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「設問1」次の画像は、大豆100粒をビーカーとメスシリンダーに入れたものである。各設問に答えなさい。

(1)メスシリンダー目盛りを読み取るとちょうど50 mLのところまで大豆が一杯になっていた。しかし、100 mLのビーカーの目盛りでは、50 mLよりだいぶ少ない45 mL程度しか入っていないように観察できた。同じ100粒なのに目盛りが異なって観察されたことから、容器の目盛りが間違っているのではないかという意見が一部の生徒(中学1年程度)から出された。この教材を用いたケースでは、どのようなプロセスで結論に導いていったらよいか、解説しなさい。なお、新学習要領の「科学の見かた・考え方」という観点から述べること。(100字程度)

(2)大豆の粒をある金属原子に例える。この金属原子からなる単体元素1 molが占める体積を計算しなさい。ただし、結晶構造は考慮せず、単位は[m3]答えなさい。(有効数値2ケタ)

「設問2」次の動画は、いわゆるニュートンのゆりかごとして知られる教材を紹介している。これを視聴して設問に答えなさい。 → この設問の回答は、このブログのコメント欄ではなく、youtube動画のコメント欄に直接記入のこと。

動画にもあるとおり、2個をまとめて衝突させた場合の反対側の端の1個の挙動について、ある生徒が『一番端の球が2個分の運動エネルギーを得てより高い位置まで跳ね上がるはずではないか』と疑問を発した。これに対し、力学的エネルギー保存の法則や位置エネルギー・運動エネルギーという用語を用いながら指導したい。どのように生徒を指導したらよいか、新学習指導要領の「科学の見かた・考え方」を踏まえて解説しなさい。(200字程度)


◇遠隔授業としての指示:注意!

指示1:設問1(1)(2)に対する回答は、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、各授業時間内に考えをまとめて回答すること。最初に「担当者にゼッタイにわかるであろうニックネイム」を記載のこと。→ 授業終了までに記入事項を開示します。受信確認と出席認定。

指示2:設問2に対する回答は、このブログのコメント欄ではなく、youtube動画のコメント欄に直接記入のこと。ただし、アカウントは普段からyotubeを使っている人はそのままでよい。(新たにアカウントを登録した人はニックネイムが望ましいが、各自の判断で頼む。この取り組みはテスト的に実施するもので、どうしてもアカウント登録がうまくできない人は、このブログコメント欄への記入でもかまわないが…) → 記入内容はただちに公開。記入をもって出席確認。


コメント一覧

返信2021年9月28日 5:07 PM
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アオn24/

アオけ (1)液体をメスシリンダーに入れ、ビーカーに移し替えて2つの器具が正確なことを示す。では、なぜ個体の大豆だと違いができるか考えさせる。隙間があるためこれらの器具は適さないと気づかせる。 (2)100粒の体積は50㎤なので、100:5.0×10^-5=6×10^23:X X=3.0×10^17 すいません。5限の時間と勘違いしました。

返信2021年9月28日 4:36 PM
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匿名24/

ナナ ⑴メスシリンダーやビーカーは、液体の体積をはかる器具であり、固体である、大豆は、個体間の間に隙間が生じてしまい、正確にはかることができない。そのため、メスシリンダーで水などの液体を50mlはかりとり、ビーカーに移すことで、容器の目盛は正しいという結論を導くと良い。 ⑵ 0.05(L)×6.0×10²¹=3.0×10²º 3.0×10²º÷10³=3.0×10 ^17 m3

返信2021年9月28日 4:29 PM
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匿名24/

設問2 一見ただ5つ並べられているだけに見える鉄球だが、それぞれの鉄球に隙間が空いている。一つの鉄球が振り下ろされれば、その分の位置エネルギーが端から一つ一つの鉄球に伝わっていき、最後の一つは力を伝える先がないためそのままの勢いで上へとはじき出される。また、二つ以上の鉄球を振り上げた時、も同様にその力が鉄球に伝播していく。そのとき、鉄球二つ分の位置エネルギーが伝わっていく事となるため、弾かれる鉄球も二つになる。 このように同等の質量をもった物質が衝突すると、その勢いは動いていた方から止まっていた方へ完全に移り行くことになる。この現象を俗に、完全弾性衝突というが、おはじきもこれと同様の現象が観測できる。 ヤマト Youtubeで送ってもなぜか反映されなかったので、こちらで提出させていただきます。お手数をかけてしまい申し訳ありません。

