「ふしぎな・はてな実験」編 
「ふしぎな・はてな玉を運ぶしょうじ（正治）君」
「ふしぎな・はてな実験」編
「ふしぎな・はてな玉を運ぶしょうじ（正治）君」
| ［理科問題・その１］ 問い１｝ これまでテレビの主流だった地上アナログ放送に代わって、２０１１年から地上デジタル放送へ切り替わります。このデジタル放送の電波を周波数によって分類すると、電波の 名称はどれになるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） ＨＦ（短波） （イ） ＶＨＦ（超短波） （ウ） ＵＨＦ（極超短波） ＜答・解説＞（ウ） 放送や通信に利用される電波には、さまざまな周波数がある。テレビ放送の地上アナログ方式ではＶＨＦとＵＨＦを使っているが、限りのある周波数を有効利用するため、２０１１年７月までに地上アナログ放送は廃止され、ＵＨＦを使った地上デジタル方式に変えられることになった。 ｛問い２｝太陽の光をプリズムに通すと、いろいろな色に分かれることを、１７０４年に発表したイギリスの科学者は誰ですか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） パスカル （イ） ケプラー （ウ） ニュートン ＜答・解説＞（ウ） イギリスの科学者で、万有引力を研究したニュートンは、プリズムを用いて太陽光を研究し、太陽光は７色の光が混ざってできていることを発表した。 ｛問い３｝太陽光（白色光）をプリズム（ガラスでできた三角柱のもの）に通すと、さまざまな色の光に分散される。この現象と同じものを、下記の語群がら正しいものを選べ。 語群： （ア） 光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）は色づいて見える現象 （イ） スプーンのくぼんだ方を見ると顔が上下左右逆さに見える現象 （ウ） ダイヤモンドが明るく美しく輝やいて見える現象 （エ） 凸レンズを通して見ると拡大して見える現象 （オ） シャボン玉がいろいろな色で輝いて見える現象 （カ） プールの底が実際よりも見える現象 ＜答・解説＞（ウ）～（カ） 光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ）は色づいて見える現象は、光の干渉の現象である。 ＜（オ） シャボン玉がいろいろな色で輝いて見える現象＞・・・シャボン玉の表面や水面に広がった油膜には、虹のような美しい縞模様が見える。この現象は光の干渉によって起こる。 縞模様がさまざまに変化するのは、シャボン玉の膜の厚さがたえず変化するためである。 「シャボン玉に色がつぐのはなぜか？・・・その理論」 光が薄い膜に当たると、表面で反射する光の他に、膜の中に入ってから下の面で反射し、再び膜の外に出てくる光も生じる。この２つの光は膜の厚さのためにごくわず かの経路の長さが違うことになり、干渉を起こす。場所によって、たとえば赤色だけが強く見えたり、青色だけが強く見えたりするためカラフルな縞模様になる。 ｛問い４｝光の散乱によって起こる現象はどれか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 夕焼け空が赤く見えた。（夕暮れの時、空が赤く見え、晴れた日の空は青く見えた。） （イ） 雨上がりのあとに、大きな虹が見えた。（雨上がりの空に、大きな虹のアーチを描いた。） （ウ） 夏の暑い日、地上の物体が浮き上がっているような蜃気楼が見えた。（天気のよい暑い日に、地表近くの空気が高温に熱せられて蜃気楼の現象が見えた。） （エ） 夏の暑い日、アスファルト舗装の道路に逃げ水が見えた。 （オ） ３枚の鏡を使って万華鏡を作り、不思議な形がいろいろ見えた。 ＜答・解説＞（ア） （イ）光の屈折率の違いによる現象で、光の分散の現象である。 ＜夕焼け＞・・・・夕方は太陽からの光が通る空気の層の長さが長く、私達に届くのは赤い光がほとんどで、他の光はみんな途中で散ってしまう。そのために、太陽は赤く見え、またその 光が雪やチリにあたって赤い夕焼けになる。 夕方、太陽が沈む時、光は厚い大気の層を通ってこなければならない。空気は短い波長の光（青色）をより多く散乱させる。 「夕焼けが赤いのはなぜ？」 赤や橙のような波長の長い光を、より多く通過させることで起こる。朝・夕は、太陽光線の大気中を通ってくる距離が長くなり、散乱されにくい赤い光の方が、遠くまで届 く。そのため、地表線近くの空が赤く見える。 太陽光線の中の青い光は波長が短いので、大気中の微粒子で散乱されやすく、空全体に広がる。そのため、太陽の方向以外の空は青く見える。赤い光は波長が長 いので、散乱されにくく、真っ直ぐに進む。夕暮れ時は、大気の層を通る太陽光の経路が長くなり、青い光がかなり散乱されて、赤い光だけが残るので、よけいに赤く見 える。 ＜昼間の青空＞・・・昼間は太陽からの光が地上に届くまでに通過する空気の層の長さが短く、青い色の光が散乱され、それが、私達の目に届き、空が青く見え、太陽そのものは青色 が抜けて黄色っぽく見える。 ＜蜃気楼＞・・・・・・・地面のそばで、冷たい空気の下に暖かい空気層があると、砂漠の蜃気楼が生まれる。遠景から来た光は、冷たい空気からいったん暖かい空気の方に曲がる。人間 の脳は、光が目に入った角度の延長上に物体があると判断するから、その光は、地面から来たように見え、像は上下が逆さまになる。 「蜃気楼は光の屈折によって起こる現象である。」 天気のよい暑い日に、地表近くの空気がとても高温まで熱せられた時に「蜃気楼」の現象が起こる。熱くなった空気の中で、光線が屈折すると地表の、物体が浮き上 がって見えたり、沈んだり見えたり、遠くの物体が近くに見えたりする。空の地面に映ると地面が乾いているにもかかわらず、濡れているように見える。蜃気楼を見て、冷 たい水をたたえた湖があると思い込んでしまうのは、このためである。 ＜万華鏡＞・・・・・鏡を３枚貼り合せたものを通して回してみると、鏡に写った像が他の鏡にも写って反射て、いくつもの像になり不思議な形をいろいろつくり、、きれいな模様が見える。 ＜虹＞・・・・・・・・・波長が長いと赤い色に見え、波長が短いと青い色に見える。 ｛問い５｝ ソーラーパネルを用いてクリーンなエネルギーを作り出す発電を何というか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 風力発電 （イ） 水力発電 （ウ） 太陽光発電 ＜答・解説＞（ウ） 太陽光発電は、ソーラーパネルと呼ばれる太陽電池（光電池）に光を当てることで、電気を起こす仕組みになっている。二酸化炭素や他の有害物質を出さないので、環境にやさしいクリーンな発電方法である。 ｛問い６｝ 風の力を直接利用して発電する風力発電のように自然界のエネルギーを利用する発電方法として最も適当なものはどれか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 水力発電 （イ） 火力発電 （ウ） 原子力発電 （エ） 太陽光発電 ＜答・解説＞（ア） 水力発電・・・・・＊ダムに水をためて高い所から流し、その勢いで発電する。 ＊ダムなどにためた水や川の流れの水が高い所から低い所へ流れる性質を利用し、水の力で水車を回して電気を作り出す。 火力発電・・・・・＊水を沸かしたときにでる水蒸気を使って発電する。 ＊天然ガス、石炭、石油などの化石燃料を燃やした熱で水蒸気をつくり、タービンを回して発電する。 原子力発電・・・＊原子が分解するときにでる熱で水蒸気をつくって発電する。 ＊ウランが核分裂した際に発生する熱で蒸気をつくり、タービンを回して発電する。 太陽光発電・・・＊太陽の光をたくさんの鏡ではね返して１ケ所に集め、その熱を利用して火力発電のようにタービンを回す。 ＊太陽の光を光電池にあてて発電する。太陽の光を１ケ所に集め、水蒸気をつくって発電する。太陽熱発電もある。 ＊太陽の光のエネルギーを太陽電池によって電気エネルギーに変換して利用する。 風力発電・・・・・＊風の力を直接利用して発電する。 ＊自然に吹く風の力を利用し、ブレート（羽根）を回して発電する。 地熱発電・・・・・＊火山の多い地帯で、水蒸気を集めてタービンを回す。 ＊地中の熱エネルギーを利用して発電する。マグマの熱を受けた熱水を取り出し、その蒸気でタービンを回し、電気を作り出す。 ＊地下の高温の熱を利用して、水蒸気をつくって発電する。 波力発電・・・・・＊波の上下運動によって空気を送り込んで発電する。 ｛問い７｝ 接続端子に＋極、－極の区別がないのはどれか。。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 光電池 （イ） 乾電池 （ウ） 豆電球 ＜答・解説＞（ウ） 光電池（太陽電池）は、光のエネルギーによって電気をつくる。光の強さによって違う。半導体のもので、＋－がある。 乾電池は、中につめてあるものが化学変化によって電気を作り出す。  |
| ［理科問題・その２］ ｛問い１｝ ジヤンボジェット機は、高度１万メートルを時速約７００ｋｍで飛んでいる。あの大きい飛行機は、主に何の力で飛んでいるのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 熱気球の時のように、浮力で飛んでいる。 （イ） 凧（たこ）揚げのときのように、揚力（ようりょく）でとんでいる。 ＜答・解説＞（イ） 飛行機の翼（つばさ）は下の部分がほぼ平らで、翼（つばさ）の上の部分は大きくカーブしており、飛行機が飛んでいるとき、翼（つばさ）の下の部分より上の部分の方が気流の速度が速くなる。そのために、上の部分の方が気圧が小さくなり、飛行機を上に浮かせようとする力が生まれる。この力を揚力（ようりょく）という。 ｛問い２｝ 将来の交通手段として注目されているリニアモーターカーは、車輪がなく浮上して走行する。どうして浮上して走行できるのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 車輪に取り付けられた超変圧器とコイルが車体を浮上させて走行する。 （イ） 車輪に取り付けられた超伝導磁石とコイルが車体を浮上させて走行する。。 ＜答・解説＞（イ） リニアモーターは、普通のモーターを広げて直線状にしたものと考えるとよい。モーターの中でクルクル回転する部分に相当するのが車両で、車両には電流のロスを少なく抑えられる超伝導磁石が取り付けられている。モーターの外側にある磁石がレールに相当し、磁石の引力と反発力を利用して、リニアモーターカーは浮上して走る。 ｛問い３｝ ２００１年９月１１日、高さ４２０ｍの世界貿易センタービルが同時多発テロによって崩壊した。この高層ビルは、どのような構造になっているのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） エンアピヤーステートブルのように、鉄筋コンクリート構造でできている。 （イ） 東京都庁ビルのように、数多くの鉄骨が入ったチューブ構造でできている。 ＜答・解説＞（イ） 世界貿易センタービルは、周囲が頑丈・強固な鉄骨で構成されたチューブ構造でできていた。中央部分にエレベーターや配線・配管設備をもち、各階の床は、周囲の鉄骨と中央部分の間にかけられていた。 ｛問い４｝ エレベーター内に体重計を置き、その上にヒトが乗っている。今、エレバーターが上昇したとき、ヒトの乗っている体重計の目盛りはどのようになるか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 体重計の目盛りは下がり、からだが軽くなったように感じる。 （イ） 体重計の目盛りは上がり、からだが重くなったように感じる。 ＜答・解説＞（イ） 動いているものは、同じ速さで同じ向きに動き続けようとし、静止しているものは静止続けようとする。（慣性の法則） エレベーターに乗っているヒトは、エレベーターが上昇するときに、その高さの場所にとどまり続けようとするので、体重計を下向きに押しつける。