わたしの推薦です |
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（総評） ＊掲載した内容は、要点の部分を省略してあります。 推薦1：2003サイエンスグランプリ受賞！：しゃぼんだまのストローのさきのギザギザの研究 推薦2：カビの研究 推薦3：葉の不思議 推薦5：調布市と大田区の大気汚染の比較 推薦6：「天の恵み」牛乳を調べて |
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「サイエンスグランプリ2002」全国小学校理科研究協議会 サイエンス賞受賞作品
［目的１］
まずはじめに、ストローの先にギザギザがついている理由として、大きなシャボン玉ができるのではないかと考え、ギザギザのあるストローとないストローでどちらが大きなシャボン玉を作ることができるか調べた。
［実験１］
ストローの口で加える方にチューブを取り付け、シャボン玉が真直ぐ下を向くように三きゃくにストローをセットする。こうするとシャボン玉があまりゆれないので、大きくふくらむ。ふくらんだシャボン玉の直径を三きゃくにつけたものさしではかる。なるべく風やホコリがなくて、しつ度の高いお風呂場で実験をした。(温度28度、しつ度80%)
［結果１］
それぞれのストローでできたシャボン玉の直径
測定回数10回の平均 ギザギザのある方 12.65cm ギザギザのない方 14.45cm
ギザギザのないストローの方がギザギザのある方よりふくらんだ。ストローにギザギザがついているのは、一つのシャボン玉を大きくふくらませるためではないと思う。
［目的２］
ギザギザのあるストローとないストローでどちらがたくさんのを作ることができるかくらべた。
［実験２］
ストローをそのまま口にくわえて、なるべくたくさんのシャボン玉ができるようにゆっくりと息を吹き出した。そして、できたシャボン玉の数を数えた。シャボン玉がすぐ割れないようにゆかにビニールシートをしいた。
［結果２］
それぞれのストローでできたシャボン玉の数
測定回数10回の平均 ギザギザのある方 26.1こ ギザギザのない方 8.3こ
ギザギザのないストローの方がギザギザのある方よりずっとたくさんのシャボン玉を作ることができた。
［考察］
ストローにギザギザがついているのは、一つのシャボン玉を大きくふくらませるためではなく、たくさんのシャボン玉を作るためにあるのだとわかった。ギザギザのすきまにシャボンえきがたっぷりくっつくからたくさんのシャボン玉がつくからたくさんのシャボン玉ができるのだとすると、一つの大きなシャボンをつくる場合もずっと大きなものができるはず。たての方向にギザギザがついているので、その方向にストローから出てくる息がわかれて、たくさんのシャボン玉ができるのかもしれない。
［資料］
ガリレオ工房のおもしろ実験クラブ1「どこまでふくらむシャボン玉 石けん水の実験」
武田 毅 (ポプラ社)
「シャボン玉の実験」ベルニー・ズボルフスキー/山辺昭代やく(さ・ら・え書房)
「シャボン玉のはなし」 杉山弘之・輝行 (東京書籍)
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◇去年のカビの生え方の研究を行った時期が真夏だったので、今回は梅雨の時期に行ったあわせて、植物の匂いでカビが生えるのを防止できるか調べた。
［目的１］梅雨時でのカビの生え方を調べる。
［実験］
カビの生え方と温度の関係、水分の関係、包装との関係について実験をした。
［方法１］
「温度との関係」は日当たりのよい窓際、日当たりの悪い窓際、冷蔵庫の中、風呂場にパンともちとチーズを置き、１日に１回観察した。
［結果１］
去年は２８～３０℃とカビが好む温度を大きく上回っていたが、今年は２４～２８℃とカビが好む温度だった。湿度も去年は３９～５１％とかなり低かったが、今年は梅雨に実験を行ったので５６～６９％。
・もちによく生えたので、もちで比較すると日当たりのようところは六日目、日当たりの悪い場所は九日目、風呂場は七日目に一気に面積が広がった。冷蔵庫においてあったパン、チーズ、もちはまったく生えなかった。十六日目に風呂場のパンにカビが生えていた。梅雨時は温度が適しているので、よく生えた。一日で急に増殖する。
