雲のでき方を空気の上昇と温度変化で説明する
空気の上昇と膨張、冷却、雲の粒を扱う14問と六つの記述課題です。
学年・内容の目安 中学校第2学年。授業の復習や教材の準備に使えます。公開教材の利用条件を確認し、年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。
学習内容や既習事項に合わせて使う独自の練習です。文部科学省の認定教材や、教科書・入試の全範囲を網羅する教材ではありません。
中学校第2分野(4)ア(イ)㋐「霧や雲の発生」のうち、空気の上昇、気圧・気温の変化と雲の発生です。
解説を読む
山を越える風や上向きの空気の流れが、雲のでき方にどう関わるか考えます。水蒸気を含む空気が上に移動するとき、どのような変化が続くかを、観測と実験の記録から説明します。
必要な予備知識
気圧、露点、凝結が何を表すか知っていること。
- 空気のかたまりが上昇すると、まわりの気圧が下がって膨張し、外から熱が入りにくいと温度が下がります。
- 水蒸気を含む空気が冷えて飽和すると、水蒸気の一部が凝結し、小さな水滴ができます。上空の条件によって氷の粒も雲をつくります。
- 上昇しても飽和するまで冷えなければ、目に見える雲はできないことがあります。
- 山の斜面で押し上げられること、温められた空気が浮き上がることなど、空気が上に移動するきっかけは一つではありません。
解き方の例
海から吹いた風が山の斜面を上ると、空気が膨張して冷え、十分な水蒸気を含んでいれば雲ができることがあります。
よくある間違い
- 水蒸気そのものが白く見えると考える。
- 空気が上昇すると、どんな条件でも雲ができると考える。
- 空気が上で冷える理由を、液体の水が蒸発したことだけで説明する。
観察と考え方を講師と確かめる
空気の動きと気圧・温度の変化を順に示し、雲ができる条件を観測に結び付けます。
学習用の模式例です。実際の雲の高さや降水を予測する資料ではありません。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 気象庁：雲ができる仕組み
読む文章・資料
山の風上で雲が見えた
資料Aでは、海からの湿った空気が山の風上側の斜面を上りました。高い所ほどまわりの気圧が低く、空気のかたまりは膨張して冷えました。高い所で空気が飽和し、細かな水滴が見え始めました。
同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bでは、初めの温度が同じ二つの空気を、同じ高さまで上げました。どちらも冷えましたが、初めに水蒸気が多かったXは飽和し、少なかったYは飽和しませんでした。
容器で空気を膨張させる
資料Cでは、湿った空気を入れた容器で空気を急に膨張させました。測定した温度が下がり、小さな水滴が白く見えました。別に同じ容器を用意し、初めの温度と膨張の程度をそろえて、より乾いた空気を使うと水滴は見えませんでした。
上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dでは、同じ出発時の条件の空気が二回、別の高さまで上がりました。低い高さで止まったときは空気が冷えても飽和せず、高く上がったときはさらに冷えて飽和しました。
雲の粒を調べる
資料Eでは、雲の中で小さな液体の水滴を観測しました。さらに上の低温の部分では、氷の小さな粒も見つかりました。雲の外にも気体の水蒸気はありますが、それ自体は目で見えません。
日なたと日陰の地表付近
資料Fでは、地面が日光で温められた場所の上で、付近より温かい空気が上昇し、雲ができました。隣の日陰では同じ時刻に強い上昇は記録されず、雲も見えませんでした。湿り気の違いは測っていません。
飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gでは、空気が上がる途中の高さ600 mで飽和し、小さな水滴が現れました。この観測の間、雲の下の雨量計には雨が記録されませんでした。
練習する
選択問題では答えを一つ選び、数値問題では指定された単位で数だけを入力します。観察の根拠や途中の計算は、記述課題で講師と確認します。
入力した答えは、ページを再読み込みするか離れるまで、このページのメモリ上に保持されます。保存済みの下書き、アカウントの成績、自動の宿題提出は作成されません。
自分の答えと記述
確認問題・資料・講師と使う課題
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aで上昇中の空気が膨張したと考える理由はどれですか。
- 高い所ほど、まわりの気圧が低くなった。
- 高い所ほど、まわりの気圧が高くなった。
- 高さが変わっても、まわりの気圧は変わらなかった。
答えと解説
高い所ほど、まわりの気圧が低くなった。
まわりの気圧が低い所へ移動すると、空気のかたまりは膨張しやすくなります。
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aの変化の順はどれですか。
- 冷却→上昇→膨張→飽和。
- 上昇→膨張と冷却→飽和と水滴。
- 水滴→膨張と冷却→上昇。
