ふたばのブログ〜理科教育と道徳教育を科学する〜

1円玉と爪楊枝で張力を学ぶ

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1円玉か妻用事とカップ1つでできる張力の学習方法です。

1円玉で張力を学ぶ

この実験は初めに、演示実験を書画カメラの真上からの映像で行うと盛り上がります。
カップに水を入れて1円玉を浮かべます。すると1円玉が自然にカップの中央部分にくるのです。
爪楊枝などで触ってもまた中央に戻ります。何故でしょうか?ここに魔法の水を足していくと・・・
今度は1円玉がカップのフチによっていきました。理由を子どもたちに考えさせたいです。

【答えあわせ】

正解は張力がはたらくからです。足していくのは魔法の水でもなんでもない、ただの水なのです。
水には強い張力があります。そのためカップのフチで水が盛り上がります。(上図)そのため初めの実験では1円玉が中央部分に集まるのです。
魔法の水(普通の水)をカップにめいいっぱいいれると張力によってカップの水面が膨らみます。すると1円玉がフチによるのです。

ー追実験ー

1円玉を2枚並べます。すると
1円玉が互いによっていきます。
理由を考えてみてください。

【答えあわせ】

1円玉をよく見ると正解がわかります。1円玉が水面に浮かんでいるのを見ると1円玉の重みで水面が沈んでいます。
1円玉が水面を凹ましているのです。1円玉同士が十分に近づくと中央の部分の坂道と外側の坂道の傾斜の長さに差ができるので1円玉同士がよっていくのです。

ー追追実験ー

ここに洗剤を一滴入れます。
1円玉が落ちてしまいました。洗剤によって張力が弱められたからです。よく見ると洗剤を垂らした側から1円玉が傾いて沈んでいることが観察できます。

爪楊枝で張力を学ぶ

爪楊枝をつかった張力の実験です。
爪楊枝を三角形にして水に浮かべます。中央に洗剤を一滴垂らすと
フワッと一瞬で爪楊枝が外側に動きました。これも張力の差によるものです。
初めの状態。爪楊枝の外側と内側の張力が釣り合っています。中央部に洗剤を一滴垂らすと中央部の張力が弱まります。(斜面が弱まります。)すると斜面を落ちるように爪楊枝が外側に移動します。
そのため爪楊枝が外側に移動するのです。1円玉と爪楊枝で科学的な思考力を育めると感じました。

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