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中等理科教育演習Ⅱ 教材研究の成果のまとめ （力と圧力） 1班 212303 252303 252305 252306 252311 小田 和喜 甲斐 誼臣 片山 朋恵 椛島 昂大 児玉 称 ○力の大きさとばねののびの関係を調べる実験 ○実験操作について スタンドにばねを付けるときは伸び縮みしない糸でつける。 クリップをばねの一番下に挟んで 指標とする。 定規ではなく白い画用紙，又は 厚紙をスタンドに固定しマジック でばねののびを記録。 ※弾性限界を超えないためにど のくらいのおもりをつるせばよい か調べておく必要がある。 実験開始時 実験終了時 ○実験結果 分銅の質量（g） 力の大きさ（N） ばねAののび（cm） ばねBののび（cm） ばねCののび（cm） ばねDののび（cm） 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 35.0 0.35 7.20 1.80 3.80 0.35 70.0 0.40 14.5 3.72 7.50 1.83 105 1.05 21.5 5.54 11.3 3.60 140 1.40 28.5 7.39 15.0 5.25 ・ばねA，B，C，Dはそれぞればねの直径が違う。Aは20mm，Bは25mm（短），Cは 25mm（長），Dは46ｍｍのものを使用。 ○実験結果 つるまきばねA つるまきばねC つるまきばねB つるまきばねD ○グラフの書き方 • 1～3までの手順は5社共通 • 4の手順は教科書によって違いがみられた。 大日本図書，教育出版，啓林館 すべての測定値のなるべく近くを通る直線，又は 曲線を描く。 東京書籍，学校図書 すべての測定値のなるべく近くを通る直線，又は 曲線を引く。その時目安として，線の上下に同じ 数の測定値がくるようにすると引きやすい。 • 測定値には誤差が生じるものであると生徒に認識さ せる。 大日本図書 P175 より メリット 観察の結果を計算に 利用できる。 デメリット 範囲が狭い メリット 各面でのへこみ方の 違いが大きくわかり やすい。 デメリット レンガは大きく，ス ポンジは小さいため 計算には不向き 圧力の計算 ペットボトルの重さ（𝑁） ＝１㎡あたりの重さ（単位面積当たりの重さ） スポンジに接する面積（ ㎡） 水圧を調べる実験 準備物 ・１．５Ⅼペットボトル２本 ・ガラス棒（先を曲げたもの） ・透明なプラスチック容器 ・指サック メリット ・深い場所の水圧を確認でき る。 ・指サックはゴムが薄いため， へこみの変化がわかりやすい。 デメリット ・ガラス棒を曲げたり，指 サックを貼り付けたり，作成 が難しい。 ポリエチレン袋と水槽を用いた実験 浮力 • 浮力→物体を水中に入れた時にはたらく上向きの力。 浮力を調べる実験として，ばねばかりを用いた実験が適切である。 今回自分たちは，２Nのばねばかりに１５０ｇと２００ｇのおもりをそれぞ れ水の中に沈め，浮力を測る実験を行った。 １５０ｇのとき（左：通常 右：水中） ２００ｇのとき（左：通常 右：水中） 浮力の仕組み • 水中の物体には水の深さが深いほど大きな圧力がはたらく。左右に はたらく圧力は，同じ深さでは，同じ大きさで向きが反対であるので， 互いに打ち消しあう。しかし，底面は上面よりも大きい圧力がはたら くので，この差が浮力となる。 • 右図は水中に物体を沈めたときの 水の圧力の大きさを矢印で表したも のである。 実験を通して • 他の規格のばねばかり（５Ｎ・１０Ｎ・２０Ｎ）では，めもりとしての変化 が小さすぎて，浮力を値としてとらえずらかったので，２Ｎのばねば かりで計測することが適切だといえる。 浮沈子 準備物・方法 ・醤油容器 ・５００ｍｌペットボトル ・おもり（ナットor針金） １：醤油容器のフタを取り，その部分にナットを取り付ける。ナットがな い場合は針金を巻き付ける。 ２：醤油容器に水を満タンに貯め，その状態から約５滴水を捨てる。 ３：500mlペットボトルに満タン近く水を入れ，この中に２で作った醤油 容器を入れてペットボトルのフタを閉める。 ４：ペットボトルの側面を力強く握って，醤油容器がどう動くかを確かめ る。 実験の結果 浮沈子の仕組み １：ペットボトルを握ると，ペットボトル中の水の圧力が増す。 ２：醤油容器が受ける圧力が増加し，醤油容器にも圧力がかかる。 ３：醤油容器の中の空気がつぶれ，空気の体積が小さくなります。 ４：醤油容器の浮力が小さくなり，醤油容器は沈みます。 ５：ペットボトルを握った手をゆるめると，醤油容器が受ける圧力が下 がって元に戻り，醤油容器は再び浮いてくる。 この実験での注意点 • 今回はナットが用意出来なかったので針金を代用したが，針金を曲 げるのは容易ではないので，ナットを準備するべきである。 • 変化が見やすいように，お茶のペットボトルよりも炭酸のペットボトル を使用するべきである。 • 醤油容器の中の空気が少なすぎると，浮き沈みの変化がみられなく なるので，満タンから約５滴捨てた容器で実験を行う。 引用文献 • http://tehiro.sakura.ne.jp/studyaid/diary.cgi?mode=image&upfile=11 -3.jpg • http://image.search.yahoo.co.jp/search?ei=UTF8&fr=top_ga1_sa&p=%E6%B5%AE%E6%B2%88%E5%AD%90+%E5%8 E%9F%E7%90%86#mode%3Ddetail%26index%3D5%26st%3D0 大気圧について • 実験 準備するもの 空き缶、空気入れ、電子てんびん 結果 → 大気圧について • 実験の利点 数値で表せるため、わかりやすい。 • 実験の欠点 空き缶に空気を入れるのが難しい。 • 注意点 窒素の缶が好ましい。 できない場合は、ペットボトルと簡易ポンプの実 験に切り替える。 大気圧について • 大気圧 地球をとりまく空気の重さによって生じる圧力の こと。 例）ストローで飲み物を吸うとき 山の麓と山頂での袋の膨らみ方の違い →私たちは常に大気圧の影響を受けている！