4年理科 ものの温度と体積変化 実践紹介④「水は変わらない?」

公開日: 2016年2月26日金曜日

「空気を温めると体積が大きくなる」と空気の温度変化と体積変化のきまりを見つけていった子どもたちは、「水ではどうなるのだろう?」と疑問をもち始めました。
 そこで、「水を温めると、水の体積はどうなるのだろうか?」と課題を設定し、水の温度変化による体積変化を調べていくことにした。
 まず、予想では、水の体積は「大きくなる」「変わらない」「小さくなる」すべての考えが出された。多かった予想は、「変わらない」であった。

 C:私は、変わらないと思います。なぜかというと、1学期の空気でっぽうの実験で空気は飛んだけど、水は飛ばなかったじゃないですか。それって、水は体積が変化するけど、水は変化しないってことでしょ。だから、温めても変化しないってことでしょ。
 C:でも、少しは変化すんじゃない。水だってほんの少し小さくなったよ。
 C1:そんな事はないよ。
 C2:でも、僕は少しは大きくなると思う。
 C3:そうじゃなくて、僕は小さくなると思います。だって、水を温めると水蒸気になって出て行くから。
 C1:それって、沸騰でしょ。沸騰させたら量がへりますよね。それは体積が小さくなるんじゃなくて量が減ってるってことだから・・・
 C3:そうか。だったら、変わらないのかな?
 
 この意見を聞き、多くの子どもたちが「変わらない」と予想し、実験に向かいます。
実験は、水と同じように、試験管に水を入れ、水面の上下の変化で体積変化をみる実験をすることになりました。
まず①手で温める、次に②お湯につけて温める方法である。
お湯につけて体積変化を実験する様子

 ①手で温めてみると、水面の変化が見られませんでした。そこで、子どもたちは、予想通り変化がないと納得する姿と温め方が足りないと主張する2つの姿が見られました。
 そして・・・、
 ②お湯につけて温めてみると、水面が上昇し、子どもたちの戸惑う姿があり、「えっ?何で、上がるの?」「体積は大きくなるの?」「水の体積もおおきくなった!」と声をあげます。
変わらないと考えていた子どもたちは目の前の結果に驚き、次のように考え始めました。

 C:なんで、①では体積が変わらなかったけど、お湯は変わるのかな?何で?
 C:ん〜。たぶん、手はそんなに温度が上がらないからじゃない?だって、空気の時も熱い方が変化が大きかったでしょ。
 C:そうか・・・。温度が上がると変化も大きくなるってことね。
 Cもしかしたら、手の方もほんの少しだけ増えている(大きくなっている)かもね。

 そこで、試験管にガラス管付きゴム栓を付け、温度をあげていくと体積変化が大きくなっていく様子を演示で行いました。試験管を熱していきガラス管の中の水面がどんどん上がっていく様子に、子どもたちは声をあげて見入っていました。

 この演示実験を行ったことで、①と②の実験の結果が結びつき、子どもたちは、水の温度変化による体積変化を図に表しまとめていきました。
(次号:モデルで表し納得する②「水編」へ・・・つづく)
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