Tochigi Public High School Entrance Examination - Science case studies
Tochigi Public High School Entrance Examination - Science · Put your knowledge to work in context.
The Tochigi Public High School Entrance Examination (栃木県公立高等学校入学者選抜) is the prefecture-wide academic selection test taken by students finishing junior high school in Tochigi Prefecture who wish to enter a prefectural public high school. Science is one of the core academic subjects in the selection, alongside Japanese, mathematics, English and social studies, and it is administered in Japanese. It is written for Grade 9 candidates who have completed the standard junior high science curriculum, and it assumes command of all three years of content rather than a single year's topics. The paper samples the full junior high science curriculum: physics (mechanics, energy, waves, electricity and magnetism), chemistry (particles, chemical change, equations and quantitative relationships), biology (cells, reproduction and heredity, ecosystems and evolution) and earth science (geology, weather, astronomy), with a smaller strand testing experimental design and the reading of data, graphs and tables. Topics on this exam: Physics - mechanics, energy, waves, electricity and magnetism, Chemistry - matter and particles, chemical change, chemical equations and quantitative relationships, Biology - living things and cells, reproduction and heredity, ecosystems and evolution, Earth Science - geology, weather, astronomy and the Earth in the solar system, and Scientific inquiry and data interpretation - experimental design, observation, graphs and reasoning. The Tochigi Public High School Entrance Examination - Science case studies are 5 cases and about 196 words.
1斜面と丘を進む台車のエネルギー収支
理科部の生徒が、質量0.10 kgの台車を使ってエネルギー保存を調べた。台車を、摩擦が小さいとされる斜面の高さ0.45 mから静かに放し、最下点の速さを光電センサーで測定したところ2.7 m/sだった。さらに、そのまま高さ0.20 mの滑らかな丘を越えさせ、丘の頂上での速さを測ると1.1 m/sだった。空気抵抗は小さいものとする。重力加速度は9.8 m/s²である。生徒は「最下点の速さは2.7 m/sなので、0.20 mの丘なら余裕で越えられるはずだ」と予想していた。実験は25℃の室内で行われ、斜面と丘は同じ素材のレールで、継ぎ目が1か所ある。測定は1回だけである。同じ実験を別の班が行うと、最下点の速さは2.9 m/sだった。生徒は「最下点の速さが理論値より小さいのは、空気抵抗のせいだ」と結論した。台車の車輪は小さく、レールとの間にわずかな摩擦がある。丘の頂上を越えた台車は、水平な床に敷いた布の上で0.80 m進んで止まった。生徒は結果を考察するために、力学的エネルギーの変化を計算しようと考えた。. 摩擦や空気抵抗がないと仮定したとき、最下点の速さは何 m/s か。有効数字2桁で求め、実測値2.7 m/sとの違いをエネルギー収支の言葉で説明せよ。.
57 words, under 1 min2マグネシウムと塩酸の限量試薬
2つの班が、マグネシウムの帯と1.0 mol/Lの塩酸を反応させ、発生する水素の体積を同じ温度・圧力で測った。塩酸はそれぞれ20 mLずつ用い、マグネシウムはA班が0.20 g、B班が0.40 g用いた。発生した水素の体積は、A班が198 mL、B班が240 mLだった。水温は25℃で、気体1 molの体積は24 Lとする。原子量はMg=24.3、H=1.0、Cl=35.5である。B班の生徒は「マグネシウムを2倍にしたのだから、水素も2倍の396 mLになるはずだ」と予想していた。反応式はMg+2HCl→MgCl2+H2である。実験後、B班の塩酸にはマグネシウムが少し残っていた。A班の塩酸にはマグネシウムは残っていなかった。2つの班は同じ試験管を使い、反応開始から気体の発生が止まるまで待って体積を読んだ。気体の体積はメスシリンダーで水上置換法により測定した。B班は、残ったマグネシウムの質量を測っていない。A班は、発生した気体に空気が混じらないよう、最初の数 mLを捨てた。先生は、どちらの班も計算で理論値を確かめるように指示した。. 0.20 gと0.40 gのそれぞれで、MgとHClのどちらが限量か。物質量を計算して判定せよ。.
