このページでは授業で行った実験や各種研究会、サークルなどで仕入れた面白そうな、役に立ちそうな実験や観察の紹介を行います。
この8月に行われた科教協の全国大会の帰りに大阪の電器屋街をのぞいてみたところ、太陽電池を使った電子オルゴールの設計図が夏休みの工作用に店内にコピーしておいてありました。手にとって、しばらく眺めていると、これはちょっと構造を変えれば導通を確認するためのテスタに使えるなと思い、部品を10組分買って帰ってきました。すでに組立てられたボタン電池付きの電子メロディーを改造するよりも値段もお手ごろのようだったので、紹介します。元となった設計図と部品は共立電子(大阪市)で入手しました。
UMC社オルゴールIC(UMC66T、下の図左側)1個、電解コンデンサ(10μF、耐圧16V以上)、電池(単3)2個、電池ボックス(電池2個が直列つなぎとなり3Vとなるようなもの)、基盤(下の図の右側のようなもの、なくても組立てられるとは思いますが、あった方がやりやすい)1枚、圧電ブザー(KPE-110)、みの虫クリップ2個、コード、タッパのような入れ物
UMC社オルゴールIC(UMC66T)には何種類もあり、曲が違います。例えばT02Lはジングルベル、T19Lはエリーゼの為にです。参考までに分かる範囲で購入価格を書いておきます。UMC社オルゴールIC100円、圧電ブザー(KPE-110)80円、電解コンデンサ10円、タッパは3個で100円
みの虫クリップのところに電気を流すものをはさむと音楽がなり、そうでなければなりません。電気の流れ具合によって音楽の元気のよさ(?)が変わります。例えば、みの虫クリップの金属の部分を手で持つと、人によっては音楽らしきものが聞こえたり「ビビビビビ」と辛うじて音がなったりと様々ですし、同じ人でも手が濡れているとよくなります。水道水では音がなりました。電気の学習、イオンの学習のあたりで使えるのではないかと思います。
イラスト：岡本光彦
☆.表に「動物名とその動物の絵」裏に「その分類」が載ったカードを作ります。(図1)
実際には右の図2のように表になるもの、裏になるものそれぞれをずらずらと並べた状態の「原稿」を作ります。そしてそれを色付きのコピー用紙や上質紙に刷って白表紙に貼り付けて切り、カードにします。(色画用紙に印刷して貼り合わせても良い)ただ、動物名と絵の載ったものと分類名のものは違う色の紙に印刷した方が良いでしょう。
図は、これまで使ってきた各種の教科書からできるだけ白黒の線画を選んで使います。(印刷した時見やすいから。発想を逆にし、図があるものをカードにするという手もありますね。)
僕の作ったカードは下の「カードの例」ようになっています。本当は入れたかったのだけど、図がなくて断念と言うのもあります。
自分で適当な動物を選んでカードを作ってもOKです。ただ、1つの分類びついてカードは最低でも2枚必要です。もっと作る時は2の倍数で作って下さい。(3枚とかだとゲームをする時カードが余ってペアにならず困ります。)分類に迷うものやあまり聞いたことが無さそうなものを入れた方が盛り上がるようです。
■カードの例
ほ乳類〜ウマ、イルカ、ネコ、ゾウ
鳥類〜トビ、ペンギン、ハト、ダチョウ
は虫類〜ヘビ、トカゲ、ウミガメ、カメレオン
両生類〜サンショウウオ、トノサマガエル、イモリ、ヒキガエル
魚類〜マンボウ、カレイ、メダカ、フナ
昆虫〜バッタ、チョウ、セミ、カブトムシ
クモ類〜クモ、サソリ
軟体動物〜タコ、ウミウシ、シジミ、マイマイ
多足類〜ヤスデ、ムカデ
棘皮動物〜ヒトデ、ウニ
環形動物〜ミミズ、ゴカイ
甲殻類〜カニ、ザリガニ、ミジンコ、フジツボ
腔腸動物〜クラゲ、イソギンチャク
原生動物〜アメーバ、ゾウリムシ
■神経衰弱方式
■ババ抜き方式
カードをもらった段階で同じ分類の物が2枚揃っていれば捨てておく。神経衰弱をして、ある程度分類ごとにカードが並んでいる方が配った時に同じ分類が揃わないようです。
