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千葉県立柏の葉高等学校千葉県立柏の葉高等学校
(ちばけんりつかしわのはこうとうがっこう)
 
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平成21年度 未来の科学者養成講座


平成21年度の活動の様子を紹介しています。

>>平成22年度の様子は未来の科学者養成講座のページをご覧ください

2009/7/11

今回の実験装置です。バネ振子で重力加速度を求めよう


今回は物理実験です。PDL(パーソナルデスクラボ)を使って,個人実験で行いました。
PDLは,机の上にA4用紙1枚程度のスペースがあれば実験できます。
装置を写真のように組み立てて,バネ振子の実験を行いました。

実験は2つでした。

まず,1つ目の実験では,バネにおもりをつるし,伸びた長さLを測定します。
おもりは2個あり,それぞれをM1,M2とし,2個同時につるしたときも含めて3通りのバネの伸びを測定し,質量Mと伸びた長さLの関係をグラフに描いてみます。
フックの法則では,比例関係にあることになっていますが,実験結果はどうなったでしょうか?

次に,2つ目の実験では,バネにおもりをつるしたまま上下に振動させて,その振動周期Tを測定します。
1,M2,M1+M2の3通りで周期を測定します。誤差を少なくするために,20回振動する時間を4回測定してその平均を求めます。
こんどは,MとT2の関係をグラフに描きます。
どんな関係になるでしょうか。

これら2つの実験から,重力加速度gを求めていきます。
この付近でのgの値の標準値9.798m/s2と比べて,どんな結果になるでしょうか?

実際には,このグラフを描く過程でいろいろと考えなければならないことが含まれています。
単純な実験のようですが,いろいろと考えることがある実験でした。

おもりの質量を測定する小型測定器です。0.01gまで量れます。 バネの伸びを測定しているところです。 個人毎に実験を進めています。 おもりをつるし,振動させて振動数を測定します。 2つの実験が終わったらグラフを描いてその後のデータ処理を行います。 計算には関数電卓を借りて使っています。

2009/6/27

講義の様子色の変化で酸化還元をみる


今回の実験では,酸化還元の様子を色の変化でみる実験を行いました。

この実験の中心的な役割を担うのは,青色顔料として知られているプルシアンブルーというものです。
プルシアンブルーは,混合原子価錯体とよばれ,一つの化合物中に,2価の鉄イオンと3価の鉄イオンの両方が含まれているそうです。
このイオンの価数の組み合わせに違いで色が大きく変化するので,試薬や電池などを使ってイオンの価数を変化させ,酸化状態と還元状態の変化を色として確認する実験を行いました。

最後に,プルシアンブルーを伝導性のあるガラス電極上に析出させて,それで塩化カリウム溶液のついたろ紙をはさんで簡単な電池のようなものを作成しました。電池をつないで充電するとプルシアンブルーの色が薄くなり,充電した電荷を使っていくと,もとのプルシアンブルーの色に戻ります。

先生から指導を受けているところ 実験中の様子 調合した溶液 試薬による酸化還元反応色の変化を観察 プルシアンブルーを析出させたガラス電極で塩化カリウム溶液のついたろ紙をはさむ 電池をつなぐと電極の色が変化する 先ほどの電極が充電されて,電池の役目を果たし電子メロディが鳴る 電極をショートさせると電極の色が元に戻る 

2009/6/20

遺伝子診断


実験講座の様子今回は,口腔粘膜から,DNAを抽出して調べる実験を行いました。

遺伝子の中を細かく見ていくと,人によって遺伝子を作っている核酸(DNA)の並びが違っている所があるそうです。
遺伝子の中にある1ヶ所の核酸の塩基の種類が人によっていろいろ異なっているこのことを「1塩基多型」と言うそうです。
これらが人の個人差を生じさせている一つの原因となっているそうです。

そんなわけで,これらを確かめる実験として,お酒に含まれるアルコール分解を行う酵素の1塩基多型について調べました。(この酵素はアルデヒド脱水素酵素という名前です)

