冷戦中、アメリカとソ連は核兵器の数を競い合いました。
冷戦が終わっても、核兵器は残りました。いま(2014年)、世界にある核兵器の多くはアメリカとロシアの核兵器です。
冷戦中の米ソは、核兵器を持つことで、相手の国をおどして自国への攻撃を防ぐという核抑止論（かく よくしろん）に基づいて、アメリカとソ連の両国は自国の核兵器を増やしていました。
たしかに冷戦中には、アメリカとソ連のあいだには、直接の戦争は置きませんでした。
しかし、その結果、核兵器を増やしていく競争になり、核の処分に困ることになりました。
昨今、保有国のアメリカとロシアなどは、たとえ保有する核兵器を削減しても、自国の核兵器の保有禁止はしておらず、核兵器の保持をし続けている。
いっぽう、日本は1960年代ごろから非核三原則（ひかく さんげんそく）を掲げており、国際社会に核廃絶を訴える立場を取っている。
非核三原則は「核兵器をもたず、つくらず、もちこませず」からなり、1960年ごろから政府が国会で、これらの原則を打ち出したものである。だが、法律では無いので、法的な根拠や拘束力は無い。
日本と日米安全保障条約を結んでいるアメリカが、核兵器を保有していることいっぽう、日本はアメリカに安全保障の軍事面を多くたよっていることから、たびたび、「もちこませず」について、議論になる。
「核兵器を持たず、作らず」の2項目については、1955年（昭和30年）に締結された日米原子力協力協定や、それを受けた国内法の原子力基本法および、国際原子力機関（IAEA）による査察（ささつ）の受け入れ、核拡散防止条約（NPT）等の批准で法的に禁止されている。
保有国以外が核兵器を持つことを禁止。すでに持っていた、アメリカ、ソ連、イギリス、フランス、中国の５カ国以外の国の、核保有を禁止した1968年からの条約である。
この条約には、批判もされていて、すでに核兵器を持っている核保有国が核兵器を独占することを認めているだけの、わがままな条約だという批判もある。
現実には、核保有国の削減は、あまり進んでいない。
あらゆる場所での、核兵器の開発のための核実験の禁止する条約を1996年に国連総会が採択した。
しかし、これらの条約に関わらず、現実としては、核保有国は、増えている。たとえば、1990年代後半には、インドやパキスタンが核実験を行い、核保有をしました。インドは中国などの核兵器に対抗する措置として、核開発を行い、またパキスタンはインドと対抗するために核開発を行っていました。
北朝鮮が核開発を行い、核保有の疑いが高く、北朝鮮に日米による北朝鮮への核放棄の要求をせまる六カ国協議（ 参加国：　アメリカ、ロシア、中国、日本、韓国、北朝鮮 ）などが開かれても、協議に参加したアメリカもロシアも中国も、自国の核兵器を放棄しようとはしていません。2006年には北朝鮮が核実験を行いました。
核保有をしていない日本や韓国も、アメリカや中国やロシアには、核放棄を要求していません。
日本周辺の各問題では、北朝鮮による核開発や、すでに核兵器を多く保有している中国の核ミサイル配備が、日中や米中のあいだで、軍事的緊張を高めています。
ですが、世界的には、核兵器の保有数はロシアが世界1位で、アメリカが世界2位です。
中東では、イスラエルが核兵器を保有している可能性が高く、それに反発するイランやシリアが核開発を進めています。
日本が長年、核廃絶を唱えても、国際社会では、核兵器の保有国が増える傾向にあります。
たとえ日本国などの学校教育で、核廃絶の意義や素晴らしさが唱えられても、核保有や核開発を行っている国々は日本の学生や教員の考えなんかには従ってなんかくれません。
「ロシアやアメリカなどの一部の国だけが核兵器を保有できるのは、おかしい」という国際社会の一部の意見には、見方を変えれば、「どこかの東洋の国の意見では、ロシアやアメリカなどの核保有には文句をつけないのに、他の国が核保有や核開発を行うと東洋のある国は文句をつけて、その東洋のある国は「自国は平和主義だ」としている。東洋のある国の意見は とても自己中心的でオカシイ」という見方もできるかもしれません。
「たとえ国際社会で受け入れられなくても、それでも核放棄の意義を主張しつづけることは素晴らしい」と言う考えが日本国などの学校教育にあっても、そのような日本国などの学校教育の見方にすら、核保有や核開発を行っている国々では、そのような見方は受け入れられてはいないのが現実です。
たとえ国際連合が核開発を制限する条約を採択していて、それについて日本人の考えで「国際連合は平和主義の素晴らしい組織であり、だから国連の意向に従って核放棄をすべきである。」と日本が考えようが、そのような「国連を素晴らしいとする」という日本の考えや「国連を平和主義とする」という日本の考えや、「軍縮を平和主義とする」日本の考えにすら、そもそも外国は必ずしも従ってくれれません。
国際社会は、たかが日本の都合には合わせてくれないのです。ましてや、その日本の学校教育の都合になんか、国際社会は全く合わせる理由はありません。
たしかに、一部の国だけが独占的に核兵器を保有しているのは、どう考えても不公正です。
その一方で、核兵器の拡散が再現なく続いて広まっていけば、これはとても危険です。テロリストに核兵器が渡る懸念（けねん）もあります。


などの問題がある。
地球温暖化（ちきゅう おんだんか） の主な原因は、石油などの化石燃料（かせき ねんりょう）の大量使用によって、排気にふくまれる二酸化炭素（にさんかたんそ）により、空気中の二酸化炭素が増加したためと考えられている。
国連では温暖化の防止のため、1992年に国連環境開発会議（地球サミット）がブラジルのリオデジャネイロで開かれ、地球サミットで条約として地球温暖化防止条約（ 気候変動枠組み（わくぐみ）条約)が採択された。
また1997年には、国連の会議（地球温暖化防止 京都会議）で，温室効果ガスの削減目標を定めた京都議定書（きょうとぎていしょ）が採択された。
しかし、中国などの発展途上国と見なされていた国には、削減が義務づけられていない。
また、アメリカは当時に会議から離脱した。
国別の排出量では2009年では、中国が1位であり、アメリカが2位である。
このような理由のため、京都議定書の実効性が疑問視されている。
（削減義務を負わない）発展途上国と見なされた国の反論は、「地球環境問題を引き起こした原因は、主に先進国の活動が原因であり、われわれ途上国に負担を負わせるのはおかしい。」というような反論を途上国している。
海抜の低いツバル、モルディブ、キリバスの国は、海水面が上がれば国土の多くが水没してしまう恐れがある。
南極の大陸上の氷や氷河の氷が溶ければ、海面上昇。低地が水没する。なお、北極の氷が溶けても、もともと北極海に浮かんでいる氷が水に変わるだけなので、海面は上昇しない。
温暖化によって、マラリアを媒介する蚊のハマダラカの生息域が広がる恐れが有る。
なお、二酸化炭素のことを化学式から ＣＯ2（シー・オーツー） とも言う。Ｃが炭素（英：carbon カーボン）のことで、Ｏが酸素（英：Oxygen オキシジェン）および酸化（Oxidation オキシデイション）のことである。
主に発展途上国で、耕作や放牧や工業化を目的にした森林伐採などで、森林面積が減少している。温暖化の原因にもなっていると考えられている。また、動物の生息域が減るので、生態系の保護の観点からも、森林破壊が問題である。
なお、温暖化の化石燃料以外の他の原因として、森林伐採などによる森林の減少によって、植物の光合成（こうごうせい）による二酸化炭素の吸収量が減ったのも理由の一つでは、という説もある。
もともと植物の少ない地域で、その地域が砂漠になる現象が世界の各地で起きている。原因は、過度の農業化や周辺の森林伐採などにより、
土壌の保水性が失われたことなどである。
酸性雨の原因は、化石燃料の排気にふくまれる窒素酸化物などの物質が、雨の酸性化の原因と考えられている。酸性雨により、森林が枯れたり、湖や川の魚が死んだりする場合もある。
フロンガスという物質が原因で、オゾン層が破壊されることが1980年代に分かった。
地球環境問題は一国だけの問題ではなく、複数の国々、さらに世界中全ての国に影響を与える問題である。このため、1970年代から国際会議でも取り上げられる重大なテーマとなった。
地球環境問題についての最初の国際会議は1972年にスウェーデンのストックホルムで開かれた国連人間環境会議（ストックホルム会議）では「かけがえのない地球」（Only One Earth）というキャッチフレーズが用いられた。（※ 英語の Only One Earth まで最近の東京書籍の検定教科書にある）
1992年にはブラジルのリオデジャネイロで国連地球サミットが開かれた。（ ※　正式名称は「環境と開発に関する国際連合会議」。ただし、「リオ会議」「国際連合環境開発会議」などとも呼ばれる。 ）　国連地球サミットにおいて、「持続可能な開発」（Sustainable Development）という考え方が示された。（※ 英語の Sustainable Development まで最近の東京書籍の検定教科書にある）
1997年には京都で開かれた京都会議（ ※ 正式名称は「第3回 気候変動枠組（わくぐみ）条約 締約国（ていやくこく）会議」 ）において京都議定書（きょうと ぎていしょ）が締結され、世界の主要国が温室効果ガスの削減を求められるようになった。議定書の発効は2005年からである。
このようにして世界の国々が地球環境問題に対して一致して取り組むことが求められるようになったが、京都議定書からのアメリカの離脱、中国の経済発展にともなう温室効果ガス排出量の急増、発展途上国の経済発展と環境への影響の増大などに見られるように、各国の事情や利害の対立から一致した行動にはほど遠いという問題は解決されていない。
ヨーロッパでは陸続きの国が多いので、一つの国の環境問題が周囲の国に影響を与えることも大きく、環境問題が外交問題になりかねないこともあり、ヨーロッパでは1970年代ごろから環境問題の取り組みが積極的に行われてきた。
私達には何ができるでしょう。例えば、スーパーで袋を貰わない、ほかにも基本的なことだけど、ゴミの分別があります。
そうしたことを私達で行っていきましょう。
たとえば買い物をするときは、マイバッグなどのカバンをつかうことで、ビニールぶくろをへらせます。洗剤（せんざい）などを買うときは、つめかえようの洗剤を買うことで、容器のおもさをへらせます。
いらなくなったものは、人にあげたりすることで、そのものが使いつづけられるようにすることでも、あります。洋服などの布は、切れなくなても、雑巾や布巾の材料にできますし、機械などの油をふきとるための ウエス という布地の材料にもなります。
空き缶などは、分別してゴミにだすことで、缶の資源として再利用してもらえます。ペットボトルも分別してゴミに出すことで再利用してもらえます。
食品のトレーなども、スーパーの入り口などにある回収ボックス（かいしゅうボックス）に出すことで再利用してもらえます。
新聞紙や雑誌などの古紙などは、地元のゴミ収集所の、古紙回収の日に、分別して出すことで再利用してもらえます。


日本はエネルギー資源の80％ちかくを輸入にたよっている。
原子力発電とは、ウランなどの放射性物質を用いて、放射熱で水蒸気を発生させて発電する方法である。
使用済み核燃料に含まれるウランやプルトニウムを再処理工場で再生する試みは、1993年から建設を始めたが未だに（2019年）再処理工場が完成していない。
火力発電とは違い、石油などの化石燃料を原子力発電では用いないので、原子力発電は温室効果ガスを出さない。しかし、日本には原子力発電所から排出される放射性廃棄物の最終処分場がない。また、原子力発電所からは、放射性のトリチウムやキセノンガスが放出され、原子炉の定期点検のために放射線被ばくを伴う作業が必要になる。
日本では1970年代のオイルショックによる石油不足の反省などから、エネルギー源の確保の観点から石油だけでなく天然ガスなどエネルギー源を多様化する政策が取られてきた。
そのエネルギー源多様化の政策の一環で、ウランも発電用エネルギー源として輸入されてきた。
2009年2月には、日本に55基の発電用原子炉があり、日本の発電量の3割を原子力発電が占めていた。内訳は、水力発電が約10％、火力発電が約60％原子力発電が約30％だった。
2011年の東日本大震災での原子力発電所の事故により、国内の全ての原子力発電所で追加の安全対策工事が必要になった。2013年9月15日から2015年8月10日までの約２年間に渡り、すべての原子炉が稼働停止したが、その間に日本の電力が不足することはなかった。
地震や火山活動が活発な日本列島での原子炉の安全性に不安が大きく、外国からのミサイル攻撃の標的になる可能性も指摘されているために、今後の原子力政策のあり方の議論が高まっている。
石油などの化石資源やウランなどの有限な資源を用いない、再生可能な太陽光発電、太陽熱発電、風力発電などは、発電の効率が悪い。
たとえば太陽光発電では、原理的に広い土地を必要とし、また夜間は発電できない。改良は進められているが、しかし、どんなに改良が進んでも、地上にふりそそぐ太陽光そのもののエネルギー以上には発電できない。
サトウキビなどからエタノールを作り、そのエタノールを燃料にするバイオエタノールがある。
当然、増産した分だけ食料の生産量は減る。そのため、増産できる量には限りがある。
水素ガスなどからエネルギーを取り出せる燃料電池は、べつに発電方法では無い。電池は、発電した電力を蓄える装置でしかない。水素ガスを作るために、別の電力が必要になる。
エネルギーのうち、原油、天然ガス、石炭などのような化石燃料や、ほぼ無加工で使えるエネルギーのことを「一次エネルギー」と言う。
いっぽう、電気は「二次エネルギー」である。都市ガスやガソリンを、二次エネルギーに分類することもある。
原子力は、発電の手段でもあるので、原子力を一次エネルギーに分類することもある。
現在（2014年）、世界の人口は約70億人である。これからも人口は増加する見込みである。
世界の人口は1900年ごろから急激に増え始めた（1900年には約16億5000万人。）。
特に第二次世界大戦後の1950年には25億人を突破した。このような急激な人口の増加は「人口爆発」（じんこう ばくはつ、英：Human overpopulation）と言われた。
現在（2014年）では、ヨーロッパや日本などの先進国では少子化による人口の減少の傾向がある。しかし、途上国では人口が増加する傾向にあり、地球全体としては人口は増加する見通しである。近年では、アフリカ諸国や中東（ちゅうとう、アラビア地方のこと）で、人口の増加が大きい。
人口が増えるいっぽう、食料の生産量が増加できる見込みは無いので、将来的に食料が不足する危険性が高まっている。
食べ物だけでなく、飲み水も不足する恐れがある。
人口の増加によって、エネルギー源も不足する恐れがある。また環境の悪化を起こす可能性も高いと考えられている。
国連の予測では、2050年には世界の人口は約90億人になると国連は考えている。
石油や石炭など資源の埋蔵量には限りがあるので、今後に採掘できる 可採年数（かさい ねんすう、minable years、または R/P ratio、reserves/production ratio） は限られている。
限りある資源は、何もエネルギー資源だけに限らず、鉄鉱石など鉱物の埋蔵量にも限りがある。
なので、鉱物資源を用いた製品をリサイクルしていくことが必要である。
人間にやさしい環境を維持するために、社会を持続可能なものにしなければならない。
エネルギー問題の解決に必要なことは、けっして技術や制度だけに頼るのではなく、生活を見直してエネルギーの消費そのものを減らしていくように自分たちを改革する必要があるのだろう。
「地球にやさしい環境」などという言葉があるが、べつに地球は泣きも笑いもしない。たとえば石油が枯渇して困る生き物は人間であり、鳥や魚などの他の生き物ではないし、まして地球そのものは惑星であり生物ですらない。
森林資源の保護などは人間以外の動物にも優しいかもしれないが、環境保護の目的はあくまでも人間のためである。
われわれ人間は自分が生きるために、豚や牛や魚を殺して食肉として食べている。
2015年、2016年から2030年までの持続可能な開発目標として SDGs が定められました。
SDGs（持続可能な開発目標）の文字 D の意味する「開発」（Development）には、経済的な豊かさだけでなく、精神的・人道的な豊かさも含まれており、
なのでたとえばフェアトレードなどもSDGsの考え方に合致しています（※ 教育出版の見解）。


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1よりも小さい、はしたの数を計算できるように小数点（.）を使って表した数のこと。
2つの数a, bがあり、aをbで割った商を数にしてあらわしたもの。
また、次の単位も使われることがある。
普通、液体の体積は次の単位を用いる。
単位Lは筆記体の小文字ℓで書くこともある。
また、容積と体積の関係は次の通り。
ある決まった時間内に進む距離のことを速さという。例えば、10秒で進んだ距離なら秒速、5分で進んだ距離なら分速が使われる。


高等学校入学試験数学では、おおむね次の4つが出題される。
ここでは、この4つについて、過去問も交えて受験対策をしていくことにする。
公立高校の場合、最初は様々な分野から出題される小問集合となっていることが多い。ここの出来不出来は合格を左右する。例えば、東京都立高校の共通問題の場合、100点満点中46点ほどがここに含まれる。上位校なら全問正解が前提となるので、素早く正確に解いていきたい。中堅ならば素早くなくてもよいが、正確である必要はある。ここで1点でも多く稼げれば、後のミスをリカバリーできる。
普通の公立高校では、計算はごくごく単純で、小学校の計算問題(特に分数や小数の四則演算)、正負の数の四則演算、一次方程式、平方根の混じった式が出やすい。問題数はおおむね、3～5問。そのため、これはウォーミングアップ程度に考え、1～2問解くことによって緊張をほぐすようにするとよいだろう。また、その場合は後の難問に備えてなるべく速く解くべきである。そして、ここは全問正解を目指すべきである。
しかし、程度の高い私立高校では、普通にやってはとても解けないような問題がある。これは「置き換え」をマスターしているかどうか問う問題である。よって、何度も出ている数や式をA,Bなどに置き換えるとほぼ確実に解ける。ともかく、ここは点数稼ぎになる。見直しの時間を難問に充てるためにも、素早く正確な計算力を磨いてほしい。
ただし因数分解と二次方程式では、高度な応用力が必要となる場合がある。小問の誘導を見極めること、どんな式が作れるか見極めること、そして最終手段としての数を絞って代入して行くという方法を忘れないことが肝心である。
とは言っても、実際はこれはほぼ考え尽くされてしまっており、そのパターンが十分理解されておれば楽に解ける問題が多い。
近年、統計分野が重視されていることから、資料の整理に関する問題が1・2問出ることが多い。平均値の求め方はもちろん、その他の用語の意味と求め方をしっかり復習しよう。ここは「わかっていれば簡単だが、わかっていなければ全然取れない」ところである。特に、中央値・最頻値・相対度数などの用語に気をつけたい。
作図は図形分野だが、図形の大問よりも小問集合で出ることが多い。公立高校入試ではほぼ必須である。
問題集や教科書にあるようなレベルのものからかなり高度な問題まであり、都道府県や学校ごとの差が大きいのが入試の文章題の出題傾向の特徴である。また、都立高校入試(共通問題)のように数式を証明させる問題もある。
1.  徒歩でA地点からB地点まで行くのに、時速4kmで歩くと、予定より15分遅れ、時速5kmで歩くと予定より15分早く着く。このとき、次の問いに答えよ。
公立高校受検ならば、平面図形の問題では作図と証明が必ず出題される。ただ、作図は小問集合(概ね大問1か2)、証明は平面図形の大問で出題される。
独自問題を出す公立高校入試や難関私立では、現在では高校数学Aの図形で習う内容を知っていると大変有利になることがある。この内容は、昔(1993年以前)は中学校内容だったせいか、発展内容として難易度の高いテキストには掲載されていることが多い。そちらで練習するといいだろう。


不正確な記述が含まれる記事です。詳細はトークページをご覧ください。
数学には、中学でならう数学のほかにも、色々な数学があります。
また、次に紹介するもののいくつかは、日本の高校の数学や理科などで、習うものもあります。
ほんの少しだけ見てみましょう。
ボールなどを高いところから落下させるとき、落下した高さを

y

{\displaystyle y}
〔m〕として、手を話してから経過した時間を

x

{\displaystyle x}
〔秒〕とすると、およそ

y
=
5
x
2

{\displaystyle y=5x^{2}}
 の関係で落下します。
中学3年の数学で

y
=
a
x
2

{\displaystyle y=ax^{2}}
 の形の関数を習いましたが、この関数をつかって、高校では、物体の落下などの運動を分析できるようになります。
中学校では

y
=
a
x
2

{\displaystyle y=ax^{2}}
 の形の関数を習いましたが、高校では、さらに

y
=
a
x
2

+
b
x
+
c

{\displaystyle y=ax^{2}+bx+c}
 の形の関数を習います。
なお、

y
=
a
x
2

+
b
x
+
c

{\displaystyle y=ax^{2}+bx+c}
 の形の関数のことを 2次関数 といいます。
中学校で「1次関数」というのを習いましたが、「2次関数」とは

y
=
a
x
2

+
b
x
+
c

{\displaystyle y=ax^{2}+bx+c}
 の形の関数です。
この2次関数を使うことにより、より一般的な現象が計算できるようになります。
2次方程式

a
x
2

+
b
x
+
c
=
0

{\displaystyle ax^{2}+bx+c=0}
 の解の公式で、

x
=

−
b
±

b
2

−
4
a
c

2
a

{\displaystyle x={\frac {-b\pm {\sqrt {b^{2}-4ac}}}{2a}}}
 というのを、中学校で習っています。
ところで、

y
=
x
2

+
2
x
+
5

{\displaystyle y=x^{2}+2x+5}
 をグラフに書くと、この関数はx軸とは交わりません。
x
2

+
2
x
+
5
=
0

{\displaystyle x^{2}+2x+5=0}
について、解の公式に代入しても、
のように、

−
16

{\displaystyle {\sqrt {-16}}}
 のような負の数の平方根が出現してしまいます。
高校で習う数学により、このような数の使い方が分かるようになります。
なお、負の数の平方根のことを「純虚数」（じゅん きょすう）といいます。
−
16

{\displaystyle {\sqrt {-16}}}
 は虚数です。
いっぽう、有理数の集合 と 無理数の集合 をあわせた集合にふくまれる数のことを 実数 （じっすう）と言います。
虚数は、実数ではないです。
次に言うことは数学的には厳密ではないですが、「実数」とは「物の長さとして表せる数またはその-1倍のこと」だと思っておけば、中学〜高校レベルでは充分でしょう。
2

{\displaystyle {\sqrt {2}}}
 だって、正方形 ABCD の対角線の長さは、辺ABの長さの

2

{\displaystyle {\sqrt {2}}}
 倍ですので（三平方の定理 で証明できます）、平方根だって長さとして表わせます。
さて、2つの実数 a,b を用意して、
の形であらわされる数のことを「複素数」（ふくそすう）と言います。
b＝0 とすることで、実数も複素数として扱うことができます。なお（「純虚数」ではなく）「虚数」とは、複素数のうち実数でない複素数のことです（つまり複素数

a
+
b

−
1

{\displaystyle a+b{\sqrt {-1}}}
 において b≠0 の場合が虚数）。
また、中学の範囲では説明できませんが、複素数をつかうと、a＝0 とすることで（ただし b≠0 ）、

−
2

{\displaystyle {\sqrt {-2}}}
 や

−
3

{\displaystyle {\sqrt {-3}}}
 などの純虚数もすべて扱えます。
なので、複素数を考えることにより、扱える数の範囲が広がり、二次方程式の解もすべての場合に扱えるようになります。
なお、高校では、さらに