返信2021年9月28日 4:29 PM
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タグチ24/

Youtubeで上手くコメントできなかったのでこちらに書きたいと思います。 ニュートンのゆりかごの運動している鉄球では力学的エネルギー保存の法則が成り立っている。また、運動中のそれぞれの鉄球を考えたとき、運動エネルギーと位置エネルギーの変換が常に行われている。そのため端の2つの鉄球を高いところから落とした場合、その位置エネルギーが運動エネルギーとして真ん中の鉄球に伝わりその運動エネルギーも同様にその隣の鉄球に伝わっていく。この時2つ分の鉄球の位置エネルギーは間の鉄球全てに伝わるため端の1つだけではなく2つの鉄球が運動する。

返信2021年9月28日 4:23 PM
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匿名24/

momi ⑴ 分子の大きさが違うと、大きな分子の間の隙間に小さな分子が入り込み、容積が単純な足し算にならず、それより少ない体積になってしまう。そのため今回は大豆の粒は大きいため、大豆と大豆の間に余分な隙間が空いてしまうから実際より少なく見えてしまう。 ⑵ 3.01×10²³×10⁻⁶=3.01×10¹⁷m

返信2021年9月28日 4:21 PM
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Sugar24/

Sugar (1)当該生徒は「目盛りが異なっている」という観察結果から、「目盛りが間違っているのではないか」という仮定を導いている。その仮定を確かめるには、別の物質を測ってみたり、ビーカーに入った大豆を空にしたメスフラスコに移してみるといったことが考えられる。 (2)3.0×10^18 ㎥

返信2021年9月28日 4:21 PM
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タグチ24/

Youtubeでコメントができなかったのでこちらに書き込みします。 ニュートンのゆりかごの運動している鉄球では力学的エネルギー保存の法則が成り立っている。また、運動中のそれぞれの鉄球を考えたとき、運動エネルギーと位置エネルギーの変換が常に行われている。そのため端の2つの鉄球を高いところから落とした場合、その位置エネルギーが運動エネルギーとして真ん中の鉄球に伝わりその運動エネルギーも同様にその隣の鉄球に伝わっていく。この時2つ分の鉄球の位置エネルギーは間の鉄球全てに伝わるため端の1つだけではなく2つの鉄球が運動する。

返信2021年9月28日 4:19 PM
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匿名24/

Hagi (1)質的・量的な関係など科学的な視点から、比較するなどして科学的に探究することから、メスシリンダーに大豆の代わりに水を入れ、ビーカーに移し替え、容器の目盛りが正しいことを確認する。その後、大豆を入れた時との違いや、大豆100粒の体積はどちらが近い値であるかを考えさせる。 (2)6.0 × 10^23 / 100 × 45[cm3]= 2.7 × 10^23[cm3]= 2.7 × 10^17[m3] よって、2.7 × 10^17 m3

返信2021年9月28日 4:19 PM
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ao-T24/

ao-T ⑴まず、大豆の粒の大きさが大きく、粒の間に隙間ができていることに注目させる。次にメスシリンダーとビーカーではビーカーのほうが隙間が小さくなることに気づかせて、隙間がより埋まったために量が減ったように見えたと結論に導く。 ⑵…

返信2021年9月28日 4:19 PM
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匿名24/

maru 設問1 (1)わかりやすく数字をあてはめる。 大豆の直径を2cm、100mlビーカーの直径を15cm、50mlビーカーの直径を5cmとする。 100mlビーカーには、7個(14cm分)、50mlビーカーには2個(4cm分)入る。 14/15と4/5を比較すると14/15の方が大きい。 よって100mlビーカーのほうが、直径に対する充填率が高いと言える。つまりたくさん入ることができる。 (2)3.0✖️10^17 ㎥

