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実験器具の使い方②
⚖️ 上皿てんびんの使い方

上皿てんびんの正しい使い方

⚖️ 上皿てんびんはどんな器具?

上皿(うわざら)てんびんは、左右のうでの長さが等しい「てこ」を利用して、 物の重さをはかる器具です。左右の皿にのせた物の重さがぴったり同じになると、うでが水平になってつり合います。 正しい手順とセットで「なぜそうするのか」という理由まで問われるのが入試の定番です。

上皿てんびんの各部(右ききの場合)はかる物(左の皿)分銅(右の皿)調節ねじうで支点(してん)指針(ししん)→ はかる物は左、分銅はきき手側(右)の皿にのせる

📋 使うときの手順

  1. ぐらつかない水平(すいへい)な台の上に置く。皿は、うでに書かれた番号どおりの側にのせる。
  2. 何ものせない状態で指針が左右に同じはばでふれるか確かめる。ずれていたら調節ねじを回して合わせる。
  3. 右ききの人は、はかりたい物を左の皿に、分銅(ふんどう)を右の皿にのせる(左ききの人は左右が反対)。
  4. 分銅はピンセットであつかい、重いものから順にのせて、重すぎたら軽いものから順に取りかえていく。
  5. 指針のふれはばが左右で等しくなったら、分銅の合計がはかりたい物の重さと同じ。

🧂 決まった重さの薬品をはかり取るとき

「食塩をちょうど10gはかり取りたい」というときは、のせる物が左右で入れかわります。 先に左の皿に分銅をのせておき、右の皿に薬品を少しずつのせて、つり合ったところで止めます。 このときも「調節のために上げ下ろしする物(薬品)=きき手側」というルールは同じです。

決まった重さの薬品をはかり取るとき(右ききの場合)先に分銅をのせる(左)薬品を少しずつのせる(右)→ 薬包紙(やくほうし)は同じものを左右に1まいずつしく

⚠️ 薬包紙は「左右そろえて」が鉄則

薬包紙にもわずかな重さがあります。片方の皿にだけしくと、その紙のぶんだけ結果がずれてしまうので、 同じ大きさの薬包紙を必ず左右両方の皿にしいて、紙の重さを打ち消し合わせます。

🎯 つり合いの見きわめ方

指針のふれはばが左右で等しい = つり合い左右で同じはば

❗ 針が止まるまで待たなくてよい

指針は左右にゆれ続けますが、ふれはばが左右で等しければつり合っていると判断できます。 「完全に静止するまで待つ」は入試のひっかけ選択肢の定番なので注意しましょう。

🧹 片づけ方にも理由がある

使い終わったら、2まいの皿を片方のうでに重ねてのせてからしまいます。 皿を左右にのせたままだと、持ち運ぶときにうでがゆらゆら動き、 支点の先が少しずつすりへって正確にはかれなくなるからです。

🔬 実験器具実験器具の使い方②

上皿てんびんの正しい使い方

⚖️ 上皿てんびんはどんな器具?

上皿(うわざら)てんびんは、左右のうでの長さが等しい「てこ」を利用して、 物の重さをはかる器具です。左右の皿にのせた物の重さがぴったり同じになると、うでが水平になってつり合います。 正しい手順とセットで「なぜそうするのか」という理由まで問われるのが入試の定番です。

上皿てんびんの各部(右ききの場合)はかる物(左の皿)分銅(右の皿)調節ねじうで支点(してん)指針(ししん)→ はかる物は左、分銅はきき手側(右)の皿にのせる

📋 使うときの手順

  1. ぐらつかない水平(すいへい)な台の上に置く。皿は、うでに書かれた番号どおりの側にのせる。
  2. 何ものせない状態で指針が左右に同じはばでふれるか確かめる。ずれていたら調節ねじを回して合わせる。
  3. 右ききの人は、はかりたい物を左の皿に、分銅(ふんどう)を右の皿にのせる(左ききの人は左右が反対)。
  4. 分銅はピンセットであつかい、重いものから順にのせて、重すぎたら軽いものから順に取りかえていく。
  5. 指針のふれはばが左右で等しくなったら、分銅の合計がはかりたい物の重さと同じ。

