文系母の科学教室

科学オンチの文系母が、家庭で子どもと科学を体験

これは水に浮く?沈む?

娘のペーパーが面白い題材だったので、実験して確かめることにしました。

 

目的

沈むものと沈まないものの違いを考える。

 

材料

自由。子どもに選ばせてみると楽しいはず。

 

今回の実験のきっかけになったペーパーは、
こぐま会 ひとりでとっくん 54 理科的常識 です。
丸がついているのは、沈むと娘が事前予想したものです。

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ペーパーを参考に娘に材料を選ばせてみたら、、、ペーパーに描いてあるものと似ているけれど微妙に違うものも含まれていた。マッチ棒と釘は、確かにこれまで見せたことがなかったね。。。予想外のところでつまづきましたが、それも面白い発見。

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  • ハサミ
  • ビー玉
  • 積み木
  • しゃもじ(ペーパーは木製、自宅にあるのはプラスチック製)
  • 梨(ペーパーに描かれていたリンゴが自宅になかったので、代わりに梨を用意。)
  • 綿棒(ペーパーはマッチ棒の絵だったが、娘は綿棒の絵と思い込んでいた...)
  • 爪楊枝(ペーパーは釘の絵だったが、娘は爪楊枝の絵と思い込んでいた)撮影忘れ

 

方法

  1. 大きなボールに水をたっぷり入れる。
  2. 1.のボールに入れ、材料のものを一つずつ入れ、浮くか沈むか観察する。

 

結果

以下の通り。ごちゃごちゃしていますが、オレンジの丸が水に浮くもの、緑の丸が水に沈むものです。 

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考察

水より比重が小さいものは浮く、大きいものは沈む。

 

文献

今何を学習すべきか 目次 | 「こぐま会」(幼児教育実践研究所)

 

感想

  • まずは材質の違いを理解してもらおうと、「何からできているものか、考えてみよう。例えば、木でできているもの(積み木など)は浮かんだね。金属やガラスででできているもの(ハサミ、ビー玉など)は沈んだね。」と教えましたが、「卵は何からできているの?リンゴは?」と娘から返され、答えに困りました。こぐま会のHPをみると、「リンゴが浮き、タマゴが沈むのは、〜(略)〜 そのものを水に入れた体験がないと、浮くか沈むかはわかりません。これは、日常的にお手伝いをしているかどうかも問われるところです。 」とのこと。りんごと卵は見事に間違えていたので、娘には実験だけでなくお手伝いも必要か...。 
  • マッチ棒など、親には当たり前だが子どもの知らないものがたくさんあることに気づかされた。 
  • 「リンゴは浮くが、梨は沈む。」との情報を目にしたが、我が家の梨はなぜか浮いた。買ってから一週間以上経っていたものなので、水分が抜けて軽くなったのか???

注射器内の空気と水を引いてみると?

前回記事と同じく、注射器を使って、お風呂でワイワイやってみました。

 

目的

圧力の違いを確認する。

 

材料

  • 注射器

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方法

  1. 空の注射器を持ち、注射器の先を開けたまま、ピストンを引く。
  2. 空の注射器を持ち、注射器の先を指で押さえたまま、ピストンを引く。
  3. 水の入った注射器を持ち(注)、注射器の先を指で押さえたまま、ピストンを引く。

(注)水の入った注射器を用意する際は、注射器内に水を入れた後、注射器の先を上に向け、注射器に空気がなくなるまでピストンを押すこと。

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結果

  1. 空の注射器の先を開けた場合は、ピストンは軽い力で引くことができる。
  2. 空の注射器の先を押さえた場合は、強い力であればピストンを引くことができるが、手を放すとピストンは元の位置に戻る。
  3. 水の入った注射器は、強い力で引けばピストンを引くことができる。その際、水の中に沸騰したときのような泡が見える。

 

考察

  • 空の注射器の先を押さえてピストンを引くと、注射器内の空気の体積は大きくなる分、気圧は小さくなる。ピストンから手を放すと、注射器内の気圧が、注射器外の気圧につりあうところまで、ピストンが戻る。
  • 水の入った注射器のピストンを引いて、注射器内の気圧を下げると、水の沸点が下がり、100度でなくても沸騰状態になる(減圧沸騰)。

 

文献

ラブラボ!中京テレビ

つめたい水なのに沸騰(ふっとう)している?

 

感想

水の入った注射器のピストンを引く時に見える泡をサイダーに見立て、引く瞬間だけ「サイダー、ぼぼんぼんぼん♪(注)」と歌いながらやると、子どもがノリノリでした。

(注)「ひーとつ、ふーたつ、みっつやサイダー、・・・」という謎の手遊び歌の歌詞。子どもが保育園で覚えてきました。

 

注射器内の空気と水を押してみると?

