入試５科ＡＮＣＫ 理科１

 当塾で作成しました「入試５科ＡＮＣＫ」のテキスト中身を紹介していきます。

今回は理科の紹介です。

理科のＡＮＣＫは図表の整理と確認テストの１ページずつがセットです。

数学を除く英語・理科・社会・国語の４科目は２ページ１セットの構成です。

理科は、

中１　生物　化学　物理　地学

中２　生物　化学　物理　地学

中３　生物　化学　物理　地学

以上、１２単元を単元別で整理しています。

今日紹介の中１生物は、前回の教科書改定で大きく内容が変わったところです。

以前の内容としては、

中１生物　：　植物

中２生物　：　動物・人体

だったのが、

中１生物　：　植物と動物の分類

中２生物　：　植物と動物のつくりと働き

ざっくりというと、以上のような内容に変更されました。

この結果、中１生物はこれまでにもまして分類して整理し理解するということが大切になって、図表での整理が大切になります。

実際の入試には、理解を問う問題で植物の分類を問われる問題もよく出題されます。

例えばタンポポが合弁花類で、サツキは離弁花類、イネは単子葉類、スギは裸子植物でスギナはシダ植物というのが整理できていなければなりません。

そのためには各植物の特徴だけでなく、その図版とセットで覚えていくと効率よく覚えられるでしょう。

なお、日本人の多くを苦しめる花粉症ですが、その最大の脅威は裸子植物である「スギ」と「ヒノキ」でしょう。

例外はありますが、裸子植物の大半は風媒花で、風媒花は虫媒花と比べ多くの花粉を飛散させます。飛散量は悲惨量とは良く言ったもので、当塾でも多くの生徒たちが特に春先にはクシャミに苦しめられています。

特にスギやヒノキは針葉樹に分類され、広葉樹とくらべ成長が早く、より多くの花粉を製造します。

スギやヒノキの花粉の製造は、樹齢が２０歳から８０歳くらいの木に限られていて、若すぎても古すぎてもどちらも花粉が作られることはありません。

現在、日本中で花粉を撒き散らしている針葉樹は、国策によって戦後に多く植林された樹木が放っています。

国内林業が斜陽化してきたことで、新しい植林のペースは落ちてきていますので、いずれは花粉の飛散量は低下していくことにはなるようですが、少なくともまだ数十年は花粉の飛散量は増えていく見込みだそうです。

古来日本の森は、落葉樹（広葉樹の一種）を中心としていたそうです。

それが江戸時代あたりから少しずつ建材に適した針葉樹の植林が進んでいき、戦後に一気にそれが拡大したということのようです。

花粉症というのは、日本固有の病気ではありませんが、日本が世界最大の花粉大国の１つであることは間違いありません。

閑話休題

数学を除く４科目の確認テストも単元別になっています。

覚えたことをアウトプットすることで、記憶のさらなる定着を目指します。

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ケンタウリはわりと近いかもしれない

 先日、１ｍｏｌはすごく大きな数なのだという記事を上げました。

スケールのとても小さな世界のお話です。

今日は、スケールの大きな話をします。

地球から太陽までの距離は、およそ８光分（＝およそ１億５０００万キロメートル）です。

これはどれくらいの距離なのでしょうか。

人間は一生のうちで地球１周分（およそ４０万キロメートル）の距離を歩くと言われています。つまり、およそ４００人の人間が一生涯に歩く距離の合計が太陽までの距離ということになります。

また、こちらはきちんとした統計情報があるわけではないのですが、概算で計算すると車や飛行機も含めて計算すると、人間は一生のうちで地球５０周分（およそ２０００万キロメートル）の距離を移動します。こちらで計算すれば、太陽までは人間８人分です。

