理科の動画「浮力②」を見ました。②になると、以前に学習したときよりの難易度は上がっています。①の時は水は密度が1g/㎤でした。②からは、食塩水、アルコール水など、密度が1g/㎤ではないものに沈めることで、浮力や押しのけた液体の体積、が変わってきます。
基本はアルキメデスの原理なんですけど、難しく考えない様にしましょう
参考
基本はアルキメデスの原理です。
アルキメデスの原理は、この浮力が、物体が沈むことによって水を押しのけている領域における水の重量と同じ大きさ、向きが上向き（重力の向きと正反対）と述べている。
Wikipediaから http://ja.wikipedia.org/w/index.php?curid=32729
確か、浮力①の時は水なので気にしていませんでしたが、下記を念を押して説明がありました。
難しそうですが、とにかく、下記を覚えていればなんとかなるよ、と息子君には伝えておりますし、何とかなっているようです
浮力(g)=物体がおしのけた液体の重さ(g)
=密度(g/㎤)x物体がおしのけた液体の体積(㎤)
構成
１．コアプラス
２．デイリーチェック
３．テーマの解説
４．理科の図鑑
５．学習のすすめ
１．コアプラス
太陽の高さがどこかを見つけて、三角形の内角の計算で求めます。地温が先に上がり、その後に気温が上がります。2月が一番寒いですね。風向きは風が吹いてくる方です。水は温まりにくく冷めにくいです、砂は温まりやすく冷めやすいです、砂に上昇気流が発生します、水では下降気流が発生します。寒冷前線は三角形の記号です、寒気の方向です、積乱雲が出来ています。温暖前線は丸い記号です、暖気の方向です、乱層雲ができます。梅雨前線は、寒気と暖気がぶつかるので、三角の記号と丸の記号が合わさっていますね。
２．デイリーチェック
1⃣
完全中和のAとBの量を求めて考えます。どちらが余っているか求めます。比を使って求めます。足りない方に合わせて計算します。水酸化ナトリウム水溶液が余ると、固体として出てきます。
2⃣
グラフを書きます、完全中和の点を求めましょう。塩酸に水酸化ナトリウムを加えていくグラフは原点から始まります。水酸化ナトリウム水溶液は10ml内に0.4g、とわかるので、それを用いて計算します。
3⃣
働きバチはメスです、針は産卵管が変化したものです。気団は高気圧です。ツバキは冬の花です、鳥に花粉を運んでもらいます。
３．テーマの解説
・水に浮く物体、水に沈む物体
→密度の計算で浮くか沈むかを求めます。
・水以外の溶液に入れた場合
→密度が違うので計算を理解できるようにしましょう。
計算結果を書いて進めましょう。
ポイント① 浮く物体～液体が水のとき～
水の中にどれくらい体積が入っているか、をしっかりと考えましょう。密度は１㎤の重さ、になります。密度が1g/㎤以下のものは水に浮きます。台はかりの上のビーカー（100g）に水（500㎤）を入れて木片（60g、100㎤）を浮かべます。重さは水とビーカーと木片を足したものになります。木片が水に浮いている、ということは、重さと浮力が釣り合っています。水が押しのけられた体積分の重さが浮力になります。木片を沈めるには、木片の上に、上から40gで下に押します。
氷を水に浮かべて考えます。水が氷になると、体積が1.1倍になります。氷100gは110㎤になります。浮かんでいるので、重さと浮力が釣り合っているので、氷が水に沈んでいる部分の体積は100㎤となり、水面から出ている部分は10㎤と分かります。
ポイント② 浮く物体～液体が水以外のとき～
先ほどと同じ考え方ですが、水ではなく、食塩水1.2g/㎤、油0.8g/㎤に浮かべます。液体の中に沈んでいる体積が違います。食塩水に木片を浮かべた場合、浮力は60gですが、沈んでいるのは50㎤とわかります、水よりより浮きやすい、とわかります。すべて沈めるには上から60gで押す必要があります。
油の場合でも、釣り合っているので、浮力は60gですが、押しのける体積は75㎤、となります。浮いている部分は25㎤ｔなります。すべて沈めるには上から20gで押す必要があります。
動画では、問題があり、水に食塩を溶かしても体積は変わらないとすると、3%の食塩水の密度は？とあります。食塩水100gとすると、食塩は3g、水は97g（97㎤）と分かります。よって100÷97=約1.03g/㎤、となります。
ポイント③ 沈む物体～液体が水のとき～
アルミニウム片（120g、40㎤、密度3g/㎤）を沈めます。台ばかりは、500+100+120=720ｇの重さを示します。沈めると浮力は40gとなります、持ち上げるには80gで持ち上がります。持ち上げると、台ばかりは720-80=640gとなります。水とビーカーの重さに浮力を足しても同じ答えになります。
ポイント④ 沈む物体～液体が水以外のとき～
先ほどと同じ様に食塩水と油に、アルミニウム片を沈めます。食塩水に沈めると浮力は40×1.2=48gの浮力が働いています、持ち上げるには72gになります、台ばかりの重さは、全体820g-72g=748gとなります。油にアルミニウム片を入れた場合、浮力は40×0.8=32gとなり、持ち上げるには88g必要です、台ばかりの重さは620g-88g=532gとなります。
ポイント⑤ 浮力の計算～応用問題～
問題です。
木片0.6g/㎤、アルミ片3g/㎤として、同じ重さの木片とアルミ片をくっつけた物体の浮かべる為には密度が何g/㎤以上の液体であれば良いか？
計算しやすい値でおいてみます。アルミ片3gとすると体積は１㎤です、木片は同じ重さなので、3gで、体積は5㎤、です、足すと6gで６㎤なので、密度が1g/㎤とわかります。答えは、1g/㎤以上、となります。
次の問題です、
重さ60gの木片の縦横高さが分かっていて、これを水の入ったビーカーに入れる問題です。木片の体積100㎤、重さ60gとわかります。水に浮かべると60gの浮力がはたらくので、沈んでいる部分は60㎤、とわかります。次にこれを沈める為に木片の下にアルミ片をくっつけます、必要なアルミ片の大きさを求めます。アルミ片も沈んでいるので、浮力がかかります。アルミ片は1㎤で3gです、つまり、浮力１gかかるので、下に引く力は1㎤あたり2gです。木片40㎤沈めるには下に40gで引く必要があるので、40÷2=20㎤のアルミが必要です。増えた体積を底面積で割ることで、水位がどれくらい上がったか、が分かります。
ポイント⑥ 浮沈子
ふちんし、と読みます。浮沈子（醤油入れ）をペットボトルに入れて、ペットボトルを握ると醤油入れが水に浮かんだり沈んだりします。ペットボトルを手で押すことで、醬油入れが水圧でつぶされて空気の体積がへって、浮力が減って沈みます。是非、作ってみましょう。
４．理科の図鑑
ツバキです、サザンカなどと同じ冬の花です。照葉樹です、葉がツヤツヤしています、寒さに強いです。花びらが5枚です。ツバキ油は種子から取れます。オリーブは果実から取ります。サラダ油は、温度が低くても固まりません。種子から油をとるには蒸したり絞ったり大変です。常緑樹です。鳥媒花です。
まとめ
浮力の問題は、体積と重さを密度を使って上手く変換していくコツが必要ですね。図に重さや浮力の方向の矢印を書いて、理解を深めながら進めたいですね。
最後まで読んで頂きありがとうございました。
下記に他の動画解説のページもありますので、紹介させてください。
参考になるとうれしいです。
コメント