答えと解説
上昇→膨張と冷却→飽和と水滴。
斜面を上った空気は膨張して冷え、飽和して水滴ができました。
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bで飽和したのはどちらですか。
- 水蒸気が少なかったY。
- XとYの両方。
- 水蒸気が多かったX。
答えと解説
水蒸気が多かったX。
同じ高さまで上昇しましたが、Xが飽和しました。
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bの違いを説明する情報はどれですか。
- 上昇前に含まれていた水蒸気の量。
- 上昇したときに達した高さの違い。
- 上昇を始めたときの温度の違い。
答えと解説
上昇前に含まれていた水蒸気の量。
二つの高さと出発時の温度は同じで、水蒸気量が異なります。
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cで、二つの容器で変えた条件はどれですか。
- 空気を膨張させた程度。
- 最初に含まれる水蒸気の量。
- 実験を始めるときの空気の温度。
答えと解説
最初に含まれる水蒸気の量。
温度と膨張の程度はそろえ、湿り気を変えました。
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cで湿った空気が白く見えた理由はどれですか。
- 膨張によって容器の内側から白い材料がはがれた。
- 温度が上がって、気体の水蒸気が直接白く見えた。
- 温度が下がって、小さな水滴ができて白く見えた。
答えと解説
温度が下がって、小さな水滴ができて白く見えた。
空気の温度が下がり、水蒸気が凝結して水滴が見えました。
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dで空気が飽和したのは、どちらの観測ですか。
- より高く上がり、さらに冷えたとき。
- 低い所で止まり、飽和に届かなかったとき。
- 上昇の高さに関係なく、両方のとき。
答えと解説
より高く上がり、さらに冷えたとき。
高く上がった方はさらに冷え、飽和しました。
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dの比較から言えることはどれですか。
- 出発時の温度の違いが、飽和の有無を決めた。
- 同じ出発条件でも、冷え方によって飽和の有無が変わる。
- 高さの異なる両方で、同じ時点に飽和した。
答えと解説
同じ出発条件でも、冷え方によって飽和の有無が変わる。
最初の条件は同じでも、より高い所でさらに冷えた方が飽和しました。
資料：雲の粒を調べる
資料Eで、低温の部分の雲に実際に見つかったものはどれですか。
- 目で見える気体の水蒸気の粒。
- 地面から舞い上がった大きな水たまり。
- 小さな氷の粒。
答えと解説
小さな氷の粒。
さらに上の低温の部分では氷の粒も観測しました。
資料：雲の粒を調べる
資料Eの雲の白さを説明するものはどれですか。
- 小さな水滴や氷の粒が集まっていること。
- 気体の水蒸気の色が温度とともに白くなること。
- 空気が上昇すると気体が白く見えること。
答えと解説
小さな水滴や氷の粒が集まっていること。
雲は小さな水滴や氷の粒からなり、気体の水蒸気そのものは見えません。
資料：日なたと日陰の地表付近
資料Fで、日なたの上に雲ができたときに観測した動きはどれですか。
- 日陰から下向きに冷たい空気が強く流れた。
- 日なたで温められた空気が上向きに動いた。
- 日なたの上の空気は横へ移動し、高さは変わらなかった。
答えと解説
日なたで温められた空気が上向きに動いた。
日なた側で地面に温められた空気が上昇しました。
資料：日なたと日陰の地表付近
資料Fからは分からないことはどれですか。
- 日なた側で上昇する空気が観測されたか。
- 日なたと日陰の空気の湿り気が同じだったか。
- 日陰の側で強い上昇が記録されたか。
答えと解説
日なたと日陰の空気の湿り気が同じだったか。
湿り気は測っていないので、同じかどうかは判断できません。
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gで、小さな水滴が現れたのは高さ何 m ですか。
答えと解説
600
600 mで空気が飽和し、水滴が現れました。
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gの観測から言えることはどれですか。
- 雲ができたので雨量計に雨が記録された。
- 雨量計の記録がないので、上空にも水滴ができなかった。
- 上空には水滴が現れたが、観測中の雨は記録されなかった。
答えと解説
上空には水滴が現れたが、観測中の雨は記録されなかった。
雲の粒ができることと、地上で雨が観測されることは異なります。
観察と考え方を講師と確かめる
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aで空気が斜面を上ってから水滴が見えるまでを、気圧と温度の変化を使って説明しましょう。
答えと解説
