高校向けの10の科学実験：物理学、化学、生物学 - 理科 - 2024

今日は、物理、化学、生物学の概念を学べる高校向けの科学実験のリストをご紹介します。科学実験を行うことは、現象を視覚化し、理論を裏付けることを意味します。また、科学的手法に慣れる機会にもなります。

すべての実験は、実行が簡単で、日常的に使用する機器や材料を使用しています。結果の解釈には、少なくとも1つのレベルの中等教育学生が必要です。

図1.実験は科学の基本的な部分です。出典：Pixabay。

1-自家製電磁石の構築

材料

-アルカリ1.5Vバッテリー（2または3バッテリー）

-バッテリーホルダー

-巻線用の細いエナメル銅線。

-スチールネジ。

-鉄の爪。

図2.電磁石を構成するための材料。出典：youtube。

処理する

-エナメル銅線を鋼製ねじの1つに巻き付けます。

-カッターまたはナイフを使用して、鋼製ネジに巻き付けられた銅ケーブルの自由端からワニスをこすります。

-電池を電池ホルダーに入れ、両端を電池ホルダーの端子に接続します。

実験

-ネジの先端を爪に近づけ、引き寄せられていることを確認します。

-ケーブルを巻線から外すと、電磁石が機能しなくなりますのでご注意ください。

-より多くの電池を直列に接続することにより、磁石の力を高めます。

-巻き数を増やすことにより、電磁石の磁場を増やします。

確認するポイント

-磁力は電流が大きいほど大きくなります。

-同じ電流で、巻数が増えると磁力が上がります。

・巻数（1回転）と電流が同じ場合、巻数を近づけたり近づけたりすると電磁石の出力が大きくなります。

-ネジを緩め、スパイラルをそのままにしておくと、磁気効果は継続しますが、大幅に弱まります。

2-対流

材料：

• 一枚の紙
• 糸の切れ端
• ろうそく
• ライター

処理する

-紙にらせんを描きます。

-切り抜いて、らせんの中心に小さな穴を開けます。

-糸をらせんに通します。糸の端に結び目を作り、らせんから外れないようにします。

-らせんを糸で持ち上げ、らせんを形成します。

実験

-ろうそくをつけて。

-すでに糸で吊り下げられている紙のヘリコイドを火のついたろうそくの上に置きます。

注意：紙のプロペラは炎から離れている必要があります。

図3.熱対流の上昇流により回転する紙のらせん。出典：youtube。

確認するポイント

-ヘリコイドが回転し始めることに注意してください。その理由は、熱気の上昇流です。冷たい空気よりも軽いため、熱い空気が上昇します。

-ろうそくを1本ではなく2つ置くことで回転速度を上げます。

3-光の屈折

材料

-ガラスタンブラー

-水差し

-コイン

-鉛筆

処理する

-コインをテーブルの上に置きます。

-次に、ガラスをコインの上に置きます。

実験A

-ガラスの下のコインを斜めの位置から上から見てください。

次にグラスに水を注ぎ、横から、そして上から観察を繰り返します。

確認するポイント

-ガラスが空のとき、コインはガラスの横と上から透けて見えます。しかし、コインを45度の角度から見ているときにガラスが水で満たされていると、コインが突然見えなくなります。

