり方を調べる水のあたたまり方

 400mLの湯に20mLほど入れて加熱すると、70℃あたりから液が白濁する。

 (左)の写真は、加熱している部分から白いもやもやが立ち上がり始めたところ。(中)の写真は加熱中で、もやもやが上っていくのが観察できる。(右)の写真は、温まった水が上部に滞留しているところ。少々温度が高く、コンロの落ちそうな所にビーカーを置くのが難点だが、断熱版を使うとビーカーが安定するし、炎が集中するので見てわかりやすい。

対流実験観察台断熱板

 加熱にあたっては、ビーカーの端だけを温めたいので断熱版を使う。断熱版の穴をガスコンロの火口と合わせてビーカーを置く。

 片づける時には断熱版が熱を蓄えているので火傷への注意が必要。 

9 気体には、液晶インキのテープ

空気のあたたまり方空気のあたたまり方

 空気の温まり方も、グルグル回るのではない。空気が自ら回るのであれば、サーキュレーターなんてものが必要なハズがない。

 使用しているのは対流観察器。熱源はヒーターを電源装置で温めている。あたたまった空気が、液晶テープの色を変えていっている。35℃で色がかわる液晶インキはレスポンスが良い。

対流実験器で空気の流れを観察する

 中に入っている木片は、線香立て。短い線香をポイントに送り込んで煙の動きを観察する。そのために、長い柄をつけてある。空気の流れを予想してから、煙で確認してみるのがいい。煙自身は温められた空気なので上昇してしまうが、写真のように流れのある所ではなびいてくれる。

 推奨する電圧は、忘れぬようにヒーターに表示しておいた。9Vってのは最新の電源装置のフルパワーだ。

 注意しなくてはならないのは、液晶インキは敏感で、手の体温や、直射日光やレフランプなどの照明の光の輻射熱で反応してしまうこと。冬の直射光が差し込む班は注意が必要。

10 気体には、示温インクのテープ

気体の対流実験

 煙を観察する都合で、暗い背景の方が見やすい。作り変えるついでに、反応の早い液晶インキも良いが、示温インクを塗った不織布に変えてみた。40℃で色が変わる。過ぎたら黒に戻る液晶インキと違ってピンクのまま。

 

 

示温テープ


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電磁石と電流 <電磁石のはたらき>

0 電磁石の導入向け

強力磁石

 強力電磁石ってのがある。乾電池1本で、人間一人を吊り上げられるほどの力がある。磁力が漏れないように作ってある。なぜかコレが2台もある。おかげで、何人も体験させてみることが出来る。

 通電しておいて引っ張り合いをさせてみるのだが、ま、導入実験用だな。離れてしまわないように安全策も取られているから。

1 電流が流れると磁針が振れる

電磁石のしくみ電磁石のしくみ

 最近の電源装置は、ヒューズではなく安全回路が入っていて、過剰な電流が流れる時には警告をしてくれる。適切に対応すれば壊れることはないので安心だ。

 で、方位磁針の上にエナメル線を張って電流を流してみると、方位磁針が一定の決まりで振れる。電流の向きによって振れる方向が決まっているのだ。

 何度も方位磁針に巻き付けると、より強く振れる。

 この実験で、コイルの巻き数に応じて電磁石の強さがどうなるか、は推測できるようになる。

2 右ネジの方向だ

電磁石のしくみ電磁石、教材キット

 電流が流れるとどの向きに磁針が振れるかは、縦に張ったエナメル線に電流を流すと方位磁針が振れる方向で観察できる。右回りの方向に振れるのだ。

 昔、科学館でこの展示を見て、やってみたいと思っていた。容量の大きな電源装置のおかげでこれが出来るようになった。

 ただし、短い導線でやると電源装置の容量を超えてしまう。エナメル線のほとんどはドラムに巻いたまま、切らずに使うのがコツ。そして、ドラムの発する磁力が磁針に影響を及ぼすので、遠ざけておくのが肝心。

3 ムービングコイルのメーター

電磁石のしくみ

 写真は簡易な直流メーター。針の根元にはコイルが巻いてあり磁石の中で電流に応じて回転するしくみになっている。コイルが動く方なのでムービングコイルと呼ばれている。極性の変化をさせないモーターってなところかな。

4 電流と巻き数に比例する(はず)