太陽までは案外近く感じられます。

では、太陽系から出て、地球太陽系からもっとも近い恒星系までの距離はどうでしょうか。

もっとも近いケンタウリまでは、およそ４．３光年（約４１兆キロメートル）です。

こちらを人間の一生の徒歩での移動距離に換算すると、１億人分です。

人間の一生の車両を含めた移動距離に換算すると、２００万人分です。

徒歩の距離で計算しても、日本人全員が協力して歩いた距離を合計すれば、ケンタウリに到着することができるのですね。わりと近いのかもしれません。

ですが、ケンタウリは三重連星の恒星系です。

三重連星のうちαケンタウリとβケンタウリは、地球太陽系の太陽と似たような恒星でとても安定しています。

しかし３番目の小さめの恒星であるプロキシマ・ケンタウリは、活動が安定せずに周期的に爆発的に燃え上がって人体に有害な放射線を発生させるフレア活動が盛んになります。（閃光星）

私たち人類が移り住みやすい環境ではありません。

では、人類が居住可能な惑星を持つ恒星系ではどこがあるでしょうか。有力な候補の一つは、ティーガーデン星です。地球の太陽よりも老齢で、木星と変わらない程度の大きさしかない恒星ですが、ハビタブルゾーン（居住可能な領域）に地球に良くにた惑星を持っています。

このティーガーデン星までの距離は１２．５光年と、ケンタウリの３倍程度です。

徒歩でティーガーデン星に到達するには、日本人全員１億人では足りませんが、アメリカ人３億人を動員すれば足りるでしょう。

銀河系の横断を考える場合はどうでしょうか。銀河系の直径は１０万光年です。

徒歩での移動距離で考えると、２兆人分以上ですね。

ちょっと桁違いですね。地球人口は１００億人くらいで上げ止まると言われていますので、地球が２００個必要です。

なお、高校でこうした天文について学びたい場合は、高校理科で「地学」を選択する必要があります。

ただ、地学はほとんどの大学で、受験科目として選択できません。残念なことに地学を学ぶことができる高校はとても少ないです。

以前は、近くでは安城南高校などで教えてもらうことができたようですが、平成３１年以降にカリキュラムから外されてしまったようです。

１molは世界中の人間の細胞の数くらい

 高校化学で学習する単位で、molというものがあります。

1molはおよそ6.02×10²³個で、水素原子1gに含まれる水素原子の数でかつて定義され、現在では炭素原子12gに含まれる炭素原子の数と修正されています。

これは、ものすごく大きな数です。

例えば、地球人口は現在およそ78億人です。

7.8×10⁹人ですね。

世界人口は現在増加中ですが、2100年頃に100億あまりでピークを迎え、そこからは減少に転じるというのが今の所の予測です。

ピーク時で、1.0×10¹⁰人です。

また、人間１人の持っている細胞の数は60兆とか、最近では37.2兆などと言われています。

ここでは60兆で概算してみましょう。

6.0×10¹³個です。

では、世界中すべての人の細胞の数を計算します。

（7.8×10⁹人）×（6.0×10¹³）＝4.68×10²³個

おしいっ

あと少しで、1molの6.02×10²³個に届きませんでしたね。

桁はあっていますので、だいたいの数字としては同じくらいとして良いでしょうか。

世界人口が100億を超えたあたりで計算すれば良い勝負になりそうです。

公立高校入試Ａ日程 理科の分析 & Ｂ日程の出題予想

理科

理科は大問１・６で小問が４題出題され、大問２～５で物理・化学・生物・地学からそれぞれ１ジャンルずつ出題がされます。

昨年２０１９年度の入試は、特に理科の問題の難化が話題になりました。問題文が極端に長くなり、問題文を読み解く力が低い生徒は苦労させられましたが、今年のＡ日程は去年ほどではないと感じられますが、文章量は多く、思考力も要求され、今年も難し目であったといえるでしょう。
Ｂ日程でもＡ日程と同様に、文章量の多い、問題文を読み解く技能が問われる出題がされるでしょう。

大問１・大問６（小問集合／顕微鏡・中和・光・天体の移動）
大問１の（２）の中和滴定の問題がやや難問でした。
ほかは受験生なら誰もが１度は問いたことのある定番問題で、比較的易しい問題だったと言えるでしょう。
昨年度までの傾向では、計算などが必要な難し目の問題は大問１よりも大問６に置かれることが多かったようですが、今回はこれまでの出題順の傾向を裏切る問題でした。

