UA-119493607-1 理教法Ⅲ:6/30遠隔授業;科学史「古典的な実験:アルキメデスの原理」 | らくらく理科教室
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「設 問」教科書1年p183-187「水中にはたらく力」の内容に関して答えなさい。ただし、参考ページ(浮沈子で魚釣りゲーム)にリンクしてある2動画を事前に視聴した上で回答すること。

設問1:p187には「浮沈子をつくろう」というポピュラーな工作実験が紹介されている。最初は、浮沈子はペットボトルの上のほうに浮いているが、ぎゅっと握ると下の方に移動して沈んでいく。物体が液体に対して浮いたり沈んだりする場合、その物体の重量(W)と浮力(F)の関係を考える。

(1)浮沈子がペットボトルの上のほうに浮いている状態について、Wと Fの大小関係を数学的に表現しなさい。

(2)ボトルをぎゅっと握ると浮力(F)は小さくなると考えられる。これは科学的にどういうことか、浮力と体積の関係に触れながら50文字以内で説明しなさい。

設問2:古代ギリシアのある王が金の王冠に混ぜ物が含まれているかどうかを調べさせたエピソードで「アルキメデスの原理」がよく知られている。動画では、アルミ板と金貨を用い、はじめはバランスしていたが、水に浸けると金貨の方が深く沈み込むことが観察できた。

(1)金貨はなぜ深く沈み込むのか、密度や体積、浮力に触れながら100文字以内で説明しなさい。

(2)動画の実験では、アルミ板と金貨を用いているが、それらは全く質量が違うものである。全く質量が違っても「ある工夫」によって、ここではアルキメデスの原理の説明が可能な実験になっている。その「ある工夫」とはどのような操作か、50文字以内で説明しなさい。(実際にアルキメデスが行った方法でもある)


◇遠隔授業としての指示:設問1(1)(2)~2(1)(2)の回答をこの下のコメント欄に直接記入しなさい。出席確認機能も兼ねているので、可能な限り各授業時間内に考えをまとめて回答すること。最初に「6/30・氏名」をわかるように記載のこと。(授業開始直後から受付、コメント返信して公開予定。)


コメント一覧

返信2020年7月1日 7:12 AM
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匿名23/

6/30 秋 設問1  (1)W<F  (2)浮力は物体の押しのけた体積と同じ大きさであるから、ペットボトルを押すことで浮沈子内の体積が減り、浮力が小さくなる。 設問2  (1)アルミ板と金貨の体積は等しいため浮力は等しい。しかし、金貨の方が密度が高いために深く沈みこんだ。  (2)体積を等しくするという操作

    返信2020年7月1日 11:12 AM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >設問1(2)…押すことで浮沈子内の体積が減り…     → パスカルの原理も少し関係がある    >設問2(1)…金貨の方が密度が高いために…   → そこを詳しく    >2)体積を等しくするという操作   → ?

返信2020年6月30日 8:50 PM
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24/

6/30・荒 1 ⑴W<F ⑵浮沈子内の空気が圧縮されることにより体積が減るため、浮力も小さくなる。 2 ⑴体積は変わらないが、金貨の方が密度が大きいため深く沈み、アルミ板の方がより浮力を受けた。 ⑵てこの原理を用いて支点の位置を変えることで質量が違っても同じ重量として実験ができた。

    返信2020年7月1日 11:10 AM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >1 ⑵…体積が減るため、浮力も小さくなる。     → その理由?    >2 ⑴体積は変わらないが、金貨の方が密度が大きいため…   → その理由?   >⑵てこの原理を用いて…  → てこの原理の話ではなく、アルキメデスの原理の応用に触れる

