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蒸発の観察をマイクロチューブで

自然蒸発の実験

 マイクロチューブに1mLの水を入れて、蒸発の観察をするセット。

 片方はフタを開けたまま、もう片方はフタをし、フタの穴をテープでふさいでおく。5本立てのスタンドなので、2卓分のマイクロチューブを立てられる。

 横にあるのは1mLのポリスポイト。2本の水量を同じにするためのもの。

 

 教室に置いて観察するために、こぼさずに、場所を取らない工夫。


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氷を作る

氷を作る氷を作る氷を作る<水のすがた>

 水を冷やし続けるとどうなるかというテーマで、氷を作る実験。

 実験装置の説明時に、温度計のマイナス側の読み方を確認しておく。つい、下から目盛りを数えてしまうが、0から数えるんだ、と。

 

 各卓でスタンドを組みたてて、チェック後に氷を入れてタイマーをスタートさせる。ビーカーには熱の異動が速くなるように、あらかじめ飽和食塩水を入れている。

 温度計固定のこの実験装置。温度計を見る向きと、読める範囲が実験に合っているかが肝心。ビーカーの壁側に0℃以下の目盛りが来ていないと測定できない。

 温度計を入れた試験管は、測定しやすい向きになっていることを確認してから、氷を入れた。これで、温度計を抜き差ししないので、破損がちょっとは防止出来る。

 

 0℃に近づいたところで、氷の上に食塩をぶちまける。食塩の量は、90mLのプリンカップに安定的に入る量の40g。

氷を作る氷を作る

 ビーカーなどの様子をノートに記録していく。「外側を触ってみた?」って机間巡視。結露が凍って机に貼り付いたビーカーもあった。巡視しながら、固まった氷をガラス棒でガシガシつついて混ぜてまわる。

 温度計の入っていない試験管は、抜いて観察するためのもの。抜いてみると、凍ってる!、って。

氷を作る

 氷は、割ってから発芽の実験などに使う低温器を「強」にして保存しておいた。ほぼ0℃の氷になっているらしい。のぞき窓のガラス付近の氷は半分水になっていたから。

 

 ノートの結果を見てみると、ほぼ0℃近辺でしばらく止まっている。冷凍庫から出したばかりの氷では、ー20℃付近まで冷えているようで、いきなり氷になってしまいうまくいかないことが多かった。

 「しょくえん水を入れた」ってのは「食塩を入れた」のまちがい。

 

 温度計を差してある凍ってしまった試験管は、持って来させて温水に漬けて温度計を取り出し、次のクラスの準備をしておく。他のガラス実験器具は水洗い。何とか1時間の授業時間におさまった。

 

 「出来た氷はポケットに入れて持って帰って良いよ」 “やったぁ!”

 ん、ホンマに持って帰ったんやろか? ボケたつもりやのに。


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沸騰している時の泡の正体は

 水が沸騰したら先生を呼べ、と、沸騰している水の泡を袋に集める実験。

あわの正体

 ガスバーナーを一旦外して、フラスコにポリ袋をつけてまわる。引き続き、沸騰状態を続ける。

あわの正体<水のすがた>あわの正体
 机間巡視でポリ袋をデコピンして回る。「これは、何だ?」“水!”

 ん、泡は水だったってのはおかしいんとちゃうか?

 水蒸気も氷も、水って言えるんだけど、ちょっと説明が足りん。

 次の時間で、水蒸気と湯気の違いを教える予定にしている。

 

 湯気が一杯の風呂場と、湯気なんか全然ない風呂場では、気温はどちらが高いか?、って。湯気一杯の風呂って暖かそうに思うんだけど、実は寒いから湯気でいっぱいになってるんだな。

 泡を集めて、冷やされて水が袋に溜まった、って説明をしないと、湯から出ている泡は水ってのは省略が過ぎる。

 

 ゴミ焼却場の煙突から出ているのは、って写真も使えそう。

 

 しかし、袋を付けてまわって、それを外して回るのは、熱い!