このカードは何年か前の科教協九州ブロック大会で鹿児島の福島先生が紹介されていました。おそらくそれがオリジナルでしょう。そのアイデアに基づいて私がこのカードの原稿と作り方や遊び方を作成しました。同じ要領で植物分類カードも作ってみたことがあります。
＊ファイル容量を小さくするためフォントをすべて明朝体にしてあります。私の持つ原稿を郵送で受け取りたいと言う方はメールでお知らせください。(切手代は負担して下さい。)
1.はじめに
地質柱状図から地層のつながりを推測するような場面で、柱状図と地層のつながりの様子が今一歩伝わらないことがあり、ボーリングの仕組みと得られた柱状図と地層の様子との関係が生徒にすっきりと分かるようにと思っていたところ「参考文献」に示した書籍に寒天を使う方法があり、「コレだ」と思いやってみることにしました。
その本では「寒天」を使って地層モデルを作るようになっていたのですが実際に作ってみると寒天には粘りがなくもろく扱いにくい点もあり、ゲル化剤で固めるゼリーのもとで作ってみたところ、しっかりとしたものとなりました。
このゼリーのもとは常温でも比較的早く固まるため、モデル作りも容易です。私が使ったものは生協の店で売られているコーヒーゼリーやグレープゼリーのもとなどでしたが、同じような他の製品でも大丈夫だと思います。食品が材料なので誤って口にしても大丈夫です。(その気になれば実験後食べてしまっても構いません。)その方法を今回紹介したいと思います。詳細は、参考文献も御覧下さい。
＊ゲル化剤としてはローカストビーンガムなどが成分として書かれていました。
2.準備するもの
・紙コップ(できれば100ml程度の小さなものがよい)
・透明なストロー(吸い上げたものが見える方が良いから)
・ゼリーのもと(好みのもの3種類程度)
・鍋などゼリー作りに必要なもの
・紙コップを並べて入れるようなトレー3.事前の準備
- ゼリーのもとを商品の「作り方」の通りに作り、紙コップに流し込む。流した後、固まる前にトレーに並べて傾け、斜めの層を作ると良い。(図1)
- 先に流し込んだゼリーがしっかりと固まったら次の層を流し込み、3層程度にする。
＊使う直前まで、アルミ箔などで蓋をし、冷蔵保存する。
4.使い方
- ストローをコップの底につくまでゼリーに差し込み、左右に数回回す。
＊左右に回さずに吸うと、層の境目で切れたりしてうまく吸い取れないことがある。
- ストローを軽く吸ってからストローを引き抜く。
- 吸い取られたゼリーを下の図(左)のように紙の上に出す。(少し空気を吹き込む。)
- 下の図のように一直線状に3箇所吸い取る。
吸い取ったゼリーは下の図(中)のように並べる。この状態で層は何層あるか、厚さの変化している層はあるかなどを考える。
吸い取られたゼリーはボーリングで得られた試料や地質柱状図を想定している。
- 紙コップをカッターナイフなどで上の図(右)のような面で切り開き、「地層全体」と「ボーリング試料」と比較する。上の図には切り開いた状態と吸い上げたゼリーの両方が示されている。
地層全体の様子が、ボーリング試料から推定できることが分かると思う。
参考文献
『サイエンスEネットの親子でできる科学実験工作2』 (川村康文/編著、かもがわ出版)
酢や塩酸のような酸性の液に「炭酸水素ナトリウム」という白い粉を加えるとシュワーッという音とともに二酸化炭素が発生します。この二酸化炭素が水に溶けたものが炭酸水です。二酸化炭素はわりと水に溶けやすい気体なのです。今日はこの化学変化を利用してサイダーを作ってみましょう。
コップ、ストロー、水、氷、砂糖、クエン酸、炭酸水素ナトリウム、食品用のレモン香料またはレモンの薄切り、上皿てんびんや電子てんびん
1 コップの水に砂糖とクエン酸を加えてストローで良くかき混ぜて溶かす。レモン香料かレモンの輪切りを入れて香りをつける。
砂糖は薬さじの大きい方で山盛り2杯程度(好みで加減する。)
クエン酸は2gを目安に加える。(酸っぱいのが好きなら少し多めに。)
2 氷を入れ、よく冷えたら炭酸水素ナトリウムを加えて混ぜる。
すると、シュワーッと音がして、泡立つ。
