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手作り流水実験装置

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平成 26 年 9 月 25 日 版
手作り流水実験装置
野田和也
1
2
ねらい、目的
条件を制御したり、繰り返し実験したりすることができる安価な流水実験装置を作り、流水の
浸食・運搬・堆積の三作用のモデル実験ができるようにする。
5.5 ㎝
教材の内容
(1) 準備物(個数)
4.5 ㎝
・ 工具入れ 内寸 82 ㎝×36 ㎝×9 ㎝(1)
・ 三角の角材(2)
・ ピンチコック(2)
・ ゴム管 60 ㎝(2)
・ 鉄製スタンド(1)
・ ゴム栓(1)
・ PET ボトル 2L(1)
・ プラスチック製カップ(2)
・ コンパネ(工具入れの大きさに切る)
・ バケツなど(1)
・ ガラス管 15 ㎝(2)
・ 頭の大きな釘など(1)
・ 花崗土
・ ガスバーナー(コンロ)(1)
穴
(2)作成手順
① PET ボトルの底を切り取る。(写真 1)
切り口は危険なので、軽く火であぶって溶かすか、ビ
ニールテープを張るなどしておく。
② 熱した釘の頭で PET ボトルに 2 か所の穴をあける。
穴の直径は、鉄製スタンドのつり棒が通るようにする。
③ ゴム栓に 2 か所穴をあけ、ガラス管を通す。
④ ガラス管の先にゴム管を付け、ピンチコックを付ける。
⑤ 工具入れの短辺の一か所に熱した釘の頭で穴をあける。
(写真 2)
⑥ 写真 3 のようにセットする。
写真 1 水タンク
PET ボトル
プラスチック製カップ
(水を流したときに土に穴が開かないように、カ
ップの中にゴム管の先を入れておく。カップの
水の出口の部分に切欠きを入れるとよい。)
土を入れない部分
写真 2 排水用の穴
(運搬・堆積された土砂の様子
と量が分かる)
三角の角材
丸型水槽
など
コンパネ
排水用の穴の下に写真 3 のように丸
型水槽などを置くと実験装置の中に
水があふれることなく実験ができる。
写真 3 は排水用の穴に 5 ㎝の塩ビパイ
プを付けている(なくても差し支えな
い)。収納の際には PET ボトルなどを
入れて、フタをしておく。
写真 3 流水実験装置(完成)
(3)工夫・コツ
築山による実験と本教材(流水実験装置)を用いた実験とでは、以下の表に掲げるような長
所・短所がそれぞれにあるので、使い分けをするとよい。川全体の様子を観察したり上流・中
平成 26 年 9 月 25 日 版
流・下流を比較したりするときには築山で、一部分をクローズアップして見せたいときや条件
を制御して実験したいときには、実験装置で実験・観察を行うとよい。
築山による実験
流水実験装置による実験
▲ 繰り返しての実験ができない。
▲ 大がかりになる。
▲ そのため,一つの実験を 30 人以上が見るこ
とになり,詳しい観察ができない。
→何をやっているのかわからない。
▲ 受け身の実験観察になりやすい。
▲ 全体が長いので,条件を制御した実験がで
きにくい。特に流速を変える実験。
▲ 天候,土の状態に左右される。
○ モデルとしての川全体が見えるので,意識
の中で実際の川と結びつきやすい。
○ 学級全体の意識が統一できる。
○ 繰り返して実験ができる。
○ 装置が小型。
○ そのため,複数用意がしやすい。子どもた
ち一人ひとりさわりながら間近に実験・観察
ができる。
○ 主体的に活動をしやすい。
○ 全体が短く,条件制御しやすい。流速・水
量ともに変えやすい。
○ 天候・土の状態に左右されにくい。
▲ コースが短く,川全体としてとらえにくい。
▲ 個別に指導が必要。
○:長所
3
▲:短所
教材の使用方法、活用例
<変えられる条件>
・ 単位時間当たりの水量(開くゴム管の数)
・ 流水の速度(実験装置の傾きを角度や三角の角材で調整)(写真 4)
・ 総流水量(水タンクに入れる水の量などで調整)
写真 4 角度測定器
※ どの条件も定量的に制御できる。
<実験・観察方法>
① 曲がっている水路(右)と直線的な
②浸食・堆積部分の断面の観察(写真 6)
水路(左)の浸食や流速の比較(写真 5)
(デジタルカメラや書画カメラで拡大して
見せるとよい。) カーブの外側
直線的な流れ
中央が浸食
浸食されて、崖の
ようになってい
る。深い。
カーブの外側
浸食されている
カーブの内側
堆積している
河口部の堆積量
直線的な方が多
い
4
カーブの内側
小さい粒の土
が堆積して河
原のようにな
っている。
写真 6
写真 5
まとめ
1 台当たり 2500 円程度で作成できた。班に 1 台ずつ用意することで、児童は、主体的にまた意欲
的に活動することができた。2,3 回であれば繰り返して実験ができるので、納得できるまで実験の
できたグループもあった。
条件制御をしやすいことも、実験結果を比較するには都合がよかった。
また、教科書にあるような実験をしたのちに、モデル装置の中にラミネートフィルムなどを使っ
て川の岸を保護したり、砂防ダムを設置したりしてみた。実際に浸食運搬される土砂の量の違いが
河口付近で確認できた。
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