［方法２］
「水分との関係」はそれぞれ同じ場所に毎日同じ量の水分を与えたパンと、水分をまったく与えないパンを置き、１日１回観察した。
［結果２］
水分を与えた方だけ、カビが生えた。去年とほぼ同じ結果で六日目には一気に広がる。広がり方は去年の方が大きかった。カビは適当な水分があればよく生え、乾燥するとまったく生えない。
［方法３］
一つの缶の中にパン、もち、チーズを入れて観察し、ビニールや新聞紙には一つずつ入れて１日に１回観察した。
［結果３］
今年は去年よりも圧倒的にカビが生えた。ビニール袋と空き缶は湿度も高く風通しもよいのでとてもたくさんカビが生えた。新聞紙は案外生えにくかった。ある程度風通し通いからだろう。
［まとめ］
もちに生えていたのは青カビ。パンに生えるのは赤カビや黒カビ。それぞれ顕微鏡で観察すると菌糸や胞子がある。空気中に目に見えないカビの胞子が浮かんでおり、これがパンの上につき、まわりの温度や湿り気が適当であると生えてきてと思われる。
カビを防ぐ方法に、乾燥させる、日光に当てる、温度の低い冷蔵庫に入れるなどがある。
カビはある一定期間を越すと急に成長が早くなり増殖する。
［目的２］匂いでカビを防止できないか。
［まとめ］練りショウガ、練りにんにく、粒コショウ、練りワサビ、練りからしとパンをそれぞれ同じ容器に入れてラップをする。何も入れないものも作る。
匂いの強いもの程カビを生えさせないようだ。カビが生えたものをくらべると、それぞれ違う種類のカビが生えていた。入れたものの種類によって防止できるカビの種類が違うようだ。
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◇学校で人の体に付いてそのすばらしいバランスの仕組みをならって不思議で楽しかった。植物の体も人間に似た仕組みかと考えたので研究する。
［目的］呼吸をしているか、栄養をどのようにとっているか、人の排便のようにいらないものをどうやって捨てるか、何故日にあたらないとしおれてしまうのか、とった栄養はどこにいったのか。以上の五点について、植物の体はいつもどのように変化しているのか調べる。
［実験１］呼吸
コップを穴の空いた厚紙で仕切り、片方にツユクサをつめこむ。下敷でふたをして待てば、人間と同じように呼吸をしているなら、二酸化炭素がたまるはずだ。石灰水を入れる。ロウソクの火を入れてみる。
［結果１］
石灰水はあまり白く濁らなかった。ロウソクの火はだんだん細くなって消えたが、もしかしたらツユクサの呼吸によってできた二酸化炭素ではなく、ロウソクの二酸化炭素かもしれないのでこの実験の結果ははっきりしない。こんどはもっと分かりやすい方法でやってみよう。
［実験２］蒸散
ハナミズキの木の枝を何本かポリ袋に入れてゴムでとめて数日置く。葉の表と裏にコップを当ててセロテープで止めて数日置く。葉の多いアイビーの枝と一枚しか葉のない枝だをシリンダーにさして水が蒸発しないようにゴムのふたをする。
［結果２］
植物は水をどんどん吸い上げるから、いらない水は葉から出されるはずだ。ポリ袋には水滴が付くはずだし、葉の裏に気孔が多いと習ったから、裏につけたコップに水滴がいっぱい付いているはずだ。１日目で予想通りの結果が出た。
葉の多いアイビーの方がたくさん水を吸い上げるはずで、その通りの結果になった。
［実験３］光合成
日に当てたひまわりの葉をすり潰してガーゼで汁を絞り、乾かしてヨウ素反応を見る。
［結果３］
日暮れ前に葉をとったから光合成をしているはずで、葉にデンプンが残っていてヨウ素反応を起こすはずだ。アルコールで葉緑素を抜いていないから反応が分かりにくいかもしれない。汁からデンプンが確認できた。
［実験４］導管
食紅入りの水に百合とカーネーションを入れ、数日後に花と茎を観察する。
［結果４］
予想通り葉や茎は赤くなったが、全体が赤くなったのではなく、葉脈が赤くなったから線がいっぱい入っているように見える。
［まとめ］
蒸散や光合成、茎の作り、い管束、葉脈、呼吸に付いて調べたことをまとめた。
［反省］
