実験Ｄ．ＢHEADLINE
テーマ：『シャボン玉を作る』
目的：
よく遊んでいるシャボン玉遊び。しかし、その水と洗剤の割合はあまり考えていない。どこまでシャボン玉液を混ぜ合わせればよいか、実験から割り出してゆく。また、実験のアプローチを学習する。
注意：
大きな危険はないが、飲んだりさせない。
概要：
・シャボン玉液は、水と中性洗剤の量の割合でどのようになるかを実験する。
・水道水、中性洗剤の割合を変えた液を設定。
・それぞれの液を作り、測定方法を考え、判定する。
＊予想をさせる。
分量、割合の組み合わせ実験は時間の関係上、困難。
よって、材料は分量を予め用意し、組み合わせ表での効果を確認する実験とする。
＊実験の本質を考える
予想：
測定方法：測定条件の同一化（道具、環境）
測定値：
結果からの考察：
準備：
・ストローの先を花弁のようにしておく。
・針金で四角錐、三角錐を作る。
・軍手の代わりにフェルトの袋を作っておく（起毛させておく）。
備品：
① 紙コップ 容量２００ｍｌ：各グループ ６個（洗剤液用、液１用、液２用、液３用、液４用、液５用、）
② ストロー（予め先を切込み、花弁のように開いておく）：各グループ５本
③ 参考計量スプーン：２．５ｍｌ
④ １００ｍｌ計量コップ：各グループ１
⑤ スポイト：各グループ１
⑥ 調査表：各グループ１か１人１枚
⑦ 乾いた新しいフェルト生地：各グループ２ ７０ｘ６０ｃｍ １００円ショップ １７．５ｘ３０ｃｍで袋状を８枚作る 起毛させておく）
⑧ 中性洗剤（チャーミー界面活性剤１５％）：１ｍｌｘ３
（マジカ 界面活性剤３１％ ２３０ｍｌ 約￥１５０）（ジョイ界面活性剤３３％ ２００ｍｌ 約￥１５０ ）：
⑨ ゼムクリップ：１人１個
⑩ ようじ：各グループ１本
⑪ お皿（適当な大きさの発泡スチロールのトレーでよい）：各グループ１
⑫ 新聞紙：各テーブルに敷く
⑬ 針金で作った四角錐、三角錐：３セット
⑭ 円の型紙（直径５ｃｍ、１０ｃｍ）：各グループ１セット
進め方：
1. さて、今日は、「シャボン玉液を作る」というタイトルです。皆さんの中には、「な～んだ、簡単だよ」と思った人もいるのではないでしょうか？ 今日の狙いは、「どうして」という思いと、どう実験すればよいのかも合わせて進めてゆきます。
2. 皆さんはより小さいころ、シャボン玉を作って遊んだことがあると思いますがどうですか？
3. シャボン玉は、どうして膨らむのでしょうか？ また、すぐに割れてしまいませんでしたか？どうして割れてしまうのでしょうか？
4. まず、どうして膨らむか？ ただの水では膨らみませんね。どうしてでしょうか？
5. では、次にどうして割れてしまうのでしょうか？ 重力、空気中のほこり、乾燥？ 風？
6. では、まず、一人１本のゼムクリップを渡します。この中心の方の端を図のように曲げてください。
7. 水を張った容器（発泡スチロールの皿）の水の上に浮かべられますか？折り曲げた部分をつまんで静かに水面に置くようにします。どうですか？ ひとりひとり挑戦です。（１０分）
8. さて、浮かんだゼムクリップをよく見てください。水面と触れている部分は、水面がへこんでいませんか？ これはどういうことでしょうか？
9. 水は、意外と粘り強いという感じですね。これを「表面張力」と言います。水はなるべくスクラムを組んで小さく縮まろうとするので、ゼムクリップに押し下げられても押し返すのです。（みんなが腕を組んでスクラムを組むと、外から押されてもはね返しますね）
10. さて、このような水で風船のように膨らまそうとしても、縮む力と力比べになり、膨らまそうとしてもうまくいきません。そこで、出てくるのが、洗剤、特に台所にある中性洗剤です。これはどのような性質があるのでしょうか？
11. では、さきの浮いているゼムクリップの水面に、ようじにつけた中性洗剤で触れてみましょう。ゼムクリップはどうなりましたか？沈んでしまいました。ということは、どのようなことが起きたのでしょうか？
12. 中性洗剤は、先の水が縮まろうとする「表面張力」を弱めるのでゼムクリップの押す力が勝って、沈んだのですよ。
13. さて、水と中性洗剤の性質を知ったところで、膨らむシャボン玉を作りたいのですが、どのくらい少ない洗剤でシャボン玉を作れるか？ 今日は、単純ですが、実験で求めてみましょう。
14. まず、実験ですから、次の順番に考えましょう。
予想：どのあたりの薄さか？ １０倍？ その理由は？
実験方法：予想が正しいか、どのように調べましょうか？
シャボン玉液の作り方は？：
いくつもの種類の液体を作る？
⇒サンプルとして、代表的なものを用意。
シャボン玉の作り方は？：
ストローで作る？
だれが？
いつも同じ条件になる？
たまたまうまくいったりしない？
ちょうどよいかどう判断する？
大きさを比べる？ 割れずにいる時間を比べる？ 触ってみる？ 弾む回数を比べる？
結果のメモ：
何かに書き残す？
どの組み合わせを実験したかわからなくなるので、組み合わせ表を作っておきましょう。
15. では、水に溶かす中性洗剤の量を考えます。水は、リットル、ミリリットルの単位で表します。中性洗剤はかなり強力なようですから、１滴ずつ考えたいのですが、１滴の量は何リットル、または何ミリリットルでしょうか？ どう測ればよいでしょうか？ここに小さなスプーンがあります。これは２．５ｍｌです。考えてください。
