雨水のゆくえと地面の様子（水のしみ込み方比較実験）

準備:

材料名	補足	数量
水のしみ込み方比較実験装置		3個
土、砂、砂利（各100 mL）		1個
水（各80 mLを入れたプラビーカー）		3個
虫めがね又はマクロレンズ
タブレット

観察・実験:

題目	内容	画像	所要時間
1．【事象提示】	雨上がりの校庭で土や砂場に雨水がたまったり、しみこんでいく様子を観察したり、土や砂の手触りを確かめたりする。またタブレットで撮影し、撮った動画や写真を映像で見る。調べてみたいことや気づいたことをもとに問題づくりをする。 【問題】　「水のしみこみ方は、地面の種類によってちがいがあるのだろうか。」		30
2．【実験】　※実験方法・しみこみ方の評価ポイントを児童に考えさせてもよい。	虫めがね、またはタブレットとマクロレンズを使い、土、砂、砂利の粒の大きさを調べる。（見た目や手触りでも確認）丸の中はマクロレンズを使って撮影した様子。		15
3．	水のしみ込み方比較実験装置を３個用意し、それぞれに土、砂、砂利各100 mL量り、入れる。写真は各100 mL量った様子。 ※特に土は隙間ができやすいので、机上で容器の底をトントンと叩いて、隙間を作らないようにするとよい。
4．	それぞれの装置に水80 mLを同時に注ぎ、土などの表面の水が見えなくなるまでの順番を記録する。※順番が決まれば、すべての水が落ちるまで待たなくてもよい。ストップウォッチで時間を測ってもよい。		25
5．【結果】	土と砂と砂利は粒の大きさが違う。表面の水が見えなくなるまでの順番は、砂利→砂→土となった。		10
6．【結論】	「水のしみこみ方は土の粒の大きさによってちがう。粒が大きいほど水がしみ込みやすい」		10

豆知識:

• 普段、砂場にシートがかかっている場合は、雨の日にシートの端をめくっておくと水がしみ込む様子を観察できる。
• ペットボトルの口にかぶせる物は、不織布が適当。粗いものだと土や砂が通り抜けてしまう。身近なものだとお茶パックが便利だが他の不織布でも実験は可能（しみ込む時間に多少の違いは出る）。
• 多くの教科書では土と砂の二つだが、より結果がわかりやすいように砂利も追加した。
• 今回使用した土、砂、砂利の種類と購入先 砂利→南国中目(金魚などの水槽に入れる)、発売元：シンセー 砂→家庭園芸用土　川砂、製造元：刀川平和農園 土→園芸用土　黒土　製造元：あかぎ園芸 ※土、砂、砂利は産地や粒径、処理方法によって結果がわかりにくい場合があるため、必ず事前に予備実験を行う。 ※今回の実験では、下から水が落ちなくなる時間は、砂利はすぐ、砂は1, 2分、土は10分程度であった。
• 学校の土を使う場合は、砂が混じっていないかを確認する。また塊になっている場合はつぶすか取り除く。
• 学校の砂を使う場合は、土が多く混じっていないか確認する。混じっている場合は、濁りがなくなるまで洗う。
• 今回の「浸み込む」は粒の大きさによって「水たまりがなくなる（水が装置の中を上から下に移動する）」速さが違うことに注目している。一方、児童の一部が「浸み込む」を「水を含む（保水力）」と考える可能性もある。議論が発散しすぎて結論がずれないよう注意する。

参考資料

土、砂、砂利の大きさは？ 地質学会、地盤工学会等いくつかの基準が存在する。例：産業技術総合研究所　地質調査総合センター【絵で見る地球科学、「泥・砂・礫の区分」】。（地質学会の基準）https://gbank.gsj.jp/geowords/picture/illust/mud_sand_gravel.html

【発展】砂・砂利より土を通った水のほうがきれいなのはなぜ？土(粘土)は粒が小さいので、汚れを吸着して水をきれいにすることができる。専門的には、粒の大きさが小さいと表面積が大きく、コロイドの性質を示し、水の吸着保持・イオン交換・凝集性など土壌の理化学的性質に寄与する。例：岩田ら (1998)土のコロイド現象の基礎と応用 農業土木学会誌 66 (1) 75-81http://www.jsidre.or.jp/wordpress/wp-content/uploads/2018/05/66-1colloid-1.pdf

資料:

• 水のしみ込み方比較実験
• 「水のしみ込み方比較実験装置」の作り方