返信2020年6月30日 8:02 PM
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吉有24/

6/30 よ 1.①W<F   ②物体の体積と浮力は比例するが、今回ペットボトルを押すことで浮沈子内の空気が圧縮され、体積が小さくなることで浮沈子への浮力が小さくなった。 2.①物体の体積と浮力は比例し、体積が同等なら浮力も変わらない。しかし金のほうが密度が大きいので体積と浮力が同じでも沈んだ。  ②てこの原理を使用する。質量が軽いアルミの支店と力点の距離を大きくすることで釣り合うことが出来る。

    返信2020年7月1日 11:06 AM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >②物体の体積と浮力は比例するが…     → 浮沈子自体の重量は変わっていないというところがポイント   >②…ことで釣り合うことが出来る。  → てこの原理の話ではなく、アルキメデスの原理の応用に焦点をあてる

返信2020年6月30日 4:20 PM
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匿名24/

6/30 口 課題1 (1)W<F (2)浮力は物体の体積に比例する。ボトルを握ることで浮沈子に圧力が加わり、体積が小さくなるため浮力が小さくなる。 課題2 (1)アルミ板と金貨体積がほぼ同じため流体である水を同じだけ排除し、同じだけ浮力がはたらくが、密度は金貨の方が大きいため金貨が沈む。 (2)ストローの支点を調節することで、アルミ板と金貨を同じ重さとして扱うことができる。

    返信2020年6月30日 4:31 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >課題1(2)浮力は物体の体積に比例する…    → 浮沈子自体の重量は変わらないので…     >課題2(1)…流体である水を同じだけ排除し…  → 受ける浮力と方向についても述べるとよい       >(2)…同じ重さとして扱うことができる。    → その結果?

返信2020年6月30日 4:16 PM
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24/

6/30・芦 設問1.(1)W<F (2)ペットボトルを押すと浮沈子内の体積が減り、浮沈子の中の空気が圧縮され、浮力が小さくなり沈む。 設問2.(1)アルキメデスの原理は、物体が、その物体が押し出した水の重さに等しい浮力を受けるという法則のことであり、アルミ板と金貨が同じ体積でも密度が金貨の方が大きいので金貨の方が深く沈んだ。 (2)てこの原理を利用することで、違う重さの物質でも実験を可能にすることが出来た。

    返信2020年6月30日 4:27 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >設問1.(2)…浮沈子内の体積が減り…浮力が小さくなり…   → 体積と浮力の関係を先に述べる     >設問2.(1)…密度が金貨の方が大きいので金貨の方が深く沈んだ。   →  より浮力を受ける結果…   >2)てこの原理を利用することで、違う重さの物質でも実験を可能にすることが出来た。   → もう少し論理的に

返信2020年6月30日 4:14 PM
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匿名24/

hammer 1-1.w<f 1-2.浮力は物体の体積に比例するので、握ることで浮沈子内の空気の体積が小さくなり浮力も小さくなる 2-1.体積が同程度なら浮力は変わらないが、密度が大きいので金の方が深く沈んだ。 2-2.てこの原理を利用し支点と力点の距離を調節することで同じ重量として扱うことが出来た。

    返信2020年6月30日 4:19 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >1-2.…握ることで浮沈子内の空気の体積が小さくなり…   → 屁理屈をいうと…何で体積が小さくなる?   >2-1.…密度が大きいので…    → 体積との関係をうまく説明する    >2-2.…同じ重量として扱うことが出来た。   → 他の物質にも応用が利くということ

返信2020年6月30日 3:46 PM
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匿名24/

6.30 佐友 設問1 (1)W F となり浮沈子が沈む。 設問2 (1)アルキメデスの原理より、水中の金貨には金貨の体積と同じ体積の水に働く重力と等しい大きさの浮力がはたらいている。しかし金貨と水の密度を比べると金貨のほうが大きいので、同じ体積の金貨と水では金貨のほうがはたらく重力が大きい。そのため金貨にはたらく重力のほうが金貨にはたらく浮力よりも大きくなるので、金貨は深く沈み込む。 (2)支点を変えられる天秤棒を用いて、空気中ではてこの原理でつり合うようにしている工夫。水中にしずめると体積当たりにはたらく浮力はどちらも同じため、軽い(密度の小さい)もののほうが浮力の影響をより受けて天秤のバランスがくずれる。

