中学校理科の第1学年、第1分野「身の回りの物質」の中で学びます。学習指導要領解説では、金属などの物質を区別する学習で、物質の体積や質量に着目して密度を測定し、求めた密度から物質を区別できることに気づかせることが例に挙がっています。密度は物質 1 cm³ あたりの質量で、密度〔g/cm³〕= 質量〔g〕÷ 体積〔cm³〕で求めます。たとえば、質量 54.0 g、体積 20.0 cm³ の金属なら、密度は 54.0 ÷ 20.0 = 2.70 g/cm³ で、アルミニウムだとわかります。式を変形すると、質量 = 密度 × 体積、体積 = 質量 ÷ 密度になります。同じ物質なら、大きさや量が変わっても密度は同じです。液体に物体を入れたとき、液体より密度が小さい物体は浮き、大きい物体は沈みます。水の密度はおよそ 1 g/cm³ で、氷(0.92 g/cm³)は水に浮きます。体積はメスシリンダーで、質量は上皿てんびんなどで測ります。メスシリンダーは水平な台に置き、目の高さを液面のへこんだ下の面に合わせて、最小目盛りの 10 分の 1 まで目分量で読みます。固体の体積は、水に沈めたあとの目盛りから沈める前の目盛りをひいて求めます(1 mL = 1 cm³)。

つまずきやすいところ

割る順序を逆にして、体積 ÷ 質量としてしまう間違いが多いです。「1 cm³ あたりの質量」なので、質量を体積で割ります。
質量や体積を求める問いで、かけるのか割るのかが混ざります。「密度 × 体積 = 質量」の1つの式から、残りの2つを導けるようにしておきます。
単位の「g/cm³」の意味がわかりにくく、答えに単位を付け忘れたり、体積の単位を mL のままにしたりしがちです。1 mL は 1 cm³、という対応を確認します。
メスシリンダーで固体の体積を測るとき、沈めたあとの目盛りをそのまま体積と答えてしまうことがあります。増えた分(たとえば 58.0 − 50.0 = 8.0 cm³)が物体の体積です。
液面を斜めから読む、最小目盛りの 10 分の 1 まで読まない、といった読み方の約束が定着しにくいです。

教え方・声かけのコツ

数が複雑なときは、先に式を言葉で書いてから数を入れさせると、割る順序の間違いが減ります。
「密度は物質ごとに決まっている」ことを、同じ金属の大きい塊と小さい塊で比べる考え方で伝えると、式の意味がつかめます。
水に浮く・沈むを、水の密度(およそ 1 g/cm³)と比べて説明させる問いは、密度の意味を生活に結びつけます。
計算した答えには、最後に必ず単位を書く習慣をつけます。

運営者の見方

密度は、式を覚えることと、器具で測る手順の両方が必要な単元です。「ポイント」には、密度の式と物質の密度の表(エタノール 0.79、氷 0.92、水 1.00、アルミニウム 2.70、鉄 7.87、銅 8.96)、メスシリンダーの読み方の図(左の図は 53.5 mL)、上皿てんびんの使い方、例題2問(54.0 g・20.0 cm³ の金属の密度、密度 7.87 g/cm³ の鉄 10.0 cm³ の質量)をまとめました。「問題」は、器具の使い方(メスシリンダーの目盛りを読む、目の高さ、分銅は重いものから)、密度の計算4問(密度を2問、質量、体積)、金属片の質量と体積から密度を求めて表から金属を選ぶ実験・考察の3つの大問です。この単元は紙面で、知識 → 計算 → 実験・考察の順に並んでいます。計算では g/cm³ という単位が出てくるので、答えの単位までそろえて書けるようにしています。赤い字は赤シートで消える語句で、密度、53.5 mL の読み、分銅をのせる順などを確かめられます。

よくある質問

Q. 密度の単位は、いつも g/cm³ ですか。
A. 中学校の固体や液体では g/cm³ を使います。気体は 1 cm³ あたりの質量がとても小さいので、g/L で表した資料もあります。

Q. 密度が同じなら、同じ物質といえますか。
A. 密度は物質ごとに決まった値なので、物質を区別する手がかりになります。ただし、密度の近い物質もあるので、密度だけで決めきれない場合もあります。

Q. 質量と体積から、密度をどう求めますか。
A. 質量を体積で割ります。たとえば質量 54.0 g、体積 20.0 cm³ なら、54.0 ÷ 20.0 = 2.70 で、密度は 2.70 g/cm³ です。