そのため、体重計の目盛りは上がり、乗っているヒトはからだが重くなったように感じる。 ｛問い５｝ 太陽電池を利用したソーラーカーがある。太陽電池は、どのようにして太陽エネルギーを電気エネルギーに変えているのか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 太陽電池は、太陽の熱を電気に変えている。 （イ） 太陽電池は、太陽の光を電気に変えている。 ＜答・解説＞（イ） 太陽の光のエネルギーを電気のエネルギーに変える装置を「太電池」または「光電池」という。太陽電池は、空気を汚さないクリーンなエネルギーとして、ソーラーカーや人工衛星などに利用されている。 ｛問い６｝ パソコンや携帯電話の液晶パネルに画像を映し出すＬＳＩ（大規模集積回路）がある。このＬＳＩの作り方は、どのような技術を応用しているのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） ＣＴスキャナを基本としている。 （イ） 写真フイルムを基本としている。 ＜答・解説＞（イ） ＬＳＩ（大規模集積回路）は、小さな板にトランジスタや抵抗などの回路を金属のうすい膜で何層も重ねて配線した回路で、演算や記憶などの働きをする。このＬＳＩのうすい膜に回路を配線するのに、写真の現像の技術が応用されている。 ｛問い７｝ 敵レーダーに探知されにくい「ステルス戦闘機」がある。どうして、レーダーに映らないで、敵に見つからない戦闘機なのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 敵レーダー波を反射するような翼があるため。 （イ） 敵レーダー波を吸収して反射しないような翼があるため。 ＜答・解説＞（イ） 軍事システムにおいて、敵に発見されないようにする技術を「ステルス技術」という。その技術を応用した戦闘機が「ステルス戦闘機」といい、敵に感知されないように、翼の形を工夫したり、電波を反射しにくい塗料を塗ったりしている。 ｛問い８｝数千ボルトの高電圧がかかっている送電線に鳥が両足をそろえて止まっている。なぜ、鳥は感電しないのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 鳥と両足の間に電圧の差が生じ、電流が流れるため。 （イ） 鳥と両足の間に電圧の差がなく、電流が流れないため。 ＜答・解説＞（イ） 電流は、電圧の高い方から低い方へ流れる。もし、鳥が一方の足を電線にふれ、もう一方の足を別の電線にふれたり地上につけていたりすると、鳥の体内に電流が流れ、感電する。しかし、鳥の両足の間隔は狭いので電線に両足をそろえて止まったときの電圧の差がゼロとなるため、電流は流れることはなく、感電することはない。。 |
| ［理科問題その３］ ｛問い１｝ ２０１２年に完成した「東京スカイツリーには、伝統建築をヒントにした技術を用いている。地震や強風時、この工法が全体の揺れを軽減している。参考にした伝統建築は何か。 語群： （ア）法隆寺・五重塔（１本の太い心柱工法） （イ）厳島神社（渡り廊下工法） （ウ）清水寺（かけ造り建物の柱工法） （エ）姫路城（東西２本の太い心柱工法） ＜答＞（ア） ｛問い２｝ テーブルクロスの上にリンゴが置かれている。今、このテーブルクロスを水平に強く一気に引き抜くと、リンゴはそのままで動かなかった。この現象を説明する法則は何というか。 語群： （ア） 慣性の法則 （イ） 作用・反作用の法則 （ウ） 万有引力の法則 （エ） フッックの法則 ＜答＞（ア） ｛問い３｝ 通学中、一定の速度で走っている電車に急にブレーキがかかったため、乗客が電車の進む向きに倒れそうになった。この現象を説明する法則は何か。 語群： （ア）慣性の法則 （イ） 作用・反作用の法則 （ウ） 万有引力の法則 （エ） フックの法則 ＜答＞（ア） ＜解説＞外部から力が働かないか、または働いていても、それらの力がつりあっているとき、」静止しているものはいつまでも静止を続け、運動しているものは等速直線運動を続けるときのが慣性の法則である。 乗客は、電車の進む方向に引き続き等速直線運動を続けようとするために、倒れそうになる。 ［慣性の法則］・・・物体に力が働かなければ、物体は止まっているか、一直線上を一定の速さで動き続ける。 ｛問い４｝ 海の上に浮かぶフェリー船に乗りました。この船に働いている浮力と船の重さ（重力）との関係は、どのようになるか。 語群： （ア） 浮力と重力との向きは逆で、大きさは等しい。 （イ） 浮力と重力との向きは同じで、大きさは等しい。 （ウ） 浮力と重力との向きは同じで、浮力の方が大きい。 （イ） 浮力と重力との向きは逆で、浮力の方が大きい。 （エ） フッックの法則 ＜答＞（ア） ｛問い５｝ ナノテクノロジーは、物質をナノメーターのレベルで自在に制御する技術のことで、ＩＴ、バイオなどを発展させる基盤としての役割を果たしている。この「ナノメーター」の換算はどのようになるか。 語群： （ア） １ナノメートルは、１００万分の１ミリメートル （イ） １ナノメートルは、１００万分の１マイクロメートル （ウ） １ナノメートルは、１００万分の１センチメートル （エ） １ナノメートルは、１００万分の１キロメート ＜答＞（ア） ｛問い６｝ 日常生活では、光の散乱によっておこる現象がある。それは、どのようなときに起こるか。 語群： （ア） 夕暮れの時に、空が赤く見え、晴れた日の空は青く見えた。 （イ） 雨上がりの空に、七色の色とりどりの光が弓形に輝く大きな虹が見えた。 （ウ） 夏の暑い日、地表近くの空気が高温に熱せられて、地上の物体が浮き上がっているような蜃気楼が見えた。 （エ） ３枚の鏡を使って万華鏡をつくり、不思議な模様がいろいろみえた。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ （イ）反射・屈折・分散 （ウ）屈折 （エ）反射 ｛問い７｝ 水素と酸素の化学反応によって電気をつくる法則がある。これは、環境にやさしいエネルギーシステムとして期待されている。この電池は何というか。 語群： （ア） 燃料電池 （イ） アルカリ電池 （ウ） マンガン電池 （エ） リチウム電池 ＜答＞（ア） |
 （化学と生活）君は何問できるかな？めざせ化学の達人！！ 「夢ー化学ー２１」委員会より |
①［物質の状態］ ｛問い１｝ 大気の組成で最も多い気体は窒素（約８０％）、次は酸素（約２０％）その次に多い気体は何ですか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） アルゴン （イ） 二酸化炭素 （ウ） 水（水蒸気） ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 大気の化学組成は、1位が窒素、2位が酸素、3位がアルゴン、4位が二酸化炭素の順である。よって、正解は、アルゴンのはずであるが・・・ 実際には、身近な大気を見ると、水蒸気が第3位なのです。水蒸気の量は、季節や地域によって、値が変化しやすく、安定していないから。つまり、雨が多く多湿のところでは水蒸気が多く、、水蒸気は３％位となる。乾燥した砂漠のようなところでは、水蒸気がほとんどありません。そこで、「大気の化学組成」では、乾燥大気の組成を示しているので、水蒸気は０％となる。 なお、二酸化炭素は地球温暖化の原因の一つになっているが、その量は、０．０４％にすぎない。  ｛問い２｝ 大気中の酸素分子は、どれくらいの速さで動いているのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 新幹線と同じ（時速約３００ｋｍ） （イ） ジェット機と同じ（時速約８００ｋｍ） （ウ） 新幹線やジェット機より速い。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 煙などの気体分子は、風がなくても周囲にあっというまに広がっていく。このような現象を拡散と言う。拡散が起こるのは、気体分子が空間を飛び回っている（熱運動をしている）からである。身の周りの空気中の酸素分子や窒素分子も速く、激しく運動している。 空気は主に、窒素と酸素という2種類の気体からできている。その他に少量であるが、二酸化炭素、アルゴンなどいろいろな気体が含まれている。酸素は、酸素原子2個が結合して酸素分子として空気中に存在している。 空気中の酸素分子は絶えず激しく運動（熱運動）している。その運動は温度が高いほど激しくなる。1気圧、２５℃での酸素分子の平均速度は、秒速４８０ｍほどです。時速に直すと１７２８ｋｍとなり、新幹線やジェット機よりはるかに速い。 空気中には空気の成分である気体や水蒸気、小さなチリなどたくさんの粒子があるので、酸素分子はそれらの粒子とすぎにぶつかるため、いつも不規則な動きをしている。 室温で激しく動く酸素分子の運動は、温度を高くするほど激しくなる。では、反対に酸素分子から熱を奪うとどうなるか。酸素分子の気体をどんどん冷やしていき、－２７３℃に達すると酸素分子の熱運動が完全に止まってしまう。このー２７３℃という温度を「絶対零度」といい、すべての物質で熱運動が止まると考える。熱は分子の運動により生じるので、運動の止まってしまった絶対零度より低い温度はない。 ｛問い３｝ 花火は、どうして赤色や黄色など、いろいろな色がでるのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。  語群： （ア） 燃える温度が低いと赤色になり、温度が高いと黄色になるから。 （イ） 爆発の時、赤色や黄色の紙が飛び散るから。 （ウ） 火薬に含まれる各成分が違う色を示すから。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ みそ汁やスープが吹きこぼれると、ガスの炎が青色から黄色に変わるのを見たことがありませんか。また、網の上で焼いている魚に塩をふりかけえると、炎の色がパッと黄色になったりする。 打ち上げ花火で、火薬の成分を変えることで、いろいろな色を出すことができる。花火の色は、火薬に金属の化合物を混ぜる。 炎の色を付けるものとして、炭酸ストロンチウム・硝酸ストロンチウム・・・（紅色） シュウ酸ナトリウム・炭酸水素ナトリウム・・・・（黄色） 炭酸バリウム・硝酸バリウム・・・・・・・・・・・・・・（緑色） 硫酸銅・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（青色） などの金属塩が加えられる。これらに含まれている各金属が熱せられることによって、それぞれ決まった色の光を出すことで炎に色がつく。このような反応を「炎色反応」という。  ＜炎色反応＞ ＊ナトリウムなど金属元素が溶けている水溶液を炎の中に入れると、炎はそれぞれ金属特有の色を示す。 ＊炎色反応を示す金属元素は、主にリチウム（赤色）、ナトリウム（黄色）、カリウム（紫色）、カルシウム（橙赤色）、ストロンチウム（紅色）、バリウム（緑色）、銅（青色）などがある。 ＊炎色反応はとても敏感なので、微量の金属元素の検出に利用され、金属を区別する方法の一つである。 ＊トンネルの中の黄色い色のランプもナトリウムがだす光である。黄色い色は、自動車の排気ガスや霧の中でもよく見える色なので、トンネルの照明に適している。 ｛問い４｝ ダイヤモンドを高温に加熱するとどうなるか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 融けてガラスになる。 （イ） 燃えて二酸化炭素になる。 （ウ） そのままで変わらない。 ＜答＞（イ） ＜解説＞ ダイヤモンドは、鉛筆の芯の材料である黒鉛（グラファィト）と同じ炭素だけでできている。ダイヤモンドは約８５０℃ぐらいの高温で加熱すると、空気中の酸素と結びついて、気体の二酸化炭素になつてしまう。 ｛問い５｝ 二酸化炭素の固体であるドライアイスは、どんなときに液体になるか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 高い山の上に登っていく。 （イ） 加熱する。 （ウ） 冷却して、加圧する。  ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 多くの物質は温度が変わると固体・液体・気体の３つの状態（三態）に変化する。物質の三態変化は温度だけでなく圧力も影響する。物質の状態を温度と圧力の関係を表したものが「状態図」と呼ばれている。二酸化炭素の状態図を見ると、固体と液体と気体の３つが共存する状態の点を「三重点」という。二酸化炭素の「三重点」は－56.7℃、5.1気圧なので、三重点よりも高い圧力にしなければならない。 圧力を下げて三重点以下になると、水も液体の領域を経ることなく、固体から気体の状態に変化する。この方法を利用して「フリーズドライ」方法がある。食品の乾燥に利用されている。 |
