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開成中の理科の入試問題より

2019.05.30(Thu)

●吉祥寺校:久道    ●カテゴリー:

 全国的に5月とは思えない暑い日が数日続きましたね。関東地方はあと一週間ぐらいで梅雨入りの予報です。少しでも涼しくなり、学習しやすい状況になり・・・と言いたいですが、しばらく湿度が高い天気が崩れた日が続きますので、受験生のみなさんは天気の変化、環境の変化に気を付けて学習を進めて下さい。

 

 さて、本年の開成中ではクロマトグラフィーに関する問題が出題されました。クロマトグラフィー?と言われて何なのかパッとイメージができない人も多いと思いますが、中学受験の理科では以前はテーマとして何度か取り上げられたことのある現象です。

「あれ~、水性ペンで紙に絵を描いておいたらにじんじゃったから。」もクロマトグラフィーにより起こる現象の一つです。

 クロマトグラフィーの中で一番身近な「ペーパークロマトグラフィー」を例にとって説明します。

 ろ紙を細長く切り、下方の一点に水性ペンなどに使われる複数の色の成分を含む飼料をつけます。そして、インクに直接つかないように、ろ紙の下の端を水やアルコールにつけます(今回はアルコールにつけることとします)。すると、アルコールは少しずつろ紙に吸い上げられ、ろ紙の上の方まで昇っていきます。このとき、つけたインクがアルコールと一緒に昇っていくのですが、ただペンの色がアルコールと一緒に昇っていくのではなく、ペンの飼料の成分がいくつかの色に分かれて昇り、更に色ごとに昇る速さ(高さ)が違うため、ペンの色が複数の色に分かれて昇ります。

 これはペンの飼料に含まれる複数の成分のろ紙への吸着力の違いによって起こります。吸着力とはろ紙にどれだけとどまっていようとするかどうかです。ろ紙への吸着力が弱い成分はアルコールの上昇とともにろ紙から速く離れ、速くろ紙を昇り、高い位置まで移動します。逆にろ紙への吸着力が強い成分はいつまでもろ紙にとどまろうとし、ろ紙を昇るのが遅れ、低い位置に移動します。成分によってろ紙への吸着力が違うので、結果的に成分ごとに高さが異なって移動します。

 クロマトグラフィーは1906年にロシアの科学者ツヴェットが植物の色素を分離する実験で命名しました。ろ紙のような物質を固定相、アルコールのような物質を移動相と言い、これらはそれぞれ色々な物質を使うことができるので、様々な分野に応用されます。例えば、筒の中に固定相となる物質を入れ、様々な物質が混ざった液体を入れます。物質によって移動速度が異なるため、固定相となる物質の下から出てくる液体の速さ、順番によって液体を分離することができるのです。

 何度か出てきた言葉ですが、クロマトグラフィーは物質を「分離」する方法です。中学受験ではろ過、蒸留、再結晶などとともに実は身近な「分離」をする方法の一つなのです。

 

 近年の中学受験の理科ではみなさんの身のまわりにあるにも関わらず、みなさんが「実はよく知らない」ことがテーマとして取り上げられることが多いです。

 「そんなの知らないよー」ではなく、「どんなことなんだろう?」「わかるって楽しい!」と思える受験生がこのような問題を突破できます。

 「これぐらいで良い」と決めつけず、自分の理科力に更に磨きをかけ続けて下さい。

 

 頑張れ!受験生!

カニとはどんな生き物ですか?

2019.05.13(Mon)

●自由が丘校:川島    ●カテゴリー:

 

カニとはどんな生き物ですか?

そう問われれば皆さんはすぐに丸みのある体に細長い足が10本あるおなじみの姿を思い浮かべることでしょう。そんな皆さんの常識が大きく揺さぶられるかもしれないすごい発見がありました。

現在,見つかっているカニの仲間は約5000種類以上ともいわれていますが,おそらく皆さんの想像するカニから大きく姿形が違うものはそんなに多くはいないでしょう。では,カニはどのように進化をとげて今のような姿形になったのか,その進化を紐解く重要な化石がコロンビアで発見され,4月に発表されました。