−
1

{\displaystyle {\sqrt {-1}}}
 を文字

i

{\displaystyle i}
 に置き換え、複素数は
のような形で表します。（ もし

−
1

{\displaystyle {\sqrt {-1}}}
 の形のままで計算すると、計算ミスをしやすいので、文字

i

{\displaystyle i}
 に置き換えて複素数を計算するのが普通である。）
夏に、ふつうのセミは毎年発生しますが、北アメリカには13年周期で発生する特別なセミと、17年周期で発生する特別なセミがいます。
13と17は素数なので、北アメリカのこのセミは 素数ゼミ （そすうゼミ）と言われています。
科学的には仮説ですが、素数ゼミは、天敵の発生の周期となるべくズレた周期で発生したほうが生存しやすいので、進化によって、素数の周期で発生するように進化してきたのだろうと思われています。
たとえば、もし12年周期で発生するセミなら、天敵の発生周期が周期2年や周期3年や周期4年だとすると、天敵に食べられてしまいます。
しかし、13年周期のセミなら、周期2年や3年や4年の天敵とは、あわなくてすみます。
周期1年の天敵にだけが敵なので、だいぶ生存の確率が増えるでしょう。
中学教育の内容は、定期的に変わるので、むかしは中学で教えてた分野が、いまでは高校で初めて教える分野になっている場合もあります。
次に紹介する「三角形の重心」と「最大公約数と最小公倍数」は、むかしは中学で教えていた時代もありました。
ぶあつい画用紙などで作った三角形の模型を、右図のように棒などで支えるとき、どこを支えると、バランスよく、三角形が落ちずに支えられるでしょうか？
じつは、下の図のように、ある頂点から、向かいあう辺の中間点に引いた線分を、 比率 2:1 に分割する点で支えると、バランスよく支えられることが分かっています。
また、このような点のことを 三角形の重心（じゅうしん）と言います。
まず、「約数」（やくすう）という用語があります。
約数とは、ある数を整数（普通は自然数）で割り算したとき、商として現れる数のことです。
たとえば、24の約数は、
24の約数　　1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24
のようになります。
24÷1＝24 なので、「24」自身も24の約数に ふくまれます。
同様に「1」も、24÷24＝1 として整数の割り算の商として表われるので、1も約数に ふくまれます。
さて、たとえば 24 と 30 のように2つの数があるとき、
その両方に約数としてふくまれる数があり、これを公約数（こうやくすう）といいます。
24の約数　　1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 24
30の約数　　1, 2, 3, 5, 6, 10, 15, 30
ですので、よって
24と30の公約数は
の4個です。
そして最大公約数（さいだい こうやくすう）とは、その名のとおり、公約数のうち、いちばん大きな数のことです。
24と30の最大公約数は 6 です。
なお、2つの数の最大公約数が1の場合、その2つの数を「互いに素」（たがい に そ）と言います。
たとえば、数 8 と 数 15 は「互いに素」です。なぜなら、公約数は1しかないからです。
2も3も4も5も6も7も8も、いっさい公約数ではないです。
「2」は8の約数ですが、しかし15の約数ではないです。
「3」は15の約数ですが、しかし8の約数ではないです。
同様に、4から8まで、公約数には、なっていないです。
「7」にいたっては、そもそも、8の約数ではなく、15の約数でもなく、まったく無関係の数になっています。
さて、ある数が「素数」であるかどうかと、「互いに素」とは、別々（べつべつ）の考え方です。混同しないように気をつけましょう。
たとえば、上の8と15の約数の例では、
素数3は15の約数ですが、しかし「互いに素」ではないです。
いまの中学校では、すでに「集合」という考え方を習っています（「自然数の集合」など習っている）。2つの集合の共通部分や、共通でない部分などを図解するさいに、よくベン図が使われます。
「24の約数の集まり」も、ものの集まりなので、数学的には「集合」として扱えます（実際、高校以上の数学では、集合として あつかう）。
2つ以上の倍数に共通する数を 公倍数（こうばいすう）といいます。
たとえば 6 と 14 の倍数については、それぞれかき鳴らべると、
なので、24 や 48 は、6と8の公倍数です
最小公倍数とは、その名のとおり、公倍数のうち、自然数で最も小さい数です。（負の倍数を考えると、いくらでも小さくできてしまうので、「公倍数」といった場合は自然数だけを考える。）
つまり、24が、6と8の最小公倍数です。
大きな数の最大公約数や最小公倍数を求めるときは、素因数分解をすると、もとめやすい。（くわしくは『高等学校数学A/整数の性質』で習う。 私立高校の受験とかで出るかもしれないので、リンクだけ紹介しておく。）
むかしは中学で、二進法（にしんほう）などを教えていましたが、2019年の時点では、二進法などは習わなくなっています。現在の日本の教育カリキュラムでは、二進法の単元は、高校の『数学1A』に移動しています。
小学校でならう、1 → 2 → 3 →  …… → 7 → 8 → 9 → 10 のような数え方は十進数（じっしんすう）といいます。
二進法とは、 1 → 10 → 11 → 100 → 101 →・・・ のように、0と1だけで整数を表す数え方です。
むかし、中学の数学教育では「二進法がコンピュータに使われてる」などと教えていました。現在のコンピュータでも、コンピュータ内部の計算で二進法が使われている事じたいは、同じままです。
さて、現代のパソコン利用者とって身近なところでは、
お絵描き系のソフトとかで色を調整するとき、よく
みたいに、ある色の、色のつよさを0から最大で255まで、色を強くできます。
この「255」の数字の由来は、
十進数の式
が由来です。（かけ算で 2 が 8個）
この255（十進数）は、2進数で表すと
です。（ケタ数が多いので、4つずつで区切るのが普通。）
「256」でなく「255」なのは、コンピュータ内部ではゼロから数字を数えているため、0から255までの数字の数が256個だからです。
つまり、
のような色のデータの形式では、色の三原色あたり、2進数で8ケタずつのデータを確保している事になります。
そして、三原色というように、3つの原色のつよさの比で色を表しているので、合計で 3×8 ＝ 24 で、24ケタの2進数で色を表すことになります。
「24ビットカラー」というのは、このようなデータ形式で色を管理しているという意味です。
現在のインターネットなどコンピュータ環境でよく利用されている暗号として、RSA暗号（アールエスエーあんごう）というのがありますが、この暗号は原理として素因数分解を利用しています。
たとえば、37 × 71 ＝ 2627 というのは筆算をすればいいだけなので簡単ですが、
しかし、いきなり「2627」という数字を、もし貴方が見せられて、それを「素数か、素数でないかを判定してください。もし素数でないなら、素因数分解してみなさい」といわれても、むずかしいでしょう。
じっさいに、たとえば「5371」という数字をいきなり出されて、これが「素数であるかどうかを判定して」と言われても、コンピュータも何も持ってない人には、むずかしいでしょう。（ちなみに 5371 は素数ではなく、41×131＝5371 です。）
2つの大きな素数のかけ算を素因数分解するのは、一般に難しいという性質を、RSA暗号は利用しています。
たとえば、少人数学級の中学校があり、1クラスの生徒数が9人で、1つの学年に学級が2クラスあるとしましょう。
ある科目のクラス平均点は、
だったとしましょう。
そして、補習はテストで30点以下だった生徒に対して行われる学校だとしましょう。
しかし、A組のほうは補習をうけさせられる30点以下の成績をとっている生徒が1人ですが、B組のほうは補習をうけさせられる30点以下の生徒が4人もいたとして、
実際のそれぞれの生徒の得点の分布が
だったとしましょう。
A組とB組は、平均点（50点）だけで見ると同じですし、範囲（10〜90の範囲である）も同じですが、しかし、クラス内の得点の事情が、かなり違っています。
A組とB組は、平均も範囲も同じなのに、なのにA組のほうは、補習をうける生徒は,10点をとっている1人目の生徒1人だけなのに、いっぽうB組のほうは、クラス9人中の半数ちかい4人の生徒が10点ですので、B組では補習をクラスの半分ちかくが受けます。
なのに、「平均」と「範囲」いう考え方だけでは、このような 散らばり の程度を表現できないので、新しい考え方が必要です。
そこで、高校で習う「分散」（ぶんさん）や「標準偏差」（ひょうじゅん へんさ）という概念を使うと、このような　ばらつき　の程度を、数値的に表せるようになります。
なお、「分散」は
で定義されます。
（※ 教育出版の検定教科書では、分散の定義まで、教える）
標準偏差は分散の平方根です。
例では、数えやすいように、たったの9人のクラスにしましたが、実際の社会では、もっと多くのものの統計を数えるわけです。
たとえば、もし9人の受けたテストでなくて、900人の受けたテストだったら…という場合もあるわけです。
よく受験産業でいう「偏差値」（へんさち）を求める計算には、この「分散」や「標準偏差」が利用されています。
中学では

2

{\displaystyle {\sqrt {2}}}
 が 、けっして

2
5

{\displaystyle {\frac {2}{5}}}
 や

13
7

{\displaystyle {\frac {13}{7}}}
  のような整数だけを分子と分母にもつ分数では表せないこと（つまり無理数であるという事）を習っていますが、しかし、その証明は習っていません。
高校の数学で、その証明を習います。
証明の方法は、おおまかに言うと、
上述のような、証明したい内容と反対のことを仮定して矛盾をみちびくことにより、証明したい内容を証明する論法のことを 背理法（はいりほう） といいます。
2

{\displaystyle {\sqrt {2}}}
 だけでなく

3

{\displaystyle {\sqrt {3}}}
 や

5

{\displaystyle {\sqrt {5}}}
 も同様にして、無理数であることを証明できます。
また、素数がかぎりなく存在することも 背理法で証明できます。
中学校では、右の図のように、60°など といった角度が特別な角度の直角三角形について、3辺の長さの比が決まっている事を習った。
しかし、直角三角形の相似の条件を考えれば、角度が50°や75°などの角度であっても、3辺の比率は決まるはずである。
そこで高校では、もはや 60°や45°などの特別な角度でなくても、3辺の長さの比が決まることを利用して、斜辺の基準にして比率を求める。
直角三角形の斜辺と高さの比率を
で表したものを「正弦」（せいげん）といい、
記号では「 sin 」 （サイン）という記号を使って
のような記法で表す。
具体例をあげると
である。
角度が50°の直角三角形については、分度器（ぶんどき）や定規（じょうぎ）などを使って実際に書いてみれば、
3辺の長さの比を測定することができる。
なので、sin 50° の近似値を求めることもできる。
実際に求めてみると、
である。
なお、「コサイン」とか「タンジェント」という言葉も、三角関数の一種です。
コサインは
です。
コサインは記号で cos と表します。
タンジェントは記号で tan と表します。
そして、「sin （角度）」の記法と同様に、cos や tan の後ろに角度を書きます。
です。
詳しくは高校で習うので、ここでは、これより深くは解説しないでおきます。
中学で 32＝9 のように「指数」（しすう）という考えかたを習いました。
ところで、歴史の研究の分野で使う放射性年代測定（ほうしゃせい ねんだいそくてい）では、
放射性物質の強さが一定の年月が経つと半分ずつになっていく事を、年代測定に利用しています。
放射性炭素 が半分になるのは､約 5730年 の時間が掛かります。ここでいう「炭素」とは、理科で習う 元素記号 C の炭素のことです。通常の炭素とは別に、放射性炭素がわずかながら空気中に存在しています。
くわしい原理の理解には、高校で習う理科の化学（かがく）などの知識も必要なので、中学では解説しきれないのですが、
放射性年代測定には、指数の計算も必要になります。
たとえば、放射能のつよさが半分になる一定の年月が

x

{\displaystyle x}
回 だけ経過したとすると、その放射能の強さは、もとの放射能の強さを a とすると
のように、指数をつかった数式で表すこともできます。
たとえば放射性炭素の場合、
なので、
17190年後の放射能の強さは、もとの放射能の強さの

(

1
2

)
3

{\displaystyle ({\frac {1}{2}})^{3}}
 倍、つまり、もとの強さの8分の1になっているわけです。
数学の世界には、まだ、人類のだれにも答えが知られてない難問もあります。そのような、まだ誰にも解かれてない数学の問題のことを「未解決問題」（みかいけつ もんだい）といいます。
中学でも、問題の意味が理解できるような未解決問題もあります。
たとえば、ゴールドバッハ予想という未解決問題の内容は、
というものです。
たとえば、
などです。
まだ誰にも、この予想は証明されていないのです。


この分野では光（英語: light）と音（英語: sound）について扱います。光と音は全く異なった現象に見えますが、実際にはこれらは多くの共通した性質を持っています。
光は多くの場合にまっすぐ進む。例えば、暗い箱を作り、その壁に細いスリットを設けると、スリットから入って細くなった光線がそのまま直進する様子がわかる。この性質は真空中や空気中の多くの場合で成り立ち、太陽や電球などから発せられた光は、発せられた方向に直進する（ただし、空気中であっても、異なる密度の空気が隣接するような場合は光は曲がることもある。蜃気楼はその一例である。また、真空であっても、ブラックホールの周囲などの特殊な条件では光は曲がることが知られている）。
反射面に垂直な直線法線と、入射した光とがなす角を入射角（英語: angle of incidence）と呼び、法線と反射した光とがなす角を反射角（angle of reflection）と呼ぶ。
このとき、
が成り立つ。これを反射の法則という。
上の図では

θ
i

{\displaystyle \theta _{i}}
が入射角に対応し、

θ
r

{\displaystyle \theta _{r}}
が反射角に対応する。図でわかるとおり、入射角と反射角は等しい。
下の図では光が黄色の線、鏡が黒の線で直角に紫の法線が伸びている。この図では光の方向が書かれていないが、作図の際書かなければならない。
また、例えば空気中を直進して来た光が水面に当たって水中に入りこむときには、光は水面でその方向を変えることが知られている。このような現象を光の屈折（英語：refraction）と呼ぶ。屈折した光と物質境界の垂直方向(法線)とがなす角度を屈折角（英語: refracting angle）と呼び、光の屈折の大きさは各々の物質が持つ屈折率（英語: refractive index）によって決まる。屈折率がより小さい物質からより大きい物質に光が入射するときには、屈折角は入射角よりも小さくなることが知られている。反対に、屈折率がより大きい物質からより小さい物質に光が入射する場合、屈折角は入射角よりも大きくなる。
実際の例では、空気から水に向かって光が入射する場合、水の屈折率は空気よりも大きいため、屈折角は入射角よりも小さくなる。
例えば細長い棒を水の中に差し入れると、その棒は曲がって見える。これは、光の屈折によるものである。
また、透明であるガラス瓶やコップが目に見えるのも、この屈折の効果による。
屈折がなければ透明なものは目に見えないという事を体感する実験の例として、ガラス製の瓶やコップを油に沈める実験が知られている。油の中にガラスを沈めると、ほとんど見えなくなる。これは、油とガラスの屈折率が非常に近い値であるためである。
赤外線の発見の歴史は、イギリスの天文学者のウィリアム・ハーシェル（Sir Frederick William Herschel）が太陽光をプリズムで分光した際に、それぞれの色の帯を温度計で計ったら、どの色の部分も温度が上がったが、赤色の光線のとなりの目には色が見えない部分が一番高く温度上昇していることが発見されたという、いきさつがある。
「では、分光された紫色の光線のとなりにも、なにか目には見えない線があるのでは？」というふうなことが学者たちによって考えられ、
ドイツの物理学者ヨハン・ヴィルヘルム・リッター（Johann Wilhelm Ritter）により、ある種類の物質が紫外線をあびると化学変化することが発見され、同時に紫外線の存在も実証された。
（ちなみに、赤外線は、赤色ではありません。
暖房機器の「赤外線ヒーター」が赤く光っているのは、スイッチの消し忘れをふせぐため、つまり安全のために、赤色のランプをくっつけているのです。）
同じ様に、紫外線も、むらさき色ではありません。
テレビやラジオの電波は、実は、赤外線よりも、さらに外側の（波長の長い）光です。電波は見えません。
病院のレントゲンなどで使うX線やガンマ線は、紫外線よりも、さらに外側の（波長の短い）光です。X線やガンマ線は見えません。
日焼けをすると、皮ふの中のメラニン細胞が増えます。これは、私たちの体が、メラニン細胞を作っているのです。では、なぜメラニン細胞を作るのでしょうか。それは、紫外線によって、細胞が傷つくのを防ぐためです。黒人の人は、うまれつきメラニン細胞が多いので、肌が黒いのです。白人の人は、うまれつきメラニン細胞が少ないので、肌がピンクっぽい白なのです。
紫外線は、私たちの細胞の中にある遺伝子を傷つけます。なので、紫外線をあびすぎると、皮膚ガンになりやすくなるので、あびすぎてはいけないのです。

とても、あつく、熱した鉄などは、光を出すことが知られています。（あぶないので、マネは、しないでください。）
いっぽう、光をプリズムにとおすと、色が分かれます。
このような、とてもあつい物からでる光も、プリズムにとおすと、色が分かれます。
理科の電気の実験でも、ニクロム線に電気を通すと、温度が高くなって、わずかに赤く光ります。
むかしのヨーロッパの科学者が、とても、あつい物から出てくる光にふくまれている色をしらべたら、温度が千度や二千度くらいの時は、赤い光がおおいですが、もっと温度をあげていくと、だんだん、白い光が多くなってくることが、わかってきたのです。
さらに、もっと、もっと、温度を上げていくと、物体から出る光は、青白い光が多くなってくることが、わかってきたのです。
昔の科学者は考えました。「地上の物体では、温度が高いほど、赤い光から青白い光になる法則があるんだから、夜空にうかぶ星の色も、地上とおなじように、青い星は、きっと温度が高いにちがいない」と、むかしの科学者が、かんがえたのです。
じっさいに、この考えは、ただしいことが、さまざまな研究から、たしかめられています。
夜空の星には、いろんな色の星があります。
色のちがいは、星の表面の温度のちがいです。星から届いた光を、プリズムを使って色を分けて、くわしく色を調べれば、星の表面の温度が分かります。星の表面の温度を、表面温度といいます。
さそり座のアンタレスなどの赤色の星は、温度が3000度です。
黄色い星は、表面温度が、およそ6000度です。太陽も表面は6000度です。
白い星は、表面の温度が、およそ10000度です。白い星は、冬に見える、おおいぬ座のシリウスなどがあります。
青白い星は、15000度くらい、またはもっと熱い温度です。青白い星は、おとめ座のスピカがあります。
色と、星の表面温度のならびを書くと、次のようになります。
色で温度が分かる種類の星は、太陽のように、その星じたいが光を出してる星です。さそり座のアンタレスも、おおいぬ座のシリウスも、自分から光を出しているのです。そういう光を出す星を、恒星といいます。
月は、自分からは、光を出していません。太陽の光を反射しているので、月は明るく見えるだけです。なので、月の色からは、月の温度は分かりません。

屈折率が大きい媒質から小さい媒質に光が入るときに、入射光が境界面を透過せず、すべて反射する現象が起きる。これを全反射（英語: total reflection）という。全反射は、入射角が大きくなると起こる。
ガラスなどを引き伸ばしてつくられる光ファイバー（Optical fiber）では、一端から入った光をファイバー内部で全反射させることで、もう一端へと光を送って、もう一端から光が出てくる。
光ファイバーの応用例として、通信ケーブルや、胃カメラなどの内視鏡がある。
光ファイバーは、内部が2層構造になっており、内側の層と外側の層との境目で全反射を起こすことで、光を送っている。通信用の光ファイバーは、プラスチックのカバーで、おおわれている。
通信用の光ファイバーケーブルでは、数多くの光ファイバーをたばねて、被覆でおおってあり、外部からは一本の太いケーブルのように見える。
全反射は、光の進路を変えるための直角プリズムにも利用されている。双眼鏡などの光学機器に用いられる。
直角プリズム内で1回だけ反射させれば90度だけ進行方向を曲げることが出来る。2回、反射させれば、180度、進行方向を曲げることができる。
紙の表面や、板の表面など、ふつうのものの表面は、たいらに見えても、よくよく見ると、こまかいデコボコがいくつもあります。
このデコボコの向きが、それぞれバラバラの向きなので、反射する光のむきも、反射したあとは、バラバラの向きに向かっていきます。
この、光が、バラバラな方向に反射する現象を乱反射と、いいます。
乱反射のおかげで、わたしたちは、物体を、どの方向からでも、見ることができるのです。入射角と反射角が等しいという反射の法則は、たとえ乱反射であっても、一つ一つの光線については成り立っています。
※ たぶん授業中に口頭で習う。
学校の美術室とか家庭科室とかの出入口のドアなどにあるガラスで、ガラスの向こう側がくもったように見えるガラスを見たことがあるだろう。
ガラスの向こうがわにある物体が何かはよく見えないが、明かりは取り入れられるし、なんとなくガラスの向こうになにかが有るのか、それとも無いかという事ぐらいは、見える、あのガラスである。
ああいうガラスを、「すりガラス」という。
「すりガラス」は、どういう仕組みになっているかというと、「すりガラス」は、表面がデコボコしているので、いろんな方向に反射したり屈折したりするので、くもったように見えるのである。
すりガラスも、乱反射をする紙のように、表面に細かいデコボコがある。