電磁石の強さ

 電磁石の強さは、電流の強さと、コイルの巻き数に比例する(はず)である。ただ、巻き数を多くするとそれだけ抵抗が増えるので、巻き数の少ない時と同じ電流にはならない。同じ長さのエナメル線を使って、余りを遊ばせておくとより近くなるはず。

 電源装置は、乾電池〇個分という選択が出来るようになっている。2個分より4個分の方が倍の電流が流れる(はず)だが、電源装置の内部抵抗によって必ずしもそうはならない。

 新しい電源装置は優秀で、内部抵抗が低いようだ。乾電池では出来ない実験の結果が得られる。

5 電子天秤で

電磁石の強さ電磁石で実験

 電磁石の強さは、小釘を持ち上げる重さで測っている。声をかけて協力しあってすい付ける作業をして、電子天秤で計っている。

 電流の強さによる実験と、巻き数の違いによる実験の2回、同じような実験をする。

6 電磁石を応用して

手作りスピーカースピーカーを作ってみる

 スピーカーを作ってみた。磁力線がよく漏れるので音は悪いし効率も悪い。右の100均のネオジム磁石はかなり強力。これで音が出る。

 こんなので、コイルが磁石を動かして音になるってのは分かるんではないだろうか。

空芯コイルで実験コイルモーターを試作空芯コイルのモーター

 左は、空芯コイルと永久磁石。電流が流れると磁石に寄ったり離れたりする。右2つは空芯のコイルモーター。回転軸のエナメルを半分だけ剥くのがコツ。置いてある永久磁石に反応して回り続ける。ある年の中学校入試問題に出たモーター。

7 教材セットを買っているが

電磁石で動く車

 コア巻きの電磁石と、ドラム巻きのエナメル線が使いやすいので教材セットを買っている。エナメル線はドラムに巻いてないと、クラスに何人かはもつれさせてしまう。電磁石を巻く作業をしていると、1時間じゅうもつれをほどくことに取られてしまう子が出てしまう。

 授業では、そのほとんどをジップロックなどの袋に収めて必要な部品だけを出して使っている。

 

 授業が大体おわったあと、自動車工場が始まる。組み立て方は教えなくても、説明書を読み解いてくれたらいいのだ。

 うまく動かない場合は良い勉強になる。回路の作り方が悪いとか、何かパーツを忘れたか、接触が悪いなどだ。

 なぜモーターが回転するのか、そして自動車が動くのかは理解できているように授業をしなくては。


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水のすがたの実験 <水のすがた>

1 沸騰のようすを観察する

水の沸騰の観察水の沸騰の観察水の沸騰の観察

 実験机ではガスバーナーが2本使えるので、沸騰の様子をビーカーとフラスコで二人で1実験としてやっている。

 ところが沸騰の早いチームがある。ガスバーナーの炎の調整のしかただ。炎の最も温度の高い部分が金網に当たっていると効率が良い。

2 これが水蒸気捕集装置

コック付き漏斗の使い道沸騰した泡の正体は水蒸気を捕集する

 中学校でも使い道がないと言われてしまったコック付きろうと。先の斜め切りをまっすぐに直して、水蒸気を集める実験に使うことにした。ふつうの漏斗とは別に「水蒸気捕集装置」として戸棚に入れている。

 右のようにビーカーで沸かした湯の水蒸気を捕集する漏斗として使う。水蒸気が100℃を超えるので、高密度ポリエチレンの袋を使う。120℃で軟化するという耐熱性のあるポリ袋。スーパーで買ったものを袋詰めするところに、ロール状の袋が置いてある、あの半透明でシャカシャカと音の出る袋だ。

水蒸気捕集装置を作っておく水蒸気を捕集する

 フラスコで沸かした湯の水蒸気を集める装置も作った。これにも袋をかぶせて捕集する。耐熱性がある袋なので、風船のように膨らんでいる。間違っても透明の普通のポリ袋は溶ける恐れがあるので使ってはいけない。半透明で分かりにくいが、巡視しながら内部に水滴がついていることを観察させたいものだ。