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水の三態に入る

沸騰の観察<水のすがた>沸騰の観察

 まずは、沸騰の観察から。久々のガスバーナーを使う。鉄製スタンドを組んで、の大変な実験。どの卓も何とかガスバーナーへの点火は出来ていた。転がっていかないように丸底フラスコは雑巾の上に置いた卓がほとんど。

 ガスバーナーでやらないと時間が足りなくなりそうなのだ。机間巡視で、炎の大きさを調整して回る。ちょっと三学期教材の実験が急がなきゃならないので、火力で時短をはかってまわる。

 そのせいで、早い所は5分で沸騰状態に近づいている。

 

沸騰の観察沸騰の観察

 タブレットを持ってきて、ストップウォッチで、ラップを取って、ノートに記録している。

 「温度は?」“大体、100℃” 。知識で適当に答えたなって思って「それはちゃんと計らなあかんで」と言ったが、ほぼ100℃の棒状温度計があった。全浸没型なので普通は98℃付近で止まるのだが…。

 

 温度の変化が見られなくなったところで実験は終了。片付けは、熱くてたまらん所があるので、先にノート記録。大人の手でフラスコを外し、支持環に濡れ雑巾を被せてまわる。

 

 実験前に「沸騰石が無いんですが…」って担任。試薬瓶に入った4000円もする沸騰石なんて買わんよ。置いてあるのはサンゴ砂。沸騰石って、レンガでも瓦や植木鉢のかけらでも多孔質の焼き物なら大丈夫なんだから。

 理科準備室に来た時に、サンゴ砂と大理石の混合物が瓶に入っていた。

 小学校の理科ではCO2の発生に使うこともないので、サンゴ砂だけより分けておいて、沸騰石として使っている。どうやら、アクアリウムの底砂だったモノらしい。

 実験後は、フラスコの底から回収して配布用のヨーグルトカップに戻す。何度でも使えるから。


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発展的な感想を

電流と発熱<考察の書き方>

 「おもしろかった」って感想を考察に書くのを封じると、発展的な疑問を感想として書くようになってきている。

 太いニクロム線なら銅線並みに早く切れるのではないか、と。

電流と発熱

 そんな感想も無く、結論で止まるとA評価はもらえないみたい。

 

 こんな感想を書いてくれると、発展的な実験をやってみようという気になる。電流と発熱では電源装置の容量的に厳しいので不可能だが、…。600Wクラスのニクロム線を使って、電源に古いデスクトップPCの5V電源を使うと、20A程度は取れそう、なんて考えちゃう。あ、電流計の針は振り切れてしまいそう。

 組立パソコンを使っていると、古い電源とCD・DVDドライブの在庫が沢山になるんだワ。

 

 以前に、O2が50%、CO2が50%の気体の中では、ものは燃えるか、それとも消えるか、って実験をやったのもコレが発端。
 


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電磁石の強さを、電流の違いで調べる

電磁石の強さ<電磁石のはたらき>

 電磁石の強さを、くぎを吸い付けて持ち上げる量で比較する実験。変えるのは電圧で、電池1個分と電池2個分。電流を計って記録する。

 忙しい。釘を吸いつけておいて、電流の目盛りを読んで、電源を切って釘をハーゲンダッツのカップに落として、電子てんびんで重さを計る。もちろん風袋は引いておかなくちゃならん。二人組は気を合わせてやらんと何かが抜ける。

 ぼっち実験が一人居たけど、やっぱり一番早い。さっさと一人で片付けてしまって考察を書き始めた。

 

電磁石の強さ電磁石の強さ

 電磁石が釘を持ち上げるのが楽しい。電磁石は200回巻き。釘は40gほど配ってあるので、半分以上は吸い付けられずに残っている。

 

電磁石の強さ

 結果は、倍にはならんが、電流が大きいほどよく仕事をしている。

 

 

 ありぃ、電子天秤の秤量の大きい方が「計れない」ってメモが貼ってある。起動はするので、キャリブレーションをしてみようと思ったがあかん。もうちょっと調べてみるか。


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電流と発熱

電流と発熱<考察の書き方>電流と発熱

 電気を通しやすい銅線、トースターなどで発熱しているニクロム線、なんて、間違えそうな説明をしてから、並列に通電して示範実験をする。電流の大きい方の銅線が早くきることができるのだ。

 

 その後、各卓で、太いニクロム線と細いニクロム線で発泡スチロールの溶断速度と電流を調べてみる実験。先に引っかかる実験を見せておくと考えを変えることもある。そうか逆だ、って気づいて各卓の実験の予想を変えたノートもあった。

 

