《小学生向け科学研究の資料》かがくけんきゅうちょうせんぎもんせいかつおもかがく生活の中で「ふしぎだなあ」「どうしてだろう」と疑問に思うことはないかな？そこが，科学けんきゅういぐちぎもんかんがかんさつしらじっけん研究の入り口。疑問について考え，観察や実験をして調べてみよう。きっと，なぞがとけあたらはっけんじゅんじょせいりたり，新しい発見があったりしてわくわくするよ。このことを順序よく整理してまとめれけんきゅうかんせいば，研究の完成！どう？きみもチャレンジしてみない？いえなかはいぎょうれつみた家の中に入ってくるありの行列を見たよ。ありのすきな食べものたものなに物やきらいな食べ物は何かな？ぎもんすきなものしらべきらいなものしらべかんさつじっけんさとうおおわさびとからしマヨネーズにもたべものにすなをかけることがあるよ。大きくはこはこすなをかけていたよ。運ばないのに，なぜだろう？て運べないから，みつからないようにかくしてはこおいて，あとで運ぶのかな？なんぎもんありは何のためにすなをかけるのかな？よそう食べ物をはこぶときに通りやすくするためかな？たものかんさつじっけんたものはことおありがすなをかけるのは，食べ物を運ぶときに通りやすくするためではないことがわかった。わかった！かんさつじっけんなかあたらはっけんぎもんしら観察・実験の中で新しく発見した疑問を調べているところがいいね。よそうじっけんほうほうかんが予想しているから，しっかりとした実験方法を考えることができているね。〔第 58 回広島県科学賞小学校第４学年特選作品「ありのふしぎ発見」から〕《中学生向け科学研究の資料》例えばこのように，疑問に思ったこと，興味のあることを調べてみませんか。疑問・興味事前調査調べる方法を考え，実験する自分たちの住む地域は，かつて「蚊やハエのいない町」を実現し，日本全国から注目を浴びたことがある。しかし現在は蚊もハエもたくさんいる。どうすれば再び「蚊のいない町」をつくることができるだろうか？蚊の幼虫であるボウフラを退治する方法について研究してみようと思った。 ○地域の方から，ボウフラの発生源をなくすことが重要であることを聞いた。 ○郷土史から，「クララ草」がボウフラ退治に効果があることを知った。 ○地域の方から，銅板にもボウフラ退治の効果があることを聞いた。 ①ボウフラの発生しやすさを，条件（水に溶かすもの，日当たりなど）を変えて調べる。 ②水を入れる容器の色でボウフラの発生しやすさに違いがあるかを調べる。 ③スケッチして，成長の仕方や蚊の種類を調べる。 ④クララ草を加えた水にボウフラを入れ，クララ草のボウフラ退治効果を調べる。 ⑤銅板を入れたビーカーにボウフラを入れ，銅板のボウフラ退治効果を調べる。 ⑥洗剤を加えた水にボウフラを入れ，洗剤のボウフラ退治効果を調べる。（企業から提供してもらった人工飼育のボウフラと野生のボウフラを使用） ⑦ボウフラが入ったビーカー内の水に菜種油を加えて，ボウフラ退治効果を調べる。 ⑧条件を変えて，ボウフラが発生しない方法を調べる。分かったことをまとめる ①ボウフラは，「栄養分が含まれている水」「木がある場所」「日陰」という条件のときに発生しやすい。 ②白色の容器にはボウフラが発生しなかった。明るさが関係しているのではないか。 ③ボウフラは脱皮して成長していた。ヒトスジシマカなど３種類がいた。 ④クララ草は，煮汁の場合，根に最もボウフラ退治効果があり，若葉と枯葉汁にはあまり効果がなかった。粉末の場合，若葉に最も効果があり，根や枯葉にも十分な効果があった。 ⑤銅板には，ボウフラ退治効果があまりなかった。 ⑥野生のボウフラの方が，人工飼育のボウフラよりも洗剤に対する耐性があった。 ⑦菜種油を加えると，１日ですべてのボウフラが駆除された。水面に油を浮かせることで呼吸ができなくなったためであると考える。 ⑧銅板を入れた水にはボウフラは発生しなかった。クララ草はボウフラを退治する効果はあったが，蚊の産卵を防ぐ効果は無いことがわかった。くう〔第 58 回広島県科学賞中学校特選作品「蚊が０研究 PROJECT」から〕《高校生向け科学研究の資料》例えばこのように，疑問に思ったこと，興味のあることを探究してみましょう。疑問・興味目的仮説の設定仮説の検証音楽の授業でヴァイオリンを演奏する機会があった。弦楽器を演奏する前には，必ず弓に松脂を塗ることを知り，何のために塗るのだろうかと疑問に思った。弦の動きを観察し，松脂の役割を調べる。擦弦の際，摩擦によって弓に引っかかった状態で弦が移動し，限界に達すると滑りが生じて戻るというサイクルを繰り返している。松脂を塗ることで摩擦力が大きくなり，弦の振動の振幅が大きくなる。また，擦弦の際，松脂が融けた後，冷え固まるという現象が起きているのではないか。【実験１】松脂の凝固点測定方法：湯浴で融かした松脂を冷却し，温度を記録する（図１）。考察：結果のグラフ（図２）からは凝固点が読み取れない。そこで，測定値と冷却曲線に当てはめた近似式による値との差（図３）をとって検討したところ，松脂の凝固点は 39℃であると考えられる。【実験２】弓の毛の表面の観察 …光学顕微鏡（400 倍）方法：松脂を塗布した弓の毛の，擦弦前と擦弦後の表面の様子を観察する。図１図２考察：弓の毛（馬の毛）の模様の間隔と松脂の粒の大きさが同程度である。擦弦後，弓の表面の松脂の粒子の数が減った。図３【実験３】弓の毛および弦の表面の観察…走査型顕微鏡（1000 倍）方法：松脂を塗布する場合としない場合の弓と弦を観察する。考察：弦では，擦弦の痕跡の両側に，表面だけ融けた松脂が確認できた（図４）ため，擦弦時の摩擦によって松脂が融けて，また固まることで弦の振動に影響を与えていると考えられる。【実験４】高速度カメラを用いた擦弦時における弦の観察方法：①弦の振動と弓の振動をハイスピードカメラ（毎秒 1200 フレーム）で撮影する。 ②発生する音も同時に録音し，FFT 解析ソフトを用いて振動数を求める。 ③撮影した動画をプロジェクタで拡大し，弦の変位を測定する。 ④振動数の小さいチェロでも同様の実験を行う。考察：松脂を全く塗っていない弓では音が出ない。松脂を塗った弓で擦弦した場合，弦ははじめ弓とともに運動したあと，素早く戻るという運動を周期的に繰り返している（図５）。弦に働く力のつり合いの式と運動方程式を立て，弦の運動を等速運動部分（往路）と単振動部分（復路）に分けて考えた。結論図４図５ ○弦を振動させるには，松脂を塗る必要がある。 ○松脂を塗った弓が周期的な振動を弦に与え，音を発生させる振動が生じている。 ○弓が作る周期的な振動の特徴は，等速運動と単振動の組み合わせになっている。等速運動中は弓と弦の速度は等しく，摩擦力と張力がつり合っている。このとき松脂は固体の状態である。滑り出す瞬間に最大摩擦力となる。単振動中の弦は弓に対して滑り，動摩擦力と張力の合力により運動している。このとき松脂は液体の状態である。 ○松脂が状態変化することで弓と弦の摩擦力を変化させ，弦に周期的な振動を与えている。〔第 58 回広島県科学賞高等学校特選作品「ヴァイオリンの弓になぜ松脂を塗るのか」から〕