 左の、先の細いガラス管は、フラスコから出る水蒸気が、一旦湯気に変わって白くなり、やがて再び水蒸気になっていくのを観察するためのノズル。

煙突の水蒸気

 晴れた日の清掃工場の煙突から出ているもの、の写真。水蒸気→湯気→水蒸気、が観察できると、この煙突から出ている白いものは何か、ってことが答えられるようになる。

3 水蒸気を水に戻す装置

リービッヒ冷却器

 リービッヒ冷却管です。組んだ状態で準備室の戸棚に置いてあります。フラスコの水を熱すると水蒸気になり、冷却管の外側の水で冷やされて、再び水に戻ります。

 食紅などで水に色をつけておくと、透明の水がでてくるのが不思議です。コーヒーなどの香りがある水をつかうと匂いが移るようで、食塩水がおすすめ。得られた透明の水は、飲んでみたいって子が多い。

 これって、一種の防災教育なんです。鍋で飲用に向かない水を沸かして、鍋蓋についた水滴を集めると“飲める”ってわけです。

 しかし、小学校にこんなものが3本もあるんでしょうねぇ。

4 空き缶をクラッシュさせる

空き缶クラッシュ空き缶クラッシュ

 コーヒーのアルミボトル。水を入れて湯気が出るまで加熱する。二重軍手をはめてスクリューキャップで蓋をする。

 放置しているとボトルが凹む。大実験なら屋外でドラム缶を使ってたき火でする人もいるけど。

 なぜ、クラッシュしたかって、水蒸気が水に戻ってかさが小さくなったから。内圧が減って大気の外圧によってへこまされた、などいろいろ説明できそう。

 4年生なら水蒸気のかさだ。水から水蒸気にになると1700倍の体積になるんだから。それが戻ると真空に近い。家庭で作ったジャムを瓶詰めする時には、このほぼ真空と加熱殺菌とで保存性を高めているのだ。

5 フラスコ風船で考える

フラスコ風船フラスコふうせん

 説明が思いつきにくいのはこのフラスコ風船。どうやってフラスコの中で膨らませたか、ではなく、風船のまわりの水蒸気が水にもどってかさが減ったから。これも軍手をはめて急いで風船を口に取り付ける。フラスコ内に引き込むときに一部分が引き込まれて割れることがあるので、クッション付きの割りばしなどで介錯して、押し込んでやるとうまくいく。

 このフラスコ風船、再び温めると風船が外に出てきて膨らむ。加熱をやめるとフラスコの中に戻っていく。これで、どうやって作ったか考えられそう。

6 氷を作る

棒温度計の断面棒状温度計

 氷を作る実験の前に、温度計の扱い方の指導をしておく。写真は壊れた温度計の断面。ものすごく分厚いガラスで出来ている。それじゃぁ、弱い所はど〜こだ?ってね。液だまりが最も薄い。薄くないと温度が測りにくいからだ。

 氷になった時、そして片づける時に、アイスキャンデーの棒のように取り扱うので壊れるのだ。

 気休め程度かもしれないが、破損を少しでもふせぐために液だまりにストローを切ってかぶせている。

飽和食塩水で寒剤を氷を作ってみる氷をつくる

氷を作ってみる氷を作ってみる

 氷に塩を振って寒剤にして氷を作る実験。先に飽和食塩水を入れておくと、食塩水が低温を熱伝導するので空気で冷やすよりは効率がよくなる。ものの溶け方で廃棄物になる飽和食塩水を取り込んでおいて使用している。うまくいくと写真のようにマイナス15℃付近まで下がる。

 500mLのビーカーで実験をするとして、飽和食塩水を80mL、食塩を80g各班に配った。

 試験管を2本使って、片方は温度計を挿してスタンドに固定して動かさない方にし、片方は時々抜いて観察しても良いことにする。

 ビーカーの外側に水滴が付き、やがてそれが凍る。机間巡視で触らせてみることも必要。たまには指という体感温度計で計ってみるのも観察のひとつ。

 あらかじめ試験管の外にテープを貼って水位を記しておくと凍って膨張したのが観察できる。

 ビーカーの外側に貼ったマスキングテープは、非接触型温度計で測定するためのスポット。ビーカーの温度ではなくテープの温度を計っていることになるのだが、水や氷などはその向こうの赤外線に測定結果が左右されるので、赤外線温度計の使いこなし方の一つ。

 どれ位冷たいんやろ、って指を突っ込んで温度を感じてみるってのも大切にしたいところ。

 