炭酸水素ナトリウムは1gを目安にする。多すぎると酸っぱくなくなったり妙な味になったりするので注意。
クエン酸(酸)と炭酸水素ナトリウム（アルカリ）が反応して水と塩であるクエン酸ナトリウム、そして二酸化炭素が生じます。
参考文献 雑誌『理科教室』(No.401/科教協編集/新生出版発行)
二酸化炭素は、わりと良く水に溶けます。炭酸飲料はその性質を利用しているわけです。また、アイスクリームを買うと時々付いてくるドライアイスは二酸化炭素を冷やして固体にした、いわば「二酸化炭素でできた氷」です。今回は色々な実験器具の使い方を思い出しながら、サイダーを作ってみましょう。また、清涼飲料水にはかなりの量の糖分(砂糖やブドウ糖など)が入っているので飲みすぎない方がいい、といいますがどうなのでしょうか？そういう点にも気をつけながら実験しましょう。
さじ、コップ、ビニール袋、(雰囲気を出すならば)ストロー、レモンの輪切り(または食品用レモン香料)、砂糖、クエン酸、ドライアイス、氷
1 コップに水をくみ、レモン香料(レモン輪切り)、クエン酸(少量)、砂糖(おいしくなるまで)をくわえる。
2 この液をビニール袋に入れ、その中に氷数個とドライアイスを数個入れ、しっかり口を閉じて振る。(袋がパンパンになったらゆるめ、また口を閉じる。この繰り返し。)
3 もう一度コップに入れてでき上がり。
☆図のようにそのままストローを突っ込んで飲んでも良いが、むせないように
基本的にドライアイスを素手で持ってはいけません!!!!(ひどい凍傷になることがあります。また、ドライアイスを容器に密閉してはいけません。容器が破裂し重大な事故につながります。
参考 宮崎民教連夏季集会「理科のひろば」資料(1992.8.22〜8.23)で紹介されていました。
イラスト：岡本光彦
写真1のように「ガラス戸レール」(光PR-7381/100円/1m)を半分の長さに切って、手で曲げてでループを作り、写真2のように右か左のどちらか一方の溝をネジ止めし木片に固定する。「ガラス戸レール」はホームセンターに売っている。写真を参考に同じようなものを探して欲しい。
写真3のように手で長い方のレールを持ち上げてビー玉を転がす。ある程度以上の高さから転がせば、ビー玉はループを回転して向こう側まで転がる。力学的エネルギーの移り変わりのところで使えるだろう。(この写真の器具の場合、レールや木片をケチったので、手で押さえておかないと持ち上がってしまう。)
写真4のように2つのループを作れば2回転コースターとなる。(このときはレールを1本丸のまま使ってつくる。)
1年の授業では植物の学習があります。その中で、野外観察をするときにくっつく種、風に飛ばされる種などいろいろな種も見ることができるでしょう。また、裸子植物の例としてしばしばマツが取り上げられています。まつぼっくりを取ってきて置いておくと湿り具合に応じてまつぼっくりは開いたり閉じたりします。時には種子が得られることもあります。この種子を落っことすとクルクルと回りながらゆっくりと落ちていきます。見ていて楽しいのですが植物の方からすれば分布を広げる1つの方法でもあります。
この種子のモデルは01年８月の科教協全国大会ナイター「さいゑんす横丁」で教えていただいたもので、今年1年生の授業を持つこととなり、今回授業で活用しました。結構面白いのでその作り方を紹介します。教えてもらった時にメモ書きした記録をもとに実際に作ってみましたが、「本家」の作り方とは若干違っているかも知れません。
紙(色紙、広告紙、カレンダーの紙)、のり、はさみ、セロハンテープ
図のように手に持って、ポーンと上に放り投げる。すると、クルクルと回りながら落下してくる。大小いろいろな大きさでいくつも作り、まとめて投げても面白い。
カレンダーの紙のような「腰」のある紙で作るとなお良い。ふにゃふにゃして仕方ないときは、縦方向に折り目をつけるという手もある。大きいものよりも小さいものの方がうまくいきやすいようだ。最後に巻き付けたおもりの部分が重すぎると回らないままストーンと落ちてきたりする。そのときは巻き付けた部分を少し短かめにしてみると良い。
