自由研究でおこなわれる理科の実験。
中学校や小学校では毎年課題が出ます。
夏休みに自宅で行うには身の回りにあるものを使うと効率的にうまくいきます。
その一つが野菜の密度を図る実験です。
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具体的には数種類の野菜を用意して密度を図って順番を付けてレポートにまとめるのですが、
同じ実験でも学習の段階によって方法が変わります。
今回は二つのアプローチ方法で行ってみますので参考にしてください。
密度を求める基本的な公式
密度は物の単位体積当たりの質量のことで
g/cc
という単位で表します。
基準になるのは水で、水の密度は１g/ccです。
物体がこの水の密度より大きいと沈み、小さいと浮きます。
計算方法は
密度＝重さ÷体積
です。
つまり、密度を計算で求めるためには重さと体積を測っておかなければなりません。
この実験では使用する野菜の密度の順番だけを知りたいだけのときに手軽に行う方法
と
体積と重さを測って計算式で求める方法
の二つを紹介します。
まずは、順番を知る方法から行きましょう。
野菜の密度を手軽に知る実験の方法
野菜の密度の順番を知るための最も手軽な実験です。
同じ大きさに切り分けたり、厳密に測る手間がありませんから、体積の計算方法を知らない小学生でも取り組むことができます。
◆準備するもの
・水
・大きめの水槽
・塩
・スプーン
・ビーカー
・野菜各種
・包丁
◆実験の手順
①まず、用意した大きめな水槽に水を半分くらい入れます。
②野菜を適当な大きさに切ります。
そのままの大きさで入るものはそのまま入れます。
例として用意する野菜は基本的に水に沈むものを使用します。
水に浮く野菜はこの方法では密度を比べられませんのでご注意を。
今回は
ニンジン
ブドウ
ジャガイモ
レンコン
サツマイモ
を使用します。
ブドウは切らずにそのまま使用します。
③すべての野菜を水槽に入れます。
この時点ではずべて沈んでいるはずですね。
④徐々に塩を加えます。
水槽の水をビーカーで掬い、そこにスプーンで塩を加えて食塩水を作り、それを水槽に戻します。
食塩水はいっぺんに戻さずに、徐々に様子を見ながら戻します。
こうすると比重が近い野菜の微妙な密度の違いを観察できます。
最初はそれほど気にしなくてもよいですが、
一気に入れて野菜が同時に浮いてしまうとやり直せないので慎重に。
⑤各野菜が浮き上がる様子を観察します。
食塩を直接入れずに④を繰り返して野菜が浮き上がる順番を観察します。
底に沈んでいる野菜が不安定にグラグラし始めたら、次に加える食塩水はゆっくりと慎重に加えます。
浮いた野菜は取り除いていきます。
この方法で実験を繰り返します。
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◆結果と考察
浮き上がった順番が仮に
１、ニンジン
２、サツマイモ
３、ジャガイモ
４、レンコン
５、ブドウ
とすると
比重が一番軽いのがニンジン
一番大きいのはブドウとなります。
水に塩を加えていくと、塩の量が増えるにつれて食塩水の密度が高くなります。
食塩水の密度が沈んでいる野菜の密度を超えるとその野菜は浮き上がります。
これがこの実験の種明かしです。
密度を計算式を用いずに比べるときには有効な実験ですから、小学校の自由研究にもお勧めです。
計算で密度を求める実験
計算式を使って密度を比べる実験です。
より、理科っぽくなってきますが、それほど大掛かりなものが必要なわけではありません。
◆準備するもの
・メスシリンダー(径の大きいもの)
・測り
・野菜、果物各種
メスシリンダーは大型文具店や東急ハンズなどで入手します。
これだけは入手に苦労するかもしれません。
測りは可能ならデジタル形式の精密なものが正確に測れます。
◆実験方法
①メスシリンダーに水を入れる。
切った野菜を入れても溢れない程度の水量を入れます。
目盛りは自分の好きな位置で構いません。
半分くらいの位置にしておけば、野菜が完全に浸かってしかも水が溢れないと思います。
②野菜を切る
野菜をメスシリンダーに入る大きさのブロックに切ります。
③野菜の重さを測る
各野菜の重さを測って記録しておきます。
④野菜をメスシリンダーに入れる
野菜を入れて、水面が上がった目盛り分がその野菜の体積です。
各野菜でこれを繰り返して目盛りを読んで体積を測ります。
⑤密度の計算をする
密度を計算する式に当てはめて計算します。
重さ÷体積
で各野菜の密度を計算します。
出た数値を記録します。
数字が大きいほど密度が高くなります。
この実験方法も野菜を同じ形に切ったりする必要がないので手軽です。
多分体積については小学校の高学年で習うはずなので、小学校の高学年からでもできるでしょう。
野菜や果物のほとんどが基準となる水よりも密度が大きいので、身の回りのもので自由研究を完成することができます。
ただし、野菜を使うときには家の人の許可を必ず得てくださいね。
レポートにまとめる時にはこのブログの記事
夏休みの自由研究 中学校理科のレポートはこう書く！
も参考にしてみてください。
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2017-05-07 14:02
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