ここでは、レンズを用いたときに光が描く軌跡についてまとめる。ここでは、単純なレンズである凸レンズについて扱う。一般に、虫眼鏡や顕微鏡など物体を拡大して見るための器具は、光の方向を変えるために、凸レンズを用いている。また、遠視用の眼鏡にも用いられる。
凸レンズは、レンズの真ん中がレンズの縁よりも厚くなっている。代表的な凸レンズである球面凸レンズは次のような形をしている。
レンズの2つの面は、ある半径の球の一部を切り取った形をしている。このとき、元の球の半径をレンズの曲率半径と呼ぶ(曲率半径はレンズの焦点距離（英語: focal length）と関連しているが、焦点距離と曲率半径の関係について詳しく扱うことはしない。)。
ここでは球面凸レンズを扱う。球面凸レンズは、レンズの両側に焦点（英語: focal point）と呼ばれる点を持つことが知られている。焦点とレンズの中心との距離はレンズの両側で等しい。この、レンズと焦点との距離を、焦点距離（英語: focal length）と呼ぶ。焦点距離の記号は、 f で表すことが一般である。
一般にレンズはプラスチックやガラスなどの材質で作られるが、これらは光を通す材質であると同時に、空気よりもw:屈折率が高いことが知られている。
現在の指導要領では、屈折率について扱わない。屈折率について詳しく知りたい場合、w:屈折率などを参照するとよい。
既に水と空気の例で説明した通り、光は異なる材質の境界を通過するときに、進む方向を変える。同様に、空気中からレンズを通過するときも、光は方向を変える。実際にレンズを抜けた後に光が向かう方向は、光がレンズに入射する方向と位置が分かれば、計算によってあらかじめ知ることができる。
ここでは特に、光が向かう方向が簡単に定まる場合についてまとめる。球面凸レンズでは一般的に、以下の三つの性質が成り立つ。
最初の例と最後の例は時間を反対に見ると、同じ事柄を指していることに注意が必要である。時間を反対にするとは、ここでは光の進行方向を逆向きにすることに他ならず、このとき両者は互いに移り変わる。
上で述べたレンズの性質を利用して、レンズを通り抜けた光が結ぶ像の位置と大きさについて調べることができる。レンズが結ぶ像の性質は、対応する物体がレンズの焦点距離より遠くにあるかどうかで変化する。ここではまず物体がレンズの焦点距離より遠くにある場合について述べる。
このとき、物体から放たれる光線は次のような軌跡をたどる。
図の中で物体の先端からレンズを通過する光線を3本描いたが、この3本はそれぞれ上で挙げた3つの光線に対応している。これらは1点で交わる。
ここで、物体から放たれた光は3本の光線が交わった点に像を作る。この像を実像（英語: real image、リアルイミッジ）と呼ぶ。実像は常に物体に対して上下、左右がともに逆(倒立)の向きで現れ、その大きさとレンズからの距離は、物体とレンズとの距離によって決まる。
実像の大きさと現れる位置の性質は、物体とレンズの距離がレンズの焦点距離の2倍に達したときに変化する。ちょうど2倍のときには、実像の大きさはちょうど物体と同じになり、実像とレンズの距離は物体とレンズの距離と等しくなる。一方、物体とレンズの距離が焦点距離の2倍より大きいときには実像の大きさは実際の物体の大きさよりも小さくなり、実像の位置は、物体とレンズの距離よりもレンズに近くなる。一方、物体とレンズの距離が焦点距離の2倍より小さいときには実像の大きさは実際の物体の大きさよりも大きくなり、実像の位置は、物体とレンズの距離よりもレンズから遠くなる。
一方、物体の位置がレンズの焦点距離よりもレンズに近い場合には、光線が像を結ぶ位置は変化する。このとき生じる像を虚像（英語: virtual image）と呼ぶ。虚像は常に物体よりも大きくなる像であり、虫眼鏡で物体が拡大して見えるのは物体の虚像を観察していることに注意が必要である。虚像は実像の場合と違い正立で現れ、常にレンズに対して物体が存在する側に現れる。
レンズを使ったときに現れる像の位置と大きさは、実像と虚像の場合を含めて「レンズの公式」と呼ばれる式にまとめることができる。この式は指導要領の範囲外であるので、詳しくはw:レンズを参照すること。
ピンホールカメラ（英: pinhole camera）は、レンズを使わずに針穴（ピンホール）を利用したカメラである。針穴写真機ともいう。
凸レンズと逆に光を発散させるレンズは凹レンズ（英語: concave lens）と言う。
凹レンズを通る光には主に以下のような性質がある。
凹レンズでできる像は常に正立虚像で、物体と同じ側にある。焦点距離を負の数値であらわす（f < 0）と、凸レンズの場合と同じレンズの公式が成り立つ。
※ たぶん授業中に口頭で習う。
写真のように、鏡が曲がっている場合、普通の平らな鏡とは写りかたが違う。
凸面鏡（とつめんきょう）の場合、広い範囲がうつる。
道路のロードミラー（「カーブミラー」ともいう）も凸面鏡である。（※ ロードミラーでは広い範囲をうつす必要があるので、凸面鏡が使われている。）
音（おと、sound）とは、物の振動により空気の震えが、耳に届いて聞こえるものである。これは空気の振動と言い換えることもできる。
音は、空気中では波のように、物にあたって反射したり、狭いところでは屈折したりするので、音は波として伝わる。
なので音の波の特徴を強調したい場合には音波（おんぱ、sound wave）という場合も有る。
まず音を出す音源の物体が振動したとすると、それに触れている空気が振動し、その結果、空気に回りと比べて密度の高い部分が
出来る。空気の密度の高い部分は、自然に周囲に拡散してしまうが、その分、拡散した先の密度が高くなるので、結果的に空気の密度の高さが伝わっていくことになる。さて、音源は、この間も振動しているのであった。音源の振動のタイミングによって、音源が空気を押しているときは、音源のとなりの空気は密度が高くなるが、逆に音源が引っ込んでいるときは、空気の密度は小さくなる。だから、そして音源の振動によって、空気の密度も振動する。このとき、空気の圧力が高い部分はより圧力が低い回りの部分に空気を押しやろうとする。空気の振動が伝搬され、それが音として聞こえるのである。
空気の振動が、われわれ人間の耳の中に有る鼓膜（英語: eardrum）を振動させ、それが人間の脳には音として認識される。
それゆえ、空気の無い真空の場所で、音は伝わらない。たとえば、耐圧容器の中に、自動起動のベルなどを鳴らしつつ、真空ポンプなどで空気を抜くと、ベルを鳴らしても、真空だと音は伝わらないので、真空に近づくにつれ音の大きさは小さくなり、やがて何も聞こえなくなる。
雷や遠くの花火では、音と光が同時に発生している。だが、遠くにいる場合、音が光よりも遅れて聞こえてくる。これは、音と光の速さに大きな差があるためである。
音の伝わる速さは(同じ気温の)空気中では、およそ 340m/秒 であることが知られている。一方、光の伝わる速さは真空中で 約30万km/秒 であることが知られており、これは音の伝わる速さよりもはるかに速く、1秒間に地球を7周半するほどの速度である。(音の場合、地球を一周するには約二分が必要)
音の速さが(同じ気温で)一定ということを知る実験には、例えば"広い空間に何人かの実験者を等間隔で並べ、大きな音を出し、音が聞こえた順に手をあげる等の合図をする"という実験を行なうことで見ることが出来る。仮に、音が無限に速い速度を持つときには全員の合図が一斉に現われるはずである。実際には音の速度は有限であるので、十分に広い場所で実験すれば、一斉に手をあげることは無い、と考えるのは自明の理だろう。
音楽のド,レ,ミ,ファ,・・・などを思い起こせば分かるように、音には高さが有る。
音の高さは、音の空気の振動の、振動の多さである。1秒あたりの振動の回数を、周波数（英語: frequency、フリークエンシ）あるいは振動数（英語: frequency、フリークエンシ）と言う。単位はヘルツ(Hz)である。例えば、100Hzの音は１秒間に100回振動している(1秒×100回＝100Hz)。この振動数の大きい音ほど、音が高くなる。振動数の小さい音は、低い音になる。人間の聞こえる音(可聴域)の振動の範囲は、約20Hz～約20000Hzである。
音は、物に当たると反射する。例えば、やまびこ（「こだま」とも言う。）が例である。
また、音は屈折もする。たとえば夜中に、遠くの音が聞こえてくるのは、温度によって音の屈折のしかたが違うので、上空のあたたかい空気を通って、遠くの音が屈折しながら伝わってきているのである。いっぽう昼間は、上空よりも高度の低い場所のほうが暖かく、音は高度の低い場所をとおって伝わる。
音波のように、密度の高い部分と低い部分が交互に伝わる種類の波を疎密波（英語： compression wave）という。また、音波は進行方向と、振動の方向が同じであるが、このような波を縦波（英語: longitudinal wave）という。音波は縦波の一例である。
スプリングを、横にはズラさず、くりかえし伸び縮みさせたとき、ちぢみが伝わっていくが、それが縦波の伝わりかたである。
いっぽう、水面をつたわる波は、進行方向と、振動の方向が直角であるが、このような波を横波（英語: transverse wave）という。子供の頃とかに縄跳びで、波をつくってあそんだことのある読者もいるかもしれない。そのような、縄跳びでつくる波も、横波である。
音は周りの物を振動させるのであった。音が伝わっていった先に有る物体が、音が伝わったことによって振動をして、その物体もまた音を出すことが有る。このような現象を共鳴（英語: resonance、レゾナンス）という。
音波の波は縦波であったが、これをグラフで見やすいように、縦軸に密度をとって、横軸に位置や距離をとってグラフに表すことがある。
このように、波は周期的に、おなじパターンを繰り返す。グラフでの波の高いところを山（英語: crest）といい、波の低いところを谷（英語: trough）と言う。そして、山と山との間の距離を波長（英語: wave length、ウェイブレングス）という。（波長を、谷と谷との間の距離と言っても良い。一般の波では、結果は同じ。）記号で表す場合は、波長はλ（「ラムダ」と読むギリシャ文字）で表すのが一般である。
振動数が、一秒間に振動する回数である。音の高さは振動数で決まり、振動数が大きいほど、音も高い。振動数の単位にはHz(ヘルツ)が用いられる。
音の大きさは振幅（英語: amplitude）で決まる。振幅が大きいほど、音も大きくなる。
波長の式は、
である。
式から分かるように、音の速さが同じなら、波長が長いほど、振動数は小さくなる。
{[コラム|「デシベル」と「ベル」|
音の大きさの単位で、「ベル」というのがある。
よく、騒音などの大きさをあらわすのに1ベルの10分の1の「デシベル」という単位が使われる。デシベルの記号はdBである。
例えば、「飛行機の離着陸の音は100dB（デシベル）」などのように使われる。100dBのように、
ちなみに、普通の話し声は50〜60dBくらいである。
音が10デシベル大きくなると、音は10倍の大きさになっている。なので20デシベル違うと、100倍の大きさである。
デシベルの計算法には、高校で習う数学（「対数」という分野。高校2年で習う）を使うので、中学では計算法は深入りしなくていい。
}}


ここでは物質の性質について調べる。まず上であげた物質の性質について簡単に解説する。最初にここで扱う物質の分類について説明する。
物質の中にはいくつかの物質が混ざってできているものがある。 例えば、空気はw:酸素（さんそ）やw:窒素（ちっそ）などいくつかの気体が混ざってできている。このようにいくつかの物質が混ざってできている物質のことをw:混合物（こんごうぶつ、mixture）と呼ぶ。いっぽう、混合物でなく、混じりけのない物質のことをw:純物質（じゅんぶっしつ、pure substance）と呼ぶ。
純物質についての詳細は、化学変化を扱う項で説明する。
木材や砂糖などは燃えると二酸化炭素を発生する。木材は炭素を含み、砂糖も炭素を含む。このように炭素を含み、天然に存在する物質を有機物（ゆうきぶつ、organic compound）という。
有機物は、加熱すると、こげる。加熱した有機物の周囲の気体は、二酸化炭素をふくむので、石灰水の入った集気びんなどで集めて、びんをふって石灰水にまぜれば、白くにごる。また、水が発生する。
いっぽう、ガラスや食塩などのように炭素を含まない物質や、燃えても二酸化炭素をふくむ物質を出さない物質を無機物（むきぶつ inorganic compound）という。
二酸化炭素自身は、無機物に分類するのが普通である。
無機物は、燃えない物が多い。なので、加熱しても、こげない物が多い。たとえば食塩やガラスは燃えない。ただし、無機物でも、スチールウールなどのように燃える物もある。
加熱した無機物の周囲の気体を、石灰水の入った集気びんなどで集めて、びんをふって石灰水にまぜても、なにも白くにごらない。
有機物は、生き物の体内でなくても、科学実験で、人の手によって人工的に合成できる。1828年にウェーラーによって、尿素（にょうそ）が世界で初めて人工的に合成された。それ以前は、有機物は、生き物の体内でないと、つくれないと思われていた。
プラスチック材料は，天然には産出せず、主に（おもに）石油などを原料として人工的につくられた物質で合成樹脂（ごうせいじゅし、synthetic resin、シンセティク・レジン）ともよばれる。
プラスチックは軽くて、割れにくく、加工しやすいので、いろいろな形のものをつくることができ、我々の生活を快適にしている物質といえる。
プラスチックは，炭素をふくむ物質であり、有機物のなかまである。そのため共通して加熱するととけてやわらかくなったり、燃え出したりする性質がある。
実験などでプラスチックを燃やすときは、換気をしながら実験すること。プラスチックプラスチック素は燃やすと、一般に二酸化炭素をふくむ気体が発生する
。
プラスチックの種類によっては、ダイオキシン有害な成分をふくむ気体もあるので換気をする必要があり、自治体によってはダイオキシン類対策特別措置法関連条例で禁止されている場合もある。
実験などは、学校の理科教員の指示にしたがって行うこと。
中学校で有機物として習うようなプラスチックは、つまり、ポリエチレン・ポリスチレン・ポリエチレンテレフタラート・ポリプロピレン・ポリ塩化ビニルは、燃やすと二酸化炭素が出てくる。これらのプラスチックを燃やして出た気体を集気ビンなどで集め、石灰水に通すと、二酸化炭素をふくむため、石灰水は白くにごる。
また、プラスチックは一般に熱や電気を通しにくい性質をもっている（しかし、近年は電気を通すプラスチックも開発されている。）。
プラスチックにはいろいろな種類がある。例えば、ペットボトルに使われている栓はポリエチレン(PE)でできており、本体はポリエチレンテレフタラート(PET)とよばれるプラスチックである。
この節では、固体の金属の性質を考える。
金属は、すべて無機物である。
フライパンで加熱する部分に鉄が用いられたり、やかんで加熱部に鉄などが用いられるのは、金属が熱を伝えやすいからである。フライパンの手で持つところは、熱を伝えにくいようにプラスチックなどで出来ている。
金属では、電気と熱を伝えやすい。このことから、「金属中で熱を伝えている物質は電気ではないのか？」という疑問が浮かんでくるかもしれない。じっさいに、金属中では電気が熱を伝えていることが、さまざまな実験により確かめられている。
物質の密度（みつど、density、デンシティ）とは、物質の単位体積あたりの質量を表す値である。密度の単位は、 [g/cm3] などである。
密度は形状などによらず、同じ物質なら、密度は一定である。このため、ある物質の質量と体積は比例する。
さて、同じ体積の紙と銅とで重さを比べた場合、銅の方が重い。このことは、銅の密度が紙の密度よりも大きいことを示している。
ある物質の密度が、水の密度（ 約1.00g/cm3 ）よりも軽いとき、ある物質は水に浮く。なお、 リットルとcm3の関係は、
1Lは「いちリットル」と読む。
同じ体積の紙と銅を用意し、その重さの違いを確かめよ。重さの違いを確かめるにはw:天秤（てんびん、balance、バランス）などを利用することができる。
密度はあらゆる物質が持つ量であり、その値は物質によって非常に異なっている。水のような液体や、空気のような気体の密度は通常固体の密度よりも小さい。すぐ後で扱うが、多くの物質は温度(と圧力)によって、その状態を"気体"、"液体"、"固体"に変化させる。このとき、物質の状態変化に伴って、物質の密度はこの順に大きくなることが普通である。つまり、ほとんどの物質で、固体の密度がもっとも大きく、つぎに液体の密度が大きく気体の密度はもっとも低い。
水はこの一般則の例外であす。水においては、"固体"(氷)の密度が"液体"(水)の密度よりも小さい。これは"氷が水に浮かぶ"性質につながっている。水の密度は、4℃の液体のときが、もっとも密度が高い。つまり、水は4℃のときに、もっとも密度が高くなる。
密度の単位は  g/cm3  (グラム毎立方（まいりっぽう）センチメートル) またはkg/m3  (キログラム毎立方（まいりっぽう）メートル) で与えられる。
質量を測定するときは、上皿天びん（うわざらてんびん）などの天びん（てんびん）を用いる。
物質の質量を測定する場合は、片側に被測定物をのせ、反対側に分銅を載せる。分銅を質量の基準とする。
両方の皿の釣り合いを見て、質量を判断する仕組みである。
なので、皿に物を乗せる前に、両方の皿が釣り合っているかどうかを確認する必要が有る。もし、釣り合っていなかったら天びん本体に調整用のねじ等が付いているので、それで両方の皿が吊り合うように調整してから、皿に物を乗せる。
粉末などを測定する場合は、粉末が溢れたりしないように薬包紙（やくほうし）などを用いる。この場合は薬包紙を分銅を載せる側の皿にも置いた上で上記の調整を施したり、もしくは薬包紙の質量をあらかじめ測定しておく。
分銅は、あまり直接には、手で触らないようにする。
手の皮脂などが分銅につくと、その皮脂などの質量が追加した分だけ、重さが変わってしまうからである。
軽い分銅を皿に載せたりおろしたりする場合なら、専用のピンセットが天びんに付属していることがあるので、その付属のピンセットなどを用いる。
上皿てんびんの手順
電子てんびんの場合、上皿てんびん とは違い、左右のうでは無い。
電子てんびんの手順
科学実験で発生させた気体を集める場合、気体が空気よりも軽い物質の場合は、空気中を上昇していくので、補集用のフラスコなどは下向きにして集める必要がある。
水に溶けない気体の場合は、水を満たした水槽に、フラスコを開いた口を下向きにして入れ、フラスコの内部は水（みず）で満たしておき、このフラスコの中にガラス管などで気体を導く。この方法を水上置換法（すいじょうちかんほう、）という。
酸素や水素は水に溶けにくいので、水上置換法で集められる。
水に溶ける物質でも、溶けにくい物質ならば、水上置換法で集める場合もある。
空気よりも軽い気体を集める場合で、水に溶けやすい物体を集める場合や、水に溶けにくい気体でも水に溶かしたくない場合などは、水を使わない方法で集める必要がある。フラスコの開いた口を下向きにし、そのフラスコの内部にガラス管などで気体を導く。このとき気体を導くための管は、フラスコの奥の上の方まで入れる必要がある。このような集め方を上方置換法（じょうほうちかんほう）という。
空気よりも重い気体を集める場合は、補集用のフラスコなどは、開いた口を上向きにして集める必要がある。
この集め方を下方置換法（かほうちかんほう）という。
ここでは、理科の実験でよく用いられる気体の性質についてまとめる。
性質
二酸化炭素（にさんかたんそ、carbon dioxide、カーボン・ダイオキサイド）は、空気中に0.03%程含まれる気体であり、酸素原子に炭素原子が２つ結合した分子からなる気体である。二酸化炭素は我々に取って身近な気体である。我々は呼吸をする際、酸素を吸収して二酸化炭素を排出している。これは我々が食物からエネルギーを取り出すさいに酸素を消費すると同時に、二酸化炭素を排出することと対応している。一方、植物はw:光合成（こうごうせい、photosynthesis [1]、フォウトー・シンセシース）によって二酸化炭素を吸収しつつ、酸素を排出する。これは呼吸と逆の反応である。光合成について詳しくは、中学校理科 第2分野を参照。
二酸化炭素は炭素と酸素が結合する(炭素が燃える)ことで生じる。我々の身の回りにある物の多くも炭素を含んでいる。例えばw:綿（めん、cotton、コットン）などのw:天然繊維（てんねんせんい、natural fiber）でできた衣類は炭素を含んでおり、それらが燃えるときには二酸化炭素が発生する。また、w:石油（petroleum、ペトロレウム）やガソリン（gasoline）も炭素を含んでおり、燃えるときには二酸化炭素を発する。
二酸化炭素は空気よりも重い気体であるので、二酸化炭素を集める時には捕集器具を下方に置く(下方置換法 w:下方置換)。二酸化炭素を水に溶かした溶液は、w:炭酸（たんさん、carbonic acid）と呼ばれ、弱い酸性の水溶液になる。
w:酸素（さんそ、oxygen、英：オキシジェン）は空気中に20%ほどの割合で含まれる気体であり、我々にとって身近な気体である。我々はw:呼吸（こきゅう、breathing、ブリジング）をする際体内に酸素を取り入れている。これは、我々が生命活動を行うのに必要なエネルギーを生産するために、食物から吸収した栄養素と酸素とが必要になるからである。
また、酸素は物体が燃えるために必要である。例えば、木に火をつける際、よく火が起こりかかった所に息を吹きかけて火を起こすが、これは木が燃えるために必要な酸素を送り込んでいるのである。より詳しくいえば、木の表面は炭素を含んだ物質でできており、物質中の炭素と空気中の酸素が結合する反応によって熱が発生するのである。
物が燃えるのに、酸素との結合が必要なことを、酸素の 助燃性（じょねんせい） と言う。可燃物が濃度の高い酸素と反応すると、火花を出して、はげしく燃えるので、実験時は取扱いに注意のこと。
実験室では、薄い過酸化水素水（かさんかすいそすい）を用いて酸素を発生させることが多い。w:過酸化水素水（hydrogen peroxide）は平時でも酸素と水とに分解するが、二酸化マンガン（にさんかマンガン、manganese dioxide）を加えることでその反応を促進することができる。ただし、このとき反応を行うのはあくまで過酸化水素水のみであり、w:二酸化マンガンは反応の際に変化しない。このように反応の際に自身は変化せずに他の反応を促進する働きがある物質を、触媒（しょくばい、catalyst、カタリスト）と呼ぶ。（w:触媒について詳しくは高等学校化学などを参照。）
なお、消毒薬で「オキシドール」というものがあるが、これは過酸化水素水の水溶液である。
過酸化水素水は血液に混ざると、血液中に含まれるカタラーゼという物質が触媒の作用をし、過酸化水素水を分解して、酸素と水に分解する。
消毒薬のオキシドールを傷口につけると発泡するのは、酸素が発生したためである。
生のレバーにもカタラーゼがふくまれているので、生レバーにオキシドールをかけても、酸素が発生する。
その他の作り方
※　製品表示に「まぜるな危険」と書いてある漂白剤や洗剤などは、まぜてはいけない。有毒な気体が発生する恐れがある。
酸素の集め方
魚などの水中の生き物は、水に、わずかに溶けている酸素を呼吸している。
水素（すいそ、英: hydrogen、ハイドロジェン）は非常に軽い気体であり、空気中で燃える。（可燃性（かねんせい）である。）　水素が燃えるとき、水素が酸素と結合することで水が発生する。
可燃性なので、実験時は取扱いに注意。学校の先生の指導をキチンと聞くこと。
作り方
集め方
性質
アンモニア（英：ammonia）は窒素と水素からなる分子であり、性質は匂いの強い気体であり、また水に溶けやすい。アンモニアの水溶液はアルカリ性を示す。アンモニアは空気よりも軽く、補集するときには器具を上に置いて捕集する。（アンモニアは水に溶けるので、水上置換法では集められず、上方置換法でアンモニアを集める必要がある。）
なお、アンモニアのにおいを確認するときは、手であおぐなどして、アンモニアから鼻のほうへ風を送って、においを確認する。
けっして、直接、鼻を近づけて確認してはいけない。鼻を近づけて確認すると危険である。
アンモニアの作り方
窒素（ちっそ）は、大気の80%を占める気体であり、水に溶けにくく、化学反応を起こしにくい性質を持つ。
性質
大気中の空気は、主に、80%ちかくは窒素であり、20%ちかくが酸素である。なお、水蒸気は、空気の成分にはふくめないのが一般的である。大気中の空気のうち、二酸化炭素などは、ごくわずかである。
危険な性質のため、中学校では実験をして生成する機会は無いが、他にも知っておくべき気体がある。
プールの消毒剤や、水道水の消毒にも、塩素が用いられている。
不完全燃焼をふせぐため、物を燃やすときには、換気をする必要がある。
都市ガスもプロパンガスも、主成分のメタンやプロパンそのものには、においが無い。ガスもれを気づきやすくするという、安全上のため、いやな臭い（におい）がつけてある。
メタンは空気よりも軽いので、ガスが漏れたときは、上のほうに たまる。プロパンは空気よりも重いので、ガスが漏れたときは、下のほうに たまる。
砂糖を水に溶かすと砂糖水ができる。食塩を水に溶かすとこのとき、食塩水ができる。
たとえば何も溶かしていない水100gが入ってるビーカーに、食塩を20gくわえて溶かすと、食塩水の水溶液の重さは120gになる。（なお、水100gに対し、温度20℃では食塩は37gくらいまで溶ける。）　たとえ、溶質を多く くわえすぎて、溶けのこりが出ても、ビーカー内の重さは はじめの水の重さと加えた溶質の重さの合計であり、質量は失われない。
ろ紙の選び方は、折って開いたあとに、ろうとの8分目ぐらいの大きさになる物をえらぶ。
ろ紙の折り方
牛乳は、不透明です。しかし、牛乳を放っておいても、沈殿は出来ません。いっぽう、ふつうの泥水（どろみず）は、放っておくと、沈殿ができます。
牛乳のような、水溶液ではないけれど、沈殿もできない液体を、コロイド溶液（コロイドようえき）といいます。
血液や墨汁も、コロイド溶液です。
コロイド溶液は、粒子がとても小さいので、水となじんで、沈殿をしないのです。
コロイド溶液では、粒子は、液体中に均等に分散しています。
コロイド溶液を、無理に水と粒子に分けるには、遠心分離機（えんしん ぶんりき）という装置を使います。（※ 遠心分離機の装置が高度なので、中学生は、実験しなくていい。）
水溶液の溶質の濃さを数値化したものを濃度（のうど、concentration、コンセントレイション）と言う。
水溶液の濃度を表す場合は、いろいろな表し方がある。このうち、よく用いられる質量パーセント濃度の表し方を説明する。
水溶液の全体の質量（溶媒の質量だけでなく、水溶液全体の質量）に対する、溶質の質量をパーセント表示したものが、質量パーセント濃度である。
式で表すと、
あるいは
である。
ある物質を一定量の水に溶かしていき、その物質がもうこれ以上は溶けきれなくなったときのことを飽和（ほうわ、saturation、サチュレイション）という。
どの溶質も、温度が高くなると、溶解度は増えるが、その増え方の度合いは物質ごとにちがう。
食塩（塩化ナトリウム）は、あまり温度によって溶解度が、ほとんど変わらない。
ミョウバンは、温度によって、溶解度が、急激に変わる。
水溶液から出てきた固体をルーペや顕微鏡で観察すると、その物質に特有な規則正しい形をしていることがわかる。純粋な物質で規則正しい形をした固体を結晶（けっしょう、crystal、クリスタル）という。
物質をいったん溶媒に溶かし、温度を下げたり溶媒を蒸発させたりして再び結晶として取り出す操作を再結晶（さいけっしょう）という。再結晶により物質をより純粋にすることができる。
水を摂氏0℃まで冷やすと氷（こおり）になったり、100℃にすると沸騰して水蒸気になるように、同じ物質でも、温度によって状態が変わる。
水に限らず、物質は温度によって、状態が変わり、固体（こたい）、液体（えきたい）、気体（きたい）の三種類のうちのいずれかをとる。
食塩（塩化ナトリウム）は約800℃で液体になる。鉄は約1500℃で液体になる。窒素は約 -200℃（マイナス200℃）で液体になる。
食塩を融解させる実験はふつうの試験管では出来ない。耐熱試験管やルツボなどを用いる必要がある。
氷（こおり）や鉄や木や紙や布などのような物体。固体の内部では、粒子は、規則ただしく整列している。
水（みず）やアルコールなどのような、流れることのできる物体。
液体は、容器によって形は変わるが、体積は変わらない。液体では、粒子どうしは整列しておらず、自由に動けるので、形が変わる。
粒子の間隔（かんかく）は、固体よりも広い。
空気や酸素や二酸化炭素のような物体。
容器の仲に広がり、容器によって体積は変わるし、形も変わる。気体では、粒子は飛び回っており、粒子と粒子の間隔は、とても広い。
物質が、固体から液体に変化したり、液体から固体に変化したり、液体から気体に変化したり、気体から液体に変化することを状態変化（じょうたい へんか）という。
状態変化をしても、物質そのものは他の物質には変化せず、また質量は変化しない。
温度が高くなるほど、物質を構成している粒子の運動は激しくなる。そのため、一般に温度が高くなるほど、体積がふえる。ただし、氷から水への変化は例外であり、4℃のときがもっとも密度が大きい。
液体が気体になることを気化（きか）という。
水を熱して100℃に近づけると、容器の底の方の水が泡立つが、これは水に溶けていた空気が気化したものである。この現象を沸騰（ふっとう）という。
水が気体になったものを水蒸気（すいじょうき、water vapor、ウォーター ベイパー）という。水から水蒸気に変化すると体積は元の水の約1700倍にも変化する。いっぽう水蒸気から水になると、体積は元の水蒸気の約

