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2018-12

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大気圧の実験 ~コズミックカレッジ~

 今日はJAXA(宇宙航空開発機構)と日本宇宙少年団水沢Z分団、そして奥州市教育委員会主催によるコズミックカレッジ~宇宙の学校~が行われました。その講師として高学年向けの実験「大気の科学」の講座を担当してきました。

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 JAXA主催のコズミックカレッジが今年も奥州市で開催されました。自分は、高学年向けの「ファンダメンタルコース」の講師を担当しました。今年のテーマは「大気の科学」JAXAから送られてきた実験器具を使い、空気の重さや大気圧について実験する1時間の講座を担当しました。
 まず、子どもたちに地球と月の画像をプロジェクターで見せました。
「どんな所が違うかな?」
「地球には大気があります!」
 さすが進んで参加してきた子どもたち。反応も速いし、するどい!
次に、宇宙服を着て船外活動をしている宇宙飛行士の写真を見せて、
「どうして、宇宙飛行士は宇宙空間でこのような服をきているのでしょう?」
と、問うと、「寒いから」「熱いから」「死んじゃうから」「酸素がないから」・・・など多様な意見が・・・
 そこで、「空気がなかったらどうなるのか、また、空気には重さがあるのか今日はいっしょに考えましょう」と今日の講座を始めました。
 まず空気には重さがあるか・・・という実験です。
 子どもたちに身近なボールを使って実験しました。ふくらませる前とふくらました後・・・1g程変化がありました。もっとはっきりした結果を出すためにスプレー缶を使って確かめました。
 空気の重さ
 浮き輪用の吹き口を空気ポンプの先につけて、スプレーの吹き出し口に強く押しつけて空気を入れます。
空気の重さ2
そうすると、
空気の重さ3
 空気に重さがあることを確かめることができます。
 空気の重さによる圧力を「大気圧」ということを子どもたちに説明して、大気圧の大きさを子どもたちにゴムマットを使って体感させました。
大気圧の実験 ゴムマット
 1c㎡あたり1kgの力がかかるので、このマットだと約900kgもの大気圧がかかっていることになります。絶対に持ち上がりません。

 次に大気圧実験装置を使って、様々な実験をしました。
 中に入れたマシュマロはどうなるのか?

大気圧の実験 
 最初は
大気圧の実験 マシュマロ1
 減圧すると
大気圧の実験 マシュマロ2

 この他にも、減圧した中では水はどのようになるか(沸騰する・・・この実験ではあわが出始める程度でしたが)、 しぼんだ風船はどうなるか・・など実験したあと、宇宙服の必要性の話をしました。
 
「宇宙服がなければ、人間の体は(特に肺は)膨らみ破裂する危険性があります。また人間の体はほとんどが水でできています。大気圧が低い状態では体液が沸騰する可能性があります。そうした危険性から宇宙服は人の体を守っているのです。」

 ちなみに2年前、つくばにあるJAXAに展示してある宇宙服を(レプリカでしたが)見学してきましたが、1着10億円!!するそうです・・・。現代科学の最先端の技術をつぎ込んでいるのだそうです・・・。

 最後には、筒の片方にラップを張り、減圧させて破裂させるお楽しみ実験をして自分の講座を終えました。ものすごい音がします!

大気圧の実験 ラップ1

 午後は、水沢天文台の亀谷先生がZ項を発見した木村栄先生の記念館の案内をして下さいました。その様子は後日また記述したいと思います。今日は「宇宙」にひたった1日になりました・・・。実験のサポートをして下さった宇宙少年団水沢Z分団のリーダーの方々、それから午後、詳しく記念館の説明をして下さった亀谷先生、そして、このような機会を与えてくださったZ分団の団長である阿部先生に感謝・・・の1日でした。
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コメント

公開授業でもお忙しいでしょうに(もう終わったのでしょうか?)、さらにイベントでの講座の担当!先生は本当に理科が好きなんですね。そのよに心底打ち込まれる先生に授業をしていただいている子供たちは幸せだな~・・・私も、自分なりに精一杯取り組まなくては!と刺激をいっぱい受けております。
↑のマシュマロは減圧することで大きくなっているようですが、はっきり分かるような変化なんですか?
減圧の装置は準備室にあるので気になってはいるのですが、まだ、扱った事がありません。先生の実践を参考に学習の時間が持てたらいいなと思います。
あと、気になるのがラップの筒。「ものすごい」というのは、校内中騒ぎになるほど?
予備実験するにもちょっと、知っておかないと騒ぎになってからでは遅いので・・

ほるんさん、いつもコメントありがとうございます。
 マシュマロの件ですが、写真でははっきりとわからないですが、実験では明確に結果が出ます。コズミックカレッジでは、子どもたち大騒ぎでした(^^)「2個入れたらどうなるんですか?」と言って、複数のマシュマロを入れて実験する子も出てきました。何度もやっていると、もともとのマシュマロの大きさよりちぢんでしまって、小さくなってしまったグループもありました。
 ラップの音。校内に響くほど・・・ではないかもしれませんが、近くにいる人は「何が起きたんだ?」と思うくらい音は出ます。学校中騒ぎになるくらい・・・だとはおもいませんので、まず予備実験をしてみてはいかがでしょうか・・・?

はい!早速簡易真空実験器、使って我が子と遊んでみました。(勤務時間の都合上私の予備実験は家庭で行うことが多いです)
マシュマロはなく、風船で。見事に膨らみました。でも、体の中の空気ということを考えると、マシュマロが大きくなるほうが面白そうですね。
次に真空鈴の実験。(説明書に書いてある順に・・) 中にブザーを入れラップでふたをしましたが、あまり変化が感じられず。ま、これはこんなものなのでしょうか?
水の沸騰は水からはじめたら、先生と同じくあわが出るだけで終わりました。面白くなかったので、ポットのお湯からやったら、見事にぼこぼこ沸騰! 見ごたえがありました。
ラップの爆発はかなりの音ですね。実験をする日は念のため、職員室に一声かけてから行おうかと思います。

真空鈴の件

ほるんさん、実験器具は僕が使ったものと同じようなものでしょうか?であれば、真空鈴の実験は無理です。僕が予備実験した時、中がどのくらいの気圧になるか高度計で調べてみたのですが、思いっきり空気を抜いた状態で高度8000m程度を示しました。エベレストぐらいですね。そうすると地上の3分の1程度の気圧ですから、完全な真空にはならないのです。上の実践記録には書きませんでしたが、コズミックカレッジでも、中の空気の様子を感じ取らせるためにも、高度計を使って、「今100mの高さと同じくらいの空気の薄さになったよ~」といいながら説明しました。小学生にはちょっと難しい概念かもしれませんが、ラップの爆発はぜったいうけるので、まずは「体験」させることも大切かな・・・なんて思っています。

ウチダの簡易真空実験器CV-10というものです。多分、同じようなタイプの物だと思うのですが。
取り扱い説明書に「真空鈴の実験」という説明があったので、書いてあるとおりにやって見ました。よ~く聞いていると少し違うかも!?そんな変化でした。
音の伝わり方では「水中での音の伝わり方実験器」というものも準備室にありました。音は震動を伝える媒介があれば伝わる! どこかで、これらの実験器、使えるといいなと思って、個人的に時間を見つけて予備実験しています。
理科室には、教科書の学習内容以外の実験用具がたくさん眠っていてもったいない気がします。6年生にはぜひ、いろんな体験をして卒業してもらいたいと思います。

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