失敗した実験もあった。デンプンの実験で、すりつぶす方法ではなく葉の形を残したままヨウ素液をたらしたらほとんど反応しなかった。アルコールにつけて葉緑素を抜いた葉だったが、葉肉がとれたほんの少しの部分だけしか反応しなかった。成功した実験と失敗した実験の違いは、葉肉のあるなしと、アルコール処理。そこからわかったことはデンプン反応を見るときに、葉緑素を抜く作業は特に必要無い。ただし葉肉をとった方がデンプン反応が見やすい。
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サイエンスグランプリ佳作作品
◇私はロボットが好きで仕組みやプログラムの勉強をしている。あるときプログラムの指示通り動かず、赤外線センサーの付け方が悪かったのが原因だった。また、昼食の時、同じテーブルの母からテレビのチャンネルがリモコンで変えられたのに、私の場所からは変えられず、チャンネル権は母のものになってしまった。口惜しい、と不思議から赤外線センサーを調べてみることにした。
［目的］赤外線センサーと光センサーを調べる。
［実験と結果１］
［１］リモコンはどのくらいの距離まで働くか。テレビの受信部からリモコンを少しずつ離していく。受信部とリモコンがほぼ同じ高さになるようにする。7m測ったところで家の中では測り切れなかった。7m以上。
［２］ビデオカメラを使って外で測る。自分がリモコンを持ち、身長があまり変わらない妹がビデをカメラを持って、１mごとにテープで地面に印をつける。9mまで届いた。
［実験と結果２］
［１］リモコンはどのくらいの角度まで働くか。六帖の部屋でテレビの受光器正面と、リモコンの角度を測る。真後ろ以外、赤外線が跳ね返って、どこでもチャンネルが変えられてしまう。実験失敗。
［２］外でビデオカメラを利用する。中心から60度ずつはリモコンが働く。
［実験と結果３］
リモコン信号はどのようなものを通過するか。リモコンを１メートル程離して受光部と同じ高さに置く。受光部にいろいろなものを置く。ビニールバック、枕、バスタオル、ビデオケース、陶器、人の手等全26種類の物で試す。通ったものは明るい色で厚みのないもの。通らないのは暗い色で厚みがあるもの。
セロファンはまっすぐでもくしゃくしゃにしてもよく通る。くしゃしくゃでは表面の凹凸でぶつかって通らないかと思ったがそうではない。
［実験と結果４］
実験3でコップは通ったのでその中に液体を入れてみた。油、洗剤、麺汁、トマトジュース、かき氷のシロップは通ったが、牛乳は通らない。
［実験と結果５］
実験4で牛乳は通らなかったが、どのくらい薄めれば通るのか。100�Nの牛乳に水を入れて10%ずつ90%まで水の割り合いを増していく。1m離れた場所では、どれも通らない。
こんどは水400�Nに牛乳を入れてもっと薄い場合も調べると、1mのところからリモコン信号が通過するのは牛乳が約7%の濃さまで。
もっとリモコンを近くに置くとどうかと試みる。牛乳が30%の濃さぐらいまでは50�B程度。50%で40�B、80~90%では30�Bで通った。
［実験と結果６］
色と枚数の関係を色紙を重ねて調べてみた。何枚重ねるまで1m離れたところでリモコン信号が届くか。明るい色はたくさん紙を重ねても通過した。白が八枚重ねても通るのに、黒は１枚でも通らない。
［実験と結果７］
今までの実験結果をもとに、赤外線センサーを使い、人が通過したときにブザーが鳴る装置を作ろうとしたが、センサーに流す電流の程度がわからず、何度も試みたが失敗。
光センサーを使って、勉強のふりして遊んでいるときばれないように、人が通るとわかるセンサーを自分の部屋に近すぎない場所につけたい。
このセンサーは光の量が変わったとき反応する。センサーの前でいろいろなものを転がしてみた。黒は反応が速く、白は反応がないか、または、反応が遅い。
ある程度明るい場所ということも考えに入れて、階段のまん中につけた。センサーの場所を通るとき、後ろのライトの光を遮りセンサーが反応するはず。
父と母には反応、妹と自分には反応しない。身長のせいかもと考え、父に四つん這いで通ってもらうが反応する。身長のせいではないらしい。父と母は体が大きいからたくさん光を遮断したため反応したのだろう。
線に反応すると、自分の部屋の壁につけたブザーが鳴る。これで母にばれない。
［まとめ］