-上から直接見ると、コインがまだ残っていることがわかります。ある媒体から別の媒体に光が通過するときに光が偏向するため、この現象が説明されます。

・グラスと水との界面に水を加えると、グラスの底に差し込む光の偏りがあり、コインが表示されません。

実験B

-鉛筆を水と一緒にガラスカップに入れて、一方の部分が水に浮き、もう一方の部分が空中に沈むようにします。

確認するポイント

-鉛筆を横から観察します。壊れているようです。再びこの現象の説明は、ある媒体から別の媒体へ光線が通過するときに光線が受ける偏差です。

図4.半水中鉛筆の屈折。出典：ウィキメディア・コモンズ。

4-家庭の顕微鏡で口の中の細菌を見る

材料：

• いくつかのグラスまたはグラス
• 針のない注射器
• ミシン針
• レーザーポインター
• セロテープ

処理する

-注射器に水を入れます。

-シリンジのフィンと2つの容器の壁をサポートします。これらは、シリンジのカラムとサポートとして機能します。

-シリンジの先端の端にある表面張力によって保持されている先端に液滴が形成されるまで、シリンジを軽く押します。

粘着テープをレーザーボタンの周りに貼り付け、レーザーボタンがオンのままになるようにします。

-レーザー光をドロップに向けて、壁の投影を確認します。

実験

-縫い針を口の内壁に挟まないように丁寧に擦ります。

-針の先を先に口の中でこすり、シリンジの先に水滴を落とします。

-予測を観察し、違いに注意してください。

図5.口から出た細菌は、レーザー光で増幅および投影されます。出典：youtube。

確認するポイント

-レーザー光を壁に投影すると、口の中の細菌が増幅されます。

-注射器に花瓶の水を使用して実験を繰り返すことができます。これには、ゾウリムシやアメーバなどの微生物が含まれている可能性があります。

5-レモン電池

材料

-レモン

-銅貨、または裸の銅線。

-亜鉛メッキネジ

-電圧計

-ケーブル

-ケーブルワニ口クリップ

処理する

・レモンをとって、銅貨を入れるピギー風スロットを作ります。

-反対側には亜鉛メッキネジがねじ込まれ挿入されています。

-ワニ口クリップは、電圧計ケーブルに適合および接続されています。

-プラスのワニは銅貨に接続されています。

-電圧計の負のワニ口は亜鉛メッキされたネジに接続します。

図6.レモン電池と電圧計。出典：youtube。

確認するポイント

-レモン電池で生成された電圧を測定します。この電圧は1ボルト弱です。

-2番目と3番目のレモン電池を作成し、直列に接続して電圧を確認します。

-懐中電灯の電球を点灯してみてください。レモンスタックを1つ以上続けて試します。

-レモンのスタックを並列に接続します。電圧を確認してください。

-レモン電池の並列の組み合わせを懐中電灯の電球に適用します。

-あなたの結論を引き出します。

6-家庭用pHインジケーター

材料：

-ガラス容器

-蒸留水

-紫キャベツ

-濾紙

-調理鍋

-キッチン

-ガラス容器

処理する

-紫キャベツを切ります。

-キャベツを鍋に入れて10分煮る。

-ストーブから取り出し、冷めるまで休ませる。

-きれいな容器、できればガラスに濾過またはろ過します。

-紫のキャベツから抽出した液体を保存します。これはpHインジケーターとして機能します。

確認するポイント

-pHインジケーターは次のように機能します。

i）酸性物質の場合、ピンクから赤に変わります。

ii）中性物質の場合、濃い青色を維持します。

iii）アルカリ性または塩基性物質でテストすると、緑色に変わります。

別の物質を試す

-安全に扱える酸：酢とレモン汁。

-コーラソーダ

-トマト

-人間の尿

-純水

-唾液

-塩水または海水

-重炭酸ナトリウム。

-歯磨き粉

-マグネシアミルク

-自家製の漂白剤またはアンモニア（プラスチックの手袋を使用し、手や衣服に触れないでください）

テストを行うには、pHインジケーターを含浸させた吸収紙のストリップをいくつか作成すると便利です。

-ノートにメモし、最も酸性の物質から最もアルカリ性の物質まで降順で分類します。