実験は,以下の流れで行いました。
 実験1 口腔粘膜からのDNA抽出
 実験2 PCR法による遺伝子の増幅
 実験3 電気泳動によるDNAの確認

日本人は世界の中ではお酒に弱い民族のようです。
この主要な原因として,アルデヒド脱水素酵素の1塩基多型があるそうです。
日本人の約半分が,この酵素の遺伝子の塩基が1ヶ所グアニンからアデニンに置き換わっていて,このためアルデヒドを分解する活性をほとんど持たない酵素になってしまっているからだそうです。

このような遺伝子の細かな違いを世界的に調べてみると,人類がどのように世界に広がっていったかがわかったりするそうです。
なかなか奥の深い実験でした。
PCR法で増幅したDNA抽出液を取り出しているところ 増幅したDNA抽出液を電気泳動させるためにゲルに注入しているところ 電気泳動後のゲルを切り離しているところ ミューピッドブルーを使って染色しているところ エタノールと水で染色液を洗っているところ 実験後のレポート作成の様子

2009/6/13

実験の説明を聞いている様子消化酵素の働き-デンプンの酵素分解-


まず,「でんぷんの糊化(こか)と液化」の実験を行いました。でんぷんが酵素によって分解される様子を確認する実験です。

最初に,片栗粉を水で溶いてでんぷん溶液を作り,その溶液の加熱前後の粘度の変化を観察します。
その後,でんぷん溶液が少しさめたら,タカヂア錠という薬の粉末(タカジアスターゼという酵素が含まれている)を入れて,でんぷん溶液の粘度の変化を観察します。
最後に,それぞれのでんぷん溶液にヨウ素ヨウ化カリウム溶液を1滴たらして,ヨウ素でんぷん反応を確認しました。

次の実験は,「でんぷんの酵素分解」です。
でんぷんの酵素分解をヨウ素呈色法という方法で,反応時間の経過によるでんぷん分解の程度を調べる実験を行いました。
実験には,マイクロピペットなどの学校にはあまりないような機器を使い,反応による色の違いを,コンピュータを使って比色計センサーで「吸光度」として測定し,反応時間の経過によるでんぷん分解の程度を調べました。

実験中の様子 でんぷん溶液を加熱している様子 マイクロピペットを使って計量中 コンピュータを使って「吸光度」を測定中 大学生のアシスタントの方も丁寧に教えてくれます 最後にレポートをまとめて終了です

2009/5/23

講義の様子ボルダの振子で重力加速度を求めよう


今回の実験は,PDL(パーソナル・デスク・ラボ)によって,どこまで正確に重力加速度が求められるか,という実験です。

PDLとは,従来の大型の装置で行っていた実験を,コンパクトに(A4用紙1枚程度の面積で)生徒の机上で実験できる装置のことです。
これにより,生徒一人一人が実験を行うことが可能になります。

【参考URL】PDL(パーソナルデスクラボ)とは?

振り子のおもりを引っ張っているのは地球の重力です。
振り子の長さと周期の関係から,単振り子の長さと振動周期を測定し,重力加速度を求めます。

実験の結果から,振り子の長さと周期の関係のグラフや,振り子の長さと周期の2乗の関係のグラフを作成し,考察を加えてレポートを作成しました。


組み立てたPDLを使って振り子の周期を測定します 組み立てた実験装置です 測定値から計算してグラフを作成します 最後にレポートを作成します

2009/4/25

実験中の様子核酸の電気泳動による解析


今回のテーマは,「犯人を探せ!」。DNAの特徴を調べて犯人を特定するという実験です。
DNAについて講義を受けた後,実際に3種類のDNAのサンプルの中から,犯人となるDNAを
特定していきます。

その方法は,アガロースゲル電気泳動という方法で,DNA分子をDNAの大きさに応じて分離する手法です。
現在,犯罪捜査に利用されているものと同じ原理です。
※アガロースは寒天の主成分

DNAなどの核酸分子はそれぞれ固有の大きさ(長さ)と荷電を持っているそうです。
核酸の荷電の個数は分子の大きさに比例するので,電気による泳動距離は,分子量の大きいものほど小さく,小さいものほど大きいことになります。

このような手法で,最新のDNA解析技術を体験しました。

ピペッターを使って実験を進めています 電気泳動の準備をしています アガロースゲルにDNAサンプルを注入しています DNAを染色した染色液を何度も洗浄しているところです よく見るとゲル中に染色されたDNAが見えます 最後にレポートにまとめました

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