今から約9000万年前のカニの化石が数十個ほどコロンビアで発掘されました。その保存状態はとても良いもので,とても珍しい発見だったそうですが,そのカニの姿がとても奇妙なものでした。大きな球のような目を持ち,足は今のカニのような細いものではなく,ボートのオールのように薄くて丸みのある足を持っていて,どうも泳いでいたようです。口も特殊な形をしていて,その不思議な姿形から,ギリシャ神話に出てくる複数の動物を合わせた想像上の生き物である「キメラ」という動物の名前を使って「不可解で美しいキメラ」という意味の名前がつけられました。ぜひちょっと調べてみてください。イラストを見ると驚くと思いますよ。とてもカニには見えませんから。

この発見により,エビやカニが入る十脚目という生物の仲間は,過去も現在も実にさまざまな姿形をしていてとても多様な生物であることが確認されました。そしてカニが,現在の姿になるまでにいろいろとその当時の環境に合わせて,迷いながらさまざまな姿になりながら進化してきたということが理解できます。生物が生き残るためにさまざまな進化を遂げてきたわけですが,その進化というものは,単純な道のりではないことがよく分かりますね。生物の進化については,いまだにわからないことだらけですが,それでも少しずつ新しい発見があり,研究者は一歩一歩ゆっくりとですが先へ先へと進んでいます。この研究への取り組む姿勢は,大いに学ぶべきところがありますね。

さて,皆さんはもちろんまだ研究者ではなく,中学受験をするための基礎的な勉強をしている段階にいます。受験勉強でこのような大きな謎に出会うことは,ふつうはないでしょう。しかし今勉強をしていることでもちょっと視点を変えてみたり,当たり前と思い込まないで自然な疑問を持つことができれば,受験勉強の中にも大きな謎が隠れているかもしれません。もし大きな謎に出会えたら,受験が終わった後,じっくりとその謎に挑戦してみるのもよいのではないでしょうか。実は学校によっては,そのような気づきのきっかけになって欲しい,と考えて作った問題を出しているところもあります。せっかく勉強したのですから,受験が終わったら終了ではなく,次につながるものを持って欲しい,と考えくれているのでしょう。受験生の皆さんは,受験が終わったらそのような中学校の先生たちの希望に応えるべく,まずはいろいろな疑問を持つことから始めてみてはどうでしょうか。

令和と梅と桜

2019.04.18(Thu)

●渋谷校:松井    ●カテゴリー:

 4月1日に,新元号が「令和」と発表され街中では新聞の号外の奪い合いが起こるくらい話題となりました。出典は万葉集の梅花の歌の序文からで,確認できる限り日本の古典による初の元号となるとのこと。

このことから,万葉集ができた奈良時代から梅という花があったことがわかります。同じ時期に桜もあったようですが,当時は花見と言えば桜ではなく梅だったようです。そのため,万葉集には,梅に関する歌が118首あるのに対して,桜に関する歌は44首しかありません。

当時桜の木は稲の神が宿る木と考えられていて,かなり神聖な樹として扱われていました。一方,梅は香りもよく見栄えも美しいことから庶民に親しまれるようになりました。これが梅に関する歌が多い理由と言えそうです。ちなみに,桜の花が咲くころに田植えがはじまることから,桜に稲の神が宿るとされると考えられていたようです。

しかし,桜の花の人気がだんだん高まってきて,花見と言えば桜に変わってしまい,万葉集が作成されてから約150年後の平安時代に作成された古今和歌集は,梅の歌が18首に対して桜の歌が70首となり梅の割合が下がりました。

それから約1000年後の今も,梅よりも桜の方が知名度が高い状態ですね。ですから,理科の中学入試問題でも桜の出題が梅のそれに比べて圧倒的に多いです。ですが,今年は「令和」ブームに乗って,梅に関する出題が増えるのではないでしょうか。「梅の花びらと桜の花びらを次の中から選びなさい。」という問題が出題されたら確実に正解できますか?あれなんだっけ?と思う人は図鑑などで調べて,花びらの特徴をよく観ておくとよいでしょう。

桜蔭中の理科の入試問題より

2019.03.05(Tue)

●吉祥寺校:久道    ●カテゴリー:

 

 3月に入りまだ肌寒い日が続いていますが、少しずつ暖かくなってきて春の訪れを感じる今日この頃ですね。

 新小学校6年生の受験生のみなさん、新学年になり勉強に励んでいると思います。

 