返信2021年9月28日 4:19 PM
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匿名24/

(1)別で正確に測った水50mlを、メスシリンダーとビーカーに入れた時に、2つに違いが無ければメモリがズレているという可能性はなくなる。今回は大豆を使っているので、水とは異なり敷き詰めた時に隙間が出来るということを考慮しなくてはいけない。 (2)大豆100個で約50mlとすると、1mol=6.0×10²³(個)の時の体積を求めれば良いので、 0.05(L)×6.0×10²¹=3.0×10²º 3.0×10²º÷10³=3.0×10 17乗 ㎥ スギ

返信2021年9月28日 4:17 PM
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匿名24/

なが 設問1 (1)ビーカーの目盛りは目安であるから、メスシリンダーの方が正確に測ることができる。またメスシリンダーは液体の体積を正確に測る器具であるので、大豆を正確に測るのには向いていない。 (2)0.00005(m3)

返信2021年9月28日 4:13 PM
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匿名24/

ishi 1. メスシリンダーとビーカーの容器に大豆を入れた時に、メスシリンダーの方が大豆と大豆の間に空間ができる。大豆の大きさはその空間よりも大きいため、その分かさばるから。 2. 22m3

返信2021年9月28日 4:12 PM
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匿名24/

反 (1)メスフラスコは計量容器として使用されるものであるが、ビーカーは目盛りがついているものの計量容器ではないことについて説明し、メスフラスコのほうがビーカーよりも精度が高いことについて理解させる。 (2)ある金属を金(Au)とする。 金の密度は19.3g/cm^3、金の原子量は197 金1molが占める体積=19.3÷197=0.098 よって9.8×10^(-2)[cm^3]

返信2021年9月28日 4:03 PM
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匿名24/

祖 設問1(1)大豆の量はメスシリンダーとビーカーで同じである。そのため、どちらかのメモリが正確でないことがわかる。メスシリンダーは液体の堆積を量るために用いられるがビーカーは溶液を作ったり化学反応を起こさせたりするために用いるため量を正確に量るための器具ではない。このことからビーカーのメモリが正確ではないことがわかる。 設問1(2)大豆の粒を亜鉛原子とする。堆積=質量÷密度である。質量は1mol=30g、密度は100個で50mlなので0.5 ( g / cm3 )である。30÷0.5=60で単位をm3に揃えて答えは、6 ( m3 )

返信2021年9月28日 4:00 PM
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匿名24/

ひじり 設問1 (1) メスシリンダーの方では壁面と粒との間にたくさんの大きな隙間があるのに対して、ビーカーの方は粒と壁面との間にある隙間が小さく見なっています。その隙間の差でメスシリンダーの方が体積が多く見えています。 (2)100粒の時、50ml(5.0×10^-5㎥)である。これがもし、1mol(6.02×10^23個)あった時に体積はx㎥になる。つまりxは、100:5.0×10^-5=6.02×10^23:x で求めることができる。したがって、x=3.01×10^17となる。最後に有効数字2桁であるため、答えは3.0×10^17である。

返信2021年9月28日 3:59 PM
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匿名24/

ヤマト (1)大豆一粒を炭素原子と見立てた時、同じ原子でもダイヤモンドや黒鉛といった差異が生まれ、それは構造の違いによるものである。メスシリンダーとビーカーの構造も全く異なり、それにより大豆同士の間にある空間の大きさも変わってくる。メスシリンダーは細長く、内壁同士の距離も短いため、大豆同士が大きな空間を開けて上へと積みあがることとなり、50mLに到達した。逆にビーカーは内壁間の距離が少し開けているため、大豆同士の隙間がメスシリンダーほど大きくならない。すなわち、容器の中には「大豆」と「大豆間の空間」が入っているということになる。大豆同士の量が同じなら空間の量が大きくなる方が一見多いように見えることになってしまう。よって、二つの容器で測る量に違いがあるように見えてしまうわけだ。 (2)50mL容器の中に100粒なので、 50mL = 100 X ㎥ = 6.02 × 10^23 50mL = 0.00005㎥ →5×10^-5 5×10^-5 : 100 = X : 6.02 ×10^23 X = 3.01×10^17

