氷を使った自由研究におすすめのアイデア【中学生向け】

中学生向け氷を使った自由研究で「氷の凍り方」の実験

中学生にもなると、自由研究のテーマも幅広くなります。

なかでも、身近な科学の代表的なものである「氷」を使った自由研究は、中学生にはおすすめのテーマです。

実験に必要な道具も、家にあるもので出来るので、手軽に取り組むことが出来ます。

水が氷になっていく過程を細かく観察するということは、知っているようで実際見る機会はないので、知らない未知の世界です。

氷になる様子を知ることによって、普段の氷の作り方の他、自然界で流氷が出来る過程を知ることが出来るので、知識の引き出しが増えます。

実験に必要な道具は、透明なコップ、と温度計、氷を入れる容器があると良いでしょう。
中身の様子の違いが分かるように、普通の水の他に、水に塩を加えたものと砂糖を加えたものなどを用意して比較してみるのもおすすめです。

温度計でまめに水の温度を記録しながら、液体の状態を観察しましょう。

普通の水と、不純物を加えた水では凍る過程に違いはあるのかを観察してみるのも良いですね。

中学生なら氷を使った自由研究で溶かす実験も加えて

水を凍らせる実験をご紹介しましたが、逆の発想で氷を溶かして水にする過程を観察する実験もあります。

実験では、色々な条件のもと、実験結果に違いが現れることが研究成果として役立ちます。

そのため、ただ氷を観察するだけではなく、例えば何かを混ぜた氷だったら溶け方に違いはあるのか、とかドライヤーや扇風機にあてるとどうなるかなど、条件を変えながら結果を複数得ることが大切です。

水を凍らせる実験と同様、普通の水、塩を加えた水、砂糖を加えた水で作った3種類の氷を用意します。

普段の生活の中では、氷が溶けていく過程を観察することはなく、氷が溶けて水になった状態を見ることがほとんどです。

氷が溶けていく様子をじっくりと観察することで、温度変化に対する物質の変化が理解出来るので、氷が溶けにくくするにはどうしたら良いのかなど、普段の生活に応用して考える力が身につきます。

中学生の氷を使った自由研究。それぞれの液体の中での溶け方

氷を使った自由研究では、液体であれば水以外でも色々と応用が効くということがメリットです。

食塩水やシロップ水でも良いですが、普段飲んでいる飲み物(炭酸水やコーヒー、牛乳)など、色々な種類で実験を行うことにより、水との違いを比較することが出来ます。

ただし、水は比較対象となるため、必ず用意しましょう。

水道水ではなく、精製されたミネラルウォーターが実験にはおすすめです。

氷はすべて同じ大きさになるように作り、それぞれの液体の中に氷を入れて観察します。

氷を入れたら、1分経過ごとに温度を測り観察します。

温度計は出し入れすると温度が変わってしまうので、用意した液体の数だけ用意し、差しっぱなしにしておくと、確実な実験データが得られます。

実験は数回行い、データを取ることで、正しい傾向や結果が得られます。

失敗した実験データがあれば、なぜ失敗したのかを考えるための貴重なデータなので、破棄しないようにしましょう。

透明で溶けにくい氷の作り方も自由研究におすすめ

自宅で作る氷は、あっという間に溶けてしまいますが、市販のロックアイスや専門の氷屋さんで売っている氷はなかなか溶けませんよね。

これは、自宅で作る氷には、気泡や塩素、不純物(カリウムや鉄)が含まれていることが大きな原因です。

家の氷は、白っぽいものが含まれていることがありますが、これが空気中の塩素や酸素の気泡です。

氷の中に、こうした不純物が多いと、水同士の分子の結合を邪魔し、溶けやすくなってしまうのです。

そこで、「溶けにくい透明な氷を作る」という実験も人気があります。

家で市販の氷が作れたら、お母さんも大助かりでお父さんも晩酌が美味しくなり喜ばれます。

溶けにくい氷を作るためには、次の3点が重要なポイントです。

1.不純物を入れない
2.製氷皿を直接冷気に当てない
3.冷凍庫の温度を上げる

実験のポイントとしては、これらを踏まえ、製氷機に精製されたミネラルウォーターを入れたら蓋をして(あるいはラップかビニールで覆う)さらにタオルでくるんで冷凍庫に入れます。

こうすることで、普段の冷凍庫の温度より高い温度で、氷がゆっくりと凍ります。

また、氷が出来かけたところで、上澄みを一旦捨て、新しい水を入れることで、より透明な氷が出来ます。

自由研究のまとめ方のポイント

中学生の自由研究では、研究の内容よりも、研究成果をいかにまとめるかということが大切です。

実験結果をただ羅列するのではなく、1冊の本にまとめるように、はじめに構成をきちんと考えましょう。

書く内容としては、次のことを意識して書くと上手くまとまりますので、参考にしてみてください。

・研究テーマ(題名)
・研究のきっかけ(なぜこの実験を選んだのか)
・研究の方法と内容
・研究結果と研究により分かったこと
・研究をしてみての感想
・参考にした文献、研究にあたりお世話になった人や場所など

一般的な研究レポートも、大体このような構成でまとめられています。

実験をした本人しかわからない研究に対する考えや感じたことを取り入れながら、他の人にも伝えるように丁寧にまとめてみましょう。

中学生の自由研究はテーマで差がつく!

小学生のうちは、親も手助けをしつつ一緒に楽しみながら行うことも多い自由研究ですが、中学生になると、急に難易度が上がります。

テーマの内容にも自由度が増す分、他の生徒よりも抜き出た自由研究にするためには、どんな実験を行うのか頭を悩ませることも多くなります。

夏休みは長期に渡るため、自由研究は夏休みに入ってからでもいいかと考える人もいるでしょうが、研究内容によっては、短期間で完了する実験もあれば、長期的な観察が必要の実験もあるので、テーマは休みの前半か、出来れば休み前に決めておくことがおすすめです。

今回ご紹介した氷に関する自由研究は、どちらかというと短期間で出来る実験になりますが、生き物や植物、細菌の観察などは長期間かけて実験する必要があります。

「自由研究」は身近なものを「実験」し、研究をまとめるということに意味があります。

まず、自分がどんなことを調べたいかを考え、テーマを決めるということが、自由研究の第一歩です。

日頃から気になっていた疑問や悩みなどをノートに書くなどしておくと、それらが自由研究の材料になることもあります。

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