4年生は理科で「ものの体積と温度」の学習に入りました。
空気を密閉して温めたり冷やしたりすると空気の体積はどうなるのか考えました。
電子レンジで食べ物にラップをして温めるとラップが膨らんで、レンジから出すと膨らんでいたラップがキューッと元に戻った様子を見た経験から「温まると体積が大きくなり、冷えると体積が小さくなる」と予想した子供がいました。
また、同じ予想でも空気を粒で考えた子は、温まると粒同士が離れていき、冷やすと縮まってくっつくイメージがあるからと考えていた子がいました。
「冷えると体積が大きくなる」と予想していた子供は、既習事項である「水が冷えると氷になり、そのときには体積が増えた」という経験から、そう予想していました。
「体積が変わらない」と予想していた子供は、電子レンジの経験から、サランラップが膨らんでいなかったということからそう考えていました。
さっそく実験に入りました。空気を密閉しつつ、体積変化を見る方法として試験管の口にシャボン液を付ける方法を提案しました。
手で温めると、じわじわーっとシャボン液が膨らんでくる様子に驚いていました。
何度も何度もその様子を見ていた子供が「先生。何回もやるとふくらまんようになってきたよ。」と発言しました。中の空気が温まり、手の温かさでは空気が膨張しなくなったのでしょうね。試験管を冷やしてやってみると、再び膨らみはじめました。
さらに、試験管をひっくりかえして口をしたにしても膨らむかどうか子供たちに問いました。
やってみると試験管の口を下にしても膨らむことに驚いていました。
さらに、お湯につけてみました。今度は、手で温めていたときと比べるとものすごく早く膨らんでいきました。
これにも子供たちは驚いていました。空気は暖めると体積が大きくなることがはっきりしました。
続いて、氷水につけて冷やしました。先ほどまでとは逆にシャボン液が試験管の中へ吸い込まれていく様子に驚いていました。
最後に、ペットボトルの口に栓をして、それをお湯につけるとどうなるのか聞きました。
子供たちは、空気の体積が大きくなってポンと球が飛び出すことを予想しました。
実際に玉が飛ぶ様子に子供たちは喜んでいました。