2年生の動物の単元で、腕のうごきと筋肉の収縮ついて出てきますが説明や絵だけではいまいちピンとこないことが多いようで、ここ7〜8年、図のようなモデルを作って説明のときつかっています。
ベニヤ板、長いゴム風船(笛付きの太めのものが良い)、蝶ネジ、ナット、たこ糸、厚紙
(1)ベニヤ板を幅3cm長さ30cm位に切ったものを2枚用意する。(図1)
(2)蝶ネジを通す穴とゴム風船を取り付ける穴をあける。(図1)
(3)ベニヤ板を蝶ネジとナットでとめる。(図2)
(4)長いゴム風船を切り、膨らませた上でたこ糸をつける。(図3)
ゴム風船を引っ張り、真結びの環を作り、たこ糸をそこに通してから結び切る。ちょっと難しい。
(5)ゴム風船を(4)でつけたたこ糸を使ってベニヤ板に結び付ける。(図4)
＊お好みで手の形の厚紙をつけても良い。
＊風船はじきに萎んできます。その時は風船を取り替えて下さい。
腕をまげ伸ばしするように動かすと風船の太さがかわり、ちょうど筋肉の太さがかわる時のようです。(太さがかわって見える程度に風船を膨らませておくのがコツでもあります。)何もなしで説明するよりはイメージしやすいようです。
イラスト：岡本光彦
生徒は喜びますが、机や床が汚れる、材料がたくさんいると費用がかさむ面もあります、この方法であれば、作っている最中にスライムがこぼれることもありませんし、材料も少なくて済みます。失敗も少ないと思います。先日行われた科教協宮崎総会のとき政賀先生から聞きました。
PVAのり、ホウ砂の飽和水溶液(事前に作っておく。ペットボトルにホウ砂を入れ、よく振り溶け残る状態にしておく。)、色水(食用色素を溶かしておく。絵の具でもいいし、色をつけないのであれば水でも良い。)、フィルムケース、ピペットがあると便利
・ホウ砂(ほうしゃ)〜四ホウ酸ナトリウム、PVA〜ポリビニルアルコール
- フィルムケースに材料(PVAのりと色水)を入れ、ふたをする。
・PVAのりを先にいれ、水を後から入れる。(水を入れすぎたときに、水だけをこぼしやすいから。)
・色水ではなくただの水を使えば透明なスライムになる。- フィルムケースをよく振って、色水とPVAのりをよく混ぜる。
- ほう砂の飽和水溶液を加えてふたをし、もう一度振る。
・図に描いた程度の分量であれば数mlあれば十分。実物はこんな感じ。透明なスライムなので、入っているようすがわかりにくい。
ホウ砂は口にすると有害です。遊んだあとは手を洗うこと。
ホウ砂は薬局で売っています。500gで520円で先日購入しました。「ホウ酸」ではないので要注意。
☆できれば、樹脂加工された透明なふたのあるフライパンを使うと中身が見えるので便利だし汚れも落ちやすい。
修学旅行でUSJに行き、そこで売られているキャラメルポップコーンの味を再現したくて挑戦してみました。町で売られているキャラメルポップコーンの材料からこんなものではないかいなと推測して作ってみましたがなかなかのできです。特殊学級や選択理科の授業で作って、余った分は職員室で配ったりもしましたが評判は良いです。どうぞお試し下さい。バターは無塩のものでも食塩が入ったものでも構いません。
ホールスライドガラスがあればいいのですが、普通のスライドガラスしかなくても次のような方法でも観察可能です。
スライドガラス、ワッポン（商品名、掲示物を張りつけるときに使う厚みのあるシール状のもの）、穴あけポンチ(穴の直径6mmのものを使用)、板
ワッポンの穴の部分に観察したい液を１滴落とし、カバーガラスをかけて普通に観察する。
○ワッポン自体に１ｍｍ程度の厚みがあるので、ミジンコなど厚みがあるものでもつぶれず生きたまま観察できる。
○ビニールテープを数枚重ねて穴を開けたものを使う方法もあるが、この方法のほうが面倒でないと思う。
○ワッポンは１枚入りのものが100円ショップでも手に入る。
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