| ②［原子と分子］ ｛問い１｝ 原子番号の１番目は水素である。原子番号は何の順番に決めてあるのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 原子が発見された順番 （イ） 原子の半径（原子の大きさ）の順番 （ウ） 陽子の数の順番 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 原子は、物質をつくっている最小単位の粒子で、現在約１１０種類の原子が発見されている。原子には、正の電荷をもつ原子核と負の電荷をもつ電子から構成されている。さらに、原子核は正の電荷をもつ陽子（ｐｒｏｔｏｎ）と電気的に中性な中性子（ｎｅｕｔｒｏｎ）から構成されている。 原子番号1番の水素は、陽子1個、中性子０個、電子1個、でできており、それぞれの原子は、陽子、中性子、電子の数が決まっている。科学者のボーアは、原子は、正の電荷をもった原子核のまわりを電子が円形に回っていると考えた。 原子番号が、原子核の中の陽子の数と等しくなっている。 ｛問い２｝ 二酸化炭素の中で、物質は燃えるか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） どんな物質も燃えない。 （イ） どんな物でも燃える。 （ウ） 物質によって燃える。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 「燃える」とは、物質が酸素と結びつきながら激しく光や熱を発生することである。二酸化炭素は、炭素を含む物質が空気中の酸素と結びつくときに発生する。、木・紙・ろうそくなどを燃やすと二酸化炭素が発生する。 燃えたあとにできる二酸化炭素に燃えているものを入れると、消えてしまう。しかし、二酸化炭素に点火したマグネシウムを入れると、白い炎を出しながら激しく燃える。これは、マグネシウムが二酸化炭素の持つ酸素を奪って酸化マグネシウムになり、酸素を奪われた二酸化炭素は炭素になる。酸素と結びつくことを「酸化」、酸化物が酸素を奪われることを「還元」といい、酸化と還元は、いつも同時に起こっている。 ｛問い３｝ アルミニウムが鉄のように錆びてボロボロにならないのはなぜですか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 金や白金のように非常に安定した金属だから。 （イ） 鉄よりも錆びるまでの時間がとても長いため。 （ウ） アルミニウムの表面は、すでにサビの被膜があって内部を保護するため。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞  １０円玉に含まれている銅は、自然とその色が黒っぽくなり輝きがなくなっていく。時には緑青と呼ばれるサビができることがある。アルミニウムは、地球上の表面の近くでは、酸素、ケイ素に次いで３番目に多くある物質である。アルミニウムは空気中に含まれる酸素に触れるとすぐに酸化アルミニウムというサビをつくってしまう。一瞬のうちにできたサビ（酸化アルミニウム）の薄い被膜表面を覆いつくすので、内部の金属と空気中の酸素は触れ合わない状態になる。また、酸化アルミニウムの薄い被膜は透明で、内部の金属が透けて見えるので、長い時間、空気中に置いても金属光沢はそのままで、失われることがない。このように、サビによって内部を保護している状態を「不動態」という。 |
③［電気と酸・アルカリ］ ｛問い１｝ どうやって「奈良の大仏」に金メッキをしたのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 金箔を貼った。 （イ） 金を溶かして吹き付けた。 （ウ） 水銀に金を溶かして塗った。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 奈良の大仏は、現在青銅（ブロンズ）がむき出しになっているが、奈良時代に造られたばかりの大仏は、青銅の表面に金メッキがされていて、輝くばかりの金色に輝いていたそうである。。メッキとは金属や非金属の材料の表面に、美しさや腐食防止、丈夫にするために他の金属を付着させることをいう。 奈良の大仏はには、金を水銀に溶かし、青銅の大仏に塗り、近くでタイマツを燃やして水銀だけを蒸発させ、金メッキした。水銀を金の中に混ぜると軟らかくなって塗りやすくなる。だから、あんな大きな仏像にも塗れることができる。水銀を蒸発させると金メッキができる。 もともと、メッキという言葉は「滅金（めっきん）」という言葉が由来で、水銀に金を入れると金が溶けていく現象を見て、昔の人は金が水銀に溶けて消滅してしまうと感じ、「メッキ」と言った。 問い２｝ 固体の食塩は電気を通さない。食塩水にすると電気が通るのはなぜか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 水がもともと電気を通しやすいから。 （イ） 水分子が電極へ移動するから。 （ウ） イオンになって動けるから。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 水溶液中で、電気が通るのは、溶けている物質がイオンに分かれて電極間で電子の」やりとりが行われるときである。食塩（塩化ナトリウム）を水に溶かすと、結晶でいるよりも、イオンの形でいる方かずっと安定なので、ナトリウムイオンと塩化物イオンになる。 食塩水を電気分解すると、塩化物イオンが正極に電子を渡し、塩素原子にもどって、２個の塩素原子が結びついて塩素分子になり、正極から塩素の気体が発生する。 一方、食塩水の中には陽イオンのナトリウムイオンがあるが、水素イオンはナトリウムイオンより電子を取り込む強さが大きいので、負極から水素イオンは電子を受け取って水素原子にもど、つて、２個の水素原子が結びついて水素分子になり、負極から水素の気体が発生する。 問い３｝「アルカリ性」の土壌で咲くアジサイ（紫陽花）は何色か。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 白色のアジサイ（紫陽花）の花が咲く。 （イ） 青色のアジサイ（紫陽花）の花が咲く。 （ウ） 赤（（ピンク）色のアジサイ（紫陽花）の花が咲く。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞  日本古来のアジサイは青色で、大きい花房をつくり多数の花を咲かせる。アジサイは、酸性の土では、土の中に含まれているアルミニウムが水に溶けやすくなるためアジサイに吸収される量が増える。花の細胞中にあるアントシアニン色素と、水に溶けて吸収されたアルミニウムが結びついて青色になるため、花も青色になる。日本は火山灰に覆われているため、土が酸性となっている場合が多いので、青いアジサイが多い。 これに対して、アルカリ性の土壌ではアルミニウムが水に溶けださないために、花の色は青くならず、赤っぽい色になってしまう。。 実はアジサイはの花の色は、土壌の酸性度だけだけではなく、そこに含まれている栄養分にも影響される。土壌中に窒素分が少ないとアジサイの花の赤色が薄紫色になり、窒素が多くカリウムが少ないと赤色が強く、カリウムが多いと青色になる。 |
④［高分子と環境］ ｛問い１｝ どうして洗剤で油汚れが落ちるのか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 洗剤が化学反応で油を別の物質に変えてしまうから。 （イ） 洗剤が油を固めてしまうから。 （ウ） 洗剤が油を水に溶けるようにするから。 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 洗剤には水に溶けやすい部分と、油に溶けやすい部分の両方をもつ分子が使われる。油汚れが服の繊維に付着すると、油は水に溶けにくいので、なかなか油汚れが繊維から離れない。そので、水に洗剤・石けん（界面活性剤）を溶かすと、石けん（界面活性剤）は、油に溶けやす部分（疎水基）を油の方に、水に溶けやすい部分（親水基）を水の方に向けて並んでいく。洗濯機を回すと繊維に力が加わり、油よごれが少しずつ繊維から離れていく。やがて、油汚れが繊維から離れ、小さな粒子（ミセル）となって水中に分散される。洗剤のこのような働きを「乳化作用」という。 ミセルとなって水中に分散した油は、まわりをとり囲んでいる界面活性剤のために、再び繊維に付着することはない。この界面活性剤の性質をうまく利用して油汚れを落としている。 ｛問い２｝ ポリバケツの「ポリ」ってどういう意味ですか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 警察を意味する「ポリス」からの由来 （イ） カップの意味する「ポットからの由来 （ウ） たくさんと言う意味する「ポりからの由来 ＜答＞（ウ） ＜解説＞ 「ポリ」がつく物質はどんなものがあるか。ポリバケツ、ポリエチレン、ポリスチレンなどがある。１種類または２，３種類の構成単位の分子が非常に多く繰り返し数珠つなぎに化学結合しているものを「高分子」という。 「高分子」化合物は、構成単位が数多く（ポリｐｏｌｙ）化学結合して、繰り返し連結している。これを「重合体（ポリマーｐｏｌｙｍｅｒ）」と呼ぶ。 ＜ペットボトル＞ よく見ると、容器にＰＥＴと頭文字が書いてある。このＰＥＴとは（Ｐｏｌｙ Ｅｔｈｙｌｅｎ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）で、ポリエチレンテレフタラートで、作ったボトルなので、ペットボトルという。 ｛問い３｝ ゴムを温めるとどうなるか。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 長くなる。 （イ） 短くなる。 （ウ） 固まる。 ＜答＞（イ） ＜解説＞ 多くの物質は温度を上げると伸びるが、ゴムは温めると縮み、長さが短くなる。 ゴムの原料である天然ゴムは、長い鎖のような高分子でできており、ゴムの分子は「糸まり」のようにゆるく集まった状態になっている。室温では、分子内の結合力が弱いので、やわらかく、大きく伸び縮みする性質がある。縮もうとする力が働くのは、元の「糸まり」の状態に戻ろうとする力が分子内の結合によって働くからでる。これを「弾性力」という。。 合成ゴムは、弾性力をさらに強くするために、長い分子のあちこちに硫黄Ｓなどを橋渡しの結合が作られているこれを「架橋」という。輪ゴムに熱を加えると縮むのは、「糸まり」の隙間を埋めるように小さくなろうとすることで短くなる。この架橋構造によって戻る力が強く働くからである。 繰り返して引っ張ったり、強い力を加えたりすると、分子内の引き合う結合力や「架橋」の構造も壊れてしまい、もとにもどらなく戻らなくなる。また、冷蔵庫などに入れておくと、ゴムの流動性がなくなり、硬くなってしまい、伸びなくなってしまう。 ｛問い３｝ オゾン層の「オゾン」とは何か。下記の語群から正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） 人の名前 （イ） 地域の名前 （ウ） 物質の名前 ＜答＞（ウ） ＜解 「オゾン層」は、地上１０～５０ｋｍの大気圏にあり、太陽から降り注ぐ、有害な波長の紫外線の９０％以上を吸収し、生物を守ってくれている。オゾンは常温では気体で、人体にとっては有害な物質で、強い酸化作用を持ち、生臭いにおいがする。このオゾンの濃度が高い層が地球の大気圏に帯状にあり、地球を覆っている。このオゾン層は紫外線を吸収し、酸素分子と酸素原子に分解する。 オゾンは、酸素に比べて非常に酸化力が強く、殺菌・漂白・脱臭・防腐にすぐれている。 |
