PETボトル、しょうゆダレ容器(魚形)で浮沈子(ふちんし)を作りました。最初は、浮沈子はペットボトルの上のほうに浮いていますが、ぎゅっと握ると下の方に移動して沈んでしまいます。
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)の両方について、W = F をバランスがとれている状態と考えます。始め浮沈子はペットボトルの上の方に浮いているので、W < F 。そこで、ペットボトルを押すと浮沈子内の体積が減り、浮力は小さくなります。しかし、浮沈子そのものの重量は変わらないので…W > F となって、浮沈子は沈むのです。
浮沈子の容器には魚型のタレビンを用いました。先端には重りをつけてバランスを取り、針金でプラリングをひっかけて遊べるようにしてます。物理分野の水圧のところで扱うことができますが、新要領では3年水圧・浮力へと移行となります。
なお、参考までにアルキメデスの原理を説明した動画も…
◇理科教育法:1年物理p187:浮沈子をつくろう
◇学生模擬授業記録
<理科学習指導案>
日 時 令和4年5月24日(火) 4校時 14:50~16:20
場 所 都留市立文科中学校理科室
生 徒 都留市立文科中学校2年1組32名(男17・女15)
指導者(実習者) 都留文科大学3年 s
本単元は身近な物理現象の観察を行う。力がつりあうときの条件について圧力では力の大きさと面積に関係があることを学習していることを踏まえて、水圧の実験を行い大気圧の学習と関連付けて水中では水圧が働くこと、水中にある物体には浮力が働くことを理解する。
水圧の実験を行い大気圧の学習と関連付けて水中では水圧が働くこと、水中にある物体には浮力が働くことを理解させる。
… 以上 計5時限
浮沈子を利用した魚釣りゲームを製作して、観察することで浮き沈みは水圧が関係していることを考察させる。
浮沈子を利用した魚釣りゲームを製作して、観察することで浮き沈みは水圧が関係していることを協力して考察しようとしている。
積極的に浮沈子の製作に取り組もうとしている。
⑴材料を不足なく用意しておく
⑵各班に材料を用意しておく。
⑶針金などで怪我をしないように十分に促す。
・学習指導要領(文科省)
10.【本時の展開】
学習過程 50分 | 学習活動 | 指導上の留意点 | |
提示・導入 5分 | 1.前時の振り返り
前時まではペットボトルやゴム膜を張った筒を使って水圧について学習した。本時は学習したことを応用し浮沈子を作ることを知る。 2.魚釣りゲームの見本を生徒に見せる。
3.実験プリント準備 |
1.教科書P.158(中3教科書)を開いてもらい口頭で水圧と浮力についての確認をする。
2.事前に見本を作っておく。 3.事前授業で配布済みが望ましい |
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実験30分 | 1.魚釣りゲームの作り方の手順を確認し、準備をする。
⑴前に集まって先生が行う作業を見ながら確認する。 ⑵指定された材料を作業台に持っていく。 2.魚釣りゲームを作る。 (1)魚型タレビンを使い、釣り上げる部分のついた浮沈子を作る。 (2)浮沈子をペットボトルにいれ、水を入れる。 (3)プラチェーンをいれ、沈める。 3.浮沈子の浮き沈みを観察する。 (1)実験プリントに完成した浮沈子のイラストを描く。 (2)ペットボトルを押す力に強弱をつけ浮沈子の浮き沈みを観察し、実験プリントに記録する。 4.考察:協議・意見交換 ⑴浮沈子が浮き沈みする仕組みについて考察をする。 |
1.生徒を前に集め、作業を見せながら作り方の手順を確認する。⑵材料を班ごとに事前に分けておく。
2.机間指導をする。 ・手が止まっている生徒に手順の確認をしたり質問を聞いたりする。 進み具合を確認し手が空いている生徒がいないように配慮する。 ・グループによって作業進度に差が生じる。状況を見ながら、観察記録の確認に移っていくよう指示する。 (1)針金を使用するので怪我のないように注意する。 (2)浮沈子をいれてから水をいれるように指導する。 3.観察と記録させる。 (1)⑵「上手く描こう」としないよう、指導する。 ・手が止まっている生徒にはペットボトルを押す力に強弱をつけてみたり押す場所を変えてみたりするように促す。 ・気づいたことは他の生徒にも聞こえるように全体に向けて指導する。 4.考察・協議・意見交換 ⑴考察を班の中で共有させる。 5.観察結果をもとに明らかになったことをまとめていく。 ・班内で意見交換を通じて、まとめていく形が望ましい。 |
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まとめ・評価・片付け
10分 |
1.実験結果発表
⑴まとめ 2.片付け指示 ⑴余った材料を返却する。 ⑵用具を片付ける ⑶台拭きをする。 3.次回の内容確認 |
1.穴埋め形式にして一定の結論に持っていく。班ごとに結果を聞く。
⑴図(紙に事前準備したもの)を黒板に貼り、圧力のかかり方を確認する。 ⑵黒板に同じ穴埋めを用意しておき、一緒に穴埋めする。 2.洗浄・廃棄物・返却物・机上整理等確認 ・片付け終了したところから着席させると、手間取っているグループが把握しやすい。 3.次回は単元が変わり、エネルギーについて学習を始めることを伝える。 |
11.板書計画:次のページ
めあて
浮沈子はどうして浮き沈みするのか、実験から考察しよう。 |
まとめ
⑴ペットボトルを押す強弱を変えると浮沈子は浮いたり沈んだりした。ペットボトルを握る強さを強くすると圧力は( 大きく )なる。するとタレビンの中に空気が縮み、タレビンに水が入る。するとタレビンは重くなり底の方へ沈む。 ⑵逆にペットボトルを放すと圧力が( 小さく )なり、タレビンの中の空気が膨張しタレビンの中の水が出ていく。すると軽くなり浮沈子が浮く。 |