大問２（３年生物・微生物・分解）
太郎君と花子さんの会話からの読解が出題されました。大学入試共通テストや他の都道府県の高校入試などでも見られる流行の出題形式です。
Ｂ日程の生物では出題されていない１年または２年の範囲から出題がなされるでしょう。
１年生物　植物
２年生物　人体・動物
考える力を問う問題が増えていることから、植物の蒸散量を問う問題などは狙われやすいと思われます。
消化についての知識も整理しておくと良いでしょう。

大問３（２年化学・酸化還元）
計算力が問われました。化学反応の経緯を正確に理解して、与えられた数値から比例式を用いて計算する技能が必要でした。
Ｂ日程の化物では出題されていない１年または３年の範囲から出題がなされるでしょう。
１年化学　状態変化・水溶液・気体
３年化学　イオン・酸アルカリ
イオンについて、特に電池や電気分解についての問題などは、狙われやすいでしょう。

大問４（１年物理・バネの弾性力と浮力）
グラフからの読み取り、数値計算、知識理解など総合的な技能が求められました。語句の穴埋めもしっかりと理解していないと完答は難しかったでしょう。
Ｂ日程の化物では出題されていない２年または３年の範囲から出題がなされるでしょう。
２年物理　電気
３年物理　力学
電気についてはオームの法則と電力、電熱器で水温を上げる問題などは出題されやすいでしょう
力学ではパンチテープから速度を考えさせる問題などに注意しましょう

大問５（２年地学・天気）
知識と正確な理解が問われました。生物分野と同様に、会話文からの読み解きも必要でした。
Ｂ日程の化物では出題されていない１年または３年の範囲から出題がなされるでしょう。
１年地学　地震と地層
３年地学　天体
グラフから地震の置きた時刻を求める問題や、波の伝わる速さを求める問題などは練習しておきたいところです。
天体では、日の出や日の入り・南中の時刻を求める問題、月や金星の見え方に関する問題などに要注意です。

飽和水蒸気量と加湿器

先だって、教室で加湿器の利用を開始したという記事を先だってアップしたところですが、中学２年生がもうしばらくすると気候の勉強に入ります。ここで、飽和水蒸気量と湿度についての勉強が始まります。

室内でもっとも快適な温度は、

気温　２５度くらい
湿度　５０％くらい

だそうです。
このあたりを目標に、冷暖房を設定します。

ここで、気象庁のＨＰに行って、冬の平均気温と湿度を確認します。
この近くでデータがあるのは、名古屋市です。

例えば、名古屋市の２０１２年の１月のデータを見ると、

平均気温　４．２度
平均湿度　６５％

です。
気温はともかく、湿度は高いじゃないかと思った方は、中２の理科を勉強しなおしましょう。

ここで、飽和水蒸気量を確認すると、気温４度の飽和水蒸気量は６．３グラムです。ですので、湿度６５％での水蒸気量は１立方メートルあたり４．１ｇになります。

詳しくは以下にグラフと、グラフ作成に使ったエクセルファイルを貼り付けておきますので参考にしてください。

飽和水蒸気量のグラフ（エクセル形式ファイル）


つまり、

●冬の平均的大気
平均気温　４．２度
平均湿度　６５％
飽和水蒸気量　６．３ｇ
実際の水蒸気量　４．１ｇ

ここで、理想の気温と湿度の場合を見てみましょう。

●理想の室内環境
気温　２５度くらい
湿度　５０％くらい
飽和水蒸気量　２３ｇ
実際の水蒸気量　１１．５ｇ

これをもとに、冬の平均的な空気を暖房をつけて25度まで暖めた湿度を計算すると、

４．１÷２３＝約１７．８％

●冬に暖房をかけただけの環境
平均気温　２５度
平均湿度　１７．８％
飽和水蒸気量　２３ｇ
実際の水蒸気量　４．１ｇ

となります。湿度はたったの１７．８％になっちゃうのですよね。
空気が乾燥しているというのは、そういうことです。
これでは、乾燥を好むインフルエンザウイルスも元気百倍です。