 [ピサの斜塔からの問題] 左側の写真は、イタリアの西海岸にあるドゥオーモの鐘楼（しょうろう）として建てられた「ピサの斜塔」です。 このピサの斜塔から、1604年イタリアの科学者が「大小2つの鉛の玉を同時に落としたら、ほとんど同時に落下した。」 このことを証明したのは有名です ｛問い１｝上記の文章の下線部「イタリアの科学者」は近代科学の父と言われまた。この実験を行った人は誰ですか。 ＜答＞＜解説＞ ガリレオ・ガリレイ（Gallieo Galilei)は、物体の落下について実験を行った。その他に振り子の等時性の性質などを調べた。 ｛問い２｝この実験の前までは、「重いものは速く、軽いものは遅く落ちる」と考えていた科学者は誰ですか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア） アリストテレス(Aristoteles) （イ） アルキメデス（Archimedes) （ウ） エラトステネス（Eratosthones) （エ） コペルニクス（Copernicus) ｛問い２｝＜答＞（ア） ＜解説＞ （イ）アルキメデス（Archimedes)は、浮力の研究者。エラトステネス（Eratosthones)は、地球の全周の測定の研究者。コペルニクス（Copernicus))は、天体の研究者。アリストテレス(Aristoteles)が、「重いものの落下の速さは、その重さに比例する。」ことを説く。重い物体ほど速く落下するという考えは、ガリレオ・ガリレイ（Gallieo Galilei)が実験を行って否定するまで信じられていた。 ｛問い３｝重さの等しい鉛の玉とピンポン玉をある高さから同時に落下させると、鉛の玉の方が早く地面に落ちました。なぜですか。次の（ア）～（ウ）よりまちがいを１つ選びなさい。 語群： （ア） 鉛の玉とピンポン玉が同じ加速度だったため。 （イ） 鉛の玉とピンポン玉の大きさが違っていたため。 （ウ） 鉛の玉よりピンポン玉の方が、空気の抵抗が大きかったため。 ＜答＞（ア） ＜解説＞等しい重さの鉛の玉とピンポン玉では、ピンポン玉の方が体積が大きいために、落下するときに受ける空気抵抗が大きくなり、そのぶん落下しにくくなる。 ポイント①物体の落下速度は、物体の質量によらない。 ポイント②同時に落下する場合は、落下する物体は加速度が常に一定となる。 |
| [慣性の法則（運動の第1法則] 物体に外部から力が働かないとき、または、働いていてもその合力がゼロ（つり合っている）であるとき、静止している物体はいつまでも静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動（等速直線運動）を続ける。つまり、止まっている物体に、力を加えなければ、そのまま止まり続ける。動いている物体に、力を加えなければ、そのまま動き続ける。 慣性の法則は運動の第１法則と呼ばれ、この性質を慣性という。 この「慣性の法則」は、運動の法則（運動の第２法則）の（質量ｍ）×（加速度ａ）＝（力Ｆ）の力Ｆ＝ゼロの場合を表している。（力Ｆ）＝０だとすると、（加速度ａ）もゼロとなる。加速度がゼロというのは、静止している物体は静止し続け、運動している物体はそのまま等速度運動（等速度直線運動）を続けるということと、同じである。 ＜まとめ１＞ 物体に力が働かないとき、または力がつり合っているとき ①静止していた物体は、いつまでも静止している。 ②運動していた物体は、その速さで、等速度運動（等速直線運動）を続ける。 物体がその運動の状態を続けようとする性質を「慣性」といい、この性質は質量が大きいほど大きくなる。 ＜まとめ２＞ 静止または等速直線運動中に物体は、外から力を受けない限り、その状態を続ける。。 [慣性の法則：具体例］ １．【だるま落としの原理】・・・だるま落としで、打たれなかった積み木（コマ）は止まり続けようとする。   左の写真は、玩具の懐かしい「だるま落とし」。この遊びは、だるまの頭はそのままで、からだの部分を一つ一つ<理論・原理＞ ①だるまのからだの一部（積み木・コマ）を強く水平に叩くと、だるまのからだの一部（積み木・コマ）のみに木槌（きづち）か らの力が働くので、そのからだの一部（積み木・コマ）のみが勢いよく飛んでいく。 つまり、だるまのからだの一部（積み木・コマ）のみを強く水平に叩くと、そこのみに力が働くから、その部分のみが飛んで いく。（運動の法則・運動の第２法則より） ②他のだるまのからだ（他の積み木・コマ）には力が働かないので、その場所に静止し続けようとして、そのままとどまって、下が空間になるので、重力が働い て下に落ちてくる。 つまり、だるまの頭など叩かれないからだの部分には、力が働かないので、その場所にとどまろうととする。（慣性の法則・運動の第１法則より）その結果、１ 段抜けた分だけ、上の部分が重力のため１段落下してくる。 ＜うまく落ちない時＞ 叩く力が、弱く、斜めにたたいていると、だるまの他の積み木との摩擦が大きかった（弱く叩くとき）か、積み木に引きずられた（斜めに叩いたとき）か。うまくだるま落としを成功させるには、思い切り強く、その積み木（コマ）のみに力が働くように、水平に力強く叩くのがコツですよ。 ＜力のつり合い＞ 地上にある物体には、すべて重力（地球が物体を引く力）が働いているが、床の上に物体が乗っている（置かれている）ので、垂直抗力（床が物体を押す力）が働いているので、 重力（地球が物体を引く力）＝垂直抗力（地球が物体を引く力）） となり、力がつり合っているので、静止している。 だるま落としは、下の積み木（コマ）が無くなるので、力がつり合って静止していた。そこに、木槌（きづち）で下の積み木（コマ）を強く水平に叩いて積み木（コマ）が勢いよく飛んでいってなくなった瞬間、垂直抗力がなくなるので、あとは重力のみが積み木（コマ）に働くため、下に落ちている。 ③慣性・・・すべての物体がもっている性質で、静止している物体はいつまでも静止し続けようとする。また、運動している物体は、いつまでも運動し続けようとする。 ④慣性の法則・・・すべての物体は慣性を持つので、物体に力が働かない時や、力が働いていても、その力がつり合っている時や静止している物体は、いつまでも静止し続け、運動している物体は、等速直線運動をし続ける。 ２．【電車が急発進・急停車した時の乗客の運動のようす】  ①電車が止まっている時、電車内の乗客は静止続けている。（慣性の法則より）（静止している物体は、いつまでも静止し続けようとする。）  ②電車が急発進する時、電車内の乗客は後方に倒れそうになる。 電車内の乗客は、慣性によって静止し続けようとしているのに、電車が前へ動いてしまって、乗客の足は電車といっしょに動いてしまう。 （乗客の足に力が働くので、乗客の上半身の体は続けようとするので、上半身の体が電車の進行方向とは逆方向に傾いてしまう（後方に傾く） よって、電車内の乗客は、慣性によって静止し続けようとするのに、電車が前へ動いてしまうので、上半身の体が傾いてしまう。 ＜理由＞・・・乗客は「慣性の法則」によって止まり続けようとしているのに、電車が前へ動いてしまうため。  ③電車が同じスピード（等速度）で走っている時、電車内の乗客も同じスピード（等速度）で走っている。（慣性の法則より）  ④電車が急ブレーキ（急減速）する時、等速運動をしていた電車内の乗客は、等速運動をし続けようとする（慣性の法則）。 しかし、乗客の足は、止まろうとする電車の力が加わり、乗客の足が電車と一緒に動いてしまう。 よって、乗客の上半身の体は電車の進行方向（逆向きの力）とは逆方向に傾いてしまうので、右向きに体が傾く。（前方へ傾く） ＜理由＞・・・乗客は「慣性の法則」によって前に動き続けようとしているのに、電車が止まってしまうため。 ３．【糸でつるした金属球を手で引く時の運動のようす】 ①図 ②図 ③図    ①図・・・ 糸でつるした金属球に下向きに引っ張るときの運動について考える。②図・・・金属球に下向きに手ですばやく力を加えると、金属球は静止し続けようととする。 （慣性の法則・運動の第１法則）ので、下の糸を金属球と引く手で引っ張り合って、下の糸が切れてしまう。 ③図・・・金属球に下向きに手でゆっくり力を加えると、その力が金属球に伝わって、金属球には下向きの力が働くので、金属球は下向きに動こうとする。 （運動の法則・運動の第２法則） すると、天井と金属球が引っ張り合って、金属球の上に付けた糸が切れてしまう。 ４．【コップの上にコインをのせたトランプの時の運動のようす】  【問】コップの上にコインをのせたトランプのカードを勢いよく指ではじき飛ばすとどうなるか？（答）コインはトランプのカードと一緒に飛ばず、下のコップの中に落ちる。 ＜原理＞ コインは、慣性の法則により、静止しているコインは、いつまでも静止し続けようとする。コインを支えていたトランプのカードが無くなってしまうので、コインに 働く力は重力のみになり、コインは重力によって真下に落下する。 （トランプカードが無くなる前までは、コインとトランプとで、重力（地球が物体を引く力）＝垂直抗力（地球が物体を引く力））となり、つり合っていた。 トランプのカードが飛ばされて無くなってしまった瞬間、垂直抗力がなくなって重力のみがコインに働くため、コップの真ん中に落下する。 |
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[運動の法則（運動の第２法則] 慣性の法則は、物体に外部から力が働かないとき、または、働いていてもその合力がゼロである時、静止している物体は静止し続け、運動している物体は、そのまま等速度（等速直線運動）を続ける。 逆に言うと、物体に力を加えると、合力がゼロでなくなるので、静止している物体は動きだし、等速度運動してた物体は速度が変わり、加速度が生じる。よって、物体の質量ｍに力Ｆを加えると加速度ａを生じる。 物体には、力が加わらない限り、そのままの状態を続ける。（慣性の法則） ならば、力を加えれば、運動の状態が変わることになる。 ＜まとめ１＞ 物体の質量が重いほど、動かすためには大きな力が必要であり、逆に軽いものは小さい力で働く。毎日の生活の経験から「当たり前」で、トラックを人力で動かすには大変だが、子供用のオモチャ（玩具）のトラックなら簡単に動かせる。 ＜まとめ２＞ 運動の変化（加速度）は、加えられる力と同じ方向に起こり、力の大きさに比例し、物体の質量に反比例する。 １．【質量が一定のとき】  力を大きく加えれば、大きく加速する。 すなわち、加速度ａと、力Ｆは比例する。 グラフに表すと左側のようになる。 ２．【力が一定のとき】  質量を大きくすると、物体はあまり加速しない。き すなわち、加速度ａと、質量ｍは反比例する。 グラフに表すと左側のようになる。  ３．【運動の法則（運動の第２法則）】 加速度ａが力Ｆに比例し、質量ｍに反比例する。これが運動の法則という。 Ａ∝Ｆ／ｍ 、変形してｍａ∝Ｆ、比例定数をｋとおくと、ｍａ＝ｋＦとなる。 ここで比例定数が１になるようにｍ＝ １ ［ｋｇ］、ａ＝ １ ［m/s2］の時の力Ｆを １ 「Ｎ］と定義すると、ｍａ ＝ Ｆとなる。  また、重力加速度ｇ＝９．８ ［m/s2］］なので、ｍ 「ｋｇ」の物体にかかる重力Ｗ＝ｍ×９．８ ［m/s2］＝ ｍｇ ［Ｎ］となる。 物体が落下するときに働く重力は、Ｗ＝ｍｇ ［Ｎ］となり、加速度ａは、ｇ ［m/s2］となる。  ＜質量と重さ＞ 質量ｍ［ｋｇ］物体の重さはｍ ［ｋｇｗ］となる。また、重力加速度 ｇ ＝ ９．８ ［m/s2］］とすると、重さＷ［Ｎ］は、Ｗ＝ｍｇ [N]となる。 重さ［ｋｇｗ］は，力の大きさを表す量で、１［ｋｇｗ］は ９．８ ［Ｎ］となる。 例えば、質量１［ｋｇ］の物体の重さは、地球上では９．８ ［Ｎ］となるが、月面上では、約 １．６ ［Ｎ］となる。 ＜まとめ＞ 力Ｆを受けている物体は、その力の向きに加速度ａを生じる。つまり、質量ｍの物体が、力Ｆを受けるとき、その物体には、受けた力に比例した加速度ａが生じる。その加速度の大きさａ［m/s2］は，力Ｆ「Ｎ］に比例し、質量ｍ［ｋｇ］に反比例する。  矢印→は、「ベクトである」ことを表している。 この式は、運動方程式と呼ばれ、質量と加速度と力を結ぶ関係式である。 |