リモコン信号は距離、角度、反射、透過させる色、材質等の要素に左右されることがわかった。特に色の違い白、黒には驚いた。ロボットのライントレーサーを使うとき、白地に黒い線が引いてある理由もわかった。ロボットの赤外線センサーもしろと黒を見分け易いからだろう。光センサーも反応する条件、要素があることがわかった。作ったセンサーはうまく父母だけに反応してくれる場所が見つかって嬉しかった。赤外線センサーが作れなかったのは残念だった。
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◇大田区にある両親の診りょう所に呼吸器、しかもゼン息の患者さんが多かった。大田区はかん状八号線ぞいから羽田にかけて昔は公害指定地域だったそうだ。見た目にはわからないけれど、確かに夏の熱い日、かん八では道路の向こう側の遠い景色を見るとかすんでゆらいでよく見えないことがある。空気の汚れのために遠くが見えにくいのであろうか。調布の空気と大田区の大気とはたしてどんなふうに違うのだろうか。
［研究の前に］
大気汚染に付いて何をどう調べればよいかインターネットで検索してみた。あわせて大気汚染とはなにか、酸性雨とその被害についてまとめた。
［目的］酸性雨、ガラスせんいろ紙を用いた大気汚染検出装置による汚染度、NOxの量、松の葉の気孔から汚染度を測定をおこない、大気の汚染度を測る。
［実験１］
酸性雨は、四年の時研究したなすの色素液を用いて比色試験からPHをもとめることができる。調布の道路に面した自宅庭前、緑が多い公園、品側通り交差点前、大田区かん八交差点の四ケ所で雨を採取。その日の天気を調べ、雨が降り出す直前に各点に採取容器をセット。当日の風向き、風力(ビニールテープの自作吹き流しで測定)、気温、前日までの天気の様子も記録。
また、雨のふり始めとふり続いた場合の違いを比較する。
［結果１］
この結果より雨のPHと関係がありそうな因子は、１．風力、２．採取場所、３．雨量、４．前日までの天気の四つであった。採取時間はPH戸の関係はないと今回の結果では考えられ、気温については冷夏であったため、３０℃以上の真夏日が少なく正確に比較できなかった。風が強いと強酸性雨になりにくい。汚染物質が飛ばされるからと考えられる。調布市より大田区の方が圧倒的に酸性度が強い。少量の雨では酸性雨とはならない。汚染物質が十分に溶け込まないからだろう。雨が連日続くとアルカリ性の傾向で、三日以上振らないと、そのあとは酸性雨になりやすい。雨が続くと汚染物質が洗い流され、晴れが続くと大気中にたまった汚染物質が一気に雨に溶け込んで酸性雨になると考えられる。また、ふったり止んだり少量の日が続く時は、ふり始めよりも後の測定の方が酸性度が高く、大気汚染物質が雨に溶け込むには時間がかかるのではないかと考えた。激しい雨が降り続いた三日間は調布では酸性雨にはならず、大田区では後の方が酸性度が高くなった。大田区の大気汚染の程度が遥かに強く、激しい雨でも洗い流し切れなかったのではないか。
［実験２］
ペットボトルでガラスせんいろ紙を手に入れて、空気の汚れの原因の一つである粉じんについて自作の装置を作って調べる。調布市自宅前と大田区かん八交差点で採取。交通量の多い比の多い時間帯と少ない日を比較してどうか、雨天が続いたあとの晴れた日と晴れが続いた日ではどうかについて分析。
［結果２］
予想通り大田区の方が汚染度が高かった。朝夕に比べ、昼間の汚染度が高かったのは、大気が暖められ上昇気流が汚染物質をまい上げ、地上での測定では汚染度が低くなったと考えられる。温度との関係は一定の傾向は現われなかった。大きな工場や交通量の多い道路のある側ではない方角から風がふく時は、比較的汚染度が低い。強風の後も汚染度が低く吹き飛ばされてしまうのだろう。雨の後はあまり変わらなかったが、大量の雨がふった台風の翌日は予想通り汚染度が低かった。交通量が少ない土、日も予想通り汚染度は低かった。
［実験３］
学研市販のNOx調査キットを使用。調布市自宅前と大田区かん八交差点で実験する。２．と同じような角度から分析。
［結果３］
大田区の方が多く、酸性雨、大気汚染度の結果と一致した。風の弱い晴天が続いた日々はだんだんNOx濃度が高くなっていった。地上付近にだんだんたまっていったものと考えられる。交通量の少なく、工場が休みの週末は低め。
［実験４］
松の気孔を顕微鏡で観察して汚染度を調べる。調布市自宅前と大田区かん八交差点で松葉を採取。
［実験４］