注意

非常に強い酸と塩基は、火傷や皮膚、粘膜、目への刺激を引き起こす可能性があります。特に敏感肌の場合は、実験中ずっとプラスチック手袋を着用することをお勧めします。

7- DNA抽出と観察

材料

-鶏のレバー

-液体食器用洗剤

-パパイヤジュースや粉末軟化剤などの肉軟化酵素。

-染料を含まないエチルアルコール

-ブレンダー

-ガラス瓶

-ファインストレーナー

-目盛り付きビーカー

-細長いガラス容器または試験管。

処理する

-生の鶏レバーをブレンダーグラスに入れます。

-水を少し加えて、クリーミーなペーストになるまで混ぜます。

-液化した肝臓をストレーナーを通して目盛り付きビーカーに注ぎます。

-容器内のスムージーの量を測定します。

-それは、肝臓スムージーの4分の1に等しい量で、食器洗い機を注がれています。

-スプーンでかき混ぜます。

-大さじ1杯の肉軟化酵素またはパパイヤジュースを加え、5分間かき混ぜます。

-DNA鎖が切断されないように穏やかに攪拌します。

・細長いガラス容器型の試験管に注ぐ。

-試験管を傾け、アルコールが底の液体と混ざらないように注意深く注ぎます。

確認するポイント

-数分後、アルコール、肝臓、洗剤、酵素の混合物から生じる白いフィラメントがアルコール内に表示されます。それらの鎖はニワトリのDNAです。

9-自家製コンデンサー（ライデンボトル）

材料

-マヨネーズなどのガラス製またはプラスチック製の瓶。

-硬質のワイヤーまたはケーブルが通過するプラスチック製の絶縁キャップ。

-ジャーの外側と内側を覆う、貼り付ける、接着するためのキッチン用アルミホイルの長方形のストリップ。

-ボトルの壁の内側を覆っているアルミホイルと接触するようにロッドの内側に接合された絶縁体のないフレキシブルケーブル

-アルミコーティングがボトルの端に達しないことが重要です。それは半分より少し高くなる場合があります。

・アウターアルミシートに取り付ける無絶縁ケーブル。

注：アルミホイルを内側に配置する作業を回避する別のバージョンは、ボトルまたはジャーに水と塩の溶液を充填することで構成されます。これは内部プレートとして機能します。

処理する

-スクリーンがブラウン管である古いテレビまたはモニターをお持ちの場合は、それを使用してボトルを充電できます。

-ボトルを片方の手で外側のプレートにかざし、内側に接続するケーブルで画面に近づき、触れます。

-次に、外側に結ばれたケーブルを取り、それをボトルの内側から来るケーブルに近づけます。

確認するポイント

-ケーブルを外部から接続したケーブルを内部から引き出すと、火花が発生し、ボトルが帯電していることがわかります。

代替手順

-適切なスクリーンがない場合は、衣類乾燥機から取り出したウールの布にライデンボトルをかざすと、そのボトルをロードできます。

-帯電源の別のオプションは、ワニスを取り除くために以前に紙やすりで磨かれたプラスチックチューブ（PVC）を取ることです。チューブがペーパータオルで十分に帯電するまでこすります。

10-ニュートンの第二法則

材料

-エレベーター

-バススケールまたは体重

-ノート

処理する

-浴室のおもりをエレベーターに乗せ、その上に立って、起動時、起動時、および一定速度で移動している時間にマークされた値を記録します。

確認するポイント

-ニュートンの第2法則を適用します。これにより、力の図を描き、エレベーターの加速を解きます。

図7.エレベーター内の少年の自由体図。出典：F. Zapata

-各ケースに対応するエレベーターの加速度を計算します。

参考文献

1. 簡単な科学。Voltaスタック。回復：Cienciafacil.com
2. ExpCaseros。10の科学プロジェクト。から回復：YouTube。
3. 実験。5つの自家製物理実験。回収元​​：youtube.com
4. DIY時間。10件の自宅実験。回収元​​：youtube.com
5. Lifeder。ニュートンの第二法則：アプリケーション、実験。回復：lifeder.com
6. モバイルベータ版。自家製電磁石の作り方。回収元​​：youtube.com