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| ［作用・反作用の法則（運動の第３法則] ＜まとめ１＞ 物体が他の物体に力を及ぼすとき、他の物体から同じ大きさの逆向きの力を受ける。 ＜まとめ２＞ 物体Ａが物体Ｂに力を加えると、必ず物体Ｂも物体Ａに同じ大きさで反対（逆）向きの力で押し返す。 ２つの物体が互いに力を及ぼし合って接しているとき、片方の力を作用の力、もう片方の力を反作用の力という。作用の力と反作用の力は、同じ大きさで、向きは反対（逆）で、一直線上で働く。この２つの力はいつも対になって働く。 ＜まとめ３＞ お互いに力が働いている対象が違う。（主語と目的語が入れ替わる。） 注意：同じ物体に働く時は力のつり合いとなる。 [作用・反作用の法則：具体例］  １．【スケートボートで、壁を押すとき】スケートボードに乗って壁を押すと、壁を押したはずなのに自分が動いてしまった。 作用の力・・・人が壁を押した力 反作用・・・壁が人を押した力 お互いに力が働いている対象が違う。（主語と目的語が入れ替わる。） 注意：同じ物体に働く時は力のつり合いとなる。  ２．【ボートに乗って相手のボート押すとき】 ボードに乗って相手のボートを押すと、相手のボートを押したはずなのに自分のボートが動いてしまった。  ３．【ロケットの噴射のとき】 燃料を燃やしてエンジンを噴射しその反作用でロケットは飛んでいった。  ４．【机の上に置かれた物体について】 作用の力・・・地球が物体を引く力（重力） 反作用・・物体が地球を引く力  作用の力・・・机が物体を押す力（垂直抗力） 反作用・・物体が机を押す力 お互いに力が働いている対象が違う。（主語と目的語が入れ替わる。） 注意：同じ物体に働く時は力のつり合いとなる。 <力のつり合い＞ 地球が物体を引く力（重力）＝机が物体を押す力（垂直抗力） お互いに力が働いている対象が同じ。（目的語が同じで、主語が違う。） 注意：同じ物体に働く時は「力のつり合い」となる。 ＜まとめ４＞ 机の表面を手で押すとき、強く押すほど、指に感じる力が大きくなる。これは、机を押すと、机も同じ大きさで押し返しているからである。このとき、手が机を押す力を「作用」とすると、机が手を押し返している力が「反作用」になる。 |
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 [あら、まあ、箸（はし）が折れ曲がってしまった］｛問い１｝下記の文章は光の性質についての説明文です。下線部が正しければ○を示し、間違っていれば、下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 水を入れたコップに箸（はし）を入れてみると、水面のところで箸（はし）が曲がり、水中の箸（はし）が浮き上がって見える。これは、水面で光が散乱しているからである。 語群： （ア）屈折 （イ）反射 （ウ）干渉 ＜答＞（ア）屈折 「屈折とは？・・・その理論」 水の入ったガラスのコップに箸（はし）を入れてのぞくと、箸（はし）が折れ曲がっているように見える。これは、空気と水、空気とガラスといった２つの 異なる透明な物質を光が通ると、光がその向きを変えるからである。 光は、真空中で最高速度を示す。もし、その途中に水、ガラスがあると、光の速度は遅くなる。速度が急に変わると、そこで進路が折れ曲がってし まう。よって、まっすぐな箸（はし）が折れ曲がっているように見える。 ｛問い２｝水中に鉛直に差し込んだ棒が実際よりも短く見えるのは、光が水面でどのような現象を起こすためか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）屈折 （イ）反射 （ウ）干渉 ＜答＞（ア）屈折 ＜解説＞コップの水の中に、箸（はし）を入れて見るとあら、ふしぎ、箸（はし）が折れ曲がってしまった。どうしたことか？水面のところで、箸（はし）が曲がって見えるのは、水面で光が屈折しているからです。箸（はし）は真っすぐ進まず、折れ曲がっているように見える。 波には、速さが遅くなる区域に進むと、屈折する性質がある。速さが遅い方の区域寄りに曲がる。光も波なので同様の性質がある。光が水中から空気中に進もうとする時、光の伝わり方の遅い方である、水寄りに曲がることになる。 ＜参考＞光が物質中を進むには、空気中よりも時間がかかることになる。つまり、水やガラスなどの物質中では、光の進む速さは空気中に比べて遅くなる。 |
  [水の中と油の中に、ガラス棒を入れるとどうなるか？」←（左側の写真） コップに水を入れた場合、ガラス棒はよく見え、やや、水面のところでガラス棒が曲ってしまっている。 ＜解説＞・・・水とガラス棒の屈折率が違うため。 （右側の写真）→ 次に、コップに油を入れた場合、ガラス棒は見えない。なぜ、見えなくなるの？ ＜解説＞・・・水と油の屈折率がだいたい同じのため。 |
 「クローン人間3分間クッキング （Ｃｏｏｋｉｎｇ）」＊材料［１人分］ 人の細胞・・・・新鮮なもの 卵（人の）・・・・多め 培養液・・・・・・そこそこ その他いろいろな機械・・・しらん ＊手順 ①クローニングしたい人の細胞を用意しておく。 ②次に人の卵を用意する。 ③細胞を培養液に加える。その後、培養液中の栄養分を少なくして飢えさせる。 ④細胞を電気ショックを加える。 ⑤卵から核を取りのぞく。そして細胞を核移植する。 |
 「夕焼け（ゆうやけ）空は真っ赤］（その１）」地球の回りの層は、赤色以外の色を通しにくいので、日没頃になると太陽の光は層を多く通ることにより赤く見える。それによって「夕焼け」がおこる。夕焼けが起こるのは、赤い光が散乱されずに目に届くからである。 ｛問い｝上記の文章は光の性質についての説明文です。下線部が正しければ○を示し、間違っていれば、下記の語群がら正しいものを１つ選びなさい。 語群： （ア）直進 （イ）反射 （ウ）屈折 ＜答＞○ ＜解説①＞ 夕暮れ時に太陽が赤く見えるのは、太陽からの光のうち波長の短い青色光が散乱されてなくなり、赤色光が目に届くようになったためである。晴れた日の空が青く見えるのは、散乱された青色光をみているからである。地球の回りの層は、赤色以外の色を進しにくい。日没頃になると、太陽の光は層を多く通るので赤色が見える。 ＜解説②＞ 夕焼け（ゆうやけ）は日没の頃、西の地平線に近い空が赤く見える現象をいう。同様に、日の出の頃に東の空が赤く見える現象は「朝焼け（あさやけ）」という。夕焼けの状態の空を「夕焼け空」、夕焼けで赤く染まった雲を「夕焼け雲」と称する。 ＜原理＞ 光は、一般にその固有波長が障害物よりも大きければ通過しやすい傾向がある。この現象をレイリー現象という。 日中は長波長（約700ｎｍ）の赤色光などは、大気中を直線的に通過し、観測者の視野には光源である太陽の見た目の範囲に収まってしまう。一方、短波長（約４70ｎｍ）の青色光は、大気の熱的ゆらぎにより散乱するため空は青く見える。 しかし、夕方になると、太陽光線の入射角度が浅くなり、大気層を通過する距離が長くなる(伸びる）。すると、青色光は、障害物に衝突する頻度が多く増し、吸収されるなどの要因から地表に到達しにくくなる。代わって黄色(約580ｎｍ）、橙色(約610nm)、赤色（約700ｎｍ）などの長波長の光線が散乱され、太陽の沈む方向の空が赤く見えることになる。 ＊ポイント・・・波長の長い光（赤色）は散乱されにくい。波長の短い光（青色）は多くの散乱を受ける。波長の短い青色は赤色よりも多く散乱される。「夕焼け」「朝焼け」では、太陽光線はより大気中をより長く進むために、青色は散乱し、散乱されにくい赤色が届くことになる。 |
| 「夕焼け空の原理とは（その2）」 ＜レイリー現象＞・・・太陽光線中の可視光は、大気中の微粒子によって散乱される。 光の波長よりも短い粒子による光の散乱である。気体中の散乱であり、太陽光が大気で散乱されて空が青く見える。散乱される量は粒子の大きさと光の波長による。散乱係数は波長の４乗に反比例する。よって、波長の短い青色は、赤色よりも多く散乱される。「夕焼空が赤い」のは、太陽光が大気中をより長く進むために波長の短い青色は散乱し、波長の長い赤色は散乱されずに多く届くためである。 ＜疑問＞ 朝日や夕日は、どうして赤いのか？その理由は？昼間の太陽は決して赤くない。太陽光が「白色光」と呼ばれるように、昼間の太陽は白くまぶしく輝いている。だが、朝日、夕日になると、その方向の空が朝焼け空、夕焼け空になるのはっどうしてなの。昼間の太陽も朝日、夕日も同じ太陽なのに、どうして違う色に見えるのか。 <理由＞ 朝日、夕日が赤く見えるのは、地球を取り囲む大気層の仕業。 太陽光は地球を取り囲む大気層を通過して観測点に届くが、昼間と朝方、夕方では通過する大気層の距離（厚さ）が大きく異なる。このことがこの謎を解くカギとなる。 太陽光は、観測点に届くまでに大気層に存在する空気・水蒸気・ちりやほこりなどの塵埃（じんあい）などの物質に吸収されたり散乱されたりする。よって大気層に邪魔されて太陽光の量が減少される。しかし、１日を通し太陽光が通過する地球の大気層の距離（厚さ）が変化するので、観測点に届く太陽光の量が変化することになる。 次に、太陽光は、波長の短い紫色から波長の長い赤色までの可視光の束となっている「白色光」なのである。 紫色→青色→緑色→黄色→橙色→赤色 （約４70ｎｍ） → (波長） → 約700ｎｍ 波長が短い青色寄りの光は、大気層の物質にジャマされる度合いが大きいので観測点に届きにくい。逆に、波長が長い赤色寄りの光は、大気層の物質にジャマされる度合いが小さいので観測点に届きやすい。 そのため、太陽光が長い距離の大気層を通過してくる朝方や夕方は、波長の短い青色寄りの光の多くが観測点に届くまでに失われ、観測点に届く太陽光のほとんどが波長の長い赤色寄りの光だかになってしまう。 このように、観測点までに届くまでに太陽光が通過する大気層の距離（厚さ）が変化することによって、色も変化することになる。そのために、朝日、夕日は赤く見えることになる。なお、昼間は、太陽光が通過する大気層の距離（厚さ）が短いので、ほとんどすべての波長の可視光が観測点に届くので、｢白色」に見える。 日の出から日没までの太陽の移動によって、太陽光が通過する大気層の距離（厚さ）が変化するので、太陽光の色も赤色→白色→赤色へと連続的に変化する。 ｛問｝ゆっくりと沈んでいく夕日や夕焼けはなんともいえない趣（おもむき）がある。朝日、夕日はどうして赤く見えるのか。 ＊青い光が散乱され、残された赤い光が目に届く。 （解説）これは地球の大気と関係がある。また、「空はなぜ青いのか」という疑問とも関係がある。地球の大気は赤い光は通しやすく、青い光は通しにくい。青い光は、大気の分子によって四方八方に散乱されやすい。 昼ごろ、太陽が上の方にあるとき、太陽光線は大気をほぼ真っ直ぐに突っ切って地上にやってくるので、大気層を通過する距離は短く青い光はそれほど散乱されず、ほぼ白色の太陽が見られる。 これに対して、朝日や夕日の場合は、大気層をきわめて長い距離を通過してくる。この間に青い光が多く散乱されて、残された赤い光が人の目に届く。 ＜まとめ＞ 日常の現象・・・夕暮れ時の太陽は赤く見え、晴れた日のそらは青く見える。 ［原因］・・・太陽光の中の青い光は波長が短いので、大気中の微粒子などで散乱されやすく、空全体に広がる。そのため、太陽の方向以外の空は青く見える。赤い光は波長が長いので、散乱されにくく、まっすぐ進む。夕暮れ時は、大気の層を通る太陽光の経路（距離・厚さ）が長くなり、青い光がかなり散乱され、赤い光だけが残るので、よけい赤く見える。 「夕焼け空の原理とは（その３）」 大気がほとんどない月では、昼でも空は真っ暗だ。そこに浮かぶ白っぽい太陽は、空を赤く染めることもなく地平線に沈む。大気がなければ、空は何色にも色づかない。 一方、地球では、大気をつくる酸素や窒素などの目にみえないほど小さな粒（つぶ）が、太陽の光を方々へ散らし空を散乱光で満たしている。散らされやすいのは、光の成分のうち青っぽい光。そのため、空は青く見えるのだ。 夕焼けが赤いのも、大気のしわざである。夕日のスペクトルに青い光がほとんど見えないのは、大気に散乱されてしまったからだ。日が傾くにつれて太陽の光の通リ道は長くなり、その道中で青い光から順（紫→青→緑）にどんどん散乱されていく。そのため、目に届くのは赤に片寄った光になる。さらに、夕日の光が、細かい水蒸気やチリの多い低空を通りぬけるということも、青い光が散らされやすい原因になっている。太陽と目の間にある分厚い大気が、太陽や空を赤くみせるわけだ。 夕焼けは、光が空気中の中を進む距離が長い。そのため、たくさんの光が散乱して赤っぽい色ばかりになる。 |