 今年の桜蔭中の大問1では「シュリーレン現象」に関する問題が出題されました。

 「シュリーレン現象って何??」と思う人も多いと思います。

 以前はわりと見かけた問題ですが、最近は数年前の浦和明の星で出題されたものが最後で、なかなか見かける機会が少なくなってしまった問題です。

 みなさん、食事をするとき、料理を作るとき、理科の実験をするとき、遊んでいるとき...、どんな機会でも大丈夫です。水に何か(できれば水に溶けるもの)を入れたとき、入れた部分に「もや」のようなものが見えたことはありませんか?

 透明な水なのに「もや」のようなものが見える、すなわち「見え方が変わる」というのはどういうことなのでしょうか。

 水は透明ですので太陽光や電灯の光(光源からの光)は水を通過して私たちの目に届きます。このとき光の通過の仕方が変われば、水を通った光の見え方も変わります。

 例として家の中で水に食塩を入れ電灯の光で観察していることとします。

 水に食塩を入れると最終的に食塩は水に溶けて水全体に均一に広がりますが、水に食塩を入れた直後は、食塩を入れた部分の水に溶けます。すると、食塩を入れた部分は食塩水となり、他の部分は水のままです。つまり、食塩を入れた直後は「食塩水」である部分と「水」である部分に分かれます。食塩水と水は光の屈折率が異なります。屈折率が異なるため光の通過の仕方が変わります。この屈折率の仕方が変わった部分が「もや」に見えるのです。食塩は水よりも重たいため水に入れた直後から下に沈んでいくように見えます。そのため、食塩を入れた部分から下に向かって「もやもや」が移動するように見えるのです。食塩水と水だけではなく、透明な溶媒で濃さが異なるものであれば観察できます。できるだけ屈折率が大きく異なる(濃い食塩水と水のように)方がよりはっきりと「もや」が観察できます。

 空気中でも同じような現象を観察することができます。

 例として暑い日などに車のボンネットに直射日光が長時間当たっていると、その丈夫の空気はまわりの空気よりも温度が高くなります。空気は温度によって屈折率が異なるため、同じようにこの部分に「もや」が見えることがあります。こちらの方が見たことがある人が多いかもしれません。いわゆる「陽炎」です。

 このシュリーレン現象を使い、透明な空気や液体の動きを目に見えるように観測する方法として「シュリーレン法」というものがあります。

 写したいもの、光源、複数の凸レンズもしくは凹レンズ、スクリーン、ナイフエッジを使ってスクリーン上に動きを映し出します。本来は透明で見ることができない、火のついたロウソクのまわりの空気の対流の様子や、少し前に話題になった衝撃波などを目で見ることができます。今はインターネットなどで見ることもできますので、興味がある人は調べて見て下さい。ちなみにシュリーレン法を発案したのはみなさんもよく知っているフランスの物理学者であるフーコーです。

 

 身近なところで起きている現象に目、耳を傾けて下さい。

 「なぜ?」という気持ちを常に持ち続け、様々な方法で解決して下さい。

 

 頑張れ!受験生!

「天才」カラス現る

2019.03.04(Mon)

●成城学園校:川島    ●カテゴリー:

 

「天才」カラスのニュースが流れていましたが,皆さんはご覧になりましたか?

横浜の公園の水飲み場で,カラスが水道の蛇口をひねって水を飲んでいる姿がニュースで流れていました。もちろん羽や足で蛇口を開くことはできませんから,器用にくちばしでつつくようにして,蛇口を開けて出てきた水を飲んでいました。さらに水の量を調節して,勢いよく水を出し,水浴びまでしていました!