 考察では、実験の目的、予想とその理由、結果の解析、そして結論と並べている。感想はスマホや雷に発展させて述べている。4年生後半から、考察の書き方の指導を3人の担任で継続してきた結果だ。この考察で実験の全体像と学習した内容のとらえ方がまとめられている。

 「楽しかった、って感想はイラン!」って指導が、良い感想を引き出している。

 

 銅版は温めると白くなるということが分かった、って考察を書きそうだった4年生から見ると、進歩を続けてきたもんだ。


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電磁石をくわしく調べる

 右ネジの法則を教えてしまう。考えて気が付け、ってのは無理ってあきらめたから。

電磁石のしくみ右ネジ、右手

 4つの方位磁石の真ん中にエナメル線を縦に通している。上から下へ向かって電流を流す。磁針は右ネジの法則に従って動く。

 コレを、右ネジ…ってやるとややこしいので、右手の親指が電流、残りの4本の指が磁場の方向を示すと、教えちゃう。

 

右ネジの法則電磁石のしくみ電磁石の実験その1

 それをもとに、方位磁石の上や下をエナメル線を通して電流を流すと、磁針はどちらを向くか考えて、実験をして確かめてみる。

 3つめには、1回半巻き付けて磁針の動き方を比べてみる。半回巻きよりも強く磁針が振れるのが見える。100回も巻けばえらいことになる。

 この実験後の方位磁針はメンテナンスしておかなくてはならん。

 

電磁石を応用して空芯コイルで実験

 電磁石というと鉄心の入ったコイルって思ってしまいそうだけど、空芯のコイルだって電磁石だ。永久磁石を近くに置いて通電すると磁石に飛び込む。輪投げやぁ、って。極性が逃げる方なら、ブランコ、って。

 

コイルモーターを試作

 空芯のコイルだって、ちゃんとモーターとして働くのだ、ってコイルモーターを動かして見せる。

 これ、教科書には発展で掲載されているし、買ったキットでも作れるように治具、電極が同封されている。それに、数年前の私立中学の入試問題に出た。

 もっと速く回したい、って子がいる。磁石の枚数を増やして見せた。

 この単元の最後で、“何で回るの?”って秘密を探らせたいそのために12台も作ってあるのだから。

 

 これで、100回巻きと200回巻きはどちらがよく仕事をするか、ってのは予想しやすくなるんと違うか?


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強力磁石の出番

 強い磁石はないですか、って3年生担任。あるよ、って、U型のアルニコ磁石を出した。備品級のお値段の磁石。

強力磁石<じしゃくのふしぎ>

 釘を磁化させたいんだって。そうは言っても、強いもんで、保磁用の鉄片がなかなか外せないほど強力。

 同じ方向に何度もこすると、磁石になるから、と、やってみた。

 

フィルムケーススタンド

 ついでに、フィルムケースに入れた小釘も出しておいた。もともと、5年生が電磁石の力量を調べるための小釘のセット。小釘なら1〜2本、簡単に吸い付かせることが出来る。

 こんだけあると、二人に一つ配れそう。

 

着磁器4

 あわせて、着磁器も出荷。釘を穴に入れてボタンを押すだけの簡単操作。磁石になってしまって困るなら消磁も出来る。

 ドライバとか縫い針とか、鋼の素材なら良い磁石になるんだけどな。大き目の釘を一つかみ入れておいた。コンクリート釘の方が良いけど、手持ちがなかった。

 

 遊ぶのなら、鉄粉も出しておけばよかったかな。


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空気の温まり方

 固体、液体と実験して来て、最後は気体の熱の伝わり方。対流実験器ってのがあって、台数が少ないので、2卓合同で6台使って実験をする。

空気の温まり方

 もともと、水槽として水を入れて温めるものらしい。気体の実験用にとサーモインクを塗ったシールを手作りして、後ろに貼り付けた。色が変わる順番を予想するのがしやすい。

 金属のようにバケツリレー方式で熱を伝えていくのか、水のように温まると移動していくのか、の二つのうちのどちらかを予想しそう。

 

 この実験器、20分ほどかかる。Youtubeに早回しの動画を作っておいた。

 

 結果が出ると、空気の流れを、線香の煙を使って探ってみると良い。

 

空気の温まり方の記録

 予想と、結果を書きとめるためのシート。これを2枚配布して、実験器を見せながら予想を立てる。

 この予想、熱源の位置を調整してあるので、ピタリと合うことは極稀。 


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最終更新日: 2024/03/18

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