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火山灰の観察 <大地のつくりと変化>

1 火山灰の観察は、園芸用土が入手しやすい 

火山灰の観察

 赤玉土、鹿沼土と呼ばれる園芸用土は火山灰なのだ。これを椀がけ法で潰しながら粒子を取り出すと火山灰の観察ができる。これなら園芸倉庫などに、大袋でどかっと置いてあるので入手しやすい。

 赤玉土は関東ローム層と呼ばれる火山灰、鹿沼土は赤城山の火山灰だ。ウチで持っている桜島の火山灰は、火山灰そのままで粒状にはなっていない。

2 実体顕微鏡がおすすめ

火山灰の検鏡火山灰の検鏡

 写真は、桜島の火山灰。水洗いして微塵をとりのぞいて検鏡する。

 顕微鏡は実体顕微鏡がおすすめ。粒には深度があるので40倍で十分。白ステージで見たのが上の写真。透過光の生物顕微鏡なら、黒いシルエットに見えてしまうので、懐中電灯などで落射光を与えてやると色がわかりやすい。

3 赤玉土、鹿沼土をつぶしながら洗い、流す(椀がけ法)

火山灰を椀がけで観察火山灰を椀がけで観察火山灰を椀がけで観察

 赤玉土、鹿沼土に水を入れ、指で潰す。水をかけて濁りを流して、再び潰す。こんな作業を数度繰り返す。

 流しが込み合うので、洗浄ビンを用意しておくと水の用意がしやすい。

火山灰を椀がけで観察火山灰を椀がけで観察

 最初配った左の土が、右ほどまで減ることがある。それでも検鏡できる範囲は1cm四方なので、これだけ残っていたら十分。

 これをスライドガラスにのせて検鏡する。

4 顕微鏡で観察する

火山灰(実体顕微鏡)火山灰(実体顕微鏡)火山灰(実体顕微鏡)

火山灰の観察火山灰の観察火山灰の観察

 写真は左から、桜島の火山灰、赤玉土、鹿沼土の順。上からの光、落射光があたっていると色が分かりやすい。

 

 残っている試料に磁石を押し当てると吸い寄せられるものが含まれている。地球って鉄が多い惑星なのだ。

 川砂、海砂とは違って、火山噴出物なので尖ったものや角のある粒が見られる。

 

5 保存場所

大地のつくりと変化火山灰置き場

 「桜島の火山灰」はどうも昔々に旅行で行って採ってきたもののよう。経年劣化で袋が傷んでいたので小袋に分けて岩石標本の標本箱に収めてある。

 「関東ローム層の赤玉土」「赤城山の火山灰の鹿沼土」は容器に入れて、同じく岩石標本の所に保存している。観察をしようと思ったときには、岩石標本を探しに来るから、まとめておいた方が便利。

 

 


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気孔の観察 <植物のつくりとはたらき>

1 植物の選択が大事

ムラサキツユクサツユクサの気孔水辺のツユクサ

 気孔の観察は、やり易い植物を準備することから始まる。葉裏の表皮の剥き易さだ。よく使われるのは左側のムラサキツユクサ、右のツユクサ。

 ムラサキツユクサは山野草として園芸店にも出ることがあるが値段が高い。ツユクサは、溝や小川、池の傍などに生えているので探してくると良い。白花のオカメツユクサは剥きにくかった。

 そのほかに、ソラマメ、ホウセンカが剥きやすいと言われているが、授業の時期に最適に育てるのがむずかしい。

2 裏の表皮の剥がし方

ムラサキツユクサツユクサの気孔ツユクサの気孔

 葉の厚そうな部分を折って、葉裏の表皮を剥がす。少し斜めに引くなど工夫をすれば剥がし取ることが出来る。

 検鏡するのに必要な大きさは、40倍で1cm四方、100倍で5mm四方ほどだ。中の写真ほど剥がしたら3人分ほどの試料が取れる。一部に緑の葉肉が残っていたらカバーガラスなしで観察しても良い。