1
1700

{\displaystyle {\frac {1}{1700}}}
 倍になる。
沸騰の実験を行うときは、急激に沸騰すると、湯が吹き飛んで危険なので、急激な沸騰を防ぐために沸騰石（ふっとうせき、boiling chip）を加える。なお、急激に沸騰することを突沸（とっぷつ）という。
一度、使用した沸騰石は再利用してはいけない。沸騰石が突沸を防止できるのは最初の一回だけである。また、長期間、液体につけた沸騰石も能力を失う。
ここでは物質のw:沸点とw:融点について説明する。物質は温度や圧力を変化させることで"気体"（きたい、gas、ガス）、"液体"（えきたい、liquid、リキッド）、"固体"（こたい、solid、ソリッド）の間を移り変わることが知られている。
ここでは特に、温度による変化について述べる。
上であげた"気体"、"液体"、"固体"のことを物質のw:三態（さんたい）と呼び、これらの間の変化をw:状態変化（じょうたいへんか）と呼ぶ。特に、状態変化のうち固体から液体への変化をw:融解（ゆうかい、Melting）と呼び、液体から気体への状態変化をw:蒸発（じょうはつ、evaporation）と呼ぶ。また、融解が起こる温度を融点（ゆうてん、melting point）と呼び、蒸発が起こる温度を沸点（ふってん、boiling point）と呼ぶ。日常的な例では水の温度を 摂氏0度 にすることで水を固体にすることができる。また、水の温度を摂氏100度にすることで、水をw:水蒸気にすることができる。これらは状態変化の例である。
純物質の状態変化の際に物質の温度変化を観察すると、特徴的な結果が観察できる。
氷などの物質を状態変化させその温度変化を観察せよ。特に物質の状態変化が続いているときの温度に着目せよ。
氷が水になるとき、しばらく温度変化しない時間がつづく。
この実験では、熱を加え続けても、状態変化が続いているときには物質の温度は変化しないことが観察できる。これは、加えた熱が、状態変化のためのエネルギーに用いられるからである。つまり、氷がとけるために、加えられた熱エネルギーが用いられているので、しばらく温度が変化しない。
ただし、ロウのような混合物では、状態変化をしている時でも、温度は変化する。混合物の加熱実験では、融解中でも、温度が上がりつづける。
純物質の場合でだけ、固体がとけているときに、しばらく温度が変化しない現象が起きる。のは、純物質の場合のみである。
固体から液体になるときだけでなく、液体から気体になる沸騰のときでも、温度は一定である。
たとえば水を沸騰させると、水温は100℃の状態がつづく。
水にかぎらず、純粋な物質なら、融解や沸騰のときには、しばらく温度が変わらない。
一般に純物質の融点と沸点は、(同じ圧力では)物質ごとに決まった値を持つ。このことは、混合物を分離するために利用することができる。
「(同じ圧力では)」と書いたのは、沸点は気圧によって変わるからである。たとえば高い山の頂上付近では、沸点が下がる現象がある。
通常の標高の低い場所では水の沸点は100℃だが、たとえば日本の富士山の頂上付近では水の沸点は約88℃で沸騰が始まる。
食塩水などのように、かなりの高温にしないと融解しない固体の物質（食塩の主成分の塩化ナトリウムの融点は約800℃と、水の沸点を大きく上まわっている。）が溶けている水溶液を考える。
まず、食塩水は、沸点が100℃よりも少しだけ高くなる。この現象を沸点上昇（ふってんじょうしょう、boiling-point elevation）という。
食塩水を加熱すると、沸点で水だけを含む純粋な水蒸気が得られる。水蒸気には、食塩は含まれていない。
この蒸気を冷ませば、純粋な水が得られる。このように蒸発を利用して、溶液から液体を分離する方法を蒸留（じょうりゅう、distillation）という。
水とエタノールの混合液体のような液体どうしの混合物について、加熱をした時の温度変化を観察する同じ実験を行うと、状態変化の最中にも混合物全体の温度が変化することが観察できる。
たとえば、純粋なエタノールの沸点は、約78℃だが、混合液体だと、78℃くらいで沸騰が始まってからも、温度の上昇は緩やかになるが、それでも温度はなだらかに上昇していく。これが純物質の蒸発とは違う性質である。78℃くらいで蒸発が始まった時の蒸気にはエタノールの成分が多く含まれているが、少しだけ水蒸気も含まれている。このように、純物質の蒸発とは、少しちがう現象がおきる。
水とエタノールの混合液体の加熱をつづけて、80℃から82℃、85℃、88℃、92℃、93℃、95℃・・・・・・と加熱を続けていくと、100℃の手前で、温度上昇がゆるやかになり、100℃以上は上がらない。
この100℃あたりの蒸気を調べると、水を多く含むが、エタノールもすこしだけ含む。
このように、温度によって、蒸気に多く含む物質が異なるので、異なる今度での蒸気を分けて集めることで、物質の純度を高めることができ、この方法で純度を高めることを分留（ぶんりゅう）という。
例えば沸点がより低い物質の沸点近くに温度を保ったとき、蒸発した気体には沸点が低いほうの物質が多く含まれると考えられる。
蒸気を集めて、それを冷やして液体に戻すと、沸点の低いほうの物質を多く含む液体が得られる。
この手法で物質を分離することを蒸留（じょうりゅう）と呼ぶ。蒸留はw:原油（げんゆ）を精製する際に用いられるなど多くの応用がある。（詳しくはw:蒸留を参照。）
水の蒸気にも少しだけエタノールが含まれるように、分留では完全に分離することは不可能である。純度を上げるためには、分留で分離した異なる温度での蒸気を、冷まして液化させた後に、また蒸発させて分留をして、さらにその異なる温度での蒸気を冷まして液化させたものを再び分流して・・・・というふうに、何回も分留を繰り返すことによって、純度をあげている。
融点と沸点は物質にかかる、大気の圧力によって変化することが知られている。例えば、高山で水を沸騰させるには100度より低い温度で十分なことが知られている。これは高山ではw:大気圧がより低いため、水を蒸発させるのに必要なエネルギーが減るからである。
物質が状態変化を起こすとき物質の体積は変化するが物質の質量は変化しないことを説明する。このことは例えば、"氷をコップに入れて重さを測り、氷が融けた状態での重さと比較する"などの実験を行うことで確認できる。
状態変化は分子と分子と間の相互作用を変化させるが、分子自体は変化させない(物質が分子と呼ばれる小さい粒でできていることは後に説明する)。例えば、固体では個々の分子間の距離は近く分子が自由に動くことができない一方、気体では分子が自由に動くことができる。このときにも分子自身の数や重さが変化するわけではないため、状態変化によって物質の質量は変化しない。
石油化学産業とは、石油を原料として、さまざまな製品をつくる産業である。
ほとんどのプラスチックは、石油を原料にして作られている。たとえば、ビニル袋などのビニル製品、合成ゴムなどのプラスチックは、石油から作られるのが通常である。
また、灯油や軽油やガソリンなども、石油から作られている。
地中から取り出したままの石油を原油（げんゆ）という。この原油が、石油工業の、おおもとの原料である。
原油そのものでは製品にはならず、この原油を工場で成分ごとに分けます。これを石油の精製（せいせい）といいます。
蒸留塔（じょうりゅうとう）で、成分ごとに分けられます。
石油の蒸気は、温度によって、ふくまれる成分の割合がかわってくるので、この現象を利用して、成分ごとに分けています。蒸留塔の中には、数十段ものトレイ（ 棚（たな）のこと ）が組み込まれています。図では、トレイが数段ですが、じっさいには、もっと多いです。このように、成分ごとに沸騰（ふっとう）する温度のちがいで物質をわけることを、 分留（ぶんりゅう） と言います。
精製によって、原油は成分ごとにわかれ、ガス、ガソリン、ナフサ、灯油、軽油、アスファルトなどに分かれ、分留されます。分留された成分のことを留分（りゅうぶん）と言うことがあります。「ガソリン留分」、「ナフサ留分」、「軽油留分」などのように言います。ガソリン留分からガソリンがつくられ、軽油留分から軽油が作られます。
ナフサは、プラスチックなど、さまざまな製品の原料になります。ナフサを分解するナフサ分解炉（ぶんかいろ）で、エチレンやプロピレン、ブタジエン、ベンゼン、トルエンなどのガスの成分が、とり出されていきます。
これらエチレンなどの成分から、プラスチックや合成繊維（ごうせいせんい）、合成ゴム（ごうせいゴム）などの誘導品（ゆうどうひん）を作っていきます
プラスチックのポリエチレンは、エチレンを原料に作られます。ポリプロピレンは、プロピレンを原料に作られます。
水（みず）を冷やすていくと摂氏0℃で氷（こおり）になる。このように、ほとんどの液体は、冷やしていくと固体になる。液体が固体になることを凝固（ぎょうこ、freezing）と言い、そのときの温度を凝固点（ぎょうこてん、freezing point）と言う。
凝固が終わりきるまでの、水（みず）と氷（こおり）が混じっている混合物のときの温度は0℃のままである。
凝固が終わり、水（みず）がすべて氷（こおり）になった氷（こおり）を冷やしていくと、さらに温度を下げることが可能である。
いっぽう、氷を加熱していくと、摂氏0℃で溶け始め水になっていく。溶け終わるまでの間は、氷と水の混合物の温度は0℃のままである。
このように、固体は加熱していくと、たいていの物質では液体になる。加熱された固体が液体になることを融解（ゆうかい）という。
そして、加熱された物質が融解するときの温度を融点（ゆうてん、melting point）と言う。
一般に、ふつうの物質では、凝固点と融点とは同じ温度である。
凝固点まで冷やしても、凝固が開始しない場合がある。この場合、ほんの少しの振動などを液体に加えたりすると、凝固が開始するのが一般である。
凝固点で凝固が開始しない場合に、凝固を開始させないように静かに冷却を続けていくと、凝固点より低い温度でも、液体でいられる。この現象を過冷却（かれいきゃく、supercooling、スーパー・クーリング）という。
次に電気伝導度（でんき でんどうど）について説明する。後に扱うが、物質に流れる電気とは、w:電子（でんし、electron、エレクトロン）の流れのことであり、物質に電気が通りやすいかどうかは、物質の性質によって決まる。電気伝導度は、物質が電気を通しやすいかどうかを表す値であり、物質ごとに決まる定数である。この値は、物質が持つ電子の状態によっており、密度と同様に微視的に決まる値である。
例えば、流れて来た電子が入り込む部分が、既に他の電子によって埋まっている場合には、その物質は電気を通しにくくなる。一方、電子が非常に動きやすい状態になっている物質では、流れてきた電子が他の電子を押し出して電子の流れを伝えるため、電気が流れやすくなる。これらは物質ごとの結合の性質によって変化することが知られているが、ここでは詳しくは扱わない。（詳しくは高等学校化学などを参照。）
さいわいにも電気の通りやすさには物質の種類ごとにある程度の共通性がある。ここではその性質についてまとめる。
物質に対して電気を流す実験を行う。特に、いくつかの金属について電気が通りやすいことを確認する。水溶液について実験を行うときには十分に安全上の注意を払うこと。
実験の結果から金属については電気が通りやすいことがわかる。(これは、金属原子間の結合方法によっているが、これについては高等学校化学、w:金属結合などを参照。)。
一般に電気を流すためにはw:導線が用いられるが、導線の材質には通常何らかの金属が用いられる。これは金属の電気伝導度が高いことに加え、丈夫であることや加工が可能であることによるものである。
電気が関わる現象としてw:雷がある。
雷は、雲の中の水滴と地面との間に非常に高い電圧が生じた結果、本来なら電気を通しにくい大気中を電気が通過していく現象である。電気は基本的に電気を通しやすい物質に向かっていく傾向があるため、電気伝導度の高い金属製の物体は雷を呼びやすく、注意が必要である。一方、この性質を利用して雷を誘導する器具としてw:避雷針がある。
また、物質によっては固体の時に電気を通さなかった物質で、水溶液にすることで電気を通すようになる物質もある(w:食塩など)。これらの物質は大抵はw:イオン結合（ionic bond）によって結合する物質である。（詳しくは高等学校化学を参照。）
物質の性質として目につきやすいものとして、その物質の色があげられる。残念ながら物質の色について一般的に述べることは難しい。これは、物質に色がついて見えるのは、物質がある色(w:波長)の光を選択的に反射していることに対応するのだが、その仕組みが物質のミクロの構造によることが多いからである。例えば、w:ダイヤモンド（diamond）とw:黒鉛（こくえん、graphite、グラファイト）は同じ炭素原子（たんそげんし）からできていることが知られているが、これらの色は全く異なる。
これは、これら2つの物質では原子の並び方が異なっており、光に対する反応が違うからである。このように物質の色について調べるには光についての知識が必要となるため、ここでは細かく扱うことはしない。（詳しくは高等学校物理などを参照。）
プラスチックは、くさりにくい種類のものが多い。なので、農業用のフィルムなど、自然界でつかうプラスチックでは、やぶれたりして散らばったりすると、ちらばった破片などが、自然界で、くさらずにのこり続けてしまうので、ゴミとして、のこり続けてしまう、という問題があった。
そこで、自然界で分解されやすい、生分解性樹脂(せいぶんかいせい じゅし、biodegradable polymer)が、開発された。
なお、生分解性樹脂などが、自然界で分解されることを生分解という。
生分解性樹脂の成分は、種類にもよるが、おもに、タンパク質の生分解樹脂もあれば、あるいは、乳酸（にゅうさん）をもとに得られるポリ乳酸や、あるいはグリコール酸をもとにポリグリコール酸のものや、あるいはデンプンやセルロース、キトサンなどからつくられるものがある。微生物などの作用によって、これらの生分解性樹脂は、しぜんに分解される。
外科（げか）手術用の縫合糸（ほうごうし）に、抜糸（ばっし）の必要がないため、ポリ乳酸やポリグリコール酸の糸が使われている（※ 高校理科の啓林館、東京書籍の検定教科書に記述あり）。
プラスチックの種類のうち、高温に熱すると柔らかくなり、冷やすとかたくなるプラスチックを熱可塑性プラスチック（ねつかそせいプラスチック）という。
いっぽう、別の種類のプラスチックとして、加熱しても軟化せず、加熱によってかたくなり、また、冷やしても軟化しないプラスチックを熱硬化性プラスチック（ねつこうかせいプラスチック）という。
プラスチックのことを「樹脂」（じゅし）あるいは「合成樹脂」（ごうせいじゅし）とも言う。
これらのプラスチックが、熱可塑性である。
塩化ビニルは、燃やすと有害な気体がでるので、無理に、これらのプラスチックの加熱の実験しなくて良い。
2000年にノーベル化学賞を白川英樹（しらかわ ひでき）が取ったことでも有名な導電性高分子（どうでんせい こうぶんし）とは、
ポリアセチレンに、少量のヨウ素や臭素（しゅうそ）を加えたものである。


さて、「温かい、暖かい、暑い、熱い」とか「寒い、冷たい、冷える」とかを定量化したものを、温度と呼ぶことにしよう。
温度の単位として実用上、多く用いられている℃単位の摂氏温度を用いる。摂氏温度は、セルシウス温度（Celsius temperature）とも言う。また、温度差をセルシウス度（degree Celsius）といい、これはケルビン（kelvin；単位記号 K）に等しい。
温度計の種類にアルコール温度計や水銀温度計などあるが、これらは物体の温度が上がることによる膨張を、温度の測定器として利用した器具である。
また、アメリカ合衆国含む一部の国では、ヤード・ポンド法の華氏温度が使われている。日本の計量法などの法令でカ氏度は[1]、「例外的に限定した取引又は証明」に用いる場合以外は認められておらず、日常的に華氏を使う機会は少ない。また、SIでは華氏温度も摂氏温度と同様にケルビンから導出されている。
「熱量とは何か」を述べる前に、たとえ話をする。
1kgの物体と、べつの1kgの物体を合わせて、重量計に載せれば、測定値は2kgになる。
だが、容器に入った10℃の水に、等量の10℃の水を注いでも、20℃にはならない。
いっぽう、温度を上げるには、エネルギーが必要だが、エネルギーは足しあわせができる。
このような理由から、加熱された物体に蓄えられた熱エネルギーと温度とを区別する必要がある。
そこで、熱エネルギーのことを熱量（英語: heating value）といい、これは温度とは区別する。
熱量の単位はカロリー(フランス語: calorie)といい、単位の記号はcalと書く。1cal の古典的定義は「水 1 kg の温度を0 °Cから1 °Cに上げるのに必要な熱量」であったが、現在は、計量法において「カロリーは正確に 4.184 J」と定義されている
熱量の式は、
Q=mcΔT
ここで：
である。
栄養学の分野ではキロカロリー（kcal しばしば、Cal と綴られカロリーと発音されることに注意）が用いられることが多い。さらにカロリーはSIたんいではないので、中学でも熱量の計算にはカロリーを用いるべきではないだろう。
水以外の物質は、同じ熱量を与えても、水とは温度の変化しやすさが違う。
たとえば、夏場で、鉄が熱くなってるのを体験した人もいるだろう。この理由の一つは、鉄と水とでは、温度の変化のしやすさが違うからである。
まず、1cal とは、水 1g の温度を 1℃ 上昇させるのに必要な熱エネルギーのことである。
1gの物質を、温度を1℃上昇させるのに必要な熱量を比熱という。比熱の単位は　ジュール毎キログラム温度
　J/(g・℃)
水の比熱は約4.18 J/(g・℃)である。
物質の熱量の式は、
である。
物体の温度の正体とは、実はその物体を構成している、それぞれの分子の運動の激しさのことである。この温度による運動は、その物体の、いくつもの分子が、ぶつかりあってるので、不規則である。
このように、物質をつくっている分子が衝突しあっていることを分子運動という。
分子運動の強さが分子どうしの引力に比較して無視できるほどまでに弱ければ、抑えこまれてしまい物体が固体状の形状を保つ。これが温度が低いと固体になる理由である。
固体でも、分子は、結晶の格子点を中心に運動している。液体では、外部から力を加えると、体積は変わらないものの、流動して容易に形を変える事ができる。
固体を加熱するなどして温度を高めると、いずれ、固体から液体へ変わる。これは、熱運動が強まり、もはや結晶の構造を取るのが不可能になったからである。
液体を加熱していくと、いずれ、気体へ変わる。気体は分子運動が、分子間力よりもはるかに大きく、もはや、各分子がバラバラに離れて行動している状態である。したがって、液体から固体になると体積が増える。
なお、液体から気体への変化にかぎらず、一般に物体は温度が上がると、ほとんどの物質で体積が増える。
熱は、外部から手を加えなければ、自然と温度の高い所から、温度の低いところへと移動していく。
その結果、温度の高かった場所は、熱を手放していき、だんだんと温度は低くなる。逆に、周囲と比べて温度の低かった場所は、しだいに温度が高くなる。そして、いつしか、ふたつの箇所の温度は同じになる。このような熱の移動が無い状態を熱平衡という。
いっぽう、熱が、温度の低いところから、温度の高い所へと自然に移動することは、無い。
さて、静止した物体での熱の伝わり方には、大きく分ければ、熱伝導（英語: thermal conduction、サーマル・コンダクション）と対流（英語: convection、コンベクション）と熱放射（英語: radiation、ラディエイション）の三つに分けられる。
熱を持った物体そのものが静止していても、となりにある気体や液体などが運動すれば、その気体などが熱を運ぶ。これを対流（convection、コンベクション）という。
気体や液体などでは、温度差があると、温度が高いほど密度が軽く浮力が生じるので、自然に対流が起こりやすい。
密度変化による対流の場合は、循環運動をする場合が多い。なぜなら、暖められて密度が軽くなることで浮力が発生し、そのため暖められた物体が上方に移動し、かわりに元から上部にあった冷たい物体が押しのけられ、押しのけられた冷たい物体は重力によって降りてくる。
対流が起きなくても、固体などの物質どうしが接触していけば、熱は伝わっていく。これを熱伝導（thermal conduction、サーマル・コンダクション）という。
金属は、熱伝導をしやすい。なので、台所のフライパンなどの加熱するための調理器具は、金属製なのである。
分子運動の伝搬が、熱伝導の起きる理由である。
実は、どの物体も、人間の目には見えないが、電磁波という電場と磁場の変化を伝搬する波を出している。電磁波を出すことを放射（radiation、ラディエイション）という。その放射する電磁波が、人間の眼に見えないのは、単に放射電磁波の周波数が、人間の目の可視領域で無いからという理由である。
この放射する電磁波は、常温では周波数が低く、赤外線の領域である。高温になるほど、物体の放射電磁波の周波数が高くなり、可視領域へと入っていく。溶鉱炉などで、高温で溶けた金属が光るのは、この放射光によるものである。このような高温物体から電磁波がでることを熱放射、あるいは単に放射という。熱輻射と言う場合もある。
この放射電磁波によっても、エネルギーが高温側の物体から低温側の物体に輸送される。低温側からも放射電磁波が出るが、高温側の物体のほうが放射電磁波のエネルギーが大きいので、差し引きして、結局は、高温側から低温側へとエネルギーが移る。
ロバート・ボイル（Sir Robert Boyle）という人物が、容器内の気体の温度を変えずに、一定温度での気体の圧力と気体の体積との関係を調べたところ、法則性を発見した。
外部から、ピストンを押しこむなどして、気体の体積を半分にすると、気体の圧力が2倍になる。
（ピストン内の気体の圧力を測るには、たとえばピストンの可動部に外側から重りを載せるなり、あるいはバネばかりを利用するなりと、ともかく工夫すれば可能である。）
同様に、気体の体積を

1
3

{\displaystyle {\frac {1}{3}}}
倍にすると、圧力が3倍になる。同様に、気体の体積を

1
4

{\displaystyle {\frac {1}{4}}}
倍にすると、圧力が4倍になる。
以下、気体体積の

1
5

{\displaystyle {\frac {1}{5}}}
倍や

1
6

{\displaystyle {\frac {1}{6}}}
倍でも同様である。べつに気体体積は整数倍でなくても、たとえば
これ等をまとめると、気体の圧力p[Pa]と体積V[m3]との関係には、以下の関係式がある。
（Kは定数）
この関係式を、ボイルの法則（ボイルのほうそく、Boyle's law）という。
さて、シャルルという人物が、温度と容積の関係を測って研究したところ、法則性を発見した。大気圧の状況下では、気体を1℃温、上昇させると、0℃の体積の

1
273

{\displaystyle {\frac {1}{273}}}
ずつ膨張することを、シャルルは発見した。
これを式で表すと、0℃のときの気体の体積をV0として、一般の温度の体積をVとすると、温度t[℃]のときの関係式は、
であることを、シャルルは発見した。
この法則をシャルルの法則（英: Charles's law）という。
シャルルの観測結果をグラフに書くと、マイナス273.15℃で、理論上では気体は体積が0になる。このマイナス273.15℃を絶対零度（英語: absolute zero、アブソリュート・ゼロ）という。絶対零度以下の温度は、測定誤差の範囲程度を除けば、理論上は考えらない。
また実験的にも絶対零度以下の温度は、測定誤差の範囲程度を除けば、確認されていない。たとえばマイナス300℃やマイナス500℃などは実在しない。
なお、現代では、絶対温度に273.15を足した値がセルシウス温度と定義されている。
絶対零度のマイナス273.15℃とは、分子運動の全くない状態である（ただし量子力学では、不確定性原理のため、原子の振動が止まることはない）。