🧂 決まった重さの薬品をはかり取るとき

「食塩をちょうど10gはかり取りたい」というときは、のせる物が左右で入れかわります。 先に左の皿に分銅をのせておき、右の皿に薬品を少しずつのせて、つり合ったところで止めます。 このときも「調節のために上げ下ろしする物(薬品)=きき手側」というルールは同じです。

決まった重さの薬品をはかり取るとき(右ききの場合)先に分銅をのせる(左)薬品を少しずつのせる(右)→ 薬包紙(やくほうし)は同じものを左右に1まいずつしく

⚠️ 薬包紙は「左右そろえて」が鉄則

薬包紙にもわずかな重さがあります。片方の皿にだけしくと、その紙のぶんだけ結果がずれてしまうので、 同じ大きさの薬包紙を必ず左右両方の皿にしいて、紙の重さを打ち消し合わせます。

🎯 つり合いの見きわめ方

指針のふれはばが左右で等しい = つり合い左右で同じはば

❗ 針が止まるまで待たなくてよい

指針は左右にゆれ続けますが、ふれはばが左右で等しければつり合っていると判断できます。 「完全に静止するまで待つ」は入試のひっかけ選択肢の定番なので注意しましょう。

🧹 片づけ方にも理由がある

使い終わったら、2まいの皿を片方のうでに重ねてのせてからしまいます。 皿を左右にのせたままだと、持ち運ぶときにうでがゆらゆら動き、 支点の先が少しずつすりへって正確にはかれなくなるからです。

けんび鏡のつくりと使い方

🔬 各部の名前を覚えよう

けんび鏡は、小さすぎて目では見えない物を、レンズで拡大(かくだい)して観察する器具です。 入試では「ア〜オの部分の名前を答えよ」という形で各部の名前がそのまま問われるので、 上から下への並び順とセットで覚えるのが近道です。

けんび鏡の各部の名前(上から順に)接眼(せつがん)レンズ鏡筒(きょうとう)レボルバー対物(たいぶつ)レンズクリップステージ反射鏡(はんしゃきょう)アーム調節(ちょうせつ)ねじ台(あし)→ 接眼レンズ → 鏡筒 → レボルバー → 対物レンズ → ステージ → 反射鏡 の順に上から並ぶ
部分はたらき
接眼レンズ目を当ててのぞくレンズ
鏡筒接眼レンズと対物レンズをつなぐ筒(つつ)
レボルバー回すと対物レンズを取りかえられる回転盤
対物レンズ観察する物に向けるレンズ。倍率のちがう何本かがついている
ステージ・クリッププレパラートをのせる台と、それをおさえる金具
反射鏡光をはね返して視野(しや)を明るくする鏡
調節ねじ回してピントを合わせるねじ

🧫 プレパラートとは

観察したい物をスライドガラスという細長いガラス板にのせ、 その上にカバーガラスといううすい小さなガラスをかぶせた物をプレパラートといいます。

カバーガラススライドガラス〈プレパラート〉

📋 使うときの手順

  1. 直射日光が当たらない、明るくて水平な場所に置く。
  2. レンズは接眼レンズが先、対物レンズが後の順で取りつける。
  3. 反射鏡の向きを変えて、視野全体が明るく見えるようにする。
  4. プレパラートをステージの中央に置き、両側をクリップでおさえる。
  5. 調節ねじを回すときは真横から目で確かめながら、対物レンズとプレパラートの間をできるだけせまくしておく。
  6. 接眼レンズをのぞきながら調節ねじを逆に回し、対物レンズを少しずつ遠ざけながらピントの合う位置をさがす。
① 真横から見ながら 近づける対物レンズプレパラート目は横からぶつかる寸前まで近づける② のぞきながら 遠ざける対物レンズプレパラート目は接眼レンズ遠ざけながらピントを合わせる

