高等学校 : 理科

水（液体）を題材として、生徒が沸騰や凝縮の現象を構成する粒子の集合状態の変化として捉えることができ、また、主体的な探究への取り組みを促すために、次の一連の演示実験の流れとしました。 ＜演示実験 １ ＞　水を加熱すると何がおこるか。 ＜演示実験 ２ ＞　水を加熱したときに出てくる気体は何か。 ＜演示実験 ３ ＞　水蒸気の吹き出ている管を水の中に入れたらどうなるか。 ＜質　問 ＞　水の中に入れた管から泡が出てこないのはなぜか。 ＜演示実験 ４ ＞　演示実験３の管をそのままにしておくとどうなるか。 ＜実験のまとめ＞　液体が気体になるときの体積変化とエネルギー ＜演示実験 ５ ＞　水蒸気で膨らませた風船を冷やすとどうなるか。

　水面にステアリン酸の単分子膜をつくり、ステアリン酸の分子の大きさを測定する実験を中心にして、そこに科学史の視点を加えた演示実験や読み物など加えた事例です。ステアリン酸などの単分子膜の厚さの測定は、以前中学校で行われていたものです。
　生徒にいきなり単分子膜の測定実験をさせずに、科学史の視点を入れた質問や読み物を入れ、測定の原理や計算の結果の意味が生徒により理解しやすい構成にしました。

物質の粒子の熱運動は、その温度が高いほど激しく、粒子のもっているエネルギーも大きいことをフラスコとゼリーをつめたガラス管を用いて実感させる実験です。また、インターネットを活用した指導の工夫も取り入れました。

各種気体のシャボン玉を実験用ボンベでつくって空気中に飛ばし、その動きの様子を観察させることによって、生徒に直感的に気体の分子量の違いを実感させることができる実験です。
　「水素は空気よりも軽い」という知識は生徒のほとんどが持っているが、どのくらい軽いのかは、実感できていません。水素のシャボン玉があっという間に上方へあがっていく様を生徒は、興味深く観察します。

この教材キットは、摩擦力を題材に、日常起こる物体の運動を、観察、実験を通して探究し、それらの基本的な概念や法則を理解させ、運動についての基礎的な見方考え方を身に付けさせることを意図して作成したものです。
　指導案は、静止摩擦力のところのみ掲載しているが、一連のワークシートや確認テストを掲載しました。それらの関係や、作成の意図は、「⑩摩擦ワークシート解説」をご覧いただきたいと思います。

普段実感することのできない大気圧を簡単な道具を使って実感する実験である。「大気圧で空き缶をつぶそう」は、水蒸気の凝縮を利用し、大気圧によって空き缶をつぶす実験です。「新マグデブルグの実験」は、ステンレスボウル２個を水蒸気の凝縮を利用し、大気圧によって離れなくなったステンレスボウル２個を生徒に提示し、離れない理由、離す方法を考えさせる実験です。

学習指導要領（平成３０年告示）解説理科によると、探究の過程がより重視されることになった。「赤い色の葉は光合成を行うのか」という課題に対し、生徒自らが観察・実験方法を考え（シート１）、それを基に実験（シート２）を行い、光合成色素に関する理解を深める。

熱力学分野において、比較的入手しやすい材料を用いた実験・観察の事例です。なお、本事例は平成２１年度に栃木県総合教育センターにおいて実施された、調査研究「高等学校における教科指導の充実」の一環で作成されたものです。 http://www.tochigi-edu.ed.jp/center/cyosa/cyosakenkyu/kyokasido_h21/index.htm

自作した重力モデルの観察や、理科年表を活用した探究活動を通して、ケプラーの法則や万有引力の法則に対する理解を深める。

イコンボードArduinoを活用した物理の実験を紹介します。基本が理解できれば簡単に様々な測定器を作ることができるので、授業だけでなく、課題研究での活用も考えられる。