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2007年10月18日 (木)

連結管の水位が等しくなるのは空気圧のせいか

 朝日新聞の10月13日付、「be evening」という紙面の「花まる先生 公開授業」という連載で、「あまりはだれのもの」という記事が掲載されました。小学校3年生の算数の授業で「あまりのある割り算」の単元の導入だそうです。

この授業で
8+3+2+7=20
20÷4=5
という計算での教材です。記事から引用します。

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 「よし、検証しましょう」
 20個ボールの入った箱が出てきた。先生は教室の四隅の席の子にボールを投げていった。1人5個でちょうど。割り切れたわけだ。
 さらに廊下から「魔法の連結ペットボトル」を持ってきた。4本のペットボトルがぴったりとくっついている手作り教材。色の付いた水がそれぞれ8割、3割、2割、7割入っているのがわかる。
 「『一緒になーれ』『一緒になーれ』といってください」
 声に合わせ担任の先生がボトルの栓を開けると、水が増減し、一瞬ですべてが5割の量になった。
 「すっげーっ」
 空気圧を使った「マジック」に、みんなひざ立ちになった。
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記事では、ここに「ふたを開けると4本の水が同量になる『魔法の連結ペットボトル』で割り算を教える○○先生」という写真が掲載されています。

ここでは、私が描いたイメージをご覧ください。

Image004

         

    

 

●左端が出発の状態です。各ボトルは多分底近くで連結されているのでしょう。8,3,2,7の目盛りまで水が入っています。

●中央。実際の授業では、順番にフタを開けていくのでしょうが、便宜上、いっぺんにフタが全部開いたとします。

●しばらく、上下を繰り返して、右端のように5目盛りのところで、全部均等に落ち着きます。

 この出来事が、3年生にとっては驚きであり、「マジック」のように見えるのでしょう。

●さらに、「はってん はっけん」というコーナーの一部を引用します。

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・・・
「魔法の連結ペットボトル」は、北九州市の先生のアイデアで作られた教具です。ペットボトルをつないでいる面に小さな穴があいているため、ふたを取ると、空気圧で同じ量になります。構造を突き詰めれば、理科につながります。
・・・
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とありました。

◆さて、「空気圧」という言葉が2回でてきました。この出来事を説明するのに、空気圧のせいだよ、というのはどうも不正確な気がします。

むしろ、水圧で考えるべきです。

結論的には、「空気圧で同じ量になる」のではなく、空気圧がどのボトルでも同じになってしまうので、高さの差を支え切れなくなって、水圧の高い方から、低い方へ水が流れて、最終的に水面が同じ高さになる、とするべきだろうと考えます。

◆この間の長たらしい思考を、ブログに書くのはちょっときつかったので、ホームページの方に書きました。興味のある方は是非お読みください。

◆おまけとして「マリオットのビン」という面白い装置の話も付け加えてありますので、ヨロシク。

http://homepage3.nifty.com/kuebiko/science/freestdy/renketu.htm

↑こここです。

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