小学4年生理科で習う体積についての実験です。
とじこめた空気や水の様子を観察します。
もう授業で習いましたか？シリンダーやピストン、または、注射器などを使って実験をおこないましたか？
授業で実験してもよくわからなかった？どうでしたか？
きちんと自主学習ノートにまとめて、テストに備えましょう。
- 空気をとじこめて押してみるとどうなるか調べる
- とじこめた空気をどんどん押し込めるとどうなるかを調べる
空気の体積とは？
空気は見えないけれど、周りにいっぱいあるものです。
空気もほかの物と同じように「体積」があります。
体積というのは、ものがどれくらいの場所を取っているかを表すものです。
風船やペットボトルに入っている空気はどんな感じ？
風船を使った実験を例にして説明すると分かりやすいです。
- 風船を膨らませる：風船に息を吹き込むと、風船はどんどん大きくなります。これは風船の中に空気が入って、その空気が場所を取っているからです。風船の大きさが変わることで、空気の体積が増えていることがわかります。
- ペットボトルの実験：ペットボトルを使っても体積の変化がわかります。空のペットボトルのキャップをしっかり閉めてから、手でぎゅっと押してみます。押してもペットボトルはつぶれません。これは、ペットボトルの中に空気があり、その空気が場所を取っているからです。
風船を見てわかること「空気の体積の特徴」
- 形が変わる：空気は入れ物によって形が変わります。例えば、風船の形やボトルの形に合わせて空気の形も変わります。
- 圧縮できる：空気は押すと少しだけ体積が小さくなります。これを「圧縮（あっしゅく）」と言います。
自主学習ノート「とじこめた空気」についてまとめよう
ピストンを使った空気の体積の実験
ピストンはシリンダーの中に入っている棒のようなもので、押したり引いたりすることができます。
この実験を通して、空気の体積がどう変わるかを観察します。
実験の手順
- 準備するもの：シリンダーとピストン
- シリンダーの中にピストンをセットする：シリンダーの中にピストンをセットし、最初はピストンを引いた状態にしておきます。このとき、シリンダーの中には空気が入っています。
- ピストンを押す：次に、ピストンをゆっくりと押していきます。シリンダーの中の空気が押しつぶされて、空気の体積が小さくなっていくのが分かります。
- ピストンを引く：今度はピストンを引っ張ってみます。シリンダーの中の空気の体積が増えて、元の大きさに戻るのが分かります。
実験から分かること
- 空気の体積は変わる：ピストンを押すと空気の体積が小さくなり、引くと大きくなることが分かります。これは空気が圧縮される（押しつぶされる）ことによって体積が変わるためです。
- 空気は圧縮できる：この実験から、空気は押すと圧縮されて体積が小さくなることが分かります。
自主学習ノート「押せば押すほど元に戻ろうとする力が強くなる」ということ
シリンダーに空気を閉じ込めピストンを強い力で押し込むとどうなるか？の実験の意味は分かりましたか？
では、もっと強い力で押し込むと、どうなるでしょう。
空気の圧縮と元に戻る力
ピストンを使った実験で、ピストンを押せば押すほど元に戻ろうとする力が強くなる理由は、空気が圧縮されると圧力が高くなるからです。
圧力とは？
圧力（あつりょく）というのは、ものを押し返す力のことです。
空気にも圧力があって、空気を圧縮するとその圧力が高くなります。
ピストンの実験から分かること
- ピストンを押すと圧縮される空気：
- ピストンを押すと、シリンダーの中の空気の体積が小さくなります。
- 空気が狭い場所に押し込められると、空気の分子（空気を作っている小さな粒）がギュウギュウ詰めになります。
- これにより、空気の圧力が高くなります。
- 元に戻ろうとする力：
- 空気の圧力が高くなると、ピストンを押し返す力が強くなります。
- ピストンを押せば押すほど、この押し返す力が強くなり、ピストンを元の位置に戻そうとする力も強くなります。
まとめ
ピストンを押すことで空気を圧縮すると、空気の圧力が高くなり、ピストンを元に戻そうとする力が強くなることが分かります。
これは、空気の中の分子が押し込められてお互いにぶつかり合うことによって起こります。
このように、ピストンの実験を通して空気の体積と圧力の関係を理解することができます。
圧力と元に戻ろうとする力の関係を知ることで、空気の性質についてさらに深く学ぶことができるでしょう。
自主学習ノート「空気をとじこめて利用しているものは？」
空気を閉じ込めて、押すと体積は小さくなり、押せば押すほど元に戻ろうとする力が強くなることは分かりましたよね。
では、空気を閉じ込めて利用しているものは何があるのでしょうか？
空気を閉じ込めて利用しているもの
- タイヤ：
- 自転車や自動車のタイヤ：タイヤの中には空気が閉じ込められています。タイヤの中の空気が圧縮されていることで、タイヤが硬くなり、車や自転車を支えることができます。また、空気圧が適切だと、道路の凹凸を吸収して快適な乗り心地を提供します。
- エアマット：
- キャンプやアウトドアで使うエアマット：エアマットの中には空気が入っていて、寝るときにふかふかのベッドのように使えます。空気が入っていることで、地面の硬さを感じずに快適に寝ることができます。
- エアバッグ：
- 車の安全装置の一つ：エアバッグは事故が起こったときに瞬時に膨らんで、乗っている人を守ります。通常は折りたたまれていますが、衝突時にセンサーが反応して空気が急速に充填され、エアバッグが膨らんで衝撃を吸収します。
- ボール：
- サッカーボールやバスケットボール：これらのスポーツ用ボールの中には空気が入っています。空気が入っていることでボールは弾力を持ち、跳ねたり飛んだりすることができます。
- ペットボトルロケット：
- 手作りのおもちゃや実験器具：ペットボトルの中に空気を閉じ込めて、その圧力を利用して飛ばすことができます。空気を圧縮して一気に放出することで、ロケットが飛び上がります。
自主学習ノート「とじこめた空気」についての感想
今回、この授業を聞いてどのように感じたか？
あなたの言葉できちんと書くことが一番の自主学習になります。
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