さて、理想の室内環境と暖房をかけただけの環境を比べた場合、水蒸気量に７．４グラム（１１．５－４．１）の差があります。
これは、我が教室の場合ではどれくらいの差になるのでしょうか。

ＳＳＳ進学教室西尾教室は、横６メートル縦７メートル高さ５メートル弱というくらいでしょうか。
体積にして、２００立方メートルです。

１立方メートルあたりの水蒸気量の不足分が、７．４グラムなので不足している水蒸気量の総量は、

７．４×２００＝約１５００グラム

不足分１５００グラム

です。
ちなみに、当教室で使っている加湿器の加湿能力は、

１４００ml／１時間＝１４００ｇ／１時間　（水の比重は１ｍｌで１ｇ）
※　FE-14KFW（パナソニック製・気化式）

です。
公称値を信じるならば、約１時間で水蒸気の不足分を補ってくれます。
ただし気化式の加湿器は、消費電力が安い、衛生的などのメリットがある反面、加湿能力はやや弱いようです。スチーム式の場合は公称値の数字がほぼ正確な数字である一方で、気化式の場合は実際の加湿能力は公称値の５０％～７０％くらいに見積もった方が良いそうです。
そのあたりを考慮しても、約２時間あれば補ってくれる計算です。

とはいえ、実際には教室の空気は玄関などから絶えず出入りしているわけで、常に加湿器にはフル稼働してもらうことになるのですけれども。

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さて、中学２年生で勉強した湿度の勉強は日常生活にリンクしていますよね。

小学校から高校までの勉強というのは、きちんと勉強すれば、すべてが日常生活とリンクしているのですよね。
数学も英語も、理科も社会も、すべて日常にリンクしたものばかりです。
学習の中で、こういった事を考えられるようだと、勉強というのは本当に面白いのです。
勉強が分からなくなって、学校の授業についていくのが精一杯というような状態になってしまうと、こうした学習の面白さがまったく無くなってしまいます。
学校の勉強には余裕を持ってついていけるようにすることは、勉強の楽しさ、ひいては人生の豊かさに繋がるように思えます。

特殊相対性理論

中学３年生の生徒は、ほとんどの中学校は「二次関数」の勉強が終了し、図形の単元に入りました。

今は相似を勉強していて、この次に三平方の定理を学びます。

愛知県の高校入試では、相似や三平方の単元では、難しめの問題もかなり高いウエイトで出題されます。

中３生は受験対策をしていかなければなりませんので、特に易しい問題だけでなく難しめの問題に挑戦していかなくてはならない中上位の高校を狙う生徒はふだんより少しだけ早めに予習をしていきます。

さて、この三平方の定理なのですが、応用すると何かと面白いのです。

例えば、特殊相対性理論です。

相対性理論というのは、アルバートアインシュタインというドイツ系の学者が発見した運動力学を中心とした物理理論です。空間と時間をまとめて取り扱って、時空間という概念を取り入れて体系化したところに特徴があります。

この相対性理論が説明する物理現象で、もっとも分かりやすく面白いものに、、

「光速に近い速度で動く物体は、周囲よりも時計の進みが遅くなる」

というものがあります。

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例えば、地上にマリオとルイージという同い年の双子の兄弟がいたとします。