3 ムラサキツユクサ

40倍100倍400倍

 倍率は左から40倍、100倍、400倍。

 400倍は深度の違いで見える絵がかわる。100倍で見えたら十分。40倍でも観察に耐える。

ツユクサ

ツユクサの気孔ツユクサの気孔ツユクサの気孔

100倍ツユクサの気孔

400倍ツユクサの気孔

 倍率は、1段目が40倍、2段目が100倍、3段目が400倍。1段目の右側は実体顕微鏡の白テーブルに落射光での観察。

 一人1台の顕微鏡を配るには台数が不足しているので、半分は実体顕微鏡を出している。落射光での観察は、表皮を剥かずに観察しても良い。

4 観察のための植物を植えておく

ツユクサの準備ツユクサの移植ツユクサのプランタ

 ツユクサは水分の多い所に生えていることが多い。溝の中などの場所を探すと見つかる。

 早めに採取しておいて、校内の安全なところに移植しておくと、成長して葉数が多くなったころに観察が出来る。

 植えるところは、水が好きな植物だということを考えて場所を選ぶと良い。

 うまくいくと、年を越してもこぼれた種子から発芽して、次の年も利用することが出来る。

 

 


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筋肉と骨と関節の観察 <ヒトの体のつくりと運動>

手羽先は肘から先

手羽先の解剖「手羽先」

 これが、鶏の手羽。左から手羽元、手羽中、手羽端。手羽中と手羽端を手羽先と呼んでいる。手羽元の付け根は「肩関節」。手羽元と手羽中の間が「肘」。手羽中と手羽端の間が「手首」にあたる。

 写真はめずらしく、手羽元が切り分けられずに手羽先として出荷された「手羽」全体。あのフライドチキン店なら「ウイング」って部分。これの生肉が手に入ると、肘関節の観察が出来るんだけどな。

皮は不要、筋肉と腱を観察する

手羽先の解剖 手羽先の解剖

 ひたすら皮と筋肉の間の皮下脂肪に、まずは指を入れ、入れやすくなった所にハサミを入れて、皮を切り開いて剥いて取っていく。すると手羽中の両側に大きな筋肉が見えてくる。

 「筋肉」は、白い「筋膜」に覆われている。食肉としてはこの筋膜を「スジ」と呼ぶ。豚ロースなどの赤身と脂身の間にあるあのスジだ。

 このスジの行き先をたどって、関節部分の皮を取り除いていくと、筋肉の端の白い筋膜が「腱」となって「関節」を超えてその先の骨につながっているのが観察できる。

筋肉を引くと関節が動く

手羽先の解剖

 関節を開いて伸ばす筋肉を持ってひっぱると、手首の部分がまっすぐに伸びる。

 鶏は普段は手首を曲げて羽を畳んでいて、飛ぶときに手首を伸ばして羽を広げるのだ。写真のように立てて持って「伸びろ〜!」って引っ張ると楽しい。

 反対側の筋肉を引っ張ると、羽を畳むように手首が曲がる。

 人間の手と見比べながら観察すると良い。

骨も関節も観察しておこう

手羽先の解剖 手羽先の解剖

 手羽中には骨が2本。橈骨と尺骨がある。関節は窪んでいるところ。切り分ける時に軟骨などが取れてしまっていることが多い。

 右は肩関節の部分。トンコツでは「ゲンコツ」と呼んでいる骨にあたる。

 観察の最後は、手首の部分の「じん帯」を切り開いて関節が観察できると良い。時間が無ければ無理やり折って関節を観察しても良い。

羽根が付いていたところが固い

手羽先

 骨に白いものがついている部分、ここに羽ばたくための羽根がついていた。この部分の皮が固くてむきにくい。大人の手があればこの部分を補助して回ると観察が効率的に進む。

必要な準備物は

給食椀を石鹸入れに

 この観察は、とにかく手が脂だらけになる。それで、手洗い用に石鹸を用意している。

 それ以外は、ビニール袋に手羽先を入れて配布して、ビニール袋を解剖台として使っている。脂だらけの手では、ノートに記録なんて出来やしない。目に焼き付けておくことになる。

 個人で用意するのは、ハサミ。事務用のハサミでも何とか皮は切れる。それと、手拭き用のタオルか雑巾。

 先生用にメス代わりの剃刀を用意しているが、使いづらい。解剖用ハサミの方が良いという人が多いみたい。

骨格を取り出せると発展的な学習だが

 1時間で使い切ってしまう食肉だが、一人60円程度で本物の筋肉と骨と関節が観察できるのは楽しい。模型を見ることでは得られない満足感がある。

骨格標本

 観察を終えた生肉は人肌の温かさだ。持ち帰らせるのは衛生上、食の安全上問題だと思うが、煮て、骨を取り出して標本のように出来ると楽しい。「食べないように」と十分に指導してなら持ち帰らせてもいいかなとも思う。