❗ 「近づけるのは横から見ながら」の理由

のぞいたまま対物レンズを下げていくと、レンズの先がプレパラートにぶつかったことに気づけず、 カバーガラスを割ったりレンズを傷つけたりしてしまいます。 だから「近づける操作は横から目で確かめながら」「のぞくのは遠ざける操作のときだけ」と役割が分かれているのです。

⚠️ レンズの取りつけ順のひっかけに注意

先に対物レンズをつけると、上向きに開いたままの鏡筒からほこりが落ちてきて対物レンズにたまってしまいます。 先に接眼レンズでふたをしてから対物レンズをつける、と理由ごと覚えましょう。 「外すときは逆に対物レンズが先」もセットで問われます。

倍率と視野のきまり

🔢 倍率の計算

けんび鏡で物が何倍に見えるかは、のぞく側の接眼レンズと、 物に向ける側の対物レンズの倍率のかけ算で決まります。

倍率 = 接眼レンズ × 対物レンズ

例:接眼レンズ8倍 × 対物レンズ20倍 → 8 × 20 = 160倍

📏 レンズの長さと倍率の関係

レンズの倍率は見た目の長さからも判断できます。ただし、 接眼レンズと対物レンズで長さのルールが逆になっているのが最大のひっかけポイントです。

接眼レンズ短い → 高倍率長い → 低倍率対物レンズ長い → 高倍率短い → 低倍率→ 接眼レンズは「短いほど」、対物レンズは「長いほど」倍率が高い

📝 覚え方のコツ

高倍率の対物レンズほど、プレパラートのすぐ近くまでせまる必要があるので長くなる、 とイメージすると忘れにくくなります。接眼レンズはその逆、と整理しておきましょう。

🙃 視野は上下左右が逆に見える

けんび鏡をのぞいたときに見える丸い範囲を視野(しや)といいます。 多くのけんび鏡では、 実物と上下も左右も反対になった像が見えます。

プレパラート上の実物左上の点のぞくと視野での見え方右下に見える→ 形も位置も180度回転して見える(左上にある物は右下に見える)

➡️ プレパラートを動かす向き

視野のはしに見えている物を中央に持ってきたいとき、どちらへプレパラートを動かせばよいでしょうか。 見え方が180度回転しているぶんを打ち消すので、答えはシンプルです。 「動かしたい物が見えている方向」と同じ向きへプレパラートを動かすと、物は視野の中央に近づきます。

視野:右下に見えている中央に見たいプレパラートを動かす向きプレパラート見えている向きと同じ「右ななめ下」へ

❗ なぜ「見えている方向と同じ向き」でよいのか

右下に見えている物は、実際にはプレパラート上の左上にあります。 プレパラートを右下へ動かすと、左上にある実物がレンズの真下へ近づくので、視野の中では物が中央へ動いて見えます。 「実際の位置は反対側→動かす向きは見えている側」という2段階の理くつごと覚えておくと、 どの方向を聞かれても対応できます。

🌗 倍率を上げると視野はどうなる?

低倍率広い・明るい・小さく見える高倍率せまい・暗い・大きく見える
項目低倍率高倍率
見える範囲(視野)広いせまい
視野の明るさ明るい暗い
物の見える大きさ小さい大きい
観察の順番まずこちらからあとから切りかえる

🎯 入試頻出(ひんしゅつ)Q&A

Q. 倍率を上げるとなぜ暗くなるの?

A. 見える範囲がせまくなるぶん、そのせまい範囲から届く光しか目に入らなくなるから。範囲の広さと光の量はセットで変わる。

Q. なぜ観察は低倍率のレンズから始めるの?

A. 低倍率は視野が広いので、目当ての物を見つけて中央に動かしやすいから。中央にとらえてからレボルバーを回して高倍率に切りかえる。

Q. 対物レンズを高倍率に切りかえるときは、どこを操作する?

A. レボルバーを回す。対物レンズそのものを手でねじって外すのではない点に注意。

例題で理解しよう

🧪 上皿てんびん・けんび鏡の実戦演習

入試で問われる形式の例題で、正しい使い方の知識を確かめましょう。 どの問題も「理由」まで言えるかどうかがポイントです。

例題 1:上皿てんびんの使い方、正しいのはどれ?