返信2021年9月28日 3:57 PM
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グチ24/

(1)まず実験器具で何の値を計測しているのかを確認させる。その上で今回の測定は正しく行われているかを問う。今回の場合は大豆の間に空間が出来ていてメスシリンダーとビーカーでは、その空間の体積が異なっていることを確認させる。また、固体については水を使って計測する方法があることを確認すると、なおいいと考える。 (2) 大豆100粒で50mlであるとする。1molあたり金属原子は6.02×10^23個あるので1molあたりの体積は 50ml×6.02×10^23/100=3.01×10^23ml =3.01×10^17㎥

返信2021年9月28日 3:53 PM
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匿名24/

小も 1. ビーカーは液体を混合、加熱などに使用するため、目盛りはあくまで目安で正確さはかける。それに対し、メスシリンダーは液体の堆積を測るときに使用するため、ビーカーよりも高い目盛りの精度を持つ実験器具である。よって中身は同じでも示す値が異なってしまう。 2. 50mL=0.05L 0.05/22.4=0.0022… [mol] 0.0022×(6.02×1023)=0.013×1023 0.013×22.4=0.2912 A. 0.29 m3

返信2021年9月28日 3:38 PM
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匿名24/

9/28 21219158 sou 設問(1) 大豆の数は確かに同じだが、あくまで数が同じだけ。大豆1粒1粒の大きさはすべて同じだろうか?もし全ての大豆が同じ体積であるなら、容器の目盛りが間違っていると言える。しかし、大豆には大きいものや小さいものがあるので、無造作に100粒選んだ状態では体積に差が出る。確かめるには、メスシリンダーにいれた大豆をそのままビーカーに移せば、同じ体積の移動が行われるので、目盛りが間違っているかどうかわかる。流れとしては、①大豆1粒の大きさは全て同じか?②1粒の大きさがばらばらなら、無造作に選んで入れた大豆100粒の体積はメスシリンダーとビーカーで異なる③じゃあ大豆の粒の体積を統一すればわかると方法考える④メスシリンダーの大豆100粒をそのまま入れて、メスシリンダー同じ体積であれば大豆の大きさが違ったといえ、体積が違えば目盛りが間違っている可能性があること理解して実験 設問(2) 大豆100粒で45mlの時、全ての粒が同じ大きさと仮定すると1粒0.45mlとなる。1mol分の粒子数はアボカドロ定数分なので、0.45×6.02×10²³=2.709×10²³mlとなる。1ml=1.0×10⁻⁶m³なので、2.709×10²³×10⁻⁶=2.709×10¹⁷ⅿ³となり、有効数字2桁で示して、2.7×10¹⁷m³ もしくは、大豆100粒50mlの時で、全ての粒が同じ大きさとして1粒0.5mlの時、0.5×6.02×10²³=3.01×10²³ml m³に直して、3.01×10²³×10⁻⁶=3.01×10¹⁷ⅿ³

返信2021年9月28日 3:17 PM
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前期最終日に白衣を忘れたS24/

(1) 隙間に注目させたい。指導要領の“実証性再現性客観 性を検討する手続を重視する”ところから、大豆よりも大きいものや、細かいビーズといったより粒が小さいものを用意し同様に操作を行わせる。そこで隙間が違いであることに気づかせ(ここスカスカだね等の誘導も場合によってはする)、ビーカーやメスシリンダーに固体を入れる時は空気が入ること、ものによって密度が異なることを学ばせる方向に持っていきたい。 (2) 空気抜きの体積がわからないので無視します。 45㎤が100粒 1molは6.0×10^23 45×6.0×10^23から、㎥になおすために100を3つ割り、粒分の100も割る 45×6.0×10^(23-6-2) =270×10^15 =2.7×10^17 2.7×10^17 立方メートル

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