 骨格を取り出して置いていると、臭う。臭わぬように油やたんぱくを取り去れば良いのだが、小学校では少々難しそう。

 酵素(入歯洗浄剤)や排水管洗浄剤(水酸化ナトリウム入り)を使ったり、除光液で油を取ったりする方法が紹介されているが、次の学年での自由研究ネタかもしれない。

 掌や指の骨が他の生物よりも少ないってことに気づくのだがなぁ。

 

 


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ふりこで理科的な考察の練習を <ふりこのきまり> 

ふりこの長さは25cmからが良い

ふりこ実験台を準備しておく

 ふりこの長さは25cmからが良い。25cmだと往復で約1秒になる。実験を巡視しながら、往復の回数の数え間違い、振り子の長さの測り間違いなどを見つけやすい。

振り子の関数

 振り子の関数は、X秒にしたのなら上の式で長さyを求めることが出来る。1秒なら、4分の1mだ。

 4倍の100cmで片道1秒、その4倍の4m振り子で片道2秒と推測出来るようになってくれるといいのだ。

 ふりこ実験器は、もとは輪軸などの実験台だったのだろうって部品を利用してつくったもの。

変える条件と変えない条件に着目させる

振り子の記録用紙

 実験をするときには、元の状態などと比較して考察をする。ふりこの実験は長さ、重さ、振れ幅を変えて実験を繰り返す。比較するためには変更する条件は一つでなければ考察に苦労する。変える条件は何で、変えてはいけない条件は何か、を意識させておきたい。そのために、「変えない条件」の項目を入れた記録表を作ってみた。

「有意な差」かどうか、考えることもできる

 考察に結果を書いてしまうことってはじめの内にはよく見られる。

「重さが重い方が、0.05秒遅いということが分かった」ってな類だ。重さを4倍ほど変えたのに、その差は有意な差なのか誤差なのかを考察するのも大事にしたい。そうすると、結果をわかったこととして書くことは少なくなるんじゃないかナ。

 おもりが重たい分糸が伸びて振り子の長さが長くなっていた、とか、測り方が正確ではなかった程度の差だとか考えられると良いのだ。

余裕があれば2倍の50cm、2mふりこも

特大の振り子実験機

 長さが2倍になれば、時間も2倍になるとわかりやすい、って考えるのは普通だと思う。時間的にオシていないのだったら、25cmの次に50cmをやってみると良い。

 測定結果は、ルート2倍の1.4倍の時間になるはず。

 じゃぁその倍の100cmにするとどうだろう。

 1.4×1.4の時間がかかるだろう、って推測できると、小学校にしたらスバらしいことではないだろうか。

 

  2mの振り子は、器具棚の天板にクランプで固定して用意している。

 各班から見える位置なので、振っておいて各班ごとに計時させるって方法が出来る。

 

安全のために机に固定を

 

クランプ固定

 1mの振り子は安全を考えてクランプで実験机に固定している。ふりこを振る方向と、周囲で観察する子たちのスペースを考えて配置しなくちゃならない。

縦3個と横3個では

振り子その2

 ぶらんこの立ち漕ぎと座り漕ぎの差、ってのも考えられる。重心の位置が移動するから違いが出るのだ。

 それを実験で擦る方法として、テコの実験用のおもりを使って、縦3個と横3個の場合を比べてみることが出来る。錘の長さ1個分のふりこの長さの違いが結果に出る。

 長さで周期が変わると分かった後の、応用実験としておもしろい。

ふりこ用分度器は、Excelで作れる

振り子用分度器 振り子用分度器 <ふりこのきまり>

 

 普通の分度器は両端が0度の表示だ。振り子用には中央が0度のが望ましい。しかし、そんなのはナイ!

