スペシャル授業：１年生の復習
３年生で復習する『浮力』１
2012 5 21（月、7.30-7.33金環日食）４限
普通教室はじめに
来週から中間テストが始まります。３年生の定期テストは１、２年で学習した範囲が少しずつ出題されるので、生徒からのリクエスト授業を行いました。３年テスト範囲を終了したからです。アンケートの結果、密度、圧力、水圧、大気圧、浮力、質量パーセント濃度、音が進む距離、凸レンズ、光の屈折、化学変化の基礎、温帯低気圧、日本付近の季節変化などの候補が出ましたが、希望者が多い静力学を中心に復習することにしました。本時はリクエスト授業４回目で、テーマは浮力です。これまでに行ったテーマは密度（10分）、２回目は圧力（50分）、３回目は水圧と大気圧（50分）でした。いずれも生徒のリクエスト率は70％〜80％でした。
さて、今日は東京から１人の中学校理科の先生が授業見学にいらしゃいました。ＨＰ『生徒が教壇で教える授業』の実践見学を希望されていたので、生徒が教壇に立つ時間ができるだけ長くなるようにしました。しかし、この学年は私にとって飛び込みなので、コミュニケーションが十分でないことも事実です。学力も把握できていません。できるだけ頑張りましたが、結果は授業時間の15％程度だったと思います。この日は午後からも同じ浮力をテーマにした授業を行いました。そこでは授業時間の70％以上を生徒が教壇に立っていました。是非、ご覧ください。なお、このページの写真はすべて見学された先生から頂いたものです。
上：教壇で、アルキメデスの原理を紹介する私（４限）
本時の目標 |
授業の流れ
第１ステージ：浮力とは？
「浮力って何？」と発問したところ、生徒の答えは「浮く力」でした。間違いではないので、浮力は『浮く力』とし、次のステージに進みました。私は浮力の単位を質問しました。
第２ステージ：浮力の単位
浮力の単位を答えた生徒は２人でした。１人はニュートン／平方センチメートル、もう１人はニュートンです。これは幸運な展開です。前者は圧力の単位なので不正解、後者は正解です。浮力（力）と圧力の違いを授業冒頭で考えるチャンスを与えてくれた生徒に感謝です。私は２つの単位を大きく板書し、クラス全体に２つの違いを考えさせました。圧力は前時に復習したばかりなので、高度な説明がすぐに返ってきました。間違えて発表した生徒も大きくうなずいていました。難なくクリヤーでしたが、多くの生徒にとって、大きな発見だったと思います。
上：２つの単位を板書し、浮力＝力の１つ、であることを確認する私
第３ステージ：アルキメデスの原理
次に、「浮く力を発見した人は誰？」と発問しました。ヒント「古代ギリシャ人です」も出しました。しかし、答は出ません。ヒント「ア、から始まる人」では、アリストテレスになってしまいました。もしかして、彼らはアルキメデスを知らないのかな？ と心配になるほどでした。ヒント「アル」で、ようやくアルキメデスが出ました。
アルキメデスの名前が出たところで、彼の有名なエピソードを知っている人がいないか訊ねました。Ａ君が挙手し、話をしてくれました。風呂に入ったアルキメデスが、浴槽から溢れた水の体積と自分の体積が等しいことにヒントを得て、王冠の成分を調べるため裸のまま研究室へ走った話です。
上：アルキメデスのエピソードを図示し、Ａ君の話を確認する私
そして、アルキメデスの原理を言葉でまとめました。
| アルキメデスの原理 ある物体にはたらく浮力は、その物体がおしのけた流体（水、空気）の重さに等しい。 |
※水ではなく流体（水や空気）としたのは、前時に、水圧と大気圧は同じように考えることができることを示したからです。水と大気はいずれも流体で、水中と大気中にある物体にはたらく圧力は、いずれも深さだけに関係しています。
上：アルキメデスの法則を文でまとめ、前時の内容を確認する私
第４ステージ：入試用『浮力＝体積』
浮力は体積だけで決まります。水中の物体にはたらく浮力に限定するなら、浮力１Ｎ＝体積100立方cmです。これは水の密度が１g/立方cm（100gなら100立方センチ）だからです。つまり、100g＝1Ｎ＝100立方cm、です。簡単でしょ。
上：浮力＝体積であることを示した板書
第５ステージ：練習問題１：250g、70立方cmの物体を水に入れる
ここまでは理論です。頭が痛くなった生徒もいると思います。中学３年生で大切なのは、はっきり言って入試問題が解けるようになることです。思考停止に陥った生徒のために、ここで練習問題をすることにしました。私が用意した練習問題は、あまり簡単ではありません。しかし、よく考えられた問題なので、目覚ましにもなりますし、実践にも役立ちます。
練習問題１：250g、70立方cmの物体を水に入れる |
※バネはかりの単位はＮです。私の授業はgを使っていますが、100g＝１Ｎとして置き換えればオッケーです。
上：自分の答えを板書し、さらに解き方を説明するＢ君
上：Ｂ君の説明を受けて、私が数値や計算式を書き加えたもの
この解き方は、ほぼ全員が理解できました。ま、問題は解けるようになっても、浮力そのものを理解できたとは思えないので、もう１つ練習問題を行いしました。理解度が高いことはわかったので、ちょっと高級な問題を用意しました。即席問題ですが、やってみましょう。
第６ステージ：練習問題２：水に浮く250g、300立方cmの物体
練習問題２：水に浮く250g、300立方cmの物体 |
※バネはかりの単位はＮです。私の授業はgを使っていますが、100g＝１Ｎとして置き換えればオッケーです。
上：沈んでいる体積と浮いている体積の求め方を説明するＢ君（掲載許可取得中）
上：Ｂ君の説明を振り返る私
浮力＝体積ですから、沈んだ体積は250g＝250立方cm、です。浮いている体積は、300-250=50です。正解と計算式は以上です。簡単でしょ！ まあ、簡単に説明すれば、問題を解くのは簡単なわけです。しかし、浮力について理解できたかというと、それはまだでしょう。私は、浮力（力の一種）と圧力（力の一種ではない）をまとめることにしました。
第７ステージ：浮力と水圧のまとめ
まず、以下のように板書しました。穴埋め問題形式です。とても簡単ですが、理解していないと書けません。答えは授業中に何度も解説したものですが、50％の正解率で十分だと思います。
上：浮力と水圧をまとめるための穴埋め問題
上：穴埋め問題の答
上記単位は整合していません。この時点での目標は、浮力と圧力が違うことを授業冒頭より明確に理解することだからです。なにしろ、この時点でも『浮力と深さが関係ないこと』に自信がもてない生徒が半数以上います。次の第８ステージは、残り７分で行った私の独り舞台です。
第８ステージ：浮力と深さは無関係
黒板の左半分を消し、下図を描きました。不十分な図ですが、前時に学習した水圧＝深さはより深く理解できたのではないかと思います。そして、浮力は水圧の合計になりますが、その点は時間不十分だったと思います。理解できた可能性が高いのは、（１）左右水圧はつり合って打ち消しあうこと、（２）上下の水圧は違うこと、（３）上下の水圧差が浮力になること、です。
上：水圧＝深さであることを説明する私