空気が高い所へ上がると、まわりの気圧が低くなり、膨張して冷えました。温度が下がって飽和し、水蒸気が凝結して水滴になりました。
はじめに空気の動き、次に水の状態の変化を示します。
- 上昇、まわりの気圧低下、膨張と冷却をつなげる。
- 冷却で飽和し、水蒸気が凝結すると説明する。
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料BでXだけが飽和した理由を、二つの共通する条件と違う条件を使って説明しましょう。
答えと解説
二つは初めの温度と到達した高さが同じです。XはYより多く水蒸気を含み、同じように冷えてもXの方は飽和しました。
冷え方の比較と、初めに含む量の比較を分けます。
- 初めの温度と到達した高さが共通と示す。
- Xの水蒸気量が多く、Xが飽和したことと結び付ける。
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cの二つの容器について、そろえた条件と水滴の観察の違いを示しましょう。
答えと解説
初めの温度と膨張の程度をそろえました。湿った空気では水滴が見え、より乾いた空気では見えませんでした。
二つの実験で変えた条件を一つに絞ります。
- 初めの温度と膨張の程度をそろえたと示す。
- 湿り気の違いと、水滴が見えたかどうかを対応させる。
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dで上昇があっても飽和しなかった場合を挙げ、二回の違いを説明しましょう。
答えと解説
低い高さで止まった空気は冷えましたが、飽和するほどではありませんでした。高く上がった空気はさらに冷え、飽和しました。
上昇したかどうかに加え、どこまで冷えたかを考えます。
- 低い高さで冷えても飽和しなかったと示す。
- 高く上がった方ではさらに冷えて飽和したと示す。
資料：雲の粒を調べる
資料Eで見えた雲の粒と、空気中の目に見えない水を分けて説明しましょう。
答えと解説
雲では液体の水滴と、低温の部分では氷の粒も見つかりました。水蒸気は気体で、雲の中や外にあってもそれ自体は見えません。
水が液体、固体、気体のどの状態かを分けます。
- 観測した水滴と氷の粒を挙げる。
- 気体の水蒸気自体は目で見えないと示す。
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gで観測できた雲の変化と、地上の雨について確認できたことを書きましょう。
答えと解説
600 mで飽和して水滴が現れました。地上では観測中、雨量計に雨は記録されませんでした。
雲が見えた場所と雨量計がある場所を分けます。
- 600 mで飽和して水滴が現れたと示す。
- 地上で観測した時間に雨が記録されなかったと示す。
ワークシート
学習内容と参考資料
授業・宿題・次の記録につなげる
観察や測定の結果をもとに、生徒が何を根拠に考えたかを一緒に確かめましょう。印刷する場合は、生徒用には解答を付けず、講師用には解答と記述課題の評価の目安を付けます。年少の生徒には講師が紙の教材を用意します。生徒用のログインを使う場合は、利用条件と同意の手順を確認してください。
講師の方へ
教材にリンクを保存し、必要なときに生徒と共有できます。
この練習問題を保存ワークシート: 雲のでき方を空気の上昇と温度変化で説明する
MomentDesk · https://momentdesk.com/ja/practice/explain-cloud-formation-by-rising-and-cooling-air/
空気の動きと気圧・温度の変化を順に示し、雲ができる条件を観測に結び付けます。
文部科学省：中学校学習指導要領解説 理科編 · 気象庁：雲ができる仕組み
読む文章・資料
山の風上で雲が見えた
資料Aでは、海からの湿った空気が山の風上側の斜面を上りました。高い所ほどまわりの気圧が低く、空気のかたまりは膨張して冷えました。高い所で空気が飽和し、細かな水滴が見え始めました。
同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bでは、初めの温度が同じ二つの空気を、同じ高さまで上げました。どちらも冷えましたが、初めに水蒸気が多かったXは飽和し、少なかったYは飽和しませんでした。
容器で空気を膨張させる
資料Cでは、湿った空気を入れた容器で空気を急に膨張させました。測定した温度が下がり、小さな水滴が白く見えました。別に同じ容器を用意し、初めの温度と膨張の程度をそろえて、より乾いた空気を使うと水滴は見えませんでした。
上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dでは、同じ出発時の条件の空気が二回、別の高さまで上がりました。低い高さで止まったときは空気が冷えても飽和せず、高く上がったときはさらに冷えて飽和しました。
雲の粒を調べる
資料Eでは、雲の中で小さな液体の水滴を観測しました。さらに上の低温の部分では、氷の小さな粒も見つかりました。雲の外にも気体の水蒸気はありますが、それ自体は目で見えません。
日なたと日陰の地表付近