76 words, under 1 min3根端の細胞分裂と段階の割合
間期は細胞周期の大部分を占め、DNA複製や細胞の成長が起こる。分裂期（前期・中期・後期・終期）は比較的短い。したがって、ある瞬間に観察される細胞は間期にあるものが最も多くなる。 また、間期の細胞は染色体が細長く分散しているため、分裂期の細胞ほど目立たない。それでも今回は間期が420個と最も多いので、細胞周期の長さの違いとして説明できる。.
14 words, under 1 min4川の堆積物と流速の関係
地学の野外実習で、生徒が同じ川の上流・中流・下流の3地点から川底の堆積物を100 gずつ採取し、砂利・砂・泥の質量を調べた。上流では砂利80 g、砂15 g、泥5 g、中流では砂利20 g、砂60 g、泥20 g、下流では砂利5 g、砂25 g、泥70 gだった。川は上流から下流に向かって標高が下がり、川幅は広がっている。3地点とも同じ日に採集し、流れの速さは上流で最も速く、下流で最も遅かった。生徒は「泥が多い下流では、流れが遅いので大きな粒も堆積するはずだ」と予想したが、実際には大きな粒は少なかった。採取は各地点で3か所行い、平均値を用いた。粒径の区分は、砂利が2 mm以上、砂が0.06〜2 mm、泥が0.06 mm未満である。川は海に注ぐ直前で河口付近に広い平野を作っている。上流には大きな岩が多く、下流の川岸には細かい粒子が積もっていた。生徒は、流れの速さと運搬できる粒子の大きさの関係を調べる模型実験を計画した。同じ川の別の支流では、下流でも砂利が多く見つかったという報告がある。実習中、下流では水が濁っており、泥が浮いているように見えた。.
23 words, under 1 min5オオカナダモの気泡数と光・温度の交絡
文化部の生徒が、光の強さと光合成の関係を調べるために、オオカナダモを使った実験を行った。100 mLの水に炭酸水素ナトリウム0.5 gを溶かし、オオカナダモ0.5 gを入れた2つのビーカーを用意した。一方はランプから20 cm、もう一方は50 cmの位置に置き、10分間の気泡の数を数えた。20 cmでは28個/分、50 cmでは12個/分だった。しかし、20 cmのビーカーの水温は28℃、50 cmでは22℃だった。ランプは白熱灯で、近づけると熱くなる。生徒は「光が強いほど光合成が盛んになる」と結論した。気泡は酸素であるとみなしたが、気体の種類は確認していない。炭酸水素ナトリウムは二酸化炭素の供給源として加えた。水温は実験中に10分間で2℃上昇した。同じオオカナダモの枝から同じ長さのものを切り出したが、葉の数は数えていない。実験は午後2時から3時の間に、同じ室内で行った。生徒は、気泡の数を数えるときに、発生が速くて数え漏れがあったと感じている。50 cmのビーカーは窓の近くに置かれ、20 cmのビーカーは窓から離れていた。ランプの光はビーカーの横から当て、水面までの距離は同じにした。生徒は、結果を光合成速度の指標としてよいか迷っている。. 20 cmでは28個/分、50 cmでは12個/分で、光の強さの違いだけを見ると光が強いほど多い。しかし20 cmの水温は28℃、50 cmは22℃で、6℃の差がある。光合成には酵素反応が関与し、温度が高いと反応速度が大きくなることがある。 したがって、気泡数の違いが光の強さによるのか、水温によるのかを区別できない。20 cmのビーカーはランプの熱で温められ、窓から離れていたことも、条件の違いを大きくしている。結論を出すには温度をそろえる必要がある。.
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