バネが物体を吊り下げている場合に関して、物体が重力によってバネを引っ張った場合に、なぜ、重力を受けている物体は運動方程式にしたがって落下していかないのだろうか。それは、吊り下がっている物体が、バネを引っ張っている力と同じ大きさの力で、バネから引き上げる力を受けているからである。
このように、物体が他の物体に力を及ぼすときは、必ず相手の物体からも同じ大きさの力を受けている。これを作用・反作用の法則（英語: action-reaction law)という。
静電気の力も, 磁力も, 重力も, どんな力であっても、作用・反作用の法則が成り立っている。
磁力は、磁石と別の磁石や一部の金属が引き合ったり反発したりする力のことである。
磁力でも、作用・反作用の法則が成り立っている。磁石が鉄を引きつけるとき、鉄もまた磁石を引きつけているのである。
重力は, 質量をもつ物体どうしが引き合う力である。
地球上のすべての物体は、地球による重力によって、地球の中心方向へと引っ張られている。たとえば、ボールを落とすと落下するのも、重力がボールに働いているからである。
月の重力の大きさは、地球の重力の約6分の1である。
星の重力の大きさは、その星の質量に比例する。月の重力が地球よりも小さい理由は、月の質量が地球よりも小さいからである。
重力は、接触していなくても、はたらく。
すべての物体は、周囲に重力を発生させている。なので、重力のことを「万有引力」ともいう。じつは地球も、私たちから重力によって引っ張られている。
野球ボールやサッカーボールも周囲に重力を発生させている。しかしわたしたちは、野球ボールやサッカーボールなどに引っ張られるとは感じない。それは、野球ボールやサッカーボールの質量が小さすぎて、重力が小さすぎるからである。
月は、地球からの重力を受けている（もしそれが無ければ, 月は地球のまわりを回り続けることはない）。同様に、地球も、月からの万有引力を受けている。
重力の法則は、生き物かどうかとか、星かどうかとかでは、まったく影響されない。物体なら、すべての物に、万有引力は同じ法則で、作用・反作用の関係で働く。
重力の法則を発見した人物は、イギリス人のニュートンである。木から落ちるリンゴを見て、彼は重力の法則を思いついた、といわれている。たんに、物体が下方向へと落下するだけなら、ニュートンでなくても、もっと以前に思いついていただろう。ニュートンが偉大なのは、地球もまた、リンゴによって引っ張られてるはずだ、という事に気がついた事である。そして、宇宙にある月などの星もまた、地球による重力によって引っ張られているはずだ、という事に気がついた事である。そして、地球もまた、月の重力によって、引っ張られてるはずだ、・・・というように。
では、なぜ、月は地球をめがけて落下しないのだろう。ニュートンはこう考えた。ボールを力強く投げると、遠くへ落下する。もっと力強く投げると、もっと遠くへ落下する。ところで、地球は丸いので、地球の半径や直径には限りがある。もし、とても力強くボールを投げて、地球よりも遠くへ落下したら、どうなるだろう、・・・と。結果的には、地球のまわりを、飛び続けるはずだ、と考えた。
なお、じつは、このしくみは、現代の人工衛星が地球のまわりを飛びつづけて地球のまわりを回り続ける原理でもある。
地面の上で静止しているボールにも、重力がはたらいている。なのに、ボールが地中へと落下していかないのは、地面がボールを押し返している(垂直抗力)からである。
止まっている物体を動かしたいときには、その物体を手で押したり、道具を使って押したりする。ここで、そのように止まっている物体を動かす性質を持つものを力（英語: force、フォース）と呼ぶ。力は、手を使ったり道具を使ったりして物体に対して与えることが出来る。また、磁石などを用いることで、物体に触れることなく力を与えることも出来る。
力には物体を動かす時、対象が粘土などの柔らかいものなら、物体を変形させることができる物体を変形させる働きや止まっている物体を動かしたり、動いている物体の行き先を逸らしたりできる物体の動きを変える働き、そして重力に逆らいながらものを抱えるなどができる物体を持ち上げたり、支えたりする働きがある。
実際には、あらゆる物体が原子や分子の集合によって出来ていることを考えると、物体を変形させることは、原子や分子の並びを変化させることであり、物体を動かす働きの一つとして考えられることに注意。分子については後に扱う。
同じ方向に2つの力をかけたときには、物体に働く力はそれら2つの力の和と同じだけの力がかかった時と同じふるまいを示す。また、反対方向に2つの力をかけたときには、物体にはたらく力はそれら2つの力の差と同じだけの力がかかった時と同じふるまいを示す。このように、物体にかかった力は、たがいに強めあったり弱めあったりすることがわかる。
ここでは力のつりあいの条件について考える。力のつりあいとは、物体に複数の力が働いているときに、それらの力が互いに別々の方向を持つことで、お互いを完全に打ち消し合っている場合のことを指す。変形しない物体に対して様々な方向から複数の力をはたらかせる実験を行なうとする。この実験で、物体に対して反対向きの方向に、同じ大きさの力をかけているときには、物体は動かない。このような情況を、物体に働く力がつりあっているという。
また、まったく反対向きで同じ大きさの力がかかったときには、物体が動かないことがわかる。これは、物体に力のつりあいがおこっている状態と、物体にまったく力がはたらいていない状態は、同じ状態であることを示している。
力の大きさは単位はニュートン Nを使う。1 Nは地球上で質量が100 gの物体に働く重力に（ほとんど） 等しい。地球上で100 gの物体にはたらく重力は、正確には 0.98 N である。だが中学では、質量100 gの物体にはたらく地球の表面付近での重力は 1 N であるとする。
月の重力の大きさは、地球の重力の6分の1である。すなわち、質量600 gの物体は、地球上では 6 Nの重力がはたらき、月では 1 Nの重力がはたらく。
（高校レベルだが、ニュートンの定義を正確に言うと、1キログラムの質量をもつ物体に1メートル毎秒毎秒 (m/s2) の加速度を生じさせる力が1ニュートンと定義される。また、単位質量あたりに働く重力の大きさを重力加速度というが、地球の表面付近での重力加速度は9.80665 m/s2と、10 m/s2 に近似できるため、100 gの物体に働く地球の表面付近での重力は1 Nとして扱える。
なお、重さと質量は区別する必要がある。地球と月とで重力の大きさはちがう。また宇宙の中でどの星からも遠く離れている場所では、ほぼ無重力になる。このように重力の大きさは場所によって変わるので、もし重さと質量を同じ単位で扱うと混乱してしまう。
質量とは、物体の動かしにくさの度合い（＝慣性）を表す量である。質量の単位には、グラム［g］やキログラム［kg］がある。1 kgは1000 gである。
1889年に質量1 kgの基準として、国際キログラム原器という分銅が、さだめられた。白金90 ％、イリジウム10 ％のまざった合金で、円柱形の物体として、キログラム原器がつくられた。なお、日本の国内にあるキログラム原器は、国際キログラム原器の複製（ふくせい）である。
しかし、2007年、この原器の質量が、年数がたった事により、ほんのわずかばかり、小さくなっているという事が、わかった。そこで、より正確な基準をきめようと、研究されてきた。
その結果、2019年に、キログラムの定義が変更された。物理量の測定における基準を国際的に管理している国際度量衡委員会は、定義を新しくしてプランク定数（という物理定数がある。高校で習う。）を基準にすることにより、キログラムの測定で従来の基準（白金の分銅）よりも高精度に定義できると前々から（2011年ごろから）主張しており、国際度量衡委員会はキログラム原器の定義をプランク定数にもとづく基準へ変更すべきだと主張していた。日本は、国際度量衡委員会のその考えに従って、キログラム原器の定義をプランク定数にもとづく定義に変更した。
近年（きんねん）、力の単位をニュートン単位に統一した理由は、昔は国や業界ごとに単位が別々（べつべつ）であり、不便（ふべん）であったので、その不便を解消しようと国際的な取り決めがなされたからである。その国際的な取り決めによって、力の単位にはニュートンを、質量の単位にはキログラムを標準的に用いることが決まったのである。
この国際的に取り決めた単位系を国際単位系（こくさい たんいけい）と言い、略称ではフランス語（Système International d'unités）を語源としてSI単位（エスアイたんい）とも言う。
また、国際単位系では、長さの単位にはメートルを、時間の単位には秒を標準的に用いることが原則となっている。
ただし、国際単位系では、これら以外の単位、たとえばグラムや分、時、センチメートル、キロメートルなどを使うことが禁じられているわけではない。
高校や大学範囲での理科の学習では、物理量の単位系には、原則としてSI単位が用いられる。
中学範囲でも、原則として、SI単位を用いるので、質量の単位はグラムやキログラムだし、重さの単位はニュートンだし、長さはメートル法である。
中学範囲でSI単位以外を用いるとすれば、グラム重とニュートンとの換算や、中学3年理科『地球と宇宙』宇宙の広がりで登場する距離の単位「光年」など限られる。
読者は「長さがメートル法とか、質量がグラム単位なんて、当然じゃないのか？」と思うかもしれないが、日本では明治頃の古くから、メートルやグラムに親しみがあるが、実は外国では、国によってはメートル法やグラム単位はかならずしも当然ではない。長さにインチ単位や、重さにポンド単位を日常的に用いている国も存在するのである。
ともかく、読者が中学範囲学習者なら、原則として物理量の単位系には、
以上に従うことが、中学範囲の理科でも、高校・大学範囲の理科でも原則である。
質量を測定するときは、上皿天びん（うわざらてんびん）などの天びん（てんびん）を用いることが多い。
物体の質量を測定する場合は、片側に被測定物をのせ、反対側に分銅を載せる。分銅を質量の基準とする。
両方の皿の釣り合いを見て、質量を判断する仕組みである。
なので、皿に物を乗せる前に、両方の皿が釣り合っているかどうかを確認する必要が有る。もし、釣り合っていなかったら天びん本体に調整用のねじ等が付いているので、それで両方の皿が吊り合うように調整してから、皿に物を乗せる。
粉末などを測定する場合は、粉末が溢れたりしないように薬包紙（やくほうし）などを用いる。この場合は薬包紙を分銅を載せる側の皿にも置いた上で上記の調整を施したり、もしくは薬包紙の質量をあらかじめ測定しておく。
分銅は、あまり直接には、手で触らないようにする。
手の皮脂などが分銅につくと、その皮脂などの質量が追加した分だけ、重さが変わってしまうからである。
軽い分銅を皿に載せたりおろしたりする場合なら、専用のピンセットが天びんに付属していることがあるので、その付属のピンセットなどを用いる。
上皿天びん以外の天びんでは、ピンセットでは運べないような重い分銅を用いる場合も有る。このような場合、ピンセットでの持ち運びが危険な場合なので、他の方法で分銅を運ぶ。たとえば理科実験用の手袋（一般の手袋や軍手は、不可。）などをして、手袋をした手で分銅をつかんで持ち運ぶ場合も有る。
重さを測定する場合は、ばねばかり や 台はかり などを用いることが多い。
※新学習指導要領では以下の分野は2年の地学分野で習う。
圧力（あつりょく）とは、単位面積あたりの面に垂直にはたらく力のことである。
つまり、
である。
力が働く面積が小さいときには, 上の式の右辺の分母が小さくなるので, 圧力は強くなる。たとえば、えんぴつの両端を、図のように手で、つまんだとする。とがった先端（せんたん）をおさえてる指のほうでは痛く感じる。その理由は、とがったほうでは、力のかかる部分の面積が小さいため、圧力が高くなるからである。
圧力の単位には、Pa(パスカル)がつかわれる。Paとはどういう単位か, もう少し詳しく述べる。
まず、力の単位をN(ニュートン)で考えよう。いっぽう、面積の単位を、

m
2

{\displaystyle m^{2}}
 （平方メートル）で考えよう。このとき、 圧力の単位は、力の単位/面積の単位なので, N/m2(ニュートン毎平方メートル)となる。この単位がPa(パスカル)である。「Pa」の 頭文字 P は大文字で書く。
ここで、空気が与える大気圧と、空気に重さがあることとの関係について述べる。
17世紀のドイツのマグデブルク市で行われた、物理学者ゲーリケによる古典的な実験として、大気圧の大きさを見せびらかすために、2つに割ることが出来る 鉄球を用意し、鉄球の中を真空（しんくう）にして、その2つの鉄球を分割しようとしたときに、非常に大きな力でないと鉄球を引き離せないことを実験した例が有る。
鉄球を引き離すには、一人の人間では到底は不可能で、馬を何頭も用意して、馬たちに引っ張らせて、やっと鉄球が引き離せる結果になった。
このような巨大な大気の力を、大気中にいる我々が普段の生活では、なぜ、感じないのだろうか。なぜ、われわれの体は大気の巨大な力に押しつぶされないのだろうか。それは、我々の体の中は真空ではないので、中からも空気の圧力がかかっているため、外側の力と打ち消し合い、押しつぶされないのである。（力には方向があった。逆向きの力は打ち消し合って、差引の力が物体に掛かるのであった。圧力もまた同様に、方向があって、逆向きの力は打ち消しあう。）
大気圧を測定するには、真空を利用すれば良さそうである。イタリアの物理学者のトリチェリは、ガラス管に液柱を満たして逆さまにする実験で、簡単に真空を作り、この液中の重さが大気圧と釣り合うことから、大気圧を測定した。
大気圧の大きさは、地表ではおよそ100,000 Paである。高山では大気圧は山のふもとよりも低いため、ふもとから密閉された袋を持って行くと袋がふくらむ。なお100 Paをヘクトパスカル［hPa］という。大気圧の100,000 Paをヘクトパスカル単位で表せば、1000 hPaである。
トリチェリが実験で用いた液体は水銀（すいぎん）である。この水銀は猛毒なので、中学生は、この実験は行わない方が良い。トリチェリが実験で水銀を用いた理由は、水銀は比重が大きいので、実験のガラス管の長さを節約できるからである。
なお、トリチェリの実験で、逆さまにしたガラス管の上部に出来た真空をトリチェリの真空（トリチェリのしんくう）という。
このことから、大気圧は高度が低いところではより大きいことがわかる。これは、空気に質量（しつりょう）があるからである。高度が低い地点での空気は上方により多くの空気があるため、それらを支えるためにより多くの圧力を与えることになり、大気圧も大きくなるのである。空気に重さがあることは、後に気体を用いた実験を行なうことでわかる。
水中の物体がまわりの水から受ける圧力を水圧（すいあつ）という。水圧は，同じ深さなら同じ大きさであり，深さが深いほど大きくなる。また，水圧は，あらゆる物体の面に垂直にはたらく。
水圧が深さが深いほど大きくなるのは、水圧が上にある水の重さによって生じているからである。
水中などの液体中にある物体や水面にある物体が、水から受ける、浮き上がる上向き方向の力のことを浮力（ふりょく）という。この浮力の原因は、物体の下の面が受ける水圧のほうが、物体の上の面が受ける水圧よりも大きいことによって生じる。
（実は空気中でも空気の重さによる浮力が物体に働くので, 上の式は厳密には正しくはない）
一般に「力が強い」、「強い力が働く」、「学力」「気力」など力という言葉はいろいろな意味で用いられる。しかし、科学的な考え方をする時には、力は常に1つの意味で用いられる。
ある面積あたりに働く力を圧力（あつりょく、pressure、プレッシャ）という。
さて、ある面に働く圧力が一定だとすると、働く面積に比例してその面に働く力の合計は大きくなる。
地表を取り巻く空気の層を大気（たいき、atmosphere、アトモスフィア）という。大気にも質量があるので、この質量により重さの力がかかり、大気中の物体に重さがかかるので、大気中の物質は大気から力を受ける。この大気から受ける力は、圧力で表示できる。大気がおよぼす圧力を大気圧（たいきあつ、atmospheric pressure）という。
液体の中にあるものに対しては、浮力（ふりょく、buoyancy）が働くことが知られているが、これは物体の上面に働く圧力と、下面に働く圧力との差によって与えられる。
ここからは、力と圧力の性質についてより詳しく見ていく。
ばねの伸びは、ばねに働く力の大きさに比例する。このことをフックの法則という。このことを利用すると、ばねの伸びからばねに働いた力の大きさを知ることができる。これを応用した器具がばねばかりである。
ばねなどから荷重を取り除くと元に戻るように、物体の中には、力を加えて変形しても、力を取り除くと元に戻る性質を持つものが有る。このような性質を弾性（だんせい）という。
ばねばかりのばねや、ゴムひもなどが、弾性の有る物体である。
また、ばねなどの弾性のある物体が、弾性によってものを引っ張ったり押したりする力のことを弾性力（だんせいりょく）という。
いっぽう、力を加えて変形すると、力を取り除いても元に戻らない性質の物体も有る。たとえば、工作用の粘土などがそうである。このような、力を取り除いても元に戻らない性質を塑性（そせい）という。
発展：　弾性限界（だんせい げんかい）
弾性のある物質でも、くわえる力が大きくなりすぎると、力を除いても元に戻らない。それ以上の力を加えられたら、もう戻れない限界の荷重を弾性限界（だんせい げんかい）という。
物体を押して動かすとき、重さが同じでも、物体の置かれている床がデコボコしていたりザラザラしていたり、あるいは物体がデコボコしていたりザラザラしていると、動かすのに、余計な力が必要になる。このような動かそうとする力に対する抵抗を、摩擦（まさつ）といい、摩擦による抵抗力のことを摩擦力（まさつりょく）という。
もし、摩擦がなければ、少しでも力を加えれば物体が動いてしまうが、実際には、どんな物体にも摩擦があるので、そのようなことは起きない。
ボールや、コロ（丸太のような円柱状のもの）などが転がりやすい仕組みは、接触面を減らすことによって、摩擦を減らしているからである。
人間が、ぬれた床や道路などを歩くときに滑りやすいのは、床や道路の表面のザラザラした隙間に水が入り、ザラザラした隙間が埋まってしまうので、摩擦が減るからである。
摩擦について、一種の「抵抗力」というと損失と同一視されやすいが、ぬれた床の例のように、摩擦は必ずしも無ければ良いというものではない。もし摩擦がなければ、われわれ人間は歩くたびに滑って転んでケガをしてしまう。


ルーペ（独: lupe）とは、いわゆる「虫めがね」などのことである。ルーペでは、決して太陽を見てはいけない。（目を痛めるので。）
ルーペの倍率は5倍～10倍程である。
タンポポなどの道端の植物など、肉眼で確認できる程度のものは、このルーペで見るのが効率的である。ちなみに、タンポポで、花びらのように見える物は、じつは一枚一枚が花全体である。それぞれの「花びらのような物」に、おしべ や めしべ が個別についており、独立した花なのである。
ルーペの使い方
双眼実体顕微鏡は、観察する物をプレパラートにする必要が無い。倍率は20倍～40倍ほどである。
ピント（焦点）合わせなどの調整は、以下のように行う。
顕微鏡のレンズには、接眼レンズ（eyepiece）と対物レンズ（objective）の2種類が必要である。
顕微鏡の倍率は、
である。
たとえば接眼レンズの倍率が15倍であり、対物レンズの倍率が4倍なら、顕微鏡の倍率は60倍である。（15×4＝60より）
一般に中学校などで使うような形式の顕微鏡の倍率は、40倍から600倍までである。
ミジンコやミドリムシなど、いわゆる「微生物」と言われるものは、ルーペなどでは倍率が小さすぎて確認できない場合が多い。微生物などは、顕微鏡以上で観察しよう。
まず、プレパラート(ドイツ語: Präparat)の準備が必要である。鏡筒上下式顕微鏡と、ステージ上下式顕微鏡のどちらとも、プレパラートが必要にななる。このプレパラートの準備方法を、つぎに説明する。
顕微鏡で観察する時は、プレパラート(ドイツ語: Präparat)を使う必要がある。
うすい物しか観察できない。あつい物を観察したい場合は、うすい切片にする必要がある。
以上の手順で、観察を始められる。さらに高倍率で観察したい場合には、対物レンズをレボルバーを回して、高倍率の対物レンズに替える。
顕微鏡で見える像は、上下左右が反対に見える顕微鏡が普通である。なので、プレパラートを動かすと、像は反対方向に動いて見える。よって、プレパラートを動かしたい場合には、動かしたい方向とは反対の方向に動かす。
いきなり、高倍率の対物レンズで観察すると、視野がせまいので調整が難しくなる。そのため、まずは低倍率の対物レンズを使用する。
また、高倍率にするほど、明るさは暗くなる。
理科におけるスケッチのしかたは、美術スケッチとは、ことなる。
理科におけるスケッチのしかたを述べる。
中学では、立体感の表現方法まで覚えなくてもよいが、もしスケッチで立体感をつける場合は、点の多い・少ないで表現する。（奥まっていて影になりそうなところほど、点が多くなる。）
立体感の表現は、やや難しいので、中学校では描かないほうが無難だろう。


生物
花などは、いろいろな場所に存在する。これらの花は、やがて果実に変化し、種子をのこす。花はどのように果実になるのだろうか。
花には、普通、外側から順に、がく、花弁（かべん、petal）、おしべ（stamen）、めしべ（pistil）がある。めしべのもとのふくらんだ部分を子房（しぼう,英: ovary）といい、子房の中にある小さな粒を胚珠（はいしゅ、ovule）という。 胚珠は、将来、種子（しゅし,seed）になる。
花粉がめしべにある、柱頭につくことを受粉と言う。受粉が行れると、子房が成長して果実（かじつ）となり、子房の中にある胚珠は種子（しゅし,seed）になる。
おしべは、やく （anther） と 花糸（かし、filament） から、なる。やく は花粉の入った袋である。やくは、細い糸のような花糸によって支えられている。
めしべは、柱頭(stigma)・花柱(style)・子房から、なる。子房の中には胚珠があり、受精すると胚珠は種子になる。
柱頭は、めしべの先端部にあり、花粉がつきやすいように、粘液状のものが付いている。花柱は、柱頭と子房をつなぐ部分であり、花粉管が通る部分。
花には、 花弁（かべん、petal） と、花弁の根本のほうにある緑色の先のいくつか別れた がく（sepal） がある。花弁は、いわゆる「花びら」（はなびら）のことである。
花弁は、昆虫などを引きよせるために、目立っている色と香りを持つ植物（plant）が多い。
タンポポの先っぽの黄色い部分は、実は、多くの花の集まりである。「花びらのように見える物」が、実は一つ一つが、花である。そのため、「花びらのように見える物」一つ一つが、それぞれ おしべ と めしべ・子房などを持っている。
ヒマワリも同様である。
花が種子をつくるためには、めしべにある柱頭に花粉がつく必要があり、柱頭に花粉がつくことを 受粉（じゅふん、pollination） という。
柱頭いがいの場所についても、受粉では無い。たとえば子房に花粉がついても受粉では無く、とくに変化は起きない。同様に花柱（かちゅう）に花粉がついても、とくに変化は起きない。
花粉が柱頭につくと、花粉から花粉管（かふんかん、pollen tube）という管が出て来て、花柱の仲を下る。花粉管が胚珠に達して、そこで受精（じゅせい）が行われる。受精をすると、胚珠は種子になり、子房は果実になる。
種子には、種の中に栄養分である胚乳（はいにゅう、endosperm）を持っている有胚乳種子（ゆうはいにゅう しゅし）と、胚乳を持たない無胚乳種子（むはいにゅう しゅし）とがある。
有胚乳種子は、種皮（しゅひ）と、植物体になる胚（はい）と、栄養分の胚乳（はいにゅう）とからなる。
カキやイネなどが有胚乳種子である。
いっぽう無胚乳種子であるアサガオ、エンドウ、クリの種子は、種皮と胚と子葉（しよう）からなり、栄養は子葉に蓄えられている。無胚乳種子は、種皮と胚と子葉からなる。
有胚乳種子も子葉を持っており、胚に子葉がふくまれている。有胚乳種子の胚は、子葉・幼根（ようこん）・胚軸（はいじく）・幼芽（ようが）から なる。
種子植物には、子房のある植物と無い植物とがあり、子房のあるほうを被子植物（ひし しょくぶつ、angiosperms）といい、子房の無いほうを裸子植物 （らし しょくぶつ、英語: Gymnosperm、学名：Gymnospermae）という。つまり、種子植物には被子植物と裸子植物の2種類がある。
タンポポ・アブラナ・サクラ・エンドウなどが被子植物（ひし しょくぶつ）である。
子房があり、胚珠は子房の中にある。
マツ・スギなどの針葉樹や、イチョウ・ソテツなどが裸子植物（らし しょくぶつ）である。
子房が無く、胚珠がむきだしになっている。雄花（おばな）と雌花（めばな）を持つ。
なお、イチョウの「実」（み）と言われている銀杏（ぎんなん）は、じつは実（み）ではなく、銀杏全体が種（たね）である。
根の種類には、「主根と側根からなる根」と、「ひげ根」の2種類がある。
主根とは、真ん中に一本ある、太い根である。
側根とは、主根から枝分かれした根である。
双子葉類（そうしようるい、dicotyledon）は、主根と側根からなる根を持つ。タンポポやヒマワリが双子葉類であるので、主根と側根からなる根を持つ。
双子葉類とは、文字どおり子葉が ふたば の植物である。子葉を見なくとも、葉脈（vein）が網目状のものが双子葉類である。
単子葉類（たんしようるい、monocotyledon）は、ひげ根を持つ。イネやトウモロコシやススキが、単子葉類なので、ひげ根を持つ。単子葉類とは、文字どおり子葉が一つの植物である。子葉を見なくとも、葉脈が平行状のものが単子葉類である。
根の先っぽ付近には、多くの根毛（こんもう）が生えている。
根毛は細いので、土の細かいすきまにも入り込めるので、水（water）を効率的に吸収できる。このとき、水に溶けている養分も吸収している。
また、根毛によって表面積が大きくなるので、水などの吸収にも都合が良い。
側根や主根の中心部には、水を運ぶための道管（どうかん）と、葉で作られた栄養を通すための師管（しかん）が、いくつもある。道管は、茎や葉にもある。根の道管は、茎や葉の道管と、つながっている。
茎には、道管と師管（しかん）がまとまった維管束（いかんそく、英語: vascular bundle）が、いくつもある。この維管束の並びかたが、双子葉類と単子葉類とで違っている。
双子葉類（ホウセンカなど）では、いくつもの維管束が、輪のように整列している。いっぽう、単子葉類（トウモロコシなど）では、いくつもの維管束が散らばっている。
双子葉類（ホウセンカなど）では、輪の内側が道管で、輪の外側が師管である。道管と師管とのあいだの輪の部分の細胞を、形成層（けいせいそう）と言う。単子葉類には、形成層は無い。
道管のあつまりを木部（もくぶ、英語: xylem）という。師管のあつまりを師部（しぶ、英: phloem）という。
茎の表面の一部を輪状に はぐと、師管が切られるので、上側の表皮がふくらむ、下側の表皮はふくらまない。
茎の内側の道管は切られていないので、根から吸い上げてる水は、そのまま流れつづける。
いろいろな所に咲いている花は、必ずしも葉が付いている。この葉に見られる筋（すじ）のことを、葉脈（ようみゃく,vein）という。葉脈は、道管（どうかん）や師管（しかん）が通っており、茎の維管束（いかんそく）とつながっている。この葉脈が、水や栄養の通り道になっている。
なお、双子葉類（アブラナ・アサガオなど）の葉脈は網目状であり、単子葉類（トウモロコシなど）の葉脈は平行状である。
葉の表皮や断面には、たくさんの部屋のようなものが見られる。このひとつひとつを細胞（さいぼう,cell）という。(細胞のことは、今は詳しく習わないので気にする事はない。)
細胞は、生物の体に共通して見られる。また、葉の細胞の中に見られる、小さな緑色の粒を葉緑体（ようりょくたい,chloroplast）という。
葉が緑色をしているのは、葉緑体があるためである。この葉緑体で、太陽の光のエネルギーを利用してデンプン（starch）を作る光合成（photosynthesis）が行われる。
葉の、空気にふれている外側の部分を表皮（ひょうひ）という。日の当たってる側はもちろん、日かげになってる、葉の裏側でも、空気にふれている外側の部分は表皮という。
葉の表皮には、三日月形の細胞が２つ向かいあった孔辺細胞（こうへんさいぼう）がある。葉の裏側には、孔辺細胞に囲まれたすきまの穴である気孔（きこう,stoma）が多くあり、気孔などを通して葉から水蒸気として水が出ていく現象を蒸散（じょうさん、transpiration）という。
同じくらいの大きさの、葉つきの枝を用意する。そのうち1本は、葉をすべて取って茎だけにする。葉を取った後にワセリンを塗っておく。もう1本の枝は、葉を残す。
水の入ったガラス管に枝をつなぎ、その水量の変化から、蒸散の量を調べる実験をする。
そのため、ガラス管は2本、必要になる。
ゴム管などで、ガラス管と枝との間を密封する。
実験結果は、葉の付いている枝のほうが、水の減りが早い。
葉の裏側からの蒸散のほうが、表側からの蒸散よりも多いことを調べる実験には、ワセリンなどを葉の表に塗った場合と、葉の裏側に塗った場合とで比べれば良い。
この場合、理論上は、蒸散が一番多いのは、何も塗らないCである。次に多いのは、表側にだけワセリンを塗ったBである。一番少ないのは、Aである。
水が多く減るほど、蒸散が多い。
光合成では、デンプンが作られる。光合成は日光のある昼間しか行われていない。
光合成は植物の葉の細胞にある葉緑体（ようりょくたい、chloroplast）という部分で行われ、動物の細胞には葉緑体は存在しない。
光合成には、水と二酸化炭素と光の３つが必要である。これらのうち、一つでも欠けると光合成は出来ない。水も必要だと言うことを忘れないように。（水の一部から得られる水素（化学式はH）は、デンプンや糖などの栄養素にも含まれる。ブドウ糖（glucose 発音： グルコース）の化学式は