松の気孔の汚染度は３５～４０％をこえると高度の汚染といわれるが、大田区では５５％と予想以上に汚染度が高かった。長期間高度の汚染にさらされてきたことがわかった。
［まとめ］
４つの実験はいずれも同じような結果となり、別々のことを調べているようで、実はこれらは深くつながっていて大気汚染の程度を指し示しているのだと考えられた。
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◇牛乳は「天の恵み」という新聞記事を見て、あまり好きではない牛乳がそれほど大切なものだったのかと驚き、調べてみることにした。
［目的］どんな栄養があるのか、どこが他の飲み物と違っているかなどを調べる。
［計画と方法］
1. 本で調べる。(資料に掲載)
2. 1を参考に、牛乳の中の栄養と牛乳の性質を調べる実験をする。
3. 日本牛乳協会東京消費者相談室、東京都牛乳普及協会より資料を集める。
4. 森永乳業の工場見学をする。
［本や資料でわかったこと］
・牛乳の歴史・二千五百年くらい前の醍醐(ヨーグルトか牛乳粥)の話から昭和二十年以降の牛乳の増産までの歴史年表を製作。
・牛乳の栄養・牛乳と人間の乳とはほぼ同じ成分でできていること、カルシウムの多さと 吸収率のよさなどその特徴をまとめてある。
・乳牛の秘密・乳牛の体と特徴、エサ、誕生から出産まで、人間がのむ牛乳を作るために
子牛と引き離されて八ヶ月間も搾乳されることなど、乳牛についてまとめてある。
・牛乳が届くまで・生産から流通の流れを示す。
［実験１］
乳脂肪を調べる。洋紙に牛乳や水、す、食用油、お茶、りんごジュースをたらし、一枚ずつ洗濯ばさみでヒモにとめて乾かす。自然に乾くのを待って、あとを調べる。実験にかかった時間、３５分。
［結果１］
牛乳以外の飲み物は水と同じように水分が蒸発すると何も残らないが、牛乳は食用油と同様に半透明のあとが残った。これが乳脂肪分。乳脂肪とは何かを調べてまとめた。
［実験２］
蛋白質を調べる。２つのビーカーに牛乳２００ｃｃをそれぞれ入れて湯せんにかける。片方はかき混ぜ、片方はかき回さない。１時間３５分かかった。
［結果２］
まぜる方は濃縮、まぜないと熱で蛋白質が固まって膜を作る。その際に、膜が他の成分も吸い付けて残りの牛乳はうすくなる。
［実験３］
濃い牛乳を作る。牛乳を冷凍庫で凍らせて、半分溶けた頃を見計らい、溶けた液をビーカーに採る。残りを溶かし、飲みくらべる。凍らせるのに一晩かかり、観察に１５分。
［結果３］
始めに溶けた牛乳の方がとても濃い味がする。
［実験３］
牛乳を固める。牛乳とコーヒー牛乳を湯せんでお風呂ぐらいまで熱してから酢を加える。かき混ぜて観察、さらにふきんでこす。４５分かかった。
［結果３］
牛乳に含まれる蛋白質は酸にあうと乳脂肪も一緒にもやもやした固まりになる。コーヒー牛乳と牛乳では固まりの量が違うのは蛋白質や脂肪などの栄養の違い。また、あとに残った液は白くないので、牛乳を白く見せているのは蛋白質。
［工場見学報告］
［まとめ］
今回牛乳を調べて一番心に残ったことは、子牛が直接母乳のおっぱいから一度も母乳をのませてもらえずに、引き離されるということ。そして、子牛がのまなくなったあとの八ヶ月間もの長い間、人間がのむために母乳をだし続けることにショックを受けた。１グラムの母乳を作るために四百グラムの血液が必要だという。そんな大切な母乳の成分が人間と牛は似ている、似ているだけでなく栄養も吸収もいい。なんてすごい偶然。牛乳は本当に天の恵みだった。今回の研究でいつもの何倍も牛乳を飲んだ結果、冷たく冷やした低脂肪乳が一番飲みやすかった。牛乳工場で質問したとき、「においがきらいならイチゴミルクでもいいんだよ」といって下さった一言にほっとした。牛乳からできた清貧はたくさんあるので、毎日、いろいろな製品から牛乳のよさをとりたい。
［資料］
牛乳のひみつ－たのしい料理と実験－ さ・ら・え書房
牛乳で作る 民衆社
おいしい牛乳の本 カワイ出版
何でも実験2 ミルクが変身! はいチーズ 理論社
たべもの教室6 牛乳でつくる 大月書店
な・る・ほ・どたべものサイエンス ぎゅうにゅう すずき出版
日本牛乳協会東京消費者相談所 tel: 03-3261-8821
東京都牛乳普及協会 tel: 042-381-1362