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チューブストローで気圧を体感

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中学校1年生気圧の単元で使える小ネタです。

チューブストローで気圧を体感

気圧は目に見えず、普段から当たり前に存在しているのでイメージがつかみにくい教材だと思います。地上では1気圧(1atm)である1013hPa(ヘクトパスカル)といっても、その力が身体にかかっているとは思えません。
1013hPa=101300Pa=101300N/㎡
≒10130000g/㎡=10130kg/㎡=10130kg/10000㎠≒1kg/㎠
と計算して
「 1㎠あたり1kgも気圧がはたらいているんだよ」
と言っても生徒の反応は・・・
「ふーん」
と言った感じになります。
「 いやいや、俺今何気にすごいこといったやん」
と一人ツッコミをする羽目になります(笑)
もちろん高山病の話をしたりと気圧の力を説明しようとはしますが、やはり決め手に欠けます。
前に「気圧のすごさがわかる実験集」をブログで書きました。
↓以前の記事

授業で見せたい動画12「気圧のすごさがわかる実験集」&ゴム板とお鍋の蓋で作る気圧体感器

 今回はちがう方法で気圧を体感する実験を紹介します。
使うのはこちら

熱帯魚用シリコンチューブ

熱帯魚用のチューブ5m (298円)
熱帯魚を飼育するときに酸素を送るチューブです。
直径は、5mmほどでしょうか?
このチューブをどのように使うのか?
ストローにするんです・・・子どもからは
「はぁ?何言ってるのこの人?」
と声が聞こえてきそうです(笑)
解説します。

ストローでジュースが飲める理由

私たちは普段何気なくストローで飲み物を飲んでいます。しかも、自分が吸い込んでいると勘違いしています。あれは吸い込んでいるというよりは、気圧が押してくれているんです。図で表すとこうなります。
口内の圧力<液体面の圧力
こうやってみると気圧の おかげでストローが使えることがわかります。でも、子どもたちの中にはまだそのイメージはわかないはず。そこで実験です。
気圧の力を1気圧とすると、上で計算したように1kg/㎠の力が地表でははたらいています。水の質量は1g/㎤。ストローの断面積を1㎠とすると、1mで100gになります。10mで1kgと大気圧とつり合うので10mのストローはたとえ口内を真空状態にしても吸い込むことはできないことになります。
実際に実験をしてみます。
つかう飲み物は目立つ色の方がチューブを上っていく様子が観察しやすいです。
今回はオレンジジュースを使いました。
まずは2階。なんとか吸うことができました。ただし結構キツイ。吸ってはチューブを掴んで息継ぎ、吸ってはチューブを掴んで息継ぎの繰り返し。息継ぎのたびにチューブをしっかりと閉じなければいけません。そのためこの実際につかうチューブは5mm程度の方がいいと思います。
3階では・・・簡単な実験なので実際にやってみてください。無事ジュースを飲めたときは
「ヤッター!」
と思わず叫んでしまうくらい嬉しいです。この感動はやった人しかわからないはず。ぜひ授業に取り入れてみてください。

ふたばのブログが本になりました。

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自己紹介(PROFILE)

窪田 一志

窪田 一志

1986年生まれ、近畿大学農学部卒業、理科コア・サイエンス・ティーチャー(CST)養成課程修了
家庭教師、個別指導、塾講師を経て、神奈川県で5年間中学校理科教師として勤務。現在は大阪府の公立中学校で理科の楽しさを子どもたちに伝えるため日々奮闘中。
教材や教具、デジタル教材の開発、効果的なICT機器の活用方法、カードゲームや問題解決を通してのコミュニケーション能力の育成など自らの実践に基づいた教育活動を展開中。
ブログのアクセス数は月7万pvを超え、中学理科の授業情報をまとめた書籍「100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100」を明治図書から出版。また、ブログがアプリ化されるなど勢いのある教育研究者 兼 教育実践者。
先生向け情報サイト「ふたばのブログ」の他、反転学習や、家庭学習に利用できるオンライン学習サイト「ふたば塾」を運営。
記事執筆、研修・講演依頼、書籍化についてはお問い合わせフォームからお願いします。

【著書】
100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100[明治図書出版]
【協力実績】
株式会社 NHKエデュケーショナル
国立科学博物館
株式会社 朝日新聞社 企画事業本部文化事業部
株式会社 高純度化学研究所
株式会社 アスウム
株式会社 学映システム
東京学芸大学 理科教育学分野
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