実験11 ２つの水を混ぜる
─ カロリーという熱量を計算する ─
2008 6 20（金） 第１理科室
こんなに高い知的興奮に包まれた授業は１年に何度もありません。
すごい！ ぴったり！ という歓声が飛び交い、何度も同じような実験と面倒臭い計算をくり返しているのです。是非、みなさんも実践して下さい。温度と質量が違う２つの水を混ぜてたときの温度を調べるだけなのに、実験結果と理論値と完璧といえるレベルで一致するのですから、もう止められらません。このページは、その感動を伝えたくて書きました。
この授業については、私が語った全ての言葉を記録したページ骨格となる先生の言葉があります。別ウィンドーで開きますので、合わせてご覧下さい。
（上：２本の温度計を素早く読み、水の温度を計測する生徒たち）
補足：３年生では『エネルギー保存の法則』を学習しますが、今日は２年生で学習する熱エネルギー（カロリー）の復習をしました。ほとんどの生徒が、カロリーの定義について理解してなかったからです。
授業の目標
（１）水を使ったカロリー計算ができるようになる
（２）２つの水を混ぜ、理論値と実験結果が一致しているか確かめる
◎ 授業の流れ
１ ２つの水を混ぜた時の温度 （15分間）
みなさんも一緒に、次の２つの問題に解いて下さい。それが終わったら実験開始です。
第１問
『27℃、100gの水』と『10℃、100gの水』を混ぜると、何℃になりますか。
→ この答えは簡単です。27℃と10℃の平均になるので、18.5℃です。なお、27℃はただ今の気温です。
さて、ここで注目して欲しいのは、100gと100gは足し算して200gにできたことです。あたり前ですが、これは凄いことです。なぜなら、温度は足し算できなかったからです。
「何故、温度は足し算できないのか？ 逆に、何故、質量は足し算できるのか？」
これを説明するためには、
「数とは何か？ 足し算とは何か？」
という大問題から始めなければなりません。
どうですか、僕は知的興奮を覚えるんだけれど、、、
あ、それから忘れていたけれど、温度が平均になるのは、水の量（質量）が同じだからです。第２問は、水の量を変えますよ。
（上：Ａ君のノート）
第２問
『１℃、100gの水』と『２℃、50gの水』を混ぜると、何℃になりますか。
→ この答えは３℃でも、1.5℃でもありません。1.7度Ｃです。
２ 実験の手順 （5分間）
演示しなから、以下の点について注意する。
＜注意事項＞
・ 氷は他の班のことも考えて、一人占めしないこと
・ 氷は全部溶けてからでないと、誤差を生じること
・ ささっと温度を読まないと、すぐに温度がかわってしまうこと
・ 温度計によって、0.5℃の誤差があること
（上：板書案）
先生が準備するもの
（１）氷（2リットルぐらい。初夏は氷が嬉しい！）
（２）いろいろなサイズのビーカー（100mlから500mlまで）
（３）お湯（湯沸かし器で60℃ぐらいのものを準備）
（４）温度計（一班に数本）
（５）白紙（盛り上がると、子どもが記録用紙の追加を要求します）
３ 生徒実験『２つの水を混ぜる』 （25分間）
先生の「はじめ！」の合図で実験が始まりますが、氷を溶かすのが面白いようです。温度計でかき混ぜるのは良くありませんが、誤差を少なくするという理由で使ってしまいましょう。割れないように注意させれば、割れることはほとんどありませんし、アルコール温度計なら割れても危険はほとんどありません。
（上：氷を溶かしたり、ヤカンの湯を使って実験をする生徒）
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（上：氷を早く溶かすために、ビーカーを手で温めながら実験する生徒たち）
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◎ Ａさんの学習プリント
（上：３回の実験結果のそれぞれの誤差は、0.3℃、とりあえず０℃、0.2℃。）
◎ Ｂ君の学習プリント
（上：右下のＢ君の実験結果を見ると、驚きの誤差０。なお、プリント左側は、前時に行なったガスバーナーによる加熱実験）
◎ Ｃさんの学習プリント
（上：彼女の班は、同じような実験を５回も繰り替えした。それほどまでに面白いということだ）
授業を終えて
とにかく「素晴らしい」の一言に尽きる授業でした。この授業は、近い将来、すべての教科書に採用されることでしょう。主な学習内容は、次の通りです。
（１）器具の目盛りを1/10まで読む練習
（２）小数点を含む割算をさせる練習
（３）カロリー計算の単純計算の練習
（４）実験結果と理論を比較させる学習
（５）エネルギー保存の法則の学習
なお、この授業を『濃度』の授業に使う場合は、次のように変更します。
| 水の温度 | . | 水溶液の濃度 |
| 水の量（g） | → | 水の量（g） |
| 水の温度（℃） | → | 水溶液の濃度（％） |
| カロリー（cal） | → | 塩の量（g） |
余談：このページは2008年7月に完成し、画像などの公開許可も得ていたのですが、一般公開は2010年5月9日になってしまいました。このページより先に、本時の言葉だけを記録したページ骨格となる先生の言葉を作成して力尽きてしまったこと、理科の授業記録とは違うことに集中していたからです。失礼しました！
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