ルイージが光速に近い速度の出る宇宙船に乗って、３年ほど宇宙旅行に出かけたとします。

そして、３年が経ってルイージが地球に戻ってくると、地球では何十年も時間が経っており、ルイージは若いままなのにマリオはよぼよぼのおじいさんになっていたのです。

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以上のようなことが、本当に起こります。

実験でもはっきりと確認されています。これがいわゆるウラシマ効果というやつです。

少しばかり専門的な言葉を使えば、ローレンツ収縮といいます。

実はこのローレンツ収縮なのですが「三平方の定理」を用いて説明できちゃうんですよね。

正確には、平方根や文字式の計算も使いますが、いずれにせよ中３までの数学で余裕で計算できちゃうんです。

（ほんとはちゃんと時空間を扱った説明には、行列とかが必要なのですが）

こんなＳＦじみたビックリ現象が、中学レベルの計算で分かっちゃうんですよね。

私も中学時代にこれを知って、わくわくしたのもです。

この楽しさを分かって欲しくて生徒に教えたくて仕方のないところですが、受験生は受験勉強で忙しいので教える機会がありません。そこが一番残念なところです。

さて、ここからが説明です。

題して、「サルでも分かるとは言わないけれど、中３生に分かる相対性理論」です。

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サルでも分かるとは言わないけれど
中３生に分かる相対性理論

まず、前提条件として、次の仮定を実験で分かる事実として認めてください。

１．光の速さは誰にとっても等しく、有限であること

　　（光速度普遍の原理）

これだけ認めて貰えば、あとは計算の問題です。

分かりやすく説明するために、ＵＦＯが地上と平行に移動している様子を考えましょう。

上の図のように、地上から懐中電灯で合図を送ります。

そして、ＵＦＯは鏡で光を反射させて地上に返します。

このとき、

光の速さ（秒速３０万キロ）＝ｃ

地上にある時計で光がＵＦＯまで入って戻るのにかかる片道の時間＝ｔ

と置きます。すると、

地上からＵＦＯまでの距離＝ｃ（速さ）×ｔ（時間）＝ｃｔ

と書けます。

ここで、ポイントになるのはｔは地上の時計で計った時間で、ＵＦＯにある時計では別の時間があるということです。

実は、上の図は地上からの視点で見た図です。

改めて同じ出来事をＵＦＯの立場から見てみます。

右から左に動いているＵＦＯから見ると、地上は左から右に動いて見えます。（ガリレオの相対性原理）

ここで、

ＵＦＯの移動速度＝v

ＵＦＯにある時計で光がＵＦＯまで入って戻るのにかかる片道の時間＝Ｔ

と置きます。

すると、今度は、

二等辺三角形の長さの等しい２辺の距離＝cT

底辺＝2vT

と書けます。

よりシンプルな図で書くと、

ここまで書ければ、あとは計算です。

根号や二乗があるので、画像で貼ります。

こうして求められたのが、時間がどれくらい収縮してしまうのかを示す式です。

４行ですね。数学がちょっと得意な生徒なら、中３生で十分に計算できます。

この計算式が何を意味しているかというと、

動いている人（UFO）から見ると、止まっている人（地上）の時間が経つのが遅く感じられる

ということです。

例えば、宇宙船が光の７０％くらいの速度で移動した場合です。

v ＝ 0.7c

と書けます。

これを上の式に代入して、計算すると、

Ｔ ＝ 1.4t

になります。これによって、時間がおよそ１．４分の１に収縮していることが分かります。

これが光速の７０％なのでこの程度です。

これが光速の９９％を超えるいわゆる亜光速になったりすると、とんでもないことになります。

電卓で計算してみて下さい。

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ちなみに、イラストは私が自分で書きました（笑）

暗記のコツ

理科や社会科は、むかしから暗記科目だと言われています。

暗記科目で覚えるだけだから、塾なんかいかなくても大丈夫

そう考える生徒も少なくありません。
けれど、理科や社会科でなかなか良い成績がとれない生徒も数多くいます。

「覚えるだけ」というのは、実はそう簡単なことではないのです。
覚えるということは、たいへんなことなのです。


覚えることのコツは、いくつもあります。

まずは、

理解すること。

理解し、納得していることだからこそ、覚えることができるのです。
理科や数学の公式は、丸暗記するのではなく、きちんと理解することが肝要です。理解した上で覚えれば、覚えやすいですし、忘れにくくなります。

次に、

整理すること。

知識というのは、脳の記憶野の中で単独で点在するものではありません。知識には繋がりがあり、体系的に整理すること、適切な記憶の連結が大切なのです。
例えば、社会科の「墾田永年私財法」はそれ単独で覚えるのではなく、「大化の改新」→「公地公民」→「班田収授法」→「三世一身法」→「墾田永年私財法」→「荘園制」という連鎖の中で理解すべきです。