資料Fでは、地面が日光で温められた場所の上で、付近より温かい空気が上昇し、雲ができました。隣の日陰では同じ時刻に強い上昇は記録されず、雲も見えませんでした。湿り気の違いは測っていません。
飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gでは、空気が上がる途中の高さ600 mで飽和し、小さな水滴が現れました。この観測の間、雲の下の雨量計には雨が記録されませんでした。
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aで上昇中の空気が膨張したと考える理由はどれですか。
- 高い所ほど、まわりの気圧が低くなった。
- 高い所ほど、まわりの気圧が高くなった。
- 高さが変わっても、まわりの気圧は変わらなかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aの変化の順はどれですか。
- 冷却→上昇→膨張→飽和。
- 上昇→膨張と冷却→飽和と水滴。
- 水滴→膨張と冷却→上昇。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bで飽和したのはどちらですか。
- 水蒸気が少なかったY。
- XとYの両方。
- 水蒸気が多かったX。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料Bの違いを説明する情報はどれですか。
- 上昇前に含まれていた水蒸気の量。
- 上昇したときに達した高さの違い。
- 上昇を始めたときの温度の違い。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cで、二つの容器で変えた条件はどれですか。
- 空気を膨張させた程度。
- 最初に含まれる水蒸気の量。
- 実験を始めるときの空気の温度。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cで湿った空気が白く見えた理由はどれですか。
- 膨張によって容器の内側から白い材料がはがれた。
- 温度が上がって、気体の水蒸気が直接白く見えた。
- 温度が下がって、小さな水滴ができて白く見えた。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dで空気が飽和したのは、どちらの観測ですか。
- より高く上がり、さらに冷えたとき。
- 低い所で止まり、飽和に届かなかったとき。
- 上昇の高さに関係なく、両方のとき。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dの比較から言えることはどれですか。
- 出発時の温度の違いが、飽和の有無を決めた。
- 同じ出発条件でも、冷え方によって飽和の有無が変わる。
- 高さの異なる両方で、同じ時点に飽和した。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：雲の粒を調べる
資料Eで、低温の部分の雲に実際に見つかったものはどれですか。
- 目で見える気体の水蒸気の粒。
- 地面から舞い上がった大きな水たまり。
- 小さな氷の粒。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：雲の粒を調べる
資料Eの雲の白さを説明するものはどれですか。
- 小さな水滴や氷の粒が集まっていること。
- 気体の水蒸気の色が温度とともに白くなること。
- 空気が上昇すると気体が白く見えること。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：日なたと日陰の地表付近
資料Fで、日なたの上に雲ができたときに観測した動きはどれですか。
- 日陰から下向きに冷たい空気が強く流れた。
- 日なたで温められた空気が上向きに動いた。
- 日なたの上の空気は横へ移動し、高さは変わらなかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：日なたと日陰の地表付近
資料Fからは分からないことはどれですか。
- 日なた側で上昇する空気が観測されたか。
- 日なたと日陰の空気の湿り気が同じだったか。
- 日陰の側で強い上昇が記録されたか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gで、小さな水滴が現れたのは高さ何 m ですか。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gの観測から言えることはどれですか。
- 雲ができたので雨量計に雨が記録された。
- 雨量計の記録がないので、上空にも水滴ができなかった。
- 上空には水滴が現れたが、観測中の雨は記録されなかった。
途中の計算・単位・理由・確認答え:
観察と考え方を講師と確かめる
ここからは講師と確認する記述問題です。自動採点の点数には含みません。
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aで空気が斜面を上ってから水滴が見えるまでを、気圧と温度の変化を使って説明しましょう。