    返信2020年6月30日 3:54 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >6設問1(1)W F となり  → スマホ?環境依存文字?   >(2)の回答も抜けている? >設問2(1)…同じ体積の金貨と水では金貨のほうがはたらく重力が大きい。…   → 排除する水の量に触れると良い >(2)…水中にしずめると体積当たりにはたらく浮力はどちらも同じ…  → まあそうだけど、天秤の利点を強調した方がよいのでは?

返信2020年6月30日 3:39 PM
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匿名24/

畑 1. (1)W<F (2)ペットボトルを握ると圧力がかかり浮沈子の体積が減る。しかし重さは変わらない。また同時に浮力も小さくなっていることから体積と浮力は比例の関係であることが分かる。 2. (1)アルミ板と金貨を同じ体積にするということはどちらとも同じ値の浮力を得るということである。しかし密度が異なるため同じ体積にしたとしても重さが異なる。そのため水につけると密度の大きい金貨の方が深く沈む。 (2)天秤を使っていることである。空気中でも水の中でもてこの原理は変化しないため、水の中に入れて天秤が傾くと密度が違うということになる。

    返信2020年6月30日 3:48 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >1.(2)…圧力がかかり浮沈子の体積が減る…  → パスカルの定理も関係があったりする >2.(1)…同じ体積にするということはどちらとも同じ値の浮力を得る…  → 排除する水の体積について追べるとよい >(2)…空気中でも水の中でもてこの原理は変化しないため…  → 頭の良い人はこれで理解できるが、要は体積や重量が違ったものでも、同様な実験が可能ということ

返信2020年6月30日 3:32 PM
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匿名24/

6/30 村 設問1 (1)W<F (2)体積が大きいほど浮力も大きくなる。ボトルを握ると浮沈子の重量が変わらないまま体積のみ小さくなるから。 設問2 (1)浮力は物体が押しのけた水の重量の大きさだけ働く。体積が同じくらいなため、重量が大きい金貨の方が密度も大きい。つまり密度が大きく重力の影響を大きく受けるほど浮力を受けにくいため金貨の方が沈んだ。 (2)梃子の原理。重量が軽いアルミの支点と力点の距離を大きくする事で釣り合うように工夫した。

    返信2020年6月30日 3:45 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >設問1(2)…ボトルを握ると浮沈子の重量が変わらないまま…  → 握っても浮沈し自体の重量は変わらない、というところがポイントなわけだ。 >設問2(1)…つまり密度が大きく重力の影響を大きく受けるほど浮力を受…  → 当たり前のようだが、アルキメデスがあらためて気づいたという話。 >(2)梃子の原理…  → 重量が違っても、同様の実験が可能になるわけだ。

返信2020年6月30日 3:29 PM
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匿名24/

6.30廣 1.1 W<F 1.2 浮沈子内の空気が圧縮され、体積が小さくなり、浮沈子にかかる浮力も小さくなったため。 2.1 金貨もアルミもほぼ同じ体積にもかかわらず、その密度が金貨の方が大きい。そのため、アルミの方がより大きな浮力がはたらくこととなり、金貨は沈んだ。 2.2 空気中で、てこの原理を利用し、金貨とアルミがつり合うように調節することで実験が可能になっている。

    返信2020年6月30日 3:41 PM
    さいえんすヨージ

    さいえんすヨージ24/

    >1.2 浮沈子内の空気が圧縮され、体積が小さくなり…  → 実はパスカルの定理も少し関係がある >2.1 …その密度が金貨の方が大きい。そのため…  → 結果として排除する水の体積がどうなるか…がポイント >2.2…てこの原理を利用し…  → 同じ重量として扱ったという点を指摘する

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