| ［太陽光線］・・・・答は（ア） ｛問い１｝太陽光線がプリズムを通過するといろいろな光線に分かれるのは、光のどのような性質のためか？下記の語群がら正しいものを１つ選びなさい。 語群： （ア）屈折率が光の波長によって違うため。 （イ）光の吸収が光の強さによって違うため。 （ウ）光の反射角が波長によって違うため。 ＜答＞（ア） ｛問い２｝太陽光線がプリズムを通過するとさまざまない色の光に分かれる。この現象を何というか。下記の語群がら正しいものを１つ選びなさい。 語群： （ア）分散 （イ）反射 （ウ）直進 ＜答＞（ア） 屈折率は光の色（波長）によって異なるので、プリズムによって分かれる。プリズムに光を当てたら、赤色よりも青色の光の方がより曲がる。この現象を光の分散という。 白色光をプリズムに通すと、赤（Ｒｅｄ）→橙（Ｏｒａｎｇｅ）→黄（Ｙｅｌｌｏｗ）→緑（Ｇｒｅｅｎ）→青（Ｂｌｕｅ）→藍（Ｉｎｄｉｇｏ）→紫（Ｖｉｏｌｅｔ）に分散する。 波長は赤＞緑＞青の順であるから、青色が一番大きく屈折し、緑色、赤色の順に屈折は小さくなる。よって、波長の長い赤色の屈折率は小さく、波長の短い紫色の屈折率は大きい。 ｛問い３｝下記の語群がら違うものを１つ選びなさい。 語群： （ア）電気ストーブが赤く見える。 （イ）海の水が青く見える。 （ウ）シャボン玉が７色に見える。 （エ）虹が７色に見える。 ＜解説＞それ自体が光る。他の光が反射することによって起こる。 ｛問い４｝光に関する記述として最も適当なものを、下記の語群がら正しいものを１つ選びなさい。 語群： （ア）ガラスの屈折率は光の波長が短いほど大きい。 （イ）しゃぼん玉の表面が色づくのは光の分散による現象である。 （ウ）雨上がりの空に虹が現れるには光の干渉による現象である。 ＜答＞（ア） （イ）・・しゃぼん玉の表面が色づくのは光の干渉による現象である。シャボン玉に当たった光は、膜の内側と外側の両面で反射し、その２つの光ガ干渉する。膜の厚さがちょうどよく、ある波長の光が強めあうときは、その色をみることができる。２つの波が打ち消しあうときは、その色は見えない。 （ウ）・・雨上がりの空に虹が現れるには光の分散による現象である。 ｛問い５｝雪は、なぜ白く見えるのか。 語群： （ア）太陽の光が当たって反射するから。 （イ）太陽の光を吸収するから。 （ウ）雪全体が白色をしているから。 ＜答＞（ア） ｛問い６｝水や氷でできている雲は、なぜ白く見えるのか。 語群： （ア）太陽の光が雲の粒に当たって光が反射するから。 （イ）太陽の光のうち、白色以外の光が雲の粒に吸収されて、残った白色の光が見えるから。 （ウ）雲の粒自体が白色をしているから。 ＜答＞（ア） ｛問い７｝空は、なぜ青く見えるのか。 語群： （ア）太陽の光が空気中の粒に当たると青色の光が最も散らばるから。 （イ）太陽の光が宇宙空間を通ってくる間に青色に変わられ、それが空気中の粒に映るから。 （ウ）太陽の光が海面に当たって反射し、その海の青色の光が空気中の粒に映るから。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ 色の見え方は光の反射、吸収によって変わる。太陽光の光は白色光だが、虹からわかるように実はさまざまな色を成分として含んでいる。物の色は反射した光にどんな色の成分が含まれているかによって変わる。 |
 [虹（にじ）はどうしてできるのか？その1］ （左の二重の虹の写真提供・・・中学２年・門脇君より）雨上がりの後、太陽が空の一部で輝くと、虹（にじ）が現れる。大きな滝の前面に見える虹（にじ）もきれいで、美しい。半円形状のスペクトル、その７色の虹（にじ）はどうしてできるのか？不思議だ。 ＜解法手順その１＞ 虹（にじ）は空中に無数の水滴があり、太陽を背にした時に見える。よって、虹（にじ）に水滴と太陽光が深くかかわっていることがわかる。 ＜解法手順解その２＞ 虹（にじ）は無数の水滴の１滴１粒を考えることから虹（にじ）を究明できそうだ。その１粒が「プリズムの働き」をしているとして考えるとわかりやすい。 ＜解法手順解その３＞ 虹（にじ）は太陽光がプリズムを通ると分光されて虹色のスペクトルが現れることを考える。そうすると、｢水滴がプリズムの役割を果している」ことで虹（にじ）のメカニッズムが理解できよう。 ＜解法手順解その４＞ 太陽光の一部が水滴で、屈折ー屈折を経て水滴を通過し、さらに、一部は屈折ー反射ー屈折を経て入射側に出てくる。光が屈折ー反射ー屈折を経て外側に出てくるとき、光の波長(色）によって屈折率が異なるので、大きく曲がる紫色から、小さく曲がる赤色までの光のスペクトルに分散する。 ＜解法手順解その５＞ 虹が出来るのは、空中にただよう水滴が太陽光を反射・屈折するからである。太陽光は、水滴に差し込む時に屈折し、水滴の中で反射して外に出るときにもう一度屈折する。光の色によって屈折する角度が違うため、光が虹色に分かれる。つまり、水滴がプリズムの働きをする。そして、無数の水滴が集まって、空に雄大な虹が現れる。 ＜解法手順解その５＞ 雨上がりの虹は、空気中に浮いている小さな水滴がプリズムになり、太陽の光が分散されて見える現象をいう。人工的には、霧吹きでも出来るがすぐに消えてしまう。そこで、水滴の代わりに小さいガラスの玉（虹ビーズ）を使って虹をつくる。水とガラスは、光が屈折したり反射したりする性質が似ている。光が水滴やガラス玉に入るときや出るときには、光の中の色ごとに屈折する角度に違いがある。これは、プリズムが太陽の光を７色に分けるのと同じ原理である。水滴から出た光は、色によって進む方向が違い、色の位置が分かれて見える。 [虹（にじ）はどうしてできるのか？その２］ 雨上がりの空に大きなアーチを描く虹。虹ができるのは、空中にただよう水滴が太陽光線を反射・屈折するため。太陽光線は、水滴に差し込むときに、屈折して中で反射して外に出るときにもう一度屈折する。光の色によって屈折する角度がちがうため、光が虹色に分かれる。つまり、水滴がプリズムの働きをするため。そして、無数の水滴が集まって、空に雄大な虹が現れる。 ＜虹＞虹は、太陽が後方にあって、前方に雨が降っているときに起こる。日光は雨粒の中に入り、内部で反射して前方から出て、ちょうどプリズムで光を分けるように広がる。虹は光が水滴に当たり、はね返った光がちょうど見える位置にいるときにだけ見ることができる。 [虹（にじ）はどうして虫編なのですか？］ 「虫」の字には、昆虫ばかりではなく、生き物全体を表す字義がある。だから、蛇だって虫偏だし、虹だって虫偏である。大空に出現した七彩のドラゴンが虹といわれる。 ＊空にかかる大きな虹のようすは、空に横たわる龍（竜）の一種とみなされて、虫偏の漢字を用いることになった。 ＊虫は大蛇、工は貫くの意味をなす。つまり、龍（竜）が空を突き抜ける様子を表している。 ＊古代中国では、虹は、「虹（こう）」と呼ばれ、空に横たわる龍（竜）の一種とされた。 |
| [光の色を発見した人・・・それはニュートン］ 1665年の天気の良い日、22歳のアイザック・ニュートンは、イングランドの母親の農場の閉めきった暗い部屋にいた。ニュートンはカーテンのすき間からもれてくる細い光線の中に、三角柱のガラス「プリズム」を入れた。光線は広がって色のスペクトルを作り出した。科学者たちはこの美しい効果についてすでに知っていた。しかし、色はガラスによるものと考えられていた。ニュートンはそれが間違いであることを証明した。二番目のプリズムをスペクトルの中に置いて、七色に分かれた光が元の白い色にもどることを示した。 ＜白く見える光＞実際は異なる色の光が混ざったもの。それらは完全に混ざっているので、目には見分けられない。しかし、日光が雨粒を通り抜けてきたりすると隠れていた色が分かれてきて、虹の模様ができる。 ＜色の違い＞はなぜ起こるのか？それは、光の波長の違いで起こる。波長が長いと赤い色に見える。波長が短いと、青い色に見える。 |
 [ダイナマイトのノーベル賞］ ノーベルはダイナマイトを作ったおかげで、戦争でたくさんのダイナマイトが使われたために、ノーベルはたいへん悲しんだ。 北欧のスウェーデンの応用化学者・発明家アルフレットノーベル（Ａｌｆｒｅｄ Ｂｅｒｎｈａｒｄ Ｎｏｂｅｌ）が1986年12月10日、63歳で亡くなった。この時、ノーベルの遺言状で、ダイナマイトの発明で残した莫大な遺産を、毎年人類に偉大な貢献をした人に賞金を授与するよう言い残した。 これによってノーベル財団が創設され、５つのノーベル賞が1901年から設立された。 ・文学賞 ・物理学賞 ・化学賞 ・生理学・医学賞 ・平和賞 ・経済賞（1969年から） ＊物理学・化学・経済学賞の受賞者の選定は、スウェーデン王立科学アカデミー（Ｒｏｙａｌ Ｓｗｅｄｉｓｈ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ） ＊生理学・医学賞の受賞者の選定は、カロリンスカ大学（Ｋａｒｏｌｉｎｓｋａ Ｉｎｓｔｉｕｔｅ）・・・スウェーデン唯一の国立医科大学 ＊文学賞の受賞者の選定は、ウェーデンアカデミー（Ｓｗｅｄｉｓｈ Ａｃａｄｅｍｙ） ＊平和賞の受賞者の選定は、ノルウエー議会（Ｎｏｒｗｅｇｉａｎ Ｎｏｂｅｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ） 受賞式は、ノーベルの命日である１２月１０日に平和賞を除く５部門を北欧のスウェーデンのストックホルムで、平和賞は北欧のノルウエーのオスロで行われる。 |
| [日本人のノーベル賞] ①スウェーデンでの受賞の祝賀会で、階段で滑って転んだ人・・・湯川秀樹 みんなが拍手している時に、湯川さんの姿が一瞬見えなくなった。「おや」っと思いつつ、ニコニコと笑顔で・・・。階段を降りるとき、靴が滑ってしりもちをついた。 ②風呂場で滑って肋骨を骨折し、受賞式に出席でになかった人・・・朝永振一郎 風呂好きの朝永さんは、風呂場で転倒し、手桶で体の左側を強打。 ③入社試験に落ち、禍転じて福となった人・・・田中耕一 田中さんは、ソニーを受けて落ちた。もし、合格していたら、島津製作所における「質量分析」という受賞理由になった分野の研究はしていなかった。だが、江崎玲於奈さんは、ソニーの前身である「東京通信工業」で、トンネルダイオードを発明した。 ④制限時間を大幅に超える研究発表をした人・・・利根川進 会場はシーンとして、誰もが真剣に聞いているように感じた。聴衆の興奮が伝わり、30分を超える発表になった。 ＜コラム＞ ノーベル化学賞を受賞した白川英樹さんが中学時代の思い出を語ったことがある。物理の時間、ひとりの生徒が「雲はなぜ落ちてこないのですか」と教師に尋ねた。「雲をつかむような質問だ」と教師は話をそらした。先生も分からないから一緒に考えてみよう。「そう答えてくれたら、私は化学ではなく物理の道に進んでいたかの知れない」と。学校の教室が好奇心の芽を摘み取る場になることもある。 夜道が教室になることもある。ノーベル物理学賞を受賞した益川敏英さんが、受賞記念の講演をした。小学生の昔を回想している。家具職人や砂糖商をしていた父親は科学や技術にも関心が深く、いつも銭湯に通う道すがら、モーターの回る仕組みや日食、月食の原理を話してくれた。理科の面白さそうして知ったと、英語嫌いの益川さんは日本語で話した。遠い日の父に語りかけた講演でもあったろう。暗い路地を脳裏に描く。タオルと石鹸の手桶を小脇に、ときに手ぶりを交えて語る父がいる。耳をすまして聴く子がいる。並んで歩く二人の上には、夜空の黒板。 |
