Nara Public High School Entrance Examination - Science case studies
Nara Public High School Entrance Examination - Science · Put your knowledge to work in context.
The Nara Prefecture Public High School Admission Examination in Science (奈良県公立高等学校入学者選抜 理科) is the science component of the academic achievement test used by Nara's prefectural public high schools to select entrants. It is taken by students completing compulsory education who are applying to prefectural high schools, including those applying through special quotas and recommended places where the school requires the achievement test. The paper draws on the full three-year lower-secondary science curriculum, split roughly evenly across physics, chemistry, biology and earth science, with a further slice testing how well you design, read and reason about experiments. Expect a mixture of multiple choice, short written answers, calculations, explanations in your own words, and questions built around tables and graphs. Because it is a selection test, it rewards accuracy and clear expression over rote recall: you must be able to explain why a result happens, not just name it. Preparation means working through each domain systematically, redoing school experiments with attention to method and control variables, practising calculation speed with units, and writing short explanations that a marker can follow in one reading. Topics on this exam: Physics: motion and forces, Physics: energy, waves, and electricity, Chemistry: substances and chemical changes, Chemistry: atoms, molecules, ions, and chemical equations, Biology: living things and their environments, Biology: life processes and reproduction, Earth science: geology, weather, and astronomy, and Scientific inquiry, experiments, and data interpretation. The Nara Public High School Entrance Examination - Science case studies are 5 cases and about 85 words.
1斜面を下る台車の停止距離と摩擦力
理科部で、質量0.50kgの台車を高さ1.2mの斜面の同じ位置から静かに離し、水平な床をすべらせて停止するまでの時間と距離を測った。斜面を下りた直後の点Pでの速さは2.0m/s、床に出てから停止するまでの距離は0.80m、時間は0.80sだった。次に台車に0.25kgのおもりを固定し、総質量0.75kgにして同じ実験をすると、Pでの速さは1.9m/s、停止距離は0.72m、時間は0.76sだった。床は同じで、斜面での摩擦や空気抵抗は無視できるほど小さいと考える。生徒は「重くすると止まりにくくなるはずなのに、停止距離が短くなった」と不思議がっている。測定は同じ人が同じ方法で行い、Pを通過する速さは記録タイマーのテープから、停止距離は巻尺で床の印まで測った。室内温度は20℃で、床の材質や乾燥状態は変えていない。停止距離の読み取りには±0.02m、時間には±0.01sの誤差がある。この実験の目的は、質量と停止距離の関係を、速さ・時間・距離の測定値から判断することである。. おもりなし・ありのそれぞれについて、点Pでの運動エネルギーと、床に出てから停止するまでの平均の加速度の大きさを求めよ。数値は有効数字2桁でよい。. 運動エネルギーは K=(1/2)mv^2。おもりなし: K=0.5×0.50×2.0^2=1.0 J。あり: K=0.5×0.75×1.9^2=約1.35 J→1.4 J。 平均の加速度は、等加速度とみなせるなら a=v^2/(2s) でも (0-v)/t でもよい。なし: a=2.0^2/(2×0.80)=2.5 m/s^2(2.0/0.80=2.5)。あり: a=1.9^2/(2×0.72)=約2.51 m/s^2(1.9/0.76=2.5)。 どちらも約2.5 m/s^2で、質量を増やしても加速度の大きさはほぼ同じ。停止距離が短いのは、Pでの速さが少し低く、速さの2乗に比例して距離が縮むためと説明できる。. 摩擦力の大きさは運動方程式 F=ma。おもりなし: F=0.50×2.5=1.25 N。あり: F=0.75×2.5=1.875→1.9 N。 質量比は0.75/0.50=1.5、摩擦力比は1.875/1.25=1.5でほぼ一致する。したがって、この範囲では動摩擦力が垂直抗力(ここでは重力にほぼ等しい)に比例すると考えるデータと矛盾しない。 ただし停止距離が短いことだけから「重い方が止まりやすい」と一般化するのは早い。Pでの速さが違うので、同じ初速にそろえる追実験が必要。.