C
6

H
12

O
6

{\displaystyle {\ce {C6H12O6}}}
であり、水素が含まれている。デンプンの構造は、ブドウ糖などの糖がいくつも、くっついた形をしている。）
以上の２つの実験を合わせると、「光合成には、葉緑体に光が当たることが必要である。」ことが分かる。つまり、葉緑体が光を利用して光合成を行っている。
※ 葉の漂白の実験の手順
もし、光合成で二酸化炭素が吸収されるなら、溶液中の二酸化炭素が吸収されるはずである。そして、二酸化炭素が吸収されれば、その分、酸性が弱まり、BTB溶液の色が変わるはずである。
予備知識として、
BTB溶液は、
である。
実際に実験すると、オオカナダモの入ったフラスコは、青色になるので、アルカリ性になっていったことが分かる。
いっぽう、オオカナダモの入ってないほうは、緑色のままである。
この試験管AとBのように、調べようとしている条件（この場合はオオカナダモの有無）以外は、同じ条件にして実験をすることを、対照実験（たいしょうじっけん）という。
石灰水は、2酸化炭素で白くにごるのであった。タンポポの葉を入れたほうの試験管は、光合成で、二酸化炭素が吸収されるので、にごらないはずである。
実際の実験でも、タンポポの葉を入れたほうの試験管は、白くはにごらないで透明のままである。タンポポの葉の無いほうは、二酸化炭素が、そのまま残るので、石灰水で白くにごる。
この試験管AとBのように、調べようとしている条件（この場合は葉の有無）以外は、同じ条件にして実験をすることを、対照実験（たいしょうじっけん）という。
このオオカナダモのBTB溶液での実験も、タンポポの葉の石灰水での実験も、光合成の検証の代表的な実験であるので、参考書などで、きちんと学習しておくこと。
これらの実験によって、光合成では二酸化炭素を吸収していることまでは検証できるが、まだ酸素を合成していることの検証はできていない。
酸素の合成の検証は、つぎのような点火実験である。
中学・高校の段階では、この可燃性が分かった段階で、この実験では酸素が発生したと判断してよい。
光合成は、葉緑体で行われてる。より、くわしい場所を言うと、葉緑体の中にある、葉緑素（ようりょくそ）という緑色の色素で光合成を行っている。この葉緑素が緑色なので、それをふくんでいる葉緑体が緑色に見えている。
葉緑素のことを英語でクロロフィル (Chlorophyll)ともいう。
植物は光合成で最終的にデンプンを作りますが、決していきなりデンプンを合成しているのでは、ありません。
まず、光合成では最初は、二酸化炭素や水などを材料にして、ショ糖（ショとう）やブドウ糖などの糖（とう）を合成しています。その糖の一部を材料として、植物はデンプンを葉や根などで合成しているのです。
小学校の理科で、人体の消化のしくみの勉強で、デンプンは最終的にブドウ糖に分解される、というふうに習ったと重います。
一方、光合成の順序は消化の順序とは逆です。光合成では糖をもとに、デンプンを作っているのです。
また、糖は、水に解けやすいですが、デンプンは水に溶けにくいのです。植物が体の中で栄養を運ぶときには、水に栄養を溶かした状態で運びます。もし、デンプンのままだと、溶けていないので、デンプンの栄養を運べないので、不便なのです。
なおデンプンとは、糖がいくつもつながった物です。
イモなどでは、根に多くのデンプンをたくわえている。
イモなどの根にあるデンプンは、夜中のうちに、葉から根へと糖が送られており、糖からデンプンを合成している。
イモなどの植物で実験をして確認したい場合は、その植物を一日中、光に当てないでおくと、その日の夜は、糖が足りないので、デンプンが合成できず、なので翌日のデンプンが不測しているので、イモの部分を切り出してヨウ液をつけても、あんまりヨウ素デンプン反応が強くは起こらず、こうして、これらの仮説を確認できる。
植物は光合成とは別に、酸素を吸って二酸化炭素を吐く呼吸（こきゅう、respiration）も行っている。
呼吸は、昼も夜も行われている。いっぽう、光合成は日光のある昼間しか行われていない。呼吸では、デンプンを酸素を使って分解して、エネルギーを取り出している。
用意するもの
方針
手順
光合成と呼吸で出入りする気体の関係は、逆である。
つまり呼吸では、
という関係である。
デンプンが元になったブドウ糖を、呼吸で分解することで、植物はエネルギーを得ている。（ブドウ糖の化学式は

C
6

H
12

O
6

{\displaystyle {\ce {C6H12O6}}}
であり、水素（化学式はH）が含まれている。デンプンの構造は、ブドウ糖などの糖がいくつも、くっついた形をしている。デンプンや糖などにふくまれる水素によって、呼吸後の水(化学式は

H
2

O

{\displaystyle {\ce {H2O}}}
)が得られている。
植物は夜中にも呼吸を行っている、と習いました。
呼吸の量と、光合成の量と、光の強さの関係を、グラフにまとめましょう。右のようなグラフになります。
光の ある・なし には関係なく植物は呼吸をつねに行っています。光合成を行っている時も、呼吸を行っています。そのため、光合成を行っている時も、呼吸によって、二酸化炭素を排出しています。
光が強いときには、呼吸による二酸化炭素の排出量よりも、光合成による二酸化炭素の吸収量のほうが大きいのです。なので、結果的に光が強いときには植物は、二酸化炭素の（光合成による）吸収量から（呼吸による）排出量を差し引いたぶんだけ、二酸化炭素を吸収することになります。
植物の呼吸による二酸化炭素の排出と、光合成による二酸化炭素の吸収速度が、つりあった状態での光の強さのことを、補償点（ほしょうてん,compensation point)あるいは光補償点（ひかりほしょうてん）といいます。
見かけの光合成速度がゼロになる点は、補償点である（光合成速度と呼吸速度が等しいため）。
真の光合成速度(photosynthetic rate)を求めるには、見かけの光合成速度(apparent photosunthetic rate)に、呼吸速度(respiration rate)を足し合わせなければならない。呼吸速度を測定するには、暗黒で測定すればよい。
実験による測定で、直接に

O
2

{\displaystyle {\ce {O2}}}
量を測定して得られる測定値は、真の光合成速度から呼吸速度を差し引いた値である。
あるていどまでは光の強さが増すにつれて、光合成速度も大きくなる。
しかし光が、ある一定値よりも強くなると、たとえ、それ以上に光が強くなっても、光合成速度が変わらない状態になる。この状態を光飽和（ひかりほうわ）といい、飽和した直後の光の強さのことを光飽和点(photic saturation point)という。
小学校の理科で、日かげのほうが育ちやすい植物と、日なたのほうが育ちやすい植物を習ったと思います。
アオキやコケ類・シダ類（fern）などは、日かげのほうが育ちやすいです。このように、ひかげのほうが育ちやすい植物を陰生植物（いんせいしょくぶつ）といいます。
ススキやアカマツやシラカバは、日なたのほうが育ちやすいです。このように、ひなたのほうが育ちやすい植物を陽生植物（ようせい しょくぶつ）といいます。
日光のあたり具合によって、育ちやすいかどうかが変わってくるわけですから、これはどうやら光合成に関係性がありそうだと思うでしょう。じっさいに、光合成とは関係があります。
答えをいうと、右のグラフです。（※ 高校の範囲内なので、中学一年生は覚えなくてもよいですが、高校入試にも出ることがあるので、考えてみてください。）
このグラフを参考にして、今までに習った知識を整理してください。
なお、この発展の章のグラフのような、光合成についての光の強さと光合成量などの関係のグラフのことを「光合成曲線」（こうごうせい きょくせん）などといいます。
これから説明する、シダ植物やコケ植物や藻類も、植物にふくまれる。
また、ワカメやコンブなどの海藻は藻類ですが、アマモなどの海草は植物に分類されます。
植物には、種子を作らない植物もある。シダ植物やコケ植物は、胞子（ほうし、spore）で増える。
ワラビやゼンマイなどはシダ植物である。シダ植物（Fern）には、根・茎・葉の区別があり、維管束を持つ。
コケ植物には、根・茎・葉の区別が無く、維管束を持たない。ゼニゴケやスギゴケがコケ植物である。
シダ植物とコケ植物の両方とも葉緑体を持っており、光合成を行う。
細かい葉の裏側に、胞子のう（ほうしのう）があり、その中で胞子（ほうし、spore）が出来る。
胞子のう が乾燥して水分がなくなると、胞子のう が割けて、胞子が飛び散る。
しめった場所に落ちた胞子は発芽する。
発芽した胞子には前葉体（ぜんようたい）というハート型のものになる。この前葉体の役割は、受精のためである。前葉体で受精が行われる。シダ植物の受精には水が必要なので、水がある場所で発芽する仕組みになっている。
前葉体の造精器（ぞうせいき）で精子が作られ、造卵器（ぞうらんき）で卵（らん）が作られる。前葉体が水につかると、精子は泳いでいき、卵にたどり着けば受精が行われる。
雄株（おかぶ）と雌株（めかぶ）に分かれているものが多い。維管束は無い。水は、体の表面全体から吸収する。体全体に葉緑体があり、光合成を行う。
シダ植物とちがって、コケ植物は根・茎・葉の区別が無く、そのため根を持たないので水を吸収する力が弱い。なので日かげで無いとコケ植物は育ちにくい。
雄株には造精器があり、雌株には造卵器がある。受精すると、造卵器（ぞうらんき）が胞子のう になる。胞子のう で、胞子が作られる。
スギゴケの場合、直立しているので茎があるように見えるが、根・茎・葉の区別は無い。またスギゴケには維管束は無い。
コケ植物には下部に 仮根（かこん、rhizoid,） という根のような物があるが、これは別に水を吸収する力が強いわけではなく、単に体を支えるためのものである。ゼニゴケ・スギゴケの雄株・雌株とも、仮根がついている。
スギゴケ、ゼニゴケとも、コケ植物の増え方は、胞子（ほうし）をつくって増える。コケ植物は、種子はつくらない。雌株にのみ、胞子のう が出き、胞子のうの中で胞子が落ちて、周囲に ばらまかれる。地面に落ちた胞子は発芽して成長し、やがて雄株または雌株になる。
スギゴケでは雄株（おかぶ）は、雄器（ゆうき）の中に、精子（せいし）をつくる。雌株（めかぶ）は雌器（しき）の中に、卵（らん）をつくる。精子は水の中を泳ぎ、精子が卵に到達すると受精が起きる。雌株は受精によって、雌器に 胞子のう がつくられ、胞子のう の中で、胞子がつくられる。
藻類（そうるい）には、海水中に生息するものと、川や湖などの淡水中に生息するものがある。
ミカヅキモやケイソウ、アオミドロは、淡水中で生息する藻類である。
いっぽう、ワカメやコンブ、ヒジキやノリなどは、海水中に生息する藻類である。
オオカナダモは水中や水辺で生息しているが、種子植物であり被子植物の単子葉類であり、まったく藻類では無い。
コケ植物と同様に、藻類には根・茎・葉の区別は無い。また、藻類には維管束も無い。そもそも、まわりが水ばかりなので、維管束で水を運ぶ必要性が無い。
藻類によっては、緑色ではなく赤色のものもあるが、どの種類でも葉緑体を持つ。赤色の藻類でも、葉緑体を持っているが、その他に赤色の色素をもっているので赤く見えている。どの種類の藻類でも葉緑体を持っているため、光合成をする。
ワカメやコンブなどは、やわらかい。これは海水の流れの力を受け流すためである。
ちなみに、海中でのワカメの色は、やや赤色っぽい、褐色（かっしょく）である。ワカメは湯通しすると緑色になる。食用のワカメが緑色なのは、湯通ししてあるからである。
増え方は種類によって異なる。
生物の種類の名前には、世界共通の学名（がくめい）がある。学名のつけかたには世界共通の規則が定められており、二名法（にめいほう）という命名法にもとづく国際的な規則が定められている。
たとえばヒトの学名は Homo sapiens （ホモ・サピエンス）である。 二名法で用いられる言語はラテン語であり、2単語のラテン語で学名を表している。最初の Homo は属名（ぞくめい）というものであり、 sapiens が種小名（しょうしゅめい）である。このように二名法では、属名と種小名を併記する。このような命名法を、18世紀の中ごろにカール・フォン・リンネが確立した。
たとえばアンズの学名は Prunus armeniaca である。イチョウの学名は、Gingko biloba である。
いっぽう、「ヒト」 や 「イヌ」 や 「ネコ」 や「アンズ」や「イチョウ」などと言った、ある種について、日本で一般的に使われる呼び名は、和名（わめい）である。
花粉（かふん）の中に精細胞（せいさいぼう）が、ふくまれている。
めしべの胚珠（はいしゅ）の中に、卵細胞（らんさいぼう）が、ふくまれている。
おしべの先には、ふくらんだ物が付いている。これは花粉がつまっている。このおしべの先にある、花粉のふくろを、 やく という。「やく」のことを、「花粉ぶくろ」ということもある。
めしべは、 柱頭（ちゅうとう） と、 花柱（かちゅう） と、 子ぼう(しぼう) の3つの部分からなる。
めしべの先にある、ふくらんだ部分です。おおくの植物では、柱頭には、ねばねばとした液体がついている。この「ねばねば」は、花粉をつけやすくするためです。花粉が柱頭につくことを受粉（じゅふん）といいます。花粉は、おしべの先の「やく」から出るのでしたね。
めしべの根元にある、ふくらんだ部分です。子ぼうは、受粉のあとに、子ぼうが実（み）になります。「受粉」とは、柱頭の先に、花粉がつくことでしたね。そして、花粉は、おしべの先の、「やく」から、出るのでしたね。
柱頭に花粉がつかないと、子ぼうは、実（み）になりません。
子房は、植物によって、「花びら」や「がく」の上にある場合と、花びらの下にある場合があります。
アサガオやアブラナでは、子ぼうは、花びらの上にあります。
ヘチマやカボチャでは、子ぼうは、花びらの下にあります。
柱頭と子ぼうとのあいだの、やや細い部分です。
めしべにある柱頭（ちゅうとう）に、花粉がつくことを 受粉（じゅふん） といいます。受粉をした花には、変化が起こります。
柱頭いがいの場所についても、受粉ではありません。子房に花粉がついたのは、柱頭ではありません。子ぼうに花粉がついても、とくに変化は起きません。
花柱（かちゅう）に花粉がついても、とくに変化は起きません。
受粉をして花に変化がおきるのは、柱頭（ちゅうとう）に花粉がついた場合だけです。だから、柱頭に、花粉がついたばあいだけを、受粉（じゅふん）といいます。
柱頭は、ほとんどの植物では、柱頭は「ねばねば」していて、花粉がつきやすいようになっていることが多いです。
「子ぼう」の中には、「はいしゅ」（胚珠）があります。柱頭に花粉がついて、受粉をすると、やがて子ぼうがふくらんでいき、そして実（み）になります。実（み）のなかには、種（たね）があります。この種は、元は、はいしゅでした。
アサガオでは、おしべとめしべが同じ花にあります。このような花の場合、花が開くと、おしべの花粉が、めしべにふりかかります。このような仕組みの受粉を 自家受粉（じかじゅふん） といいます。自家受粉では、虫や鳥などの助けは、いりません。
めしべの柱頭が、ほかの株（かぶ）の花のおしべから出た花粉と、受粉をすることです。
花粉を運ぶ方法は、虫によって運ばせる方法や、風によって飛ばす方法などがあります。
虫によって、はこばせる方法は、花のみつを吸いにきた虫に、花粉がつくようにする方法です。
このような仕組みで花粉を虫にはこばせる花を、 虫媒花（ちゅうばいか） といいます。虫媒花は、他家受粉に、ふくまれます。
虫媒花は、花粉がねばねばしていることが多いです。これは、虫の体に花粉がつくうえで、都合がいいです。
また、虫媒花の、花の色や大きさは、目立つものが多いです。これは、虫に気づかれやすくするために、都合がいいと考えられています。
虫媒花は、蜜（みつ）をだします。

風によって花粉を運ばせる方法の花を、 風媒花（ふうばいか） といいます。風媒花は、他家受粉に、ふくまれます。
花粉は、さらさらしていて、軽いものが多いです。これは、風に飛ばされやすくて、都合がいいと考えられています。
風媒花は、花が目立ちません。また、風ばい花は、みつが少ないです。
多くの植物で、虫ばい花と風ばい花のどちらかが、花粉の運び方ですが、植物のなかには、ほかの運び方で花粉を運ぶものも、あります。水媒花（すいばいか）や、鳥媒花（ちょうばいか）がある。他家受粉に関しては、水媒花も鳥媒花も、他家受粉である。
花粉を水に流させて、花粉を運びます。
この水媒花は、水中に生えている植物で、みられることがあります。
鳥の体に花粉をつけて、花粉を運ぶ花です。木に咲く花に多いです。
冬ごろに咲く花が多いです。冬は、虫が少ないので、虫をエサにしている鳥は、少ない虫のかわりに、花のみつを吸う場合があるのです。

人間が、手作業で、花粉をめしべの柱頭にくっつける受粉のしかたを、人工受粉（じんこうじゅふん）といいます。
農業で、実を確実に作らせて、収穫を多く得たい場合に、人工受粉が使われることが多いです。


五感（ごかん）とは、動物が外界の情報を感じ取るための感覚です。五感には、視覚、聴覚、嗅覚、味覚、触覚の5つがある。それぞれの感覚器官によって、外界の情報を捉えて、神経を介して脳に伝え、認識している。
感覚器官（かんかく きかん）とは、五感の情報を受け取り、神経信号に変換する器官である。五感には、目、耳、鼻、舌など、それぞれ特有の感覚器官がある。
なお、皮ふ（ひふ、皮膚）も、感覚器官にふくめ、暖かさ・冷たさ・圧力・痛さの刺激を受け取る。
感覚器官には感覚神経がつながっており、感覚神経は、脳や せきずい（脊髄） へととながっている。
感覚器官が刺激を受けると、感覚神経に電気的な信号が発生し、そして感覚神経をその電気的な信号が通って、脳に信号が伝わることにより、脳が感覚として認識します。
これらの五感は、私たちが日常生活で様々な情報を収集し、世界を理解するための重要な手段です。それぞれが異なる役割を果たしており、私たちの生活に不可欠な役割を果たしています。
眼でとらえる光の感覚を視覚(しかく、vision)と呼ぶ。
眼は、前部の表面に角膜（かくまく、cornea）がある。角膜は水晶体を保護している。角膜の内側には、
虹彩（こうさい、iris）の働きにより、瞳の大きさが変わる。
虹彩によって、レンズ（水晶体）に入る光の量を調節している。
そして、レンズ（水晶体）を通った光が網膜（もうまく、retina）の上に像を結ぶ。
ヒトの目は、顔の正面に２つあるので、前方の物を立体的に見たり、物との距離を正確にとらえたりするのに適している。
水晶体と網膜の間は、（けっして空洞ではなく）、眼球がつまっている。
耳で受け取る音の感覚を聴覚(ちょうかく、hearing)という。
音は空気の振動なので、鼓膜（こまく)でその振動をとらえる事により、耳では音を検出している。
耳の奥に鼓膜があり、鼓膜に届いた振動によって、耳小骨(じしょうこつ、ossicle)に伝わり、蝸牛殻(かぎゅうかく)に伝えられる。
そして、うずまき管に音の刺激を受け取る細胞があり、音の感覚として神経を通って脳に伝えられ、最終的に脳が音を感じる。
耳は、顔の左右１つずつにあるので、音の来る方向を知ることができる。
鼻でかぐ、においの感覚を嗅覚(きゅうかく、olfaction)と呼ぶ。
鼻の奥に、においを感じる感覚細胞があります。この細胞に物質がつくことで、においの刺激を受け取ります。そして、その鼻の奥の感覚細胞は、感覚神経につながっています。
（※ 範囲外 :) 味覚で感じる味は後述のように5種類だが、しかし嗅覚（きゅうかく）のほうは臭い物質は数十万種類にもなる。
舌（した）で感じる味の感覚を味覚(みかく、gustation)と呼ぶ。
舌には、味を感じ取れる感覚細胞が多くある。
(※ 中学理科の範囲外:)ヒトの味覚には、甘味（あまみ、もしくは"かんみ"）、塩味（えんみ）、苦味（にがみ）、酸味（さんみ）、うま味（うまみ） の5つがある。（※ 家庭科で習うかも?）
[1]
ものをさわった、さわられた等の接触（せっしょく）の感覚のことを触覚(しょっかく)と呼ぶ。
人間の場合、皮膚で触覚が発達している。
また、皮膚は触覚のほかに、温度の感覚、痛みの感覚、重さの感覚も感じる（※ 学校図書の検定教科書に記述あり）。