  ［電磁石でクリップがくっついた］・・・・・・答は（ア） ｛問い１｝電磁石の近くにクリップを置いて、ゼネコン（手回し発電機）を回転させたら、クリップが左図のように２～３個電磁石に付いた。今度は、ゼネコン（手回し発電機）を勢いよく回転させると、クリップの付く数はどうなるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）クリップのつく数は多くなる。 （イ）クリップのつく数は少なくなる。 （ウ）クリップのつく数は変化しない。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ ゼネコン（手回し発電機）の回転数を増すと電圧が高くなり、流れる電流も多くなる。よって電磁石も強くなり、右図のように、クリップの付く数も多くなる。 ＊ポイント・・電流が強くなれば、磁界（磁場）の強さが強くなる。・・・電磁石の強さが強くなり、クリップの付く数も多くなる。 ｛問い２｝磁石にくっつくものを上げよ。 ｛問い３｝磁石にくっつかないものを上げよ。 (答） スチール缶、鉄の釘 (答） アルミニウム缶、消しゴム、１０円硬貨、100円硬貨、ガラス ＜解説＞ 鉄やニッケル、コバルトなどのように、磁石の性質になるものがよい。 ｛問い４｝磁石の力についての性質を上げよ。 (答） ・磁石の力は離れていても働く。 ・磁石のＮ極は北を指す。 ・方位磁針の近くに電流を流すと、方位磁針の針が動く。 ・磁石のＮ極同士は退けあう。Ｓ極同士も反発しあう。 ｛問い５｝テレビを見ているとき、ブラウン管に磁石を触れさせた。そしたら、画面はどうなるか？ （ア）何も起こらない。 （イ）画面全体の色がにじんだり、奇妙な模様が現れた。 （ウ）同期がはずれ、像が流れる。 ｛問い６｝導線を巻いたコイルに電流を流すと、磁石の性質を持つようになる。このコイルに芯を入れるともっと強くなる。この芯の材料は何がよいか。 語群： （ア）芯は、鉄やニッケル、コバルトなどのように、磁石の性質になるものがよい。 （イ）芯は、銅やアルミニウムのように、電気の通る物質なら何でもよい。 （ウ）芯は、木やガラスのように、電気が通らないものがよい。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ 導線を筒の上に何回も何百回も巻いたものをコイルという。このコイルに乾電池をつないで電流を流すと、筒の中に磁石の性質ができ、そのコイルの端（口）に鉄クギやクリップなどを近づけると、中に吸い込まれ、くっ付く。中に吸い込まれた鉄クギやクリップは磁石になって、また他の鉄クギやクリップを引き付ける。筒の中に鉄クギやクリップがぎっしり詰まっていると、鉄クギやクリップの束は強い磁石になる。中の鉄クギやクリップには電流は流れないが、中に入れる芯は磁石につく鉄がよい。 ｛問い７｝磁石は、水に浮かべたり糸で吊ったりして自由に動くようにすると、磁石の極が南北を向いて止まる。では、電磁石も自由に動くようにすると、電磁石も南北を向くだろうか。 語群： （ア）南北を向いて止まる。 （イ）南北は向かず、どの方向でも止まる。 （ウ）東西を向いて止まる。 （エ）くるくる回って止まらない。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ 磁石は、水に浮かべたり糸で吊ったりして自由に動くようにすると、磁石の極が南北を向いて止まる。これは、地球自身が磁石の性質を持っているからである。地球は大きな磁石なのである。地球磁石は北極がＳ極、南極がＮ極になっている。よって、磁石のＮ極が北に向き、Ｓ極が南に向くようになる。電磁石は電流を流すとＮ極とＳ極ができるが、自由に動くようにすると、磁石と同じように、Ｎ極が北に向き、Ｓ極が南に向くようになる。 ｛問い８｝単一乾電池１個で、強力な電磁石にするにはどうしたらよいか。 語群： （ア）鉄芯はそのままで、導線（エナメル線）を太くする。 （イ）導線（エナメル線）はそのままで、鉄芯を太くする。 （ウ）導線を半分にして、巻き数を半分にする。 （エ）導線（エナメル線）の長さを２倍にして、巻き数を２倍にする。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ （イ）・・・鉄芯は細いより太い方が強いが、鉄芯が太くなると巻き数が減ってしまう。巻き数を同じにするため導線を長くすると電流が減ってしまう。だから、磁力は弱くなってしまう。 （ウ）・・・導線を短くすると、電流は増えるが、巻き数も減るので磁力はあまり変わりない。 （エ）・・・導線を長くすると、そのぶん電流が減るので磁力はあまり変わりない。 磁力を強くするには、「磁力＝巻き数×電流」という関係がある。磁力は、導線の長さが同じなら、巻き数が多いほど、電流が多いほど比例して磁力は強くなる。乾電池１個でも、導線を長くすると、そのぶん電流が減るので、導線の太さを太くすれば電流が多く流れて、磁力が強くなる。 ｛問い９｝豆電球は、乾電池の＋（プラス）、－（マイナス）を反対に接続しても明るさは変わらない。では、電磁石は、乾電池の＋（プラス）、－（マイナス）を反対に接続したらどうなるか。 語群： （ア）磁力は変わらないが、極が反対になる。 （イ）磁力も極もなくなる。 （ウ）磁力も極も変わらない。 （エ）磁力は変わらないが、極がなくなる。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ 電磁石の磁力は、コイルの巻き数と流れる電流の量によって決まり、磁力を強くするには、「磁力＝巻き数×電流」というのがある。巻き数が多いほど、また、電流が多いほど磁力が強くなる。電磁石の極は、電流の流れる向きに関係がある。 ｛問い10｝電磁石の磁力は、導線の巻き数と流れる電流の量によって決まり、磁力を強くするには、「磁力＝巻き数×電流」という関係がある。電流の量は、乾電池のつなぎ方や導線の長さに関係がある。では、導線の太さが同じのとき、どれが１番強い電磁石はどれか。 語群： （ア）導線は300回巻き、乾電池２個直列つなぎのとき。 （イ）導線は300回巻き、乾電池２個並列つなぎのとき。 （ウ）導線は300回巻き、乾電池１個のとき。 （エ）導線は600回巻き、乾電池１個のとき。 ＜答＞（ア） ＜解説＞磁力を強くするには、「磁力＝巻き数×電流」という関係がある。磁力を巻き数だけで考えると、600回巻きが１番強いことになる。磁力を電流だけで考えると、電流は電気の強さに比例し、導線の長さに反比例するので、乾電池２個直列つなぎは２倍、（イ）と（ウ）は同じで、（エ）は導線の長さが長いので半分になる。したがって、（エ）の磁力は（ウ）に比べて巻き数は２倍であるが、電流は半分になってしまう。（ア）が、電流が２倍で、磁力が最も強い。 |
  ［電磁石の回りの鉄粉の模様がきれい］左図のように、電磁石のまわりに鉄粉を均等にきれいにまいてゼネコン（手回し発電機）を一定の回転数で回したら鉄粉はどのように変化するか。 ＜答＞ 右図のように、電磁石のまわりを円を描くようにきれいな模様ができた。 ＊ポイント・・Ｎ極、Ｓ極のまわりの磁界（磁場）の様子がわかる。 |
 ［電磁石と棒磁石との相性］｛問い｝左図のように、電磁石に検流計を接続し、棒磁石のＮ極を右側においた。棒磁石をゆっくり電磁石に近づけたら検流計がプラス（＋）側に振れた。よって電流が発生したことがわかった。今度は、棒磁石のＮ極を右側にしたまま、いきおいよく棒磁石を電磁石（コイル）から遠ざけると検流計はどのように振れるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）検流計がマイナス（ー）側に振れ、電流の向きは逆で、電流の大きさは遠ざけたときの方が大きかった。 （イ）検流計がマイナス（ー）側に振れ、電流の向きは逆で、電流の大きさは遠ざけたときの 方が小さかった。 （ウ）検流計がプラス（＋）側に振れ、電流の向きは同じで、電流の大きさは遠ざけたときの 方が大きかった。 （オ）検流計がプラス（＋）側に振れ、電流の向きは同じで、電流の大きさは遠ざけたときの 方が小さかった。 ＜答＞（ア） ＜解説＞ 棒磁石のＮ極を近づけた時と、遠ざけたた時とでは、誘導される電流の向きが逆になり（検流計の振れが逆になり）磁界（磁場）の変化が大きいほど、大きな電流が生じる。 |
  ［箔（はく）検電器の使用法と確認］左図の箔（はく）検電器は、帯電体を近づけると箔（はく）が開くのは「静電誘導」という現象による。2枚の箔（はく）は同種の電荷どうしの反発力（斥力）で開く。 ｛問い１｝エボナイト棒を毛皮でこすり、静電気を発生させ、そのエボナイト棒を箔（はく）検電器に近づけると、どうなるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）箔（はく）検電器の箔（はく）が開く。 （イ）箔（はく）検電器の箔（はく）が閉じる。 （ウ）箔（はく）検電器の箔（はく）は変化しない。 ＜答＞（ア） ＜解説１＞ エボナイト棒を毛皮でこすると、エボナイト棒はマイナス（－）電気(負に帯電）がたまる。そのエボナイト棒を箔（はく）検電器に近づけると、箔（はく）検電器のプラス（＋）電気が金属板に近づき、同種のマイナス（－）電気が、箔（はく）検電器内の2枚のはくの方に行き、同種の電気が２枚の箔（はく）に溜まるので、反発して、箔（はく）は開く。 ｛問い２｝さらに、マイナス（－）電気(負に帯電）を帯びたエボナイト棒を箔（はく）検電器に近づけたまま、金属板に指を触れると、どうなるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）箔（はく）検電器の箔（はく）が開く。 （イ）箔（はく）検電器の箔（はく）が閉じる。 （ウ）箔（はく）検電器の箔（はく）は変化しない。 ＜答＞（イ） ＜解説２＞ マイナス（－）電気(負に帯電）に帯びたエボナイト棒を箔（はく）検電器に近づけたままにしておくと、箔（はく）検電器のプラス（＋）電気が金属板に近づき、そのまま金属板に居座って動かない。その代わり、箔（はく）検電器内の2枚のはくの方にあったマイナス（－）電気は、２枚の箔（はく）から指を通して逃げるので、２枚の箔（はく）にあったマイナス（－）電気がなくなるので、箔（はく）は閉じる。 ｛問い３｝続いて、金属板から指を離して、マイナス（－）電気(負に帯電）に帯びたエボナイト棒を遠ざけると、どうなるか。下記の語群がら正しいものを１つ選べ。 語群： （ア）箔（はく）検電器の箔（はく）が開く。 （イ）箔（はく）検電器の箔（はく）が閉じる。 （ウ）箔（はく）検電器の箔（はく）は変化しない。 ＜答＞（ア） ＜解説３＞ 金属板にあった箔（はく）検電器のプラス（＋）電気同士のため反発し、箔（はく）検電器内の2枚の箔（はく）の方にプラス（＋）電気同が移動して２枚の箔（はく）にプラス（＋）電気がたまる。よって、同じ電気同士のため反発し、箔（はく）は開く。 ＜まとめ＞接触帯電・・・静電気発生の原理 物質によって電子の離れやすさが異なる。そのため、種類の違う物質が接触すると、両者の間で瞬間的に表面の電子の移動が起こる。 電子はマイナス（－）の性質を持っているので、電子が離れやすい方はプラス（＋）、離れにくい方が電子をもらってマイナス（－）の電気を帯びる。 ＜まとめ＞帯電列 物同士がこすれ合うと、接触がより密になり、静電気がたくさんたまる。物質ごとの電子の離れやすさを順番に並べたものが「帯電列」という。 (帯電列の一覧） 左側（←）ほど、プラス（＋）の電気を帯びやすい。右側ほど、マイナス（－）の電気を帯びやすい。 プラス（＋）の電気← 人の手の皮膚←ウサギの毛←ガラス←髪の毛←ナイロン←メラニン樹脂←羊毛←ネコの毛←絹←紙←綿←鋼鉄（スプーン）←木←琥珀←天然ゴム←真ちゅう（トランペット）←金→ポリエステル→ポリスチレン→ポリエチレン→塩化ビニル→マイナス（－）の電気 できるだけ遠く離れたもの同士をこすり合わせると、強い静電気が生まれる。 例：エボナイト棒（－）と毛皮（＋）、ガラス棒（＋）絹（－）、塩化ビニル（－）とネコの毛皮（＋） |