そして、

確認をすること。

よくいうＰＤＣＡ（プラン・ドゥー・チェック・アクション）のチェックの部分です。覚えた内容については、直後にかならずテストをします。簡単な問題でテストをして確認をすることで、知識がより定着します。また、できなかったところは覚え直しをします（アクション）。

加えて、

演習をすること。

覚えた知識を利用した応用問題を演習していきます。これによって、知識や理解がより強固になっていくわけです。

最後に、

復習すること。

そして、人間は忘れる生き物です。知識はどんどん抜け落ちていきます。
完全に知識が抜けきる前に繰り返し学び直すことで、記憶はどんどん強固になっていくわけです。



以上、こうしたポイントを、きちんと押さえて勉強してもらえれば、理科や社会などの暗記系科目はばっちりです。

当教室での、理科や社会での授業は以上のような学習のコツを生徒に無理なく身につけて貰えるように指導内容が考えられています。
正しい学習方法を生徒に身につけて欲しいというのが、私の願いです。

愛知県公立高校入試の傾向 一般入試 理科

愛知県公立高校一般入試の傾向　理科

総問題数２０問（各問１点/２０点満点）

平成２４年Ａ日程

番号	内容	出題分野	出題形式
1	小問集合 ２題	生物　植物の種類 物理　密度	選択問題
2	生物 ４題	ヒトのからだ	選択問題３、記述問題１
3	化学 ４題	化学変化	選択問題２、計算問題１ グラフ記入問題１
4	物理 ４題	物体の運動	選択問題３ 計算問題１
5	地学 ４題	天気	選択問題３　作文問題１
6	小問集合 ２題	物理　水圧 地学　天体	選択問題

平成２４年B日程

番号	内容	出題分野	出題形式
1	小問集合 ２題	物理　光の性質 地学　地層	選択問題
2	生物 ４題	植物のつくり 光合成と呼吸	選択問題２ 計算問題１、記述問題１
3	化学 ４題	電気分解	選択問題２ 計算問題１、記述問題１
4	物理 ４題	電流 オームの法則	選択問題３ グラフ記入問題１
5	地学 ４題	太陽の日周運動	選択問題４
6	小問集合 ２題	化学　酸化 生物　遺伝	選択問題

理科や社会は選択問題形式での出題がメインになります。
語句を記述させる問題も小数出題されますが、どれも基礎的な語句に限られます。

愛知県の理科は、表面的な知識ではなく、

・　きちんと理解できているか
・　深く考える力があるか

の２点を問う問題が圧倒的に多いように思われています。

そのため、理科の学習方法としては、

１．基本的な語句や知識を覚えて理解する
　（あまり難しいところまで学ぶ必要はない）
↓
２．受験傾向にあった問題演習で考える力を養う

というのが流れになると思います。

１．Ａ日程とＢ日程では違うジャンルから出題される

大問１と大問６が小問集合で、生物・物理・化学・地学から各一題。
大問２～大問５が各４問で、生物・物理・化学・地学からの出題となっています。
また、Ａ日程とＢ日程では異なるジャンルからの出題されるので、後半に行われる日程ではだいたいどのジャンルから出題されるのか予想することができます。


２．問題文をしっかり読む練習をしておこう

理科の基礎知識はあるのに、理科の過去問で点数が取れないという生徒には、「問題文」をきちんと読めていないという生徒が多くいます。
問題文さえきちんと読んで理解することができれば、見かけは難しくても実は易しい問題だったというのは少なくありません。
理科は比較的、時間には余裕のある教科です。じっくりと問題文を読む練習をしておこう。


３．選択問題の絞り込み方を練習しておこう

選択問題の選択肢は、６個や８個など多めに設定されています。
絞り込み方を演習しておこう。

４．化学反応の計算問題を演習しておこう

高得点を狙う生徒は、化学反応の計算問題は練習しておきましょう。
特に比を用いた計算が使いこなせれば大きな武器になるはずです。