上皿てんびんの使い方について説明した次のア〜カのうち、正しいものを3つ選びなさい。

  •  分銅は指でつまんで皿にのせる
  •  右ききの人が物の重さをはかるときは、はかる物を左の皿にのせる
  •  分銅は、軽いものから順に皿にのせていく
  •  指針が左右に同じはばでふれていれば、針が止まる前でもつり合ったと判断してよい
  •  使い終わったら、2まいの皿は左右のうでにのせたまま置いておく
  •  ぐらつかない水平な台の上で使う

とき方

  1. ア:× 指でさわると分銅がさびたりよごれたりして重さが変わってしまう。必ずピンセットであつかう。
  2. イ:○ 右ききなら、上げ下ろしして調節する分銅がきき手側(右)、はかる物がその反対(左)。
  3. ウ:× のせるのは重い分銅から。軽い分銅から始めると、のせたりおろしたりする回数が増えてしまう。
  4. エ:○ ふれはばが左右で等しければつり合い。静止を待つ必要はない。
  5. オ:× 皿は片方に重ねてしまう。うでがゆれて支点の先がすりへるのを防ぐため。
  6. カ:○ かたむいた台の上では正しくつり合わない。
  7. 答え:イ・エ・カ
例題 2:けんび鏡の倍率を計算しよう

接眼レンズが5倍と10倍の2本、対物レンズが4倍・10倍・40倍の3本ついたけんび鏡があります。次の問いに答えなさい。
(1) このけんび鏡で観察できる、いちばん低い倍率は何倍ですか。
(2) いちばん高い倍率は何倍ですか。
(3) 接眼レンズ10倍・対物レンズ10倍で観察していて、対物レンズだけを40倍に切りかえると、倍率は何倍になりますか。また視野の広さと明るさはどう変わりますか。

とき方

  1. 倍率は「接眼レンズ × 対物レンズ」のかけ算で求める。
  2. (1) いちばん低い組み合わせは接眼5倍 × 対物4倍。5 × 4 = 20倍
  3. (2) いちばん高い組み合わせは接眼10倍 × 対物40倍。10 × 40 = 400倍
  4. (3) 10 × 40 = 400倍。倍率が上がるので、視野はせまくなり、暗くなる。
  5. 答え:(1) 20倍 (2) 400倍 (3) 400倍・視野はせまく暗くなる
例題 3:プレパラートをどちらへ動かす?

けんび鏡をのぞいたところ、観察したいミカヅキモが下の図のように視野の右ななめ上に見えました。 これを視野の中央で観察するには、プレパラートをどの方向へ動かせばよいですか。

視野のようすミカヅキモ動かす向きプレパラート右ななめ上へ動かす

とき方

  1. けんび鏡の視野は実物と上下左右が反対に見える。
  2. 右ななめ上に見えているミカヅキモは、プレパラート上では実際には左ななめ下にいる。
  3. 左ななめ下にいる実物をレンズの真下(視野の中央)へ寄せるには、プレパラート全体を右ななめ上へ動かせばよい。
  4. つまり「見えている方向と同じ向きへ動かす」と覚えておけば一発で答えられる。
  5. 答え:右ななめ上

📝 まとめのコツ

  • てんびんの正誤問題は、「きき手側=上げ下ろしする物」「重い順にのせ軽い順におろす」「ふれはばで判断」「皿は重ねて片づけ」の4点をチェックすれば全部さばける。
  • 倍率の計算はかけ算1回。「接眼と対物を足す」ミスに注意。
  • 視野の移動問題は、見えている方向と同じ向きへプレパラートを動かす。理由(実物は反対側にいる)とセットで覚える。
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右ききの人が上皿てんびんで物の重さをはかるとき、正しいのせ方はどれ?