［静 電 気 の性 質 ・現 象 ］  ①＜静電気の現象＞静電気は、摩擦電気ともいい、自然界によく起きている。なぜ、電池のコンセントもないのに、電気が流れるのか。ものを細かく分けていくと、原子というものに分けられる。原子は＋と－の電気を持っていて、普段はバランスよくおさまっている。ところが、物をこする（摩擦する）と原子の中の＋（プラス）と－（マイナス）の電気が分かれてたまる。＋と＋、－と－は斥け合い、＋と－は引き合う。髪の毛と下敷きを擦り合わせると、髪の毛には＋（プラス）の電気が、下敷きには－（マイナス）の電気がたまって引き合う。＋（プラス）電気のセーターと、－（マイナス）電気の綿のシャツは、擦れ合って引き合うが、脱ぐときには引き離されて、火花が飛ぶ。これが、カミナリが落ちる理由になる。 空気が乾燥した冬は、静電気が発生しやすい。セーターを脱ぐとパチパチ。ドアノブを触れるとパチン。静電気はその名の通り、電気の種で、あちこちにたまるのが特徴。水分は電気を逃がしやすいすいから、湿度の高い時期は静電気が起こりにくい。 電気を通す導体は静電気をすぐ逃がすが、電気を通しにくいプラスチックなどの絶縁体は、静電気を逃がさない。 羊毛のセーターがナイロンシャツと触れ合うと、静電気が発生しやすい。プラスチック製の靴は電気を逃がさないので、人に静電気がたまる。静電気の電圧は数千ボルトから1万ボルトにも達する。しかし、衣服がこすれてできる程度の静電気の量では、人体に特に影響はない。 ②＜カミナリ（雷）＞ 下敷きをセーターなどで擦り、指を近づけると、下敷きと指との間に静電気による無数の放電が起こる。暗い所でやってみるとよく見える。指から広がっている光の道筋は、数万ボルトの高電圧で電気が空気中をかけぬけている姿である。指先にたまった静電気が一気に流れるため。 空気はふつう、電気を通さない。でも、ある限界を超えて高い電圧がかかると、破裂するように放出された電気に一気につらぬかれる。そして、通り道になった空気は、強いエネルギーを受けて青白い光を放す。このように、空間をつきぬけて電気が流れることを「放電」という。カミナリも放電現象のひとつである。つまり、雷雲の中の－（マイナス）の電気と、地面や木の＋（プラス）の電気が引き合うために火花が飛ぶ。 カミナリは、雷雲の中にたまった静電気が、数億ボルトの高電圧で雲と地上との間を流れ現象をいう。雷雲の中では、雲を作っている直径0.02ミリほどのどのごく小さな氷の粒が＋（プラス）の電気に、大きな氷の粒であるアラレ（直径数ミリ）が－（マイナス）の電気を帯びていて、このうち、小さな氷の粒は上昇気流で上の方へ吹き上げられる。その結果、雲の上の方は＋（プラス）の電気、雲の下の方が－（マイナス）の電気が蓄えられる。雲の下の方が－（マイナス）の電気と、地面や木の＋（プラス）の電気が引き合うために火花が飛ぶ。 ③＜カミナリ（雷）はどうして起きるのか？＞雲の中で、氷の粒がぶつかって、たまった電気が放電するから 夏のカミナリは、暑くて大きな入道雲が出来た日の夕方に多い。入道雲は、強い日差しを受けた地面の熱で、湿った空気が温められて出来る。温まった空気が昇って雲になる。上昇気流で、入道雲が見る間にムクムクと大きくなるのは、強い上昇気流があるため。その上昇気流がカミナリを起こす元になる。雲は氷の粒で出来ているので、強い上昇気流があると、雲の中で大きな氷の粒と小さな粒がぶつかり合う。そこで、摩擦で小さな粒は＋（プラス）の電気、大きな粒は－（マイナス）の電気を帯びる。そこで、軽い小さな粒は気流で雲の上の方に運ばれ、重い大きな粒は重力の影響で下の方に降りてくるから、全体としての雲は、上の方が＋（プラス）の電気、下の方が－（マイナス）の電気がたまる。この雲と地面との間で一瞬のうちに電気が流れるのが「落雷」になる。 ポイント・・・ カミナリ（雷）は、入道雲の中で、何が起こっているのか？ ポイント・・・ 入道雲はどうやってできるのか。・・・＊地表の水蒸気が上昇して、水滴が雲に、さらに氷の粒になり、氷の粒の集まりが入道雲である。上昇する氷の粒と落下する氷の粒がぶ つかり、電気を生じる。つまり、氷の粒がぶつかり合う摩擦でできる。 ④＜静電気をおこしてみよう＞ ・ナイロンの布、ナイトンストッキング、絹のハンカチ、毛皮のセーターなどを、ストロー、ガラスのコップ、下敷きなどで擦ってみよう。 ・静電気のおきた下敷きを、細く流した水道水に近づけると、水が曲がる。 ・ドアのノブなどの金属に触ったときや、セーターを脱ぐときなどに、ピリッとショックを感じる。これが静電気のしわざである。 ・静電気とは、電気を通さない物体（絶縁体）の中で、動かずにたまっている電気のこと。物体のまわりに水分がついていれば、そこから電気が逃げるために静電気は溜まりにくい。でも、空気が乾燥する冬は水分が余りつかないので、静電気が溜まりやすい。だから、放電が起きやすい。 ⑤＜静電気はどうして起きるのか？＞物と物とがこすれ合い、電気のもとがたまるため。 電気のもとには－（マイナス）の電気と、＋（プラス）の電気の２種類がある。普通は、－（マイナス）の電気と＋（プラス）の電気が同じ数でつり合っていて電気がゼロの状態になっている。だけど、異なる素材からできた２つの物をこすり合わせるとバランスが崩れ、一方には＋（プラス）の電気が、もう一方には－（マイナス）の電気が多くなり、静電気が生じることになる。 こすった時に、＋（プラス）の電気がたまりやすい物と、－（マイナス）の電気がたまりやすい物がある。下敷きをセーターでこすると、下敷き（塩化ビニル）は－（マイナス）の電気が、セーターには＋（プラス）の電気がたまりやすい。その下敷きを髪の毛に近づけると、下敷き（塩化ビニル）は－（マイナス）の電気が、髪の毛は＋（プラス）の電気がたまりやすい。よって、＋と－の電気が引き合い、、髪の毛が逆立つ。 |
 ［キップの装置の使い方としくみ理論］・・・ｋｉｐｐ（オランダの化学者） ＜安全な実験操作法 ①キップの装置の上部は密閉しない。 ②上部のガラスびんと下部のガラスびんとの接合部の密閉がしっかりしていることを確認する。（装置を組み立てて、ガス排出口にゴム栓がぴたりとはまることを確認する。） ③ガス排出口のゴム栓をはずして、固体試料の硫化鉄(Ⅱ）ＦｅＳを入れる。 ④ガス排出口のゴム栓を開いた状態で、液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）を一番下のガラスびんのくびれあたりまで加える。 ⑤ガス排出口のゴム栓を閉じ、さらに、液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）を上部の液だめの半分程度まで加える。 ⑥ガス排出口のゴム栓を開けると、上部の液だめの液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）が下に移動して、化学反応が始まって気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）が発生する。 ⑦そのまま、しばらく気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）が発生したままにして、装置内の空気をガス排出口から追い出す。 ⑧その後、必要に応じてガス排出口のゴム栓を開けて気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）を取り出す。 ⑨ガス排出口のゴム栓を閉じると、装置内部の圧力で液体を押し上げるので、固体試料（硫化鉄ＦｅＳ）と液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）が接触しなくなり、気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）の発生が止まる。 ＜注意＞ ①このキップの装置の上部は開放しておき、密閉しない。 ②このキップの装置は、気体の発生量が多いので、ドラフト内などの換気の良い場所で行う。 ③実験後、液体を取り出すときには、こぼさないように注意する。 ＜装置の理論＞ ＊まとめ 実験室で硫化水素Ｈ２Ｓを連続的に発生させるときに使う装置である。コックを開けると、希硫酸Ｈ２ＳＯ４が硫化鉄(Ⅱ）ＦｅＳに接触するようになり、硫化水素Ｈ２Ｓが発生する。コックを閉じると、硫化水素Ｈ２Ｓの気体が充満し、内部の圧力が高くなる。その結果、硫化鉄(Ⅱ）ＦｅＳと接触していた希硫酸Ｈ２ＳＯ４の液面が下がり、希硫酸Ｈ２ＳＯ４が硫化鉄(Ⅱ）ＦｅＳから分離されるため、気体の発生が停止する ＊ポイント①・・ガス排出口のゴム栓を開けると、上部の液だめの液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）が下に移動して、化学反応が始まって気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）が発生する。 ＊ポイント②・・ガス排出口のゴム栓を閉じると、気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）が中央のビンに充満するので、中央のビンの気体の圧力が大きくなる。すると、中央のビンの内部の圧力で液体試料（希硫酸Ｈ２ＳＯ４）を押し上げる。その結果、固体試料（硫化鉄ＦｅＳ）と液体試料（希硫酸２ＳＯ４）が接触が断たれて、気体（硫化水素Ｈ２Ｓ）の発生が止まる。 ＊化学反応式・・・硫化鉄(Ⅱ）ＦｅＳに希硫酸または希塩酸を加えると、硫化水素Ｈ２Ｓが発生する。 ＦｅＳ ＋ Ｈ２ＳＯ４ → ＦｅＳＯ４ ＋ Ｈ２Ｓ↑ または ＦｅＳ ＋ ２ＨＣｌ → ＦｅＣｌ２ ＋Ｈ２Ｓ ↑ ＜試験問題＞ キップの装置は、固体と液体の反応を利用して気体を発生させる装置である。この時、上部のガラスびんと下部のガラスびんとの接合部の気密は保たれてたれている。 下部のガラスびんに亜鉛粒を入れ、上部のガラスびんに希硫酸を入れる。コック（活栓）を開くと水素が発生する。コック(活栓）を閉じると、希硫酸が移動して亜鉛との接触が絶たれ、水素の発生が止まる。 Ｚｎ ＋ Ｈ２ＳＯ４ → ＺｎＳＯ４ ＋ Ｈ２↑ 問い1 亜鉛の代わりに用いることができる物質は何か？・・・（答） Ｆｅなど水素よりもイオン化傾向の大きい金属 問い２ 水素発生中に、コック（活栓）を閉じる時、希硫酸の移動する方向は？ (答） 発生する気体（水素）が下部のガラスびんにたまり、下部のガラスびんの圧力が大きくなるので、液体は下部のガラスびん→一番下のガラスびん→上部のガラスびんと移動する。その結果、下部のガラスびんに入れてある固体（亜鉛粒）と液体(希硫酸）の接触が断たれるので、気体の発生が止まる。逆にコック（活栓）を開くと、下部のガラスびんの圧力が大気圧と等しくなるので、液体が上部のガラスびん→一番下のガラスびん→下部のガラスびんと移動し、固体と液体が接触するので、反応が起こり、気体が発生する。 |
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