 で、自作してみた。Excelの円グラフの機能を使って、それらしい数値の円グラフを描き、その半円部分を使っている。それをベースに数字などを書き加えている。

 これでよければ、取り込んで印刷し、パウチしてもらうとA5版ぐらいの分度器にはなる。

4mのふりこは、結果の予想を立ててから

ふりこ実験台を準備しておく

 2階の廊下の手すりに取り付けた4m振り子。1階の廊下で振れるおもりを取り囲んで計測をする。

 1、の4倍の長さなら往復で何秒だろうか、って予想が立ってなくちゃならない。

 で、理科用と体育用の全校のストップウォッチをかき集めて、一人1台の時計で1回計測をする。10往復でも1分かからないんだから、そんな大仕掛けな実験ではないわナ。

毎時間後のノートチェックが、理科的な考え方を育てる

 同じような実験が繰り返される単元で面白さがない、って思いがちだが、考察がきちんと書けるように育てるには、こんな繰り返しが良いのだ。

 毎時間後にノートを集めて「A、B、C」でも「◎、〇、△、×」でも記号をつけてやって、次時にふり返ると育っていく。3回以上繰り返すわけだから、ノート指導が肝心カナメ。

 

 

 


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リトマス紙の復活と保存、授業の準備 <水溶液の性質>

 「色が変わってしまったリトマス紙の復活」ってキーワードで検索して我がサイトに来る方が多いので、ウチのリトマス紙の保存方法を、備忘録として書き留めておく。復活させるヒントにもなるはず。

1 赤色リトマス紙は、そのままで

リトマス紙の復活・保存

 授業に備えてリトマス紙を準備しておく。班ごとに分けて配布する容器は、顕微鏡のレンズのケースを使っている。それに入るように、リトマス試験紙は長さを半分に、カッターナイフを使って押し切るように裁断している。

水溶液の性質

 半分の長さの試験紙に、ガラス棒で一滴垂らして反応を見る。それを台紙のままノートに貼り付けることにしている。

 赤色リトマス紙は、そのままでも酸化していく。酸化するのだから赤色が少々薄くはなってもは青色になることはない。

2 青色リトマス紙は、酸化しないように保存

リトマス紙の復活・保存

 青色リトマス紙は写真のような容器に入れ、昨年の授業が終わった時期にアンモニアガスを充てんしておいた。シール容器はバラの試験紙で、班ごとに配布するレンズケースに入ったものも、大きな海苔容器に入れて同様にアンモニアガスを充てんしている。これで、自然に酸化して赤くならずに、青い色を保っている。1年ぶりに開けたが、アンモニア臭はしなかった。

 赤色リトマス紙は小物引き出しだが、この青色リトマス紙の保管場所は、薬品庫のアンモニア水の近くに保管している。

水溶液の性質

 赤色リトマス紙と同様に、長さを半分に切って準備しておいた。授業までの時間は短いが、作業後にはアンモニアガスを再充填しておいた。

 授業前には、ちょっと晒してアンモニア臭を抜かないと、赤色リトマス紙がアンモニアガスによって青くなってしまうので気を付けなくてはならない。

3 アンモニアガスの充填方法

リトマス曝露器

 アンモニア水のビンに合うゴム栓に穴を二つ開け、一方から空気を送り込み、もう一方からアンモニアガスを保存容器に送り込むようにしている。

リトマス紙の復活・保存

 使っているのはゴム球。水槽用のプクプクでもかまわない。送り込む口は、ピンチコックで閉じるようにしている。使っているゴム管は水槽用の太さのもの。送り込む装置が無ければ口にくわえて吹いても良いが、ピンチコックが閉まっているとか、容器のふたを緩めておくのを忘れていると、アンモニアガスが口の中に逆流してくるので細心の注意を。

 容器のあたりでアンモニア臭が漂ってくるとOK。容器のふたをきちんと閉めて、ピンチコックを閉じて作業終了。

 赤くなってしまった青色リトマス紙も、アンモニアガスが入った容器の中で振って曝露させるとすぐに青色になる。

 

 赤色リトマス紙に酸性のガスを充てんするのはやらない方が良い。紙が酸化すると、もろくなり、触っただけでもちぎれたり粉になったりする。図書館勤務の時代には、貴重な古い大事な資料は酸化防止処理を専門業者に依頼して施していたもんだ。特に洋紙はもろくなりやすいんだそう。

 赤色もと思って塩化水素ガスを充てんしてみたら、すぐに割れてしまい一枚ずつわけることがむずかしいほどもろくなってしまった。赤色リトマス紙は青く変色しないのだから対策をする必要はない。

 

 

 

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最終更新日: 2020/09/21

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