大学の先生が昨年の春頃に横浜の公園で調べた記録が最近発表され,今回ニュースになったそうです。その先生が79時間観察をしたところ,1羽のメスのハシボソカラスが,21回水を飲み,4回水浴びをしたそうです。公園にくるカラスは10羽以上いたそうですが,蛇口を開ける,という行動をしたカラスはこのメスだけだったので,「天才」カラスだということになったわけです。

「都市部で暮らすカラスは人間の行動をよく観察しており、今後もいろいろな形で人間が作りだした道具を利用する可能性がある」と,その先生がお話ししていました。カラスの学習能力の高さに驚かされるとともに,いずれまた,すごいカラスの行動を見ることがあるかもしれない,と思うと楽しくなりますね。

そして,このことは楽しいだけではなく,皆さんの受験勉強にも大切な気づきを与えてくれます。ただ「見ている」だけでは,カラスは蛇口の使い方を学習することは無かったでしょう。きちんと「観察」をしたから水道の蛇口を使えるようになったのだと思います。「見る」と「観察」は似ているようで,実は大きく違うということです。理科の学習をしているとよく「観察」という言葉に出会いますね。その本当の意味を皆さんも少し考えてみると,何か学習のヒントをつかめるかもしれません。「観察」することは,気づきがあり,新しい学びがある,ということにつながるからです。

ちなみにそのカラスは,蛇口を閉めることはしなかったそうです。水道の水を出したまま飛び去っていったとのこと。残念ながら,蛇口を閉めることまでは学ばなかったようですね。

開成中の理科の入試問題より

2018.12.27(Thu)

●吉祥寺校:久道    ●カテゴリー:

寒い日が続いていますね。

受験生のみなさんは冬休みの学習に励んでいることでしょう。

もう本年度の入試がスタートした受験生もいることと思います。

 

さて、2018年の開成中の理科では、暦に関する問題が出題されました。

暦と言えばみなさんは中学受験の理科で、春分、夏至、秋分、冬至を学習していると思います。これは、一年の中で重要な気分であるこの4つの日を表す二至二分と呼ばれるものです。みなさんの中には国語の文章や理科の問題で他にも同じような暦に関する言葉を見た、聞いたことがある人がいるのではないでしょうか。これを二十四節気と言います。

 二十四節気は太陰暦を利用していた時代に季節を表すための工夫として考え出されたもので、太陽の公道上の動きを24等分し、それぞれの区切れ、節目につけられた名前です。受験生のみなさんは例えば「春分の日は321日【頃】」という表現を見たことがあると思います。季節の一年は暦の上では365.2422日となりますので、365日からずれが生じます。このずれを解消させるために4年に一度「うるう年」を設けました。しかし、うるう年を設けると一年の長さの平均が365.2500日となり、一年で0.0078日ずつ実際とずれてしまいます。これが400年分たまるとおよそ3日分になるため、現在はうるう年の設け方を以下のようにしています。

 4の倍数の年はうるう年とする

 100の倍数の年は平年とする

 400の倍数の年はうるう年とする

すると、400年間でうるう年は1004197回となるため、前述の3日分のずれを解消することができます。この方法でうるう年を設けると、暦と季節のずれは3300年におよそ1日程度となります。

 さて、このずれを解消することも目的の一つとして二十四節気は用いられています。今回は全部ではありませんが紹介したいと思います。

 立春 24日頃 この日から春 九州などではウメが咲き始めますね

 雨水 219日頃

 啓蟄 36日頃

 春分 321日頃 この日は昼と夜の長さがほぼ同じになります

          (※ 実は昼の方が長くなるのです・・・→ 灘、聖光の入試問題)

 清明 45日頃

 穀雨 420日頃

 立夏 56日頃 この日から夏

 小満 521日頃

 芒種 66日頃

 夏至 621日頃 一年中で一番昼が長い日

 小暑 77日頃

 大暑 723日頃 この日のあたりから夏休みですね

 立秋 88日頃 この日からが秋

 処暑 823日頃 暑さが止むという意味ですがまだ暑い・・・

 白露 98日頃

 秋分 923日頃

 寒露 108日頃

 霜降 1023日頃

 立冬 117日頃 この日から冬

 小雪 1122日頃 北海道や東北の積雪はこの日の前後あたりからです

 大雪 127日頃

 冬至 1222日頃 一年で最も昼が短い日

 小寒 15日頃 

 大寒 120日頃 一年の中で一番寒さが厳しい時期

 

 みなさんが入試を受ける時期は、大寒と立春の間ですね。

 寒さが厳しい時期、受験勉強を乗り越え、受験をし、合格をつかみ、春を迎える。

 最後の追い上げをかける時期、暦もみなさんを応援しています。

 最高の結果が出せるよう、最後まで頑張り抜いてください。

 

 頑張れ!受験生!

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