寒くなってきたので、お風呂で楽しめる水を使う実験にしました。

 

目的

空気や水を押したときの体積や押し返す力の変化を確認する。

 

材料

  • 注射器(子どものお医者さんごっこ用に買ったもの。数百円だったはず。)

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方法

以下の3つを行い、注射器内の空気または水の体積や、ピストンを押し返す力の違いを確認する。

  1. 空の注射器を持ち、注射器の先を開けたまま、ピストンを押す。
  2. 空の注射器を持ち、注射器の先を指で押さえたまま、ピストンを押す。
  3. 水の入った注射器を持ち(注)、注射器の先を指で押さえたまま、ピストンを押す。 

(注)水の入った注射器を用意する際は、注射器内に水を入れた後、注射器の先を上に向け、注射器に空気がなくなるまでピストンを押すこと。

 

結果

  1. 空の注射器の先を開けた場合は、ピストンは軽い力で最後まで押すことができる。
  2. 空の注射器の先を指で押さえた場合は、ピストンを強い力で押すと、注射器内の空気の体積を小さくできるが、その分、空気がピストンを押し返す力は大きくなる。その力のため、最後までピストンを押すことはできない。
  3. 水の入った注射器は、水の体積を小さく押し縮めることはできない。

 

考察

  • 閉じ込めた空気を押すと、空気の体積は小さくなるが、押し返す力は大きくなる(ボイルの法則)。
  • 閉じ込められた空気は押し縮められるが、水は押し縮められない。

 

文献

www2.nhk.or.jp

 

実験の手引き 第4学年A(1) 空気と水の性質

 

感想

子どもにピストンを押させると、張り切って力いっぱい押すので大はしゃぎ。注射器の先を指で押さえているだけなので、指が外れて濡れないよう、お風呂でやるのがおすすめです。 

 

水が入った瓶を吹くとどんな音?

子どもが瓶を吹いて遊んでいたのをヒントに。

 

目的

なぜ音が出るのか、なぜ音の高さが変わるのか、考える。

 

材料

  • 同じ大きさの瓶2本

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方法

  1. 2本の瓶に、異なる量の水を入れる。
  2. 1.に息を吹き込んで音を鳴らし、音の違いを聴き分ける。

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結果

水の少ない瓶は、水の多い瓶より、低い音がする。

 

参考:水の入ったコップを叩いた実験では、「水の少ないコップは、水の多いコップより、高い音がする」との結果だった。

bunhaha-kagaku.hatenablog.com

 

考察

  • コップを叩いた前回の実験では、「コップ」と「中に入っている水」が振動して音が鳴った。それに対し、瓶を吹いた今回の実験では、「瓶の中の空気」が共鳴して振動し、音が鳴った。
  • 水が少ない瓶は、瓶の口から水面までの距離が長くなり、振動数が少なくなり、低い音が出る。

 

文献

音の出るもの

サイエンスショー「なんでも楽器」実施報告

 

感想

瓶を吹いて音を鳴らすのはまだ子どもには難しいかな、と思いながらやらせてみたら、意外にうまく音を鳴らしていた。

 

水が入ったコップを叩くとどんな音?

子どもがペーパー問題でつまづいていたので、実験して確かめることにしました。

 

目的

なぜ音が出るのか、なぜ音の高さが変わるのか、考える。

 

材料

  • コップ2つ
  • スプーン(などたたくもの)

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方法

  1. 空のコップ2つをたたき、音の違いがあるか確認する
  2. コップ2つに異なる量の水を入れ、音の違いがあるか確認する
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結果

水の少ないコップは、水の多いコップより、高い音がする。

 

考察

音の高さは、一定の時間あたりにものが振動する回数によって変わる。この数が多いものほど高くなり、少ないものほど低くなる。水が少ししか入っていないと、コップは震えやすくなるので、高い音が出る。水がたくさん入っていると、コップが震えにくくなるので、低い音が出る。

 

発展

特になし

 

文献

Z会年中コース 教材ぺあぜっと 2017年11月号 「このおとなあに」「どこでもドラム」

www.zkai.co.jp

 

感想

Z会の教材「かんがえるちからワーク」で、この実験と同じペーパー問題があった。実験前の子どもの答えは、「同じコップだから、同じ音!」。実際に実験してみて、音が違うことは理解した様子。なぜ違うのかは、まだ理解半分といったところ。