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料BでXだけが飽和した理由を、二つの共通する条件と違う条件を使って説明しましょう。
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cの二つの容器について、そろえた条件と水滴の観察の違いを示しましょう。
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dで上昇があっても飽和しなかった場合を挙げ、二回の違いを説明しましょう。
資料：雲の粒を調べる
資料Eで見えた雲の粒と、空気中の目に見えない水を分けて説明しましょう。
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gで観測できた雲の変化と、地上の雨について確認できたことを書きましょう。
解答: 雲のでき方を空気の上昇と温度変化で説明する
高い所ほど、まわりの気圧が低くなった。
まわりの気圧が低い所へ移動すると、空気のかたまりは膨張しやすくなります。
上昇→膨張と冷却→飽和と水滴。
斜面を上った空気は膨張して冷え、飽和して水滴ができました。
水蒸気が多かったX。
同じ高さまで上昇しましたが、Xが飽和しました。
上昇前に含まれていた水蒸気の量。
二つの高さと出発時の温度は同じで、水蒸気量が異なります。
最初に含まれる水蒸気の量。
温度と膨張の程度はそろえ、湿り気を変えました。
温度が下がって、小さな水滴ができて白く見えた。
空気の温度が下がり、水蒸気が凝結して水滴が見えました。
より高く上がり、さらに冷えたとき。
高く上がった方はさらに冷え、飽和しました。
同じ出発条件でも、冷え方によって飽和の有無が変わる。
最初の条件は同じでも、より高い所でさらに冷えた方が飽和しました。
小さな氷の粒。
さらに上の低温の部分では氷の粒も観測しました。
小さな水滴や氷の粒が集まっていること。
雲は小さな水滴や氷の粒からなり、気体の水蒸気そのものは見えません。
日なたで温められた空気が上向きに動いた。
日なた側で地面に温められた空気が上昇しました。
日なたと日陰の空気の湿り気が同じだったか。
湿り気は測っていないので、同じかどうかは判断できません。
600
600 mで空気が飽和し、水滴が現れました。
上空には水滴が現れたが、観測中の雨は記録されなかった。
雲の粒ができることと、地上で雨が観測されることは異なります。
記述問題の解答・確認の観点
資料：山の風上で雲が見えた
資料Aで空気が斜面を上ってから水滴が見えるまでを、気圧と温度の変化を使って説明しましょう。
空気が高い所へ上がると、まわりの気圧が低くなり、膨張して冷えました。温度が下がって飽和し、水蒸気が凝結して水滴になりました。
はじめに空気の動き、次に水の状態の変化を示します。
- 上昇、まわりの気圧低下、膨張と冷却をつなげる。
- 冷却で飽和し、水蒸気が凝結すると説明する。
資料：同じ高さまで上昇した二つの空気
資料BでXだけが飽和した理由を、二つの共通する条件と違う条件を使って説明しましょう。
二つは初めの温度と到達した高さが同じです。XはYより多く水蒸気を含み、同じように冷えてもXの方は飽和しました。
冷え方の比較と、初めに含む量の比較を分けます。
- 初めの温度と到達した高さが共通と示す。
- Xの水蒸気量が多く、Xが飽和したことと結び付ける。
資料：容器で空気を膨張させる
資料Cの二つの容器について、そろえた条件と水滴の観察の違いを示しましょう。
初めの温度と膨張の程度をそろえました。湿った空気では水滴が見え、より乾いた空気では見えませんでした。
二つの実験で変えた条件を一つに絞ります。
- 初めの温度と膨張の程度をそろえたと示す。
- 湿り気の違いと、水滴が見えたかどうかを対応させる。
資料：上昇する高さが異なる二つの記録
資料Dで上昇があっても飽和しなかった場合を挙げ、二回の違いを説明しましょう。
低い高さで止まった空気は冷えましたが、飽和するほどではありませんでした。高く上がった空気はさらに冷え、飽和しました。
上昇したかどうかに加え、どこまで冷えたかを考えます。
- 低い高さで冷えても飽和しなかったと示す。
- 高く上がった方ではさらに冷えて飽和したと示す。
資料：雲の粒を調べる
資料Eで見えた雲の粒と、空気中の目に見えない水を分けて説明しましょう。
雲では液体の水滴と、低温の部分では氷の粒も見つかりました。水蒸気は気体で、雲の中や外にあってもそれ自体は見えません。
水が液体、固体、気体のどの状態かを分けます。
- 観測した水滴と氷の粒を挙げる。
- 気体の水蒸気自体は目で見えないと示す。
資料：飽和が始まる高さと雨の記録
資料Gで観測できた雲の変化と、地上の雨について確認できたことを書きましょう。
600 mで飽和して水滴が現れました。地上では観測中、雨量計に雨は記録されませんでした。
雲が見えた場所と雨量計がある場所を分けます。
- 600 mで飽和して水滴が現れたと示す。
- 地上で観測した時間に雨が記録されなかったと示す。