33 words, under 1 min2電球の直列・並列回路と電池の許容電流
理科部で、6.0Vの電池、抵抗が約12Ωの電球A、約6Ωの電球Bを使い、回路の電流を測った。電池の内部抵抗は小さいが、1.5Aを超える電流を長時間流すと発熱する注意書きがある。電球Aだけをつなぐと電流は0.48Aだった。AとBを直列につなぐと電流は0.32Aで、AはAだけのときより暗かった。AとBを並列につなぐと、電池を流れる電流は合計1.45Aで、Bはとても明るく、Aも直列のときより明るかった。電球の抵抗は温度で変わるが、ここでは測定中の値がほぼ一定であったとみなす。生徒は「Bの方が抵抗が小さいのに、直列ではAが暗くなるのはなぜか」「並列の1.45Aはこの電池で使ってよいのか」と話している。実験は20℃の室内で行い、各測定の前にスイッチを切り、電球を冷ましてから同じ電池で3回測った。以下は3回の平均値である。電流計は0〜3A、電圧計は0〜15Vを用い、導線の抵抗は無視できる。直列ではAとBに同じ電流が流れ、並列ではAとBに同じ電圧がかかる、という違いに注目するよう教師は助言した。電池の電圧は回路をつないだとき6.0Vからわずかに下がるが、ここでは6.0Vとして計算してよい。. Aだけのときと直列のときについて、Aの消費電力とAにかかる電圧を、測定電流と抵抗の目安から求めよ。Aはどちらで明るいか。. 並列のとき、Bに流れる電流とBの消費電力を求め、電池の1.5A注意と照らしてどう判断するか。. Aの抵抗を約12Ωとみなす。Aだけ: I=0.48A、電圧V=IR=0.48×12=5.76→5.8V、電力P=I^2R=0.48^2×12=2.76→2.8W(またはVI)。 直列: I=0.32A、Aの電圧=0.32×12=3.84→3.8V、電力=0.32^2×12=1.23→1.2W。 Aだけの方が電力が大きく、明るい。直列では同じ電流でもAの抵抗がBより大きいため、Aの電圧降下が大きく、電力配分は大きいが、全体の電流がAだけより小さいのでAの電力は下がる。.
13 words, under 1 min3こぼれた塩酸の中和とpHの急変
理科部で、金属板の汚れを落とすためにうすい塩酸を使った。200mLの塩酸がトレーにこぼれ、pHを測ると1.8だった。換気をしながら炭酸水素ナトリウムを1.0gずつ加え、よくかき混ぜてpHと温度を測った。加えた質量とpHは、0gで1.8、1gで2.1、2gで2.5、3gで3.1、4gで5.6、5gで7.2、6gで8.0だった。温度は21.0℃から、4gで25.8℃、5gで26.0℃、6gで25.6℃と変化した。泡の発生は5g付近でほとんど分からなくなった。塩酸の濃度は表示から約0.10mol/Lと推定されるが、汚れの成分が少し溶けている。生徒は「pHが7になった5gで止めればよいか、それとも泡が消えるまで加えてよいか」と迷っている。炭酸水素ナトリウムは水に溶け、塩酸と反応して塩化ナトリウム、水、二酸化炭素を生じる。反応熱で温度が上がるが、加えすぎると未反応の炭酸水素ナトリウムが残り、pHが塩基性側に傾く。廃液は中和してから流す決まりだが、pHだけでなく残った酸の量も確認したい。実験室のpH計は±0.1の誤差がある。. 5gで加えるのをやめる判断と、6gまで加える判断を比較し、この実験ではどちらが安全か。pHと泡の記録を根拠に説明せよ。. 4gから5gでpHが大きく上がる理由を、反応の進み方とイオンの観点から説明せよ。. 5gでpH7.2、泡がほぼ終わるので、酸はほぼ中和されたと判断できる。6gではpH8.0となり塩基性に傾き、未反応の炭酸水素ナトリウムが残る。 廃液を流す目的なら、強酸が残るより弱い塩基性側にわずかに傾く方が危険は小さいが、pHだけでは中和完了を断定できない。5gで撹拌後しばらく置き、pHが7付近で安定し、泡が出ないことを確認して止めるのがよい。6gまで加える必要はない。.
19 words, under 1 min4オオカナダモの光合成と気泡数の解釈
理科部で、水草の光合成の速さを調べるため、同じ長さのオオカナダモを、0.5%の炭酸水素ナトリウムを溶かした20℃の水に入れ、白色光源から10cm、20cm、30cm、40cmの距離で5分間ずつ光を当てた。発生する気泡の数を1分あたりに換算すると、10cmで38個、20cmで22個、30cmで13個、40cmで8個だった。次に10cmの距離で、炭酸水素ナトリウムを入れない水に変えると4個だった。水草は実験ごとに同じものを用い、光を当てる前は10分間暗くした。水温は20℃に保ち、水中の二酸化炭素以外の条件は同じにした。生徒は「40cmでは光が弱いから光合成が遅いのか、二酸化炭素が足りないのか」「10cmで炭酸水素ナトリウムを入れないと4個になったのはなぜか」と話している。気泡は酸素を含むが、水草の呼吸で生じる二酸化炭素も水に溶けるため、気泡の数は光合成の速さの目安であり、酸素量そのものではない。光源の明るさは距離の2乗に反比例して弱くなる。同じ部屋で、光源以外の光が入らないようにした。気泡の数を数えるときは、葉の先から出る泡を数え、水中に溶けている気体の泡と区別した。実験は各条件で3回行い、平均値をとった。二酸化炭素の濃度は、炭酸水素ナトリウムの量で変えた。. 40cmの結果から、光の強さと二酸化炭素のどちらが制限要因になっていると考えるか。10cmで炭酸水素ナトリウムなしの結果も使って説明せよ。. 40cmで8個、10cmで38個なので、光を強くすると増える。しかし10cmで炭酸水素ナトリウムを抜くと4個まで下がる。これは光が十分強くても二酸化炭素が不足すると光合成が制限されることを示す。 40cmでは光が弱いことと、二酸化炭素が消費されて不足する可能性の両方があり、この実験だけでは一方に決められない。40cmで二酸化炭素を増やして気泡数が増えるか、光を強くして増えるかを別々に試す必要がある。. 10cmで炭酸水素ナトリウムなしに変えた実験は、光の強さだけでなく二酸化炭素濃度も変えている。光の強さだけを比べるには、すべての距離で同じ濃度の炭酸水素ナトリウム水溶液を使い、距離だけを変える。 さらに水温、水草の長さ、暗くした時間、光源の種類をそろえ、各条件を複数回行う。二酸化炭素の影響を見たいなら、光の距離を10cmに固定して炭酸水素ナトリウムの量だけを変える。.