じつは、人間の感覚には、五感以外にも多くの様々な感覚がある。
たとえば平衡感覚（へいこう かんかく）である。
よく体育の授業などで、平均台などを使った運動で「平衡感覚が～～（以下略）」とか教師が言ってるのを聞いたことあるかもしれないが、その平衡感覚のことである。
高校で習うのだが、平衡感覚をつかさどる三半規管（さんはんきかん）は、耳にある。
生物学・医学では分類状、平衡感覚は、聴覚とは別の感覚としてあつかわれる。
また、口には、のどのかわいた場合の感覚もある。
内臓には、空腹などの感覚もある。
生物学・医学でいう「感覚」には、五感のような外界からの刺激だけでなく、空腹感のような体内の「感覚」も含む。
神経系（しんけいけい）は、まわりの世界を認識（にんしき）する役割（やくわり）があり、脳（のう）や神経（しんけい）や五感（視覚「しかく」、聴覚「ちょうかく」、触覚「しょっかく」、味覚「みかく」、嗅覚「きゅうかく」）が、はたらいています。
脊髄と脳が中枢神経（ちゅうすうしんけい）であり、中枢神経では末端から来る刺激の処理が行われる。ほかの神経は末しょう神経（まっしょうしんけい）である。
運動神経や、眼や鼻など感覚器官の感覚神経は末しょう神経である。末しょう神経では、刺激の伝達が行われている。
筋肉にも、神経がつながっています。筋肉につながらている神経は、筋肉を動かすために脳から送られた信号を連絡するためのものです。
この、筋肉を動かすための神経のことを運動神経と言います。
脳やせきずいを基準として考えれば、
運動神経は、脳やせきずい などの中枢から出された命令を、筋肉まで運ぶのが役目です。
刺激（しげき）は、神経（しんけい）を通って、脳に伝わり、それが感覚になる。
詳しくは、感覚器官→感覚神経→脊髄→脳→脊髄→運動神経→運動器官→反応
ヒトの神経は、多くの神経細胞（しんけい さいぼう）で出来ている。（※ 学校図書の検定教科書の本文で「神経細胞」の用語あり。中学範囲です。）
脳や せきずい も、神経細胞が多く集まって出来ており、電気的なさまざまな信号を発して、処理がされています。

ケガをしたときの痛みも、神経の働きによるものです。
体表に割と近い体内の場所に、刺激を神経に伝える感覚細胞があり、皮膚がケガなどをした際には、刺激を神経に伝えることで、脳が痛み（いたみ）として感じます。）
また、暑い･寒いなどの感覚も同様に、体表近くにある感覚細胞が、神経にそういった寒暖の刺激を伝えています。
痛みは、動物が安全に生きるために必要なものです。
痛みがあるからこそ、われわれ人間は、その痛みをさけようとして、生き方を学習できるのです。
（※ 高校でも範囲外 :）先天性障害の一種で、無痛症（むつうしょう）という、痛みを生まれつき感じない症状があるのでますが、この無痛症の乳児・幼児は、動けるようになったときに無理な姿勢をして骨折をしてしまったり、口内を嚙んで傷つけてしまったり、冬場などはストーブで火傷してしまったり等の事故を起こしてしまったりします[2]。
（余談） 余談であるが、温冷の感覚と、痛覚とは、ほぼ同じ感覚細胞である。その証拠に、先天性の無痛症の患者は、温冷の感覚も感じない。
別の余談であるが、トウガラシなどに含まれているカプサイシンの「からさ」は、実は痛覚を刺激している事が、分子細胞生物学的な研究により明らかになっている。
このカプサイシンは、触覚の痛覚も刺激しており、その証拠に、カプサイシンを手で触ると、手がヒリヒリする事が知られている。

熱いものを触ったときに、無意識に手をひっこめたりする反応のように、意識しなくても起こる反応を、反射（はんしゃ）という。
反射では、信号は脳を通らず、脊髄（せきずい）だけを通っている。
反射での反応の命令には、脳は関わっていない。信号の伝わる経路が短く、脳の判断時間も無いので、すばやく反応が行われる。そのため、危険から、とっさに身を守るのに、反射は都合が良い。
このように、脳を経由しない反射のことを、せきずいが経由されるので、せきずい反射 と言う。

暗いところから明るいところになったとき、
人間では、じつは瞳（ひとみ）の大きさが調節されます。（※ 学校図書の教科書に記述あり。）
（人間ではないですが、ネコの瞳が分かりやすいかもしれません。）
この瞳の調節も、無意識に行われるので、販社として分類される場合もあります。（※ 学校図書の教科書で、煩瑣yの単元で紹介している。）
動物の中には、ヒトが感知できない感覚を受け取ることができるものもあります。
たとえば、一部の昆虫は、紫外線を感知できます。（※ 東京書籍に記述あり。用語「紫外線」も東京書籍の検定教科書に記載あり。）
（ヒトは紫外線を感知できません。）
ヘビは、目の上のあたりにあるピットという感覚器官を持ち、獲物などの熱を感知しています。
また、コウモリやイルカは、音波を発して、それが周囲のもんに当たって反射するのを受け取って、周囲の状況の認識に活用しています。（※ 大日本図書に記述あり）
(※ 範囲外. 記述なし) なお、工業製品の音波ソナーなども、類似の原理です。

私達の体は骨格によって支えられています。骨は人体の中で最も堅固な部位の一つです。
脳をまもっている、あたまの大きな骨です。
目が入るためのすきまが、あります。
鼻（はな）が通るためのすきまが、あります。
セキツイ（脊椎）とは、背中（せなか）のまんなかにある、首の背中がわから、腰（こし）のあたりまでのびている、一本の長い骨の集まりです。いわゆる「背骨」（せぼね）のことです。
背骨のある動物（どうぶつ）を セキツイ動物（vertebrate） といいます。わたしたち人間も、セキツイ動物です。
ろっ骨（rib）は、胸のあたりにある、かごのような、骨です。ろっ骨は、心臓（しんぞう）と、肺（はい、lung）を、まもっています。
腸（ちょう）などの内臓をまもっている。腸（ちょう）とは、食事（しょくじ）で食べた栄養（えいよう）を体に取りこむ場所です。
筋肉の大部分はタンパク質で出来ています。
骨をうごかすための筋肉は、筋肉のはじっこが、両方（りょうほう）とも、骨についています。このような、骨をうごかすための筋肉を 骨格筋（こっかくきん、英: skeletal muscle）といいます。
骨格筋（こっかくきん）の両はじの、骨についているぶぶんを けん（腱、tendon） といいます。
この骨格筋が、ちぢんだり、ゆるんで元（もと）の長さにもどることで、骨をうごかします。
このしくみで、骨をうごかせるためには、こっかくきんは、両はじが、べつべつの骨に、ついていなければいけません。
関節（かんせつ、joint）は2つの骨（ほね）から成り立ちますが、そのうちのいっぽうは先が丸いです。もういっぽうは骨のさきが、やや くぼんでいます。このようにして、うまく組み合わさるようになっています。骨（ほね）の先が丸く出っぱっているほうを関節頭（かんせつとう）といい、くぼんでいるほうの骨を関節窩（かんせつか）といいます。
関節（かんせつ）は、関節頭（かんせつとう）と関節（かんせつ）と関節窩（かんせつか）をつつんでいる関節包（かんせつほう）を持っています。関節包（かんせつほう）の内がわは滑膜（かつまく）と呼ばれる膜組織（まくそしき）であり、滑膜から滑液（かつえき）とよばれる液（えき）が分泌（ぶんぴつ）されて、その液が関節腔（かんせつくう）をみたしています。滑液（かつえき）にはすべるをよくする役目と、軟骨（なんこつ）に栄養をあたえる役目があります。
関節包（かんせつほう）のまわりには、靭帯（じんたい）があって、じょうぶにしています。
腕（うで）の、ひじのところで、腕をまげるための筋肉と、腕をのばすための筋肉は、べつべつの筋肉です。
もし、一つの筋肉しかなかったら、たとえば、腕を曲げるための筋肉しかなかったら、腕をのばすためには、腕をおろしたりしなければいけません。また、もしも、腕をのばすための筋肉が無いと、腕をのばしたままの恰好で、手をあげることが出来ません。
腕をのばすときには、腕を曲げるときにつかうほうの筋肉はゆるんでいます。
腕をのばすための筋肉がちぢむことで、腕はのびます。
曲げるための筋肉と、のばすための筋肉が、両方ともあることで、私たちたちは、すばやく体を動かせます。
足の筋肉では、ひざのところで足を曲げるための筋肉も、似たような仕組みになっています。
筋肉には、つくりが、2種類ある。平滑筋（へいかつきん、英：smooth muscle）と横紋筋（おうもんきん、英：striated muscle）です。
横紋筋は、骨格筋および心筋（しんきん）に付いている。心筋とは、心臓を動かしている筋肉である。
平滑筋は、内臓を動かすため。内臓に付いている、内臓筋（ないぞうきん）である。
骨格筋（skeletal striated muscle）と心筋（cardiac muscle）は、両方とも横紋筋だが、性質は大きく異なる。
骨格筋は、意思で動き、収縮が早いので急な運動にも適しているが、疲労しやすい。
心筋は、意思で動かず、疲労しない。
セキツイ動物とは、背骨や脊椎と呼ばれる骨格を持つ動物のことを指します。
セキツイ動物には、魚類、両生類、は虫類、鳥類、哺乳類などが含まれます。それぞれのグループは、独自の特徴を持っています。
例えば、
魚類は鱗で覆われた体を持ち、鰭を使って泳ぎます。
両生類は、水生の幼生期と陸生の成体期を持つことが特徴的です。
は虫類は、体表に鱗を持ち、卵を産むことができます。
鳥類は、羽毛やくちばしを持ち、飛ぶことができます。
哺乳類は、毛で覆われ、乳を与えることができます。
セキツイ動物は、内臓がよく発達しており、神経系も高度に進化しています。セキツイ動物は、陸上や海中、空中などの様々な環境に適応し、多様な形態や生態を持っています。
セキツイ動物は、地球上の生物の中でも非常に重要な存在です。私たち人間を含め、多くの生物がセキツイ動物として分類されています。
また、セキツイ動物は、食物連鎖の上位に位置し、生態系において重要な役割を果たしています。
無セキツイ動物とは、背骨がない動物のことを指します。私たちがよく知っている生き物の多くは、セキツイ動物であり、背骨を持っています。
しかし、無セキツイ動物には、ヒトデやイソギンチャク、カニやエビ、貝殻やイカ、昆虫やクモ、ミミズなど、多様な種類の生き物が含まれます。
魚類は、水中に生息するセキツイ動物の一群であり、水中での生活に適応した多くの特徴を持っています。カツオやメダカなどが魚類です。
魚類は、温度によって体温が変化する変温動物です。そのため、水温が変化することで体温が変わり、代謝や生理的な機能に影響を与えることがあります。一方で、魚類は環境温度に適応した体温調節能力を持っており、体内の酵素反応や代謝速度を調節して、生き残るために必要な体温を維持することができます。
魚類は、鰓を使って水中の酸素を摂取し、二酸化炭素を排出することで呼吸を行っています。鰓は、水を通して酸素を取り込み、血液に含まれるヘモグロビンと結合して酸素を運びます。一方、二酸化炭素は血液から鰓へと移動し、水中に排出されます。
魚類の皮膚は、水中で生活するために適応した構造を持っています。魚類の皮膚は多くの種に鱗があり非常に薄く、柔らかいため、水の抵抗を減らすことができます。
魚類は殆どの種が卵生です。雌が卵を産卵したあと雄が放精し水中で卵と精子が出会う体外受精です。
卵から孵化して稚魚となり、成長して成魚となるという過程があります。魚類の卵は、通常水中に産み落とされ、孵化するまでに数日から数週間を要します。孵化した稚魚は、自力で泳ぐことができ、自らの餌を捕食するようになります。成長につれて、稚魚は徐々に成魚に変化していきます。
サメの一部には胎生や卵胎生の種もいます。
両生類とは、カエルや参照雨をなどの動物のことです。カエルの幼生はオタマジャクシと呼ばれ水中で生活しています。
オタマジャクシは鰓を使って水中で呼吸します。成長すると、カエルになり、陸地で生活するようになります。カエルは肺を使って呼吸することができます。
このように、水中と陸上の両方で生活していることから両生類と呼びます。
両生類は卵生で、卵は寒天のような物質で覆われています。受精は体外で行われ、メスが体外に産卵すると、オスが卵に精子をかけることで受精が起こります。
両生類は変温動物で、体温を維持する仕組みがないため、水温や気温が変わると体温も変わります。また、体の表面は粘膜で覆われ、湿っています。
「は虫類」とは、トカゲ、ヘビ、カメ、ワニなどの動物のことを指します。
は虫類は、体温を一定に保つことができず、外部の温度に依存して体温を調節します。これを変温動物と呼びます。
は虫類の体は、頑丈で堅牢な鱗で覆われています。これは、身を守るための防御機構であり、乾燥した環境に適応するための進化的な特徴でもあります。
また、ヘビなどの一部のは虫類は、体を地面に密着させることで振動を感知し、獲物を探し出すことができます。
は虫類は、さまざまな種類があります。たとえば、トカゲにはヤモリ、イグアナ、カメレオンなどがあり、ヘビにはボア、コブラ、マングースなどがいます。
カメは、陸生種と水生種があります。ワニは、世界中の熱帯地域に生息し、大型で強力な動物です。
は虫類は、食物連鎖の上位に位置することが多いため、食物網において重要な役割を果たしています。
また、彼らは人間にとっても、ペットとして飼育されることがあります。
しかし、一部のは虫類は、毒を持っていたり、攻撃的な性格を持っているため、扱い方には注意が必要です。
は虫類は卵生で、子供を生むときには卵を産みます。卵には硬い殻があり、外敵から守ることができます。
受精は、雄の精子が雌の体内で卵子と出会うことで行われます。このような受精方法を体内受精といいます。
「鳥類」とは、私たちが一般的に「とり」と呼ぶ生き物のことです。
スズメ、ニワトリ、ハトなどがその例です。また、ペンギンも鳥類に分類されます。
鳥類は嘴を持ち、ほとんどは飛ぶことができます。
鳥類は哺乳類とは異なる呼吸構造を持っており、気管と気嚢を介して空気を循環させることで、より効率的に酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。この仕組みによって、鳥類は高い運動能力を発揮することができます。
鳥類は卵生であり、かたい殻に包まれた卵を親鳥が温め、世話します。卵から孵った後も、親鳥は子にエサを与え、世話をします。また、鳥類は恒温動物であり、外界の温度に関係なく体温をほぼ一定の範囲内に保つ仕組みを持っています。鳥類の体表面にはふつう羽毛が生えています。
哺乳類とは、母親が子どもに乳を与えて育てる動物のことを指します。
イヌ、ネコ、ウサギ、ウマ、サル、ウシなどが哺乳類に属します。
哺乳類は、体温を一定に保つことができる恒温動物で、内部の調節機構によって体温を調整します。
呼吸は肺で行い、空気は鼻や口から取り入れられ、気管を通って肺に入ります。
皮膚には体毛があり、保温や防御の役割を果たします。
哺乳類は胎生で、胎盤を通じて母体から栄養を得ます。胎盤によって胎児が守られるため、卵生の動物に比べてより発達した状態で生まれることができます。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いには、それぞれの生態に合わせた理由がある。
草食動物は、肉食動物から狙われる危険があるため、側面に目を持っている。
側面にある目は、周囲の広い視野を確保することができ、肉食動物の動きを早く察知することができる。
これにより、草食動物は早期に危険を感じ、自分自身を守ることができる。
一方、肉食動物は、獲物を見つけるために前方に目を持っている。
前方にある目は、立体視による深度感を生み出すことができ、獲物の位置や距離を正確に把握することができる。
これにより、肉食動物は狩りの成功率を高めることができる。
草食動物と肉食動物の目の位置の違いは、それぞれの動物が生き残るために必要な適応である。
無セキツイ動物（むせきついどうぶつ、invertebrates）は、脊椎（せきつい；背骨（せぼね）のこと）を持たない動物分類群です。
無セキツイ動物には、節足動物（せっそくどうぶつ、arthropod）や軟体動物（なんたいどうぶつ、Mollusca）などがあります。
節足動物には、甲殻類（こうかくるい、crustaceans）、昆虫、クモなどが含まれます。
軟体動物には、タコやイカ、マイマイ（カタツムリ）などが含まれます。また、
無セキツイ動物はすべて、変温動物であるという特徴があります。
節足動物（せっそくどうぶつ）は、動物界の大きなグループの1つであり、多様な種類の節足動物が存在します。
このグループには、昆虫、クモ、サソリ、ザリガニ、エビ、カニなどが含まれます。
節足動物は、体を節（ふし；segment）に分け、各節に1対の脚を持つ特徴があります。
多くの節足動物は、硬い外骨格（がいこっかく；exoskeleton）を持ち、この外骨格は保護や筋肉の付着の役割を果たします。
また、節足動物は、気管呼吸系を持つことが一般的で、鰓呼吸（はいこきゅう）を行うものもいます。
昆虫は（こんちゅう）は、陸上生物の中でも最も多様性に富んだグループの一つであり、世界中に約100万種が存在します。昆虫は、体が3つの節からなる頭胸部と、10の節からなる腹部で構成されています。
昆虫は外骨格を持ち、その外骨格は保護や運動をサポートする役割を持っています。また、昆虫の足は非常に多様で、適応に応じて形態が変化することがあります。
昆虫は気管呼吸を行います。気管は、体内に分枝している管であり、体内に酸素を取り入れることができます。このため、昆虫は非常に高い代謝率を持ち、飛行や高速移動が可能となっています。
昆虫は通常、卵生生殖を行います。雄が精子を雌に送り込むことで、卵が受精し、幼虫が孵化します。幼虫はしばしば成体とは異なる形態を持ち、成長してから成体になります。ただし、一部の昆虫は卵生生殖ではなく、生きた仔を生んだり、単為生殖を行ったりすることがあります。
ザリガニやエビ、カニの場合
甲殻類（こうかくるい）は、節足動物に属する多様な種類の動物で、海や淡水、陸上に生息しています。
体は外骨格で覆われ、複数の節に分かれています。
甲殻類の呼吸は、鰓（えら）を用いて行われます。鰓は、水中の酸素を吸収することができます。一方、陸上に生息する甲殻類の多くは、気門を持っており、気中の酸素を吸収することができます。
多くの種類では、メスは卵を産み、オスが精子を放出して受精させます。また、一部の種類では単為生殖も行われます。
ダンゴムシは、陸上に生息する甲殻類の一種です。体は丸い形をしており、外骨格によって覆われています。
ダンゴムシは、擬気管（ぎきかん）と呼ばれる肺に類似した器官を持っており、気中の酸素を吸収することができます。
また、ダンゴムシは卵生で、オスがメスが交尾することで受精します。卵から孵化した幼虫は、脱皮を繰り返して成長します。
軟体動物（なんたい どうぶつ）は、軟らかい体を持つ多細胞動物の総称です。このグループには、貝類、マイマイ、イカやタコ、などがふくまれます。
貝類（かいるい）は、無脊椎動物の一群で、外殻を持ち、水中で生活するものや陸上に生息するものなど多様な種類が存在する。
呼吸に関しては、水生貝類は鰓（えら）を用いて酸素を取り入れる二酸化炭素を排出する「えら呼吸（branchial respiration）」をおこなう。
一方、陸生貝類は肺を持ち、肺呼吸（lung breathing）をおこなう。
体構造：貝類は二枚貝、巻貝、腹足類、頭足類などの分類群に分けられます。多くの貝類は、二枚の殻を持ち、その中に身を収めています。巻貝は螺旋状の殻を持ち、腹足類は単殻または螺旋状の殻を持ち、頭足類は殻を持たず、鰓脚類や軟体類などの形態を取ります。貝類の体の中心には消化管、神経系、循環器系、排泄器官があります。
呼吸：貝類の多くは、鰓を使って呼吸を行います。鰓は水中にある酸素を取り込み、二酸化炭素を排出します。鰓は、二枚貝の場合はマントル腔内にあり、腹足類や頭足類の場合は体の側面にある鰓室内にあります。
発生：貝類の多くは、卵生であり、水中で孵化します。孵化した幼生は、二枚貝の場合は浮遊生活を送り、巻貝や腹足類の場合は底生生活を始めます。成長するにつれ、貝殻が成長し、内部の身体がそれに合わせて変化します。成熟した貝は、種によっては繁殖行動を行い、卵を産みつけることで次世代を残します。
頭足類（とうそくるい） は、イカやタコなどを含む軟体動物の分類群である。
この分類群の特徴は、足が頭部から出ていることである。頭足類は、胴部が頭部よりも上にあり、内臓が胴部につまっている。
イカやタコは、えら呼吸を行い、卵生である。
分子生物学的手法による遺伝子解析は、生物種の進化的関係を推定する上で重要な役割を果たしています。これらの手法を用いると、無脊椎動物の多くが脊椎動物とは異なる遺伝子配列を持っていることが明らかになっています。たとえば、環形動物門（Annelida）の多くの種は、脊椎動物の遺伝子とは異なるヘモグロビンタンパク質を持っていることが知られています。これは、環形動物門が脊椎動物とは異なる進化的経路をたどったことを示しています。
また、現在では無脊椎動物の中にも、共通の祖先を持つ系統がいくつか特定されています。たとえば、軟体動物門（Mollusca）や刺胞動物門（Cnidaria）は、分子生物学的解析によって、それぞれ単系統群であることが示されています。しかし、これらの系統は、他の無脊椎動物群とは異なる特徴を持っており、一般的には無脊椎動物全体の進化的関係にはあまり影響を与えません。
このように、無脊椎動物は多系統であることが分子生物学的な解析から示唆されています。しかし、その多様性は同時に、進化の素晴らしい証拠でもあります。生物の多様性を理解する上で、無脊椎動物の研究は非常に重要であると言えます。


