自分の手を動かし、目の前で起こる現象を見ることで、疑問をもち、自分の頭で「なぜ？ どうして？」と考えるようになる体験は子供にとって貴重だ。子供の探究心を伸ばす科学体験の機会は、遠くへ出かけたり、大掛かりな準備をしなくても、実は家庭の中でつくることができる。
筑波大学で、科学に強い関心をもつ小中高校生のための科学教育プログラムを企画・運営してきたサイエンスコーディネーター・尾嶋好美氏の最新著書「続 本当はおもしろい中学入試の理科」（大和書房）より、家にある材料を使ってできる科学実験を入り口に、中学入試の問題にチャレンジできる自由研究テーマを紹介する。
針金のアメンボが沈まない理由
すいすいと水の上を動くアメンボ。雨が降ったあとの水たまりにいることもありますね。アメンボは、肉食性の昆虫です。水面に落ちて動けなくなっている小さな虫などに近づいて、ストロー状の口を突き刺します。そして消化液を出し、とけた体液を吸い取っているのです。水面を優雅に泳ぐ印象とは、ずいぶんちがいますね。
カメムシの仲間であるアメンボは、からだからにおいを出します。このにおいが飴のように甘いにおいで、からだつきは棒のように細いことから、「アメンボ」と呼ばれるようになったそうです。とても細い脚なのに、水の上に浮かんで、すいすいと動けるのはなぜでしょうか？ 実験を通して考えてみましょう。
【実験】モールアメンボを水に浮かべよう
水と水は引き寄せ合う
モールで作ったアメンボは、細い針金でできているのに、水に浮かびました。これはなぜでしょう？ 下の写真のように、水を入れたコップを目の細かい網あみじゃくしの上で逆さまにしても、水はこぼれません。網じゃくしの網目にはすき間がありますが、水はこぼれていかないのです。
水は水分子がたくさん集まってできています。水分子は互いに引き寄せ合う力がとても強い物質です（下図）。
網じゃくしの目が細かいと、それぞれの網目のすき間の中で水分子が内側に引き寄せられるため、水は落ちていかないのです。コップに水をいっぱいに入れて横から見ると、少し盛り上がって見えますね（下の写真）。あふれそうになっている水がこぼれないのも、水分子同士が引き寄せ合っているからです。
このように、水が空気などほかの物質とふれ合っているときに、水分子同士で引き寄せ合う力のことを「表面張力」といいます。実験で水にモールアメンボを浮かべると、浮きました。これは水分子が、水分子同士で引き寄せ合う力が強く、モールアメンボの脚を押し返しているからです。水に浮いているモールアメンボの脚と水面がふれている部分をよく見ると、水面が少しへこんでいるのがわかります。
中性洗剤を入れると沈んだのはなぜ？
水に台所用中性洗剤を1滴たらすと、モールアメンボはあっという間に沈みました。洗剤には、「界面活性剤」という、水分子同士が引き寄せ合う力を弱めるはたらきを持つ成分が入っています。界面活性剤の入った洗剤を入れた水では、表面張力が弱くなり、モールアメンボを押し返す力が弱まるので、沈んでしまうのです。
水をオーブンシートの上にたらすと丸く盛り上がりますが、洗剤と混ぜた水をたらすと、あまり盛り上がらずに広がります（上写真）。
また、水をたくさん入れて水面が盛り上がったコップに洗剤をたらすと、盛り上がりはなくなって水がこぼれます。これも表面張力が弱くなるからです。では、表面張力に関する問題を見てみましょう。
2020年度 暁星中学校入試問題
解説
洗剤の入っているシャボン液と水のちがいに関する問題です。ガラス板に水をたらすと、水は図1 のように半球状になります。これは、水分子同士が引き合い、内側に向かってちぢんでいくからです。一方、シャボン液では水滴が平べったく広がることから、洗剤が入ると水同士が引き合う力が弱まることがわかります。「水どうしは（ 引き合い ）、そして（ ちぢむ ）性質をもつと考えられる。」となるので、答えは「ア」です。
尾嶋氏の著書『続 本当はおもしろい中学入試の理科』（大和書房）では、「オレンジジュースとアイスティーでセパレートドリンクを作る」「条件を変えて氷がとける早さを比べる」「月の満ち欠けを再現する」など、小学生におすすめの20の科学実験を紹介。実験を楽しんだあとは、同じテーマを扱った中学入試問題にチャレンジできる。イラストと写真入りでわかりやすく、子供の考える力、地頭力を育てる1冊。
［問題掲載中学校 ＊50音順］麻布中学校、市川中学校、浦和明の星女子中学校、桜蔭中学校、大妻中学校、海城中学校、開成中学校、カリタス女子中学校、暁星中学校、駒場東邦中学校、三田学園中学校、須磨学園中学校、聖光学院中学校、洗足学園中学校、筑波大学附属中学校、豊島岡女子学園中学校、武蔵中学校、森村学園中等部、ラ・サール中学校
『続 本当はおもしろい中学入試の理科』のAmazon購入者特典として、「書きこむだけで完成！自由研究シート」を配布中（2023年8月末まで）。自由研究レポートをまとめるのに便利なA4サイズのレポート用紙なので、ぜひ今年の自由研究に役立ててみてはいかがだろうか。
