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金属の熱膨張

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金属は水などに比べて熱による体積変化が小さく、生徒の実感が生まれにくいと感じます。今回は球膨張試験器を活用し実験を考えます。

金属の熱膨張がわかる実験

この実験器具は、金属球と2つの金属の輪からなります。一方は金属球より内径が微かに小さいため、球は通りません。
他方は金属球より微かに大きく通り抜けることができます。

①輪を温める

まず、通り抜けない方の金属の輪を熱します。十分に熱した後、金属球を通すと・・・
ドキドキ・・・
おー!通り抜けました!熱することで輪が大きくなったことがわかりました。
②球を温める
次に金属球を熱します。すると・・・
通り抜けていたはずの輪につっかえました。金属球が熱によって体積が増えたことがわかります。

③熱した鉄球を水につけると・・・

金属の輪も金属球も実験で熱した後は必ず水に浸けてください。水につけた瞬間に
ジュワー!
っとすごい勢いで周りの水が沸騰します。これを見たら、熱した金属の危険性が子どもたちにと伝わるはずです。必ず実験ごとに水に浸けさせるのを忘れないでください。
これらの実験から金属は熱すると体積が増えることがわかりました。では、冷やすとどうなるのでしょうか?やってみましょう。
④球を冷やす
これは100均に売っているコールドスプレーです。手軽に物資を冷やす時に重宝します。
まずは金属球を冷やしてみます。
氷の球です。実はやってみても、なかなか小さい方の輪を通り抜けてくれませんでした。成功した方もいるそうですが、冷えが足りないのかうまくいきません。仕方がないので逆に大きい方の輪を冷やすことにしました。

⑤輪を冷やす

2分ほど冷やしたところ
つっかえたー♩
いやー、やっぱり実験がうまくいくと嬉しいですね。言葉で説明するだけなら簡単ですが、子どもたちには実験を通して確かめる喜びを感じさせてあげたいと思いました。

ふたばのブログが本になりました。(先生向け)

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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、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。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
高知大学教育学部附属小学校
横須賀市立浦賀中学校
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