16. この２．５ｍｌスプーンに何滴でいっぱいになるかやってみて、２．５ｍｌをその数でわればよいですね。７５滴で２．５ｍｌがいっぱいでした。よって、約０．０３ｍｌ。
17. では、どうシャボン玉を観察すればよいでしょうか？
①膨らむか？ふくらんだら、そのおおよその直径を比べたいですね。
直径５ｃｍと１０ｃｍの型紙と比べて、だいたいの大きさを測定する。
②膨らんだシャボン玉は丈夫なのか比べたいですね。どうしましょうか？
フエルトの上ではずむか？ 弾んだら回数を比べる。
18. 行うことを表にしましょう。
| 液 （水：洗剤） | 水 | 中性洗剤 | 大きくふくらむか？ 直径 cm | はずむか？ はずんだ回数 |
|
| １ | 100ml | １滴 | |||
| ２ | ５滴 | ||||
| ３ | １０滴 | ||||
| ４ | ２０滴 | ||||
| ５ | ３０滴 | ||||
| ６ | ４０滴 | ||||
| ７ | ５０滴 | ||||
| ８ | １００滴 |
19. では、液を作りましょう。5つの紙コップの外側に番号を書いて、分かるようにしておきましょう。混ざらないように各コップとストローを組にしておきます。
20. 計量コップで、１００ｍｌの水を５つのコップに入れます。
21. 次に洗剤用のコップから、スポイトで洗剤を取ります。洗剤用コップの上で、スポイトを軽く押して、一滴が出せるか、練習してください。これができたら、各水の入ったコップに予定した滴数を測って入れます。泡が立たないように静かにストローでかき回して混ぜます。そのストローとコップは、ペアとしてコップに入れておいてください。他と混ぜてはいけません。コップの担当を決めてください。
22. 最初だけ、私が説明しながら、進めます。（ひと液 ５分ｘ５＝２５～３０分ぐらいか？）
23. まず、１番のコップの液体（１滴しか入れていない）で、ペアとしたストローでシャボン玉ができるか、できたら、どこまで大きくできるか、できたシャボン玉をストローからシャボン玉を切り離し、フエルトの手袋の上でやさしく弾ませることができるか？何回、弾ませられるか？測定してください。また、シャボン玉をよく見て観察してください。
本来は一人で全部行う方がよいですが、今日は、みんなに体験してもらいたいので、コップごとに担当を決めてください。
24. １番の液にストローの先を付けて、静かに息を入れてシャボン玉がどこまで膨らむか、大体の大きさを測ってください。２回。
25. 次に、もし、シャボン玉ができるのであれば、シャボン玉を観察してみましょう。
26. 表面は、どう見えますか？ 虹色の模様が動いていますか？ なぜ、そのような模様ができるのでしょうか？
27. どうも、表面のシャボン玉液は下の方に下がっていき、上の方が薄くなって割れてしまうようです。
28. できたシャボン玉を宙に浮かせて、乾いたフェルト生地か軍手で静かに上に向けて弾ませてください。その回数を測定。これを２回行って平均回数（１回ごとの回数を合計して２で割る）を表に書いてください。
シャボン玉を吹く人。 弾ませる人。数えて平均値を計算する人。大きさ。高さ。
29. さて、これを、２番の液～５番の液まで測定です。
30. 観察結果からどのようなことが分かりましたか？話してください。
31. まとめです。
濃い洗剤のみでも、シャボン玉はできる。
ｘｘ倍に薄めてもシャボン玉できる。
ｙｙ倍に薄めると、シャボン玉できない。
ちょうどよく大きく膨らむのは、ｚｚ倍。
32. 濃すぎても薄すぎてもうまくいきません。なぜでしょうか？
濃すぎる：粘りすぎて、膨らまない。
薄すぎ：水の表面張力が勝ち、縮んでしまう。
33. さて、今日は、「シャボン玉液を作る」という簡単な実験でした。これにより、分かってほしいのは、実験は、予想⇒実験⇒確認⇒次 のように考えること。そして、実験方法は、一定であることを考えることです。
34. 夏休みなどにやってみたらと思いポイントを話します。
割れにくいシャボン玉を作るにはどうするか？
何をまぜるか？ どのようにして割れにくいと判定するか？
35. さて、最後にこんな表面張力の実験をしておきます。
よくできたシャボン玉液のコップに、針金で作った形を入れてみます。
金魚すくいのような輪は、膜ができます。
では、三角錐、四角錐の膜はどうなるでしょうか？確認とスケッチだけして終わりましょう。家で考えてください。
説明：
コップに水をすり切れ入れても、横から見ると、こぼれずにふくらんでいるように見えませんか？これは、水の粒(つぶ)たちが手をつないで小さくなろうとしてがんばっているので。これを「表面(ひょうめん)張力(ちょうりょく)」と言います。ゼムクリップがしずまないのは、この力と重さがおしくらまんじゅうして、つりあっていると言えます。
そして、台所にある「中性(ちゅうせい)洗剤(せんざい)」を入れると、水の表面張力を弱める作用があり、ゼムクリップの重さが勝って、しずみます。
シャボン玉は、なぜ、ふくらむのでしょうか？ 水だけではアワは、すぐちぢんでしまいますが、「中性洗剤」を水に入れることで、水の表面張力を弱めるので、うすい膜ができて空気を入れても伸びて玉ができるのです。