10 words, under 1 min5山沿いの学校で観測した寒冷前線の通過
山沿いの学校で、理科部が6時から18時まで2時間ごとに気象を観測した。6時は気温8.0℃、気圧1018hPa、風向西南西、風速2m/s、湿度65%、雲量20%だった。9時は10.5℃、1015hPa、西南西3m/s、湿度70%、雲量40%。12時は14.0℃、1010hPa、南5m/s、湿度75%、雲量80%。15時は11.0℃、1004hPa、西9m/s、湿度90%、雲量100%で、1時間に8mmの雨が降った。18時は6.0℃、1008hPa、北西12m/s、湿度80%、雲量60%で雨はやんだ。気圧は15時を最低としてその後上がり、風向は南から西、北西へ変わった。生徒は「雨の降り始めと、これから夜間に気温がどうなるか」を話し合っている。観測地点は標高300mで、周囲に大きな建物はない。気温は百葉箱、気圧はアネロイド気圧計、風向風速は屋上の風向風速計で測った。天気図は見ていないが、西から気圧の谷が近づいている可能性を教師が示唆した。雨量計は転倒ます式で、15時までの1時間雨量を記録した。湿度は毛髪湿度計で、目盛りは1%単位。観測は同じ生徒が行い、機器の点検も済ませた。空は12時には高積雲が広がり、15時には黒い雲が低く垂れていた。. 寒冷前線の通過と考えられる。根拠は、12時から15時にかけて気温が14.0℃から11.0℃へ下がり、湿度が90%に上がって雨が降り、気圧が1010→1004hPaへ下がったこと。風向が南から西、北西へ変わり、風速が5→9→12m/sと強まったこと。 寒冷前線では、寒気が暖気の下にもぐり込み、暖気が急に持ち上げられて積乱雲ができ、短時間に強い雨が降る。通過後は気温が下がり、気圧が上がり始め、風向が北西に変わる。18時に気圧が1008hPaへ上がり、雨がやんだことも通過後の特徴と一致する。. 南から暖かく湿った空気が流れ込み、下に冷たい空気が入り込むと、暖気が持ち上げられる。上昇すると気圧が下がって膨張し、温度が下がる。水蒸気が凝結して水滴や氷粒になり、雲粒が成長して雨粒となる。 寒冷前線の斜面は急なので上昇気流が強く、積乱雲が発達し、短時間に8mmの強い雨になった。湿度90%という記録も、水蒸気が多い状態と一致する。. 翌朝は18時より気温が下がり、気圧は上がっていると予想する。寒冷前線通過後は冷たい空気に覆われ、夜間に放射冷却も加わるため、6.0℃より低くなる可能性が高い。気圧は18時1008hPaで上昇に転じており、高気圧に近づけばさらに上がる。 ただし、風が弱まると放射冷却で気温が下がりやすい一方、雲が残ると下がりにくい。予想は「気温は下がる、気圧は上がる」を基本にし、雲量と風速の翌朝の観測で修正する。.
10 words, under 1 minMore study resources for Nara Public High School Entrance Examination - Science
- Practice questionsA trolley moves along a straight track at a constant speed of 4 m/s for 6 s.
- FlashcardsVelocity. A vector quantity: speed in a stated direction.
- Cheat sheetSpeed = distance ÷ time (m/s); velocity adds direction, so a round trip has average velocity 0 even though average speed is not 0.
- Key terms速さ(平均の速さ). 物体が一定時間に移動した距離を、その時間で割った値。向きは考えず、移動距離を時間で割って求める。単位はm/sやkm/hで表す。.
- Study planDraw free-body diagrams for at least 15 motion scenarios and label every force with its source object.
- Common mistakesThe candidate memorizes 'resultant = sum of forces' as an arithmetic rule and never draws a force diagram, so opposing forces are handled as if all point the same way; the idea that zero resultant means constant velocity (including rest) is not connected to the calculation.
- Exam-day guideMost prefectural exam systems require the admission slip distributed through your junior high school.