火山（かざん、volcano）の地下深い場所には、岩石（rock）が高温で溶けた、どろどろの高温の物質があり、これを マグマ（magma） という。このマグマが、割れ目や火口などから、ふきだすことを、火山の 噴火（ふんか、erupt （動詞） ） と言う。そして、このようなマグマが吹き出す山を火山（かざん、英: volcano）という。
マグマが地上に流れ出したものを 溶岩（ようがん、lava） という。溶岩は地表に出てきたばかりのときは液体状である。ところが、地上で溶岩が冷えると、しだいに溶岩は固体になっていく。溶けた状態の溶岩と、固まった状態の溶岩の、どちらとも溶岩という。
固まった状態の溶岩の表面には、無数の小さな穴が見られる。
火山の溶岩は地下100ｋmくらいの地中深くから上がってきて、地下10ｋｍ～数kmくらいのマグマだまり（magma chamber）にたまる。マグマは大陸プレートの中を上昇してきている。プレート（plate）とは、地球の表面をおおう厚さ数百kmの岩板の層（layer）である。プレートは1年間に数cmほどだが動いている。
火山では、はげしい噴火をした場合、火口のちかくの岩石がくだけたりして、石や砂や岩や灰などを吹き飛ばしてまきちらすことがある。このような物を 火山噴出物（かざん ふんしゅつぶつ） という。
この火山噴出物は、大きさによって、分類される。
火山噴出物のうち、直径2mmより大きく、まだ、かたまっていなく、溶けた溶岩がまじってる場合は、火山弾（かざんだん）という。
火山から噴出した気体を 火山ガス という。火山ガスの成分のほとんどは、水蒸気である。(火山ガスの90％以上は水蒸気である。)　水蒸気のほか、二酸化炭素、二酸化硫黄、塩化水素、硫化水素なども、ふくまれる。「ガス」GASとは、英語で「気体」の意味である。
色が白っぽく、表面にたくさんの小さな穴があいている。
石や岩の出来かたには、いろいろなできかたがあるが、マグマが冷えて、かたまって、岩や石ができた場合、それらを 火成岩（かせいがん、igneous rock） という。
深成岩は、ゆっくりと冷えるて出来るので、結晶が大きい。また、結晶の大きさがそろっている。このような、同じような大きさの結晶が、つまっているつくりを 等粒状組織（とうりゅうじょう そしき） という。
火山岩は、急に冷やされるので、結晶になっていない 石基（せっき） という部分が多い。その石基のなかに、いくつか、結晶が散らばって存在している。このため、火山岩は結晶や粒の大きさがそろっていない。この火山岩の石器の中に散らばってる結晶を 斑晶（はんしょう） という。
そして、このような石基の中に、いくつか斑晶が、ちらばっている構造を 斑状組織（はんじょうそしき） という。
火成岩の鉱物は、おもに、セキエイ、チョウ石（チョウセキ）、クロウンモ（黒雲母）、カクセン石（カクセンセキ、角閃石）、キ石（キセキ、輝石）、カンラン石（カンランセキ）の６つからなる。
このうち、無色か白色・灰色である無色鉱物は、セキエイ（無色か白色）とチョウ石（白色か灰色）である。有色鉱物はクロウンモ（黒色）、カクセン石（黒色）、キ石（黒緑色）、カンラン石（うす緑色）
※　鉱物の結晶構造の画像がウィキペディア内に見当たらないので、参考書や外部サイトなどで鉱物の結晶構造を見てください。
この他、磁鉄鉱（じてつこう）も、有色鉱物である。磁鉄鉱は黒色であり、磁石に付く。
なお、宝石の「水晶」（すいしょう）は、高純度なセキエイの結晶であり、普通は無色で透明である。
どの火成岩にも、チョウ石が、ふくまれている。
ダイヤモンドは、炭素の結晶である。傷のつきにくさでは、「ダイアモンドが、地球上では、もっとも傷がつきにくい」などと科学界でも言われている。
※ そのため、近代ごろの日本では、仏教などに伝わる想像上の金属「金剛」（こんごう）になぞらえて、ダイヤモンドが「金剛石」（こんごうせき）と呼ばれた時代もある。（※ 「金剛力士像」（こんごうりきしぞう）とか、日本史で習ったのを思い出そう。）
ルビーは、酸化アルミニウムをおもな成分として、すこしだけクロムがまざったものである。
なお、ダイヤモンドは、地球の内部の奥深くの高温と高圧によって、炭素が固まって、できたものである。
なので人工的にも、高温と高圧の条件で、炭素を反応させることによって、ダイヤモンドが合成できる。
人工ダイヤモンドは、その硬さ（かたさ）をいかして、工業用のカッターに加える材料などに使われている。
なお、ダイヤモンドは燃える。ダイヤモンドは炭素で出来ているので、火を近づけると、空気中の酸素と、ダイヤモンドの炭素とが反応して、燃えてしまう。
マグマの ねばりけ は、ふくまれる二酸化ケイ素の割合によって決まる。二酸化ケイ素の多いマグマのほうが、ねばねばしている。そして、マグマの ねばりけ によって、溶岩の流れる様子がちがうので、噴火の様子などが変わってくる。
マグマのねばりけ によって、山の形もちがってくる。これらの火山の形は、過去に噴火して流れた溶岩が固まって出来たものである。
傾斜の ゆるやかな火山　・・・　ねばりけの弱いマグマの火山の場合は、溶岩が広がりやすいので、山はなだらかになる。ハワイのマウナロア山が、このような、ねばりけの弱いマグマの火山の例である。このような、傾斜のゆるく、広がった火山を、楯状火山（たてじょうかざん）という。アメリカハワイ州のキラウエア山も、楯状火山である。
もりあがった火山　・・・　いっぽう、マグマの ねばりけ が強い火山は、もりあがったような形をしている。昭和新山（しょうわしんざん）が、このようなねばりけの強いマグマの火山である。このようなもりあがった形の火山を、溶岩ドーム（ようがんドーム）という。なお、昭和新山のことを、有珠山（うすざん）ともいう。昭和新山の他には、雲仙普賢岳（うんぜん ふげんだけ）が、この溶岩ドームの火山である。
富士山や桜島（さくらじま、鹿児島県）、浅間山（あさまやま）は、ねばりけが中間ぐらいであり、円すい形の形をしている。このような形の火山を、成層火山（せいそう かざん）という。
地震（じしん、earthquake）とはプレートや地盤、岩盤にずれが生じることで起こる現象。（なお月で起こる地震を、月震「げっしん」という）
プレートとは、地球の表面をおおう、厚さ数百kmの岩板の層である。地球上には、いくつものプレートがある。それぞれのプレートは、それぞれの方向に1年間に数cmほどだが動いており、そのため他のプレートなどに力をおよぼしあっている。
地面がゆれる、地震（じしん、英: earthquake）の原因は、じつはプレートの力です。プレートが、地球の中にもどる場所の近くで、プレートは、反対側の地中には戻らないほうの岩盤（がんばん）にも、引きずりこむような力を加えるので、プレートは岩盤をひずませます。岩盤に力が、かかり続けると、ある時期に、岩盤の一部が、こわれます。このときの揺れ（ゆれ）が、地震です。
海中にあるプレートを 海洋プレート（かいようプレート） と言います。陸地の下にあるプレートを 大陸プレート（たいりくプレート） と言います。
プレートとプレートとが交わるところでは、地震が起きやすいです。日本列島の周囲でも、いくつかのプレートが交わっているので、日本は地震が多いです。日本では、ユーラシアプレートと北アメリカプレートと太平洋プレートとフィリピン海プレートの、あわせて４つのプレートが、日本の下で、押し合っています。
地震の際、地面の一部が切れてずれる場合があります。このような切れた地面の層を 断層（だんそう、英: fault） と言います。断層とは、地層にかぎりません。
断層の原因も、元々は、プレートによる力です。
大きな地震のあとに、断層が生じる場合もあります。
断層は、その断層ができる前の地面を引っ張る力によって、その断層が生じた場合、断層のかたほうがずり落ちるようになりますが、この断層を 正断層（せいだんそう 、normal fault） と言います。
いっぽう、押し合う力によって作られた断層は、断層が押しあがるようになりますが、この断層を 逆断層（ぎゃくだんそう、reverse fault） と言います。
地震の用語
地震は、ひずみに耐え切れ（たえきれ）なくなった地下の岩盤（がんばん）の破壊によって、おこる。その破壊した岩盤の位置（いち）である。したがって、震源は、地中にあるのが、ふつう。
震源の真上にある、地表での位置。
地震が起きた時の、その地震を観測した影響をもとに、震度（しんど、seismic intensity）として階級分けがされている。震度は、エネルギーの大きさとは、関係がない。
日本では、震度は、震度0から震度7までがある。震度には、震度５と震度６で、震度5弱と震度5強があり、震度６弱と震度６強があるので、震度は合計で10段階にわけられている。
震度とは地震の観測場所での地震の影響なので、同じ震源で起きた地震でも、震度の観測場所によって、震度の大きさは違ってくる。
一般に、震源に近い場所ほど、震度は大きくなる。震源から遠くなると、震度は小さくなる。

地震のゆれの大きさを記録する機械を 地震計（じしんけい、seismometers） といいます。
地震のときに、地震計の全部が、ゆれてしまっては、記録のしようがありまえん。
地震計では、地震が来ても、うごかない部分をつくる必要があります。
それには ふりこ のしくみを利用します。ふりこの支点を手で持って、支点をはやく動かしても、ふりこのおもりは、ゆっくりとしか動きません。この現象を利用すれば、地震計で、地震が来てもうごかない部分をつくれます。このような地震でも動かない点のことを不動点（ふどうてん）という。不動点としての おもり に、ペンを取り付けて、自動回転している円筒状の記録用紙に記録している。
一つの振り子だと、一方向のゆれしか記録できないので、3つの振り子と３つの記録用紙を使って、（一つの振り子に、1つの記録用紙を使ってる。）東西方向・南北方向・上下方向の3方向を、地震計は記録している。
日本各地にある、地震計を設置している場所を地震観測点（じしん かんそくてん）と、いいます。
地震のエネルギーの大きさは、マグニチュード（magnitude）という単位で、あらわします。記号は、「M」です。ふつうの地震では、M4～M6くらい。大地震ではM7～M9くらいになる。
マグニチュードが１大きくなると、エネルギーの大きさは、約３１倍から約３２倍になります。なので、マグニチュードが２大きくなると、エネルギーの大きさは、約１０００倍になります。（かけ算で31×31と、32×32とを計算して、確認してみよう。）
マグニチュードと、震度との関係は、よく 例え として、電球の明るさ（ 光度（こうど） ）と、照らされた場所の明るさ（ 照度（しょうど） ）に、たとえられる。電球の明るさが同じでも、照らされた場所の距離が遠ければ、照らされた場所の明るさは減ってくる。
マグニチュードが低くても、震源が内陸で浅いと、被害が大きくなる場合が有る。このような震源が内陸で浅い地震のことを直下型地震（ちょっかがた じしん）という。
1995年の兵庫県南部地震のマグニチュードはM7.2である。2011年の東北太平洋沖地震はM9.0である。なお、新潟県中越地震（2004年）と、新潟県中越沖地震（2007年）は、別の地震。
地震のつたわってくる場合、最初に小さい ゆれ が来てから、しばらくしてから、それより大きなゆれが伝わってくることが多い。
このようなことが起きる理由は、じつは地震のつたわり方には２種類あるからである。
まず、最初の小さなゆれのことを 初期微動（しょきびどう、preliminary tremor）という。
つづけて、やって来る、大きなゆれのことを 主要動（しゅようどう）という。
地震がおきると、先に、P波（ピーは）という速い波が伝わってきてから、あとでS波（エスは）という遅い波が、つたわってくる。
Pは英語で、「最初の」とか「始めの」とかを意味する プライマリー primary という語句の頭文字です。S波のSは、英語で「２番目」とかを意味する セカンド second です。
ここでいう、P波とかS波とかの「波」とは、揺れ（ゆれ）の、伝わり（つたわり）のことである。振動（しんどう）の つたわり のことである。べつに、海の波のような液体が、地中を流れているわけではないので、まちがえないように。
さて、P波は たて波 という伝わり方であり、S波は横波（よこなみ）という伝わり方である。
たて波のP波は、よこ波のS波よりも速度が大きいので、さきにP波がとどき、あとからS波がとどく。このことから、最初に、（プライマリーに、）たて波がとどくので、最初に届く たて波 がP波（primary wave、プライマリーウェイブ）と呼ばれるようになったわけである。
地面の上に、大きな振動をあたえるのは、横波であるS波のほうである。この横波のS波を 主要動（しゅようどう） という。
なので、さきにP波がとどいて少しゆれたあとに、ちょっと時間がたってからS波が来て、S波の主要動で大きく、ゆれる。
最初に縦波のP波がきてから、よこなみのS波がくるまでのあいだを 初期微動（しょきびどう） という。S波が来るまでは、初期微動がつづく。ある地点でのP波とS波との到着時刻の差のことを、初期微動続時間（しょきびどう けいぞくじかん）という。初期微動継続時間とは、つまり、初期微動を感じる長さである。
初期微動継続時間は、震源からの距離に比例することが分かっている。初期微動継続時間が長いほど、震源からの距離も大きい。もし、地震の伝わる速度が分かっていれば、初期微動継続時間によって、震源までの距離を求めることができる。
地震の伝わる速度が分かっていれば、複数の観測地点で初期微動継続時間を測れば、その測定結果から、震源の位置を数学の連立方程式で求めることが出来る。
P波とS波の到着時刻から、震源までの距離を求めるための公式として、つぎのような公式が知られている。
震源までの距離を

d

{\displaystyle d}
 kmとして、P波の速度を

v
p

{\displaystyle v_{p}}
 km/秒 として、S波の速度を

v
s

{\displaystyle v_{s}}
 km/秒 として 、初期微動のつづく時間を

t

{\displaystyle t}
秒とすると、
v
p

⋅
v
s

v
p

−
v
s

{\displaystyle {\frac {v_{p}\cdot v_{s}}{v_{p}-v_{s}}}}
はふつうは 6 km/秒 〜 8 km/秒 で 大森係数（おおもりけいすう） といい、記号で

k

{\displaystyle k}
 と書く。これより、大森公式は
である。
イメージしやすいように、数をいれよう。Kは、だいたい6 km/秒 〜 8 km/秒なので、ここでは、k=7 km/秒としよう。
として、d=震源までの距離(km)で、tは初期微動継続時間（秒）なので、
である。
大森公式を利用すると、いくつもの観測地点で震源までのきょりをもとめると、そこから震源の位置を見いだすことができる。
3つの観測地点からの震源までの距離が求まれば、そこから、連立方程式で、震央および震源の位置を決定できる。
いま、地球上にある、いくつかの大陸は、むかしは、ひとつの大きな大陸だったことがわかっています。そのひとつの大きな大陸のなまえを パンゲア といいます。
ドイツの気象学者のウェゲナーは大西洋をはさんだ両岸の大陸の形状（特にアフリカと南アメリカ）が、ほぼ一致することから、大昔は、このアフリカと南アメリカはおなじ大陸だったのが分裂したのではないか、と考えました。
また、アフリカと南アメリカは、地質や生物の分布も、にていることから、ますます、おなじ大陸と考えるようになりました。
ウェゲナーは、このようなアフリカと南アメリカは、昔はおなじ大陸だったという説を1912年に発表しました。
しかし、当時の人々の理解は得られませんでした。また、ウェゲナー本人も、どのような力で、大陸が動いているのかは、わかりませんでした。
ウェゲナーは大陸が動いていることの証拠を探す探検のためグリーンランドを探検している最中の1930年に、50才でウェゲナーは死んでしまいます。
ウェゲナーの唱えた大陸移動説は、彼の生存中は学会の多数からは、みとめられることはありませんでした。
それから、数十年がたってから、技術の進歩で、海底の研究が進みます。すると、どうやら、海底の奥ふかくから、溶岩が次々と、わき出している場所があることが見つかります。これは 海嶺（かいれい、oceanic ridge） の発見です。大西洋の中央や、太平洋のチリ沖のイースター島の付近など、地球上のいくつかの海底に、海れいは、あります。
いっぽう、海底の奥深くで、地面が地中に引きこまれている場所も見つかります。これが 海溝（かいこう、trench） です。
太平洋のマリアナ諸島の近くのマリアナ海溝や、伊豆・小笠原海溝など、いくつかの海溝が、あります。
海嶺や海溝の研究から、地中や海中のプレートとよばれる岩ばんが動いていることがわかります。
ウェゲナーの大陸移動説は、プレートにのっかった大陸が、プレートごと動くという考え方で説明できるようになりました。
溶岩（ようがん）が、かたまるとき、地磁気の方向で、溶岩がかたまり、溶岩にほんの少しだけ、磁気が、のこります。この、古い地質の磁気の方向をしらべることで、大陸移動説は、証明（しょうめい）されました。
地震はプレートのひずみによって起きることが分かっています。大陸プレートと海洋プレートの押し合いでひずんだプレートが、ひずみに、たえきれなくなって、元にもどるときに、地震が発生します。
そしてプレートをひずませる力の原因は、プレートが地中に引き込まれることです。
プレートの運動によって、地震がおきるという考え方を プレートテクトニクス（英: plate tectonics） と、いいます。
日本列島は、太平洋をとりまく環太平洋造山帯（かんたいへいよう ぞうざんたい、英：circum-Pacific belt または Ring of Fire）という地帯に含まれています。「環太平洋造山帯」という名前のとおり、太平洋をとりまく位置にある造山帯です。
この環太平洋造山帯がある位置は、プレートの境界にあたることが多く、そのため地震や火山も多いです。そのため「環太平洋 火山 帯」という場合もあります。
いっぽう、インド地方にあるヒマラヤ山脈は、アルプス＝ヒマラヤ造山帯という、別の造山帯である。
山の斜面などを切りくずすと、小石や砂、ねんどなどが、層（そう）になっていることがあります。このような地中から出てきた層を 地層（ちそう） とよびます。
地層は、川の流れによってできる。その地層は、今でこそ、地上にあるが、大昔は、海などの底にあったのである。地層は、川の流れなど、水の流れによって、土砂が積もって出来たのである。
実際に、地層の中にある石を見ると、丸みをおびている石が多い。また、魚の骨や、貝のカラなどが見つかる場合もある。
これらの事から、地層が出来上がるには、水の流れが、関わっていることが、予想できるだろう。
では、水の中で、土砂（どしゃ）は、どのように積もっていくのだろうか。これは、実験すれば、答えは分かる。
実験した結果は、石や砂や粘土を混ぜたものを、透明なコップに入れた止まった水の中に入れると、まず、一番下に石が積もる。石の上に砂が積もる。さらに、その砂の上に粘土が積もる。
土砂が海中に流される場合は、陸側の近くの海中に、まず石が多く積もる。少し離れた場所に砂が多く積もる。粘土は、いちばん遠くまで、流されて積もることが知られている。
また、海中の土砂は、より古くに積もった土砂ほど、下に来る。なので、普通は、古い地層ほど、下に来る。
では、もともと海中にあった土砂が、なぜ地上に出てきて、地層として、見られるのだろうか。
地層によって、いくつかの原因があります。
地面が、盛り上がることがあります。この原因は、なんでしょうか。
じつは、地面は動いてるのです。とてもゆっくりですが、動いているのです。地面は、プレートという物の上に乗っかっていて、そのプレートが動いているのです。地球上には、いくつものプレートがあります。プレートと、他のプレートがまじわる所では、プレート同士が押し合う（おしあう）場合もあります。プレート同士が押し合う場合、プレートの上に地面があれば、その地面も押しつけられるので、地面が盛り上がります。こうして、地面が盛り上がる場合があります。
インド地方にあるヒマラヤ山脈は、プレートが押し合って出来た山脈です。インド半島は、約5500年前は、かつて離れていました。
その後、3800年前、2400年前、・・・と、インド半島をのせたプレートの運動によって、インド半島が、ユーラシア大陸に衝突して、インド半島の一部が押し上げられました。こうしてヒマラヤ山脈ができた。ヒマラヤ山脈の化石（fossil）には、アンモナイトの化石もあります。
大地が盛り上がることを隆起（りゅうき）といいます。いっぽう、大地がしずむことを沈降（ちんこう）といいます。
海岸段丘（かいがん だんきゅう）は、海岸線近くの海底が、水のはたらきで平らになったあとに、隆起によって地上に押し上げられて、出来る地形である。隆起された平らな地形の一部は、海水ちかくが侵食を受けて削られ、階段状になっていく。
一方、川沿いにできる河岸段丘（かがん だんきゅう）は、堆積した土砂によって出来た、平らな河原（かわら）が、隆起して、出来る地形である。隆起された平らな地形の一部は、海水ちかくが侵食を受けて削られ、階段状になっていく。
リアス式海岸は、起伏の多い山地が沈降して、できた地形である。
リアス式海岸が、さらに沈降すると、山頂や尾根だけが水面から出るので、多くの小さな島からなる多島海（たとうかい）になる。
地層の層は、水平とは かぎりません。地層が曲がっていて、一部分だけ、盛り上がっている場合もあります。このような地層の形を しゅう曲（しゅうきょく,褶曲） と言います。しゅう曲の原因は、プレートの動きによって、両側から押し付けられる力が加わったからです。
地層のしゅう曲で、山になっている部分を 背斜（はいしゃ） といいます。地層のしゅうきょくで谷になってる部分を 向斜（こうしゃ） といいます。
地層が押し合った場合に、必ずしも曲がるとは限らず、地層が切れる場合もあります。
このような切れてずれた地面を、 断層（だんそう） と言います。断層とは、地層にかぎりません。
断層の原因も、元々は、プレートによる力です。
大きな地震のあとに、断層が生じる場合もあります。
断層にかかる力の方向は、押し付けあう方向だけとは、かぎりません。
地面に、引っ張られる力が加わって、断層ができる場合もあります。
しゅう曲によって、地層の石や砂や粘土の、上下の関係が、曲がったところで、逆転したり、変化することがある。
断層も、地層の石や砂や粘土の、上下の関係が、切れたところで、逆転したり、変化することがある。
動物の肉は、死んでしまうと、すぐに分解されていく。しかし動物の骨は、分解されづらい。地上に骨がある場合は、壊れやすいが、地中にある場合は、骨が、かなり長く、のこる場合もある。
このようにして、大昔の生き物の骨やカラなどが残ったものを 化石（かせき、英語：fossil） という。
骨だけでなく、大昔の貝が残った物も、化石である。
また、大昔の動物の「足あと」などの痕跡（こんせき）でも、大昔の動物の痕跡がキッチリと残っていれば、それらは化石として扱う。
動物にかぎらず、植物などでも、大昔の植物の痕跡（こんせき）なら、化石という。
化石によって、その地層が出きたときの、まわりの環境が分かります。
たとえば、地層の、ある層の部分から、貝の化石が出てきたら、地層の、その層の部分が出きた時期には、その地層は、海底にあった可能性が高いことが分かります。貝のアサリの化石なら、アサリは、海の浅いところにすむので、そういった環境まで、知ることができます。
もし、サンゴの化石があれば、サンゴは、あたたかい地域の海にしか生息しないので、その地層は「昔は海だった」ということと、その化石が出きた時期は、気候があたたかい場所だったことが分かります。サンゴの化石のような、たい積したころの環境をしめすような化石を 示相化石（しそう かせき、facies fossil） といいます。
シジミは、淡水（たんすい）にすむ海である。淡水とは、川や池や湖のような、海水を含まない水である。なので、シジミの化石があれば、そのような環境だったことが分かる。シジミの化石も示相化石である。
地球の年齢は、さまざまな調査で、およそ 45億年 であることが分かっています。
地球上で発見されている、もっとも古い化石は38億年まえの化石といわれています。
それ以前の時代は、岩石そのものが少ない時代です。
人類が出る前の時代などは、文字の記録が残っていないのえ、地質調査などで調べるしかない時代です。このような人類以前の大昔の時代を 地質時代（ちしつじだい、英語：Geologic time scale；Geological age） といいます。
化石を調べて行った結果、時代ごとに特徴のちがいがあることが分かり、地質時代を分けて、先カンブリア時代（（せんカンブリアじだい、Precambrian (age)）と、 古生代（こせいだい、英: Paleozoic era）と、中生代（ちゅうせいだい、英語：Mesozoic era）と、新生代（しんせいだい、英: Cenozoic era）とに、時代を分けています。
サンヨウチュウ （Trilobite、トリロバイト）のさかえた時代は 古生代 です。古生代は、約5億4200万年前から 約2億5100万年前です。
この古生代には、他にも サンゴ や フズリナ や ウミユリ などがさかえました。
古生代にあらわれ始めた シーラカンス（coelacanth） は、いまも、子孫が生きのこっています。
植物では、シダ植物が、さかえました。
中生代（ちゅうせいだい）は、恐竜（きょうりゅう）や、は虫類が、さかえた時代です。
中生代は、約2億5000万年前から約6500万年前までです。
また、中生代の海では、 アンモナイト(Ammonite) が、さかえました。
恐竜の祖先である シソチョウ(Archaeopteryx) が、あらわれた時代も中生代です。
恐竜の化石やシソチョウの化石は、地層の時代を知ることのできる示準化石（しじゅんかせき、index fossil）です。
約6,500万年前から現代までを 新生代（しんせいだい、英: Cenozoic era） といいます。
新生代のうち、約6,500万年前から約200万年前までを第三紀といい、約200万年前から現代までを第四紀と分ける。
第四紀は、人類の祖先が出現し始めた時期です。
第四紀は、ナウマン象やマンモスが出現した時代でもある。
中生代までは、さかえていた恐竜が、新生代に入っては、絶滅（ぜつめつ）します。
また、第四紀は、氷河期（ひょうがき）があった時代です。
氷河期の時代は、海の水面が下がり、日本列島は大陸と地続きになりました。そのため、マンモスなどの動物は、あるいて日本列島にやってきました。
モンモスの化石は、地層の時代を知ることのできる示準化石です。
大昔の化石の年代は、どのようにして分かったのでしょうか？
それは、 放射性元素（ほうしゃせい どういげんそ） というものを分析しています。
放射線を出す元素を、放射性元素（ほうしゃせい どういげんそ）といいます。
たとえばウランという元素が、放射性元素です。
ウランは、時間がたつと、ある割合でこわれて、べつの元素に、かわります。
放射性元素は、時間がたつと、ある割り合いでこわれて、べつの元素に、かわります、
このウランのように、化石や地層のなかにふくまれた放射性元素をだす元素の量をしらべることで、その化石ができてから、どのくらいの時間がたったかを調べることができます。
このような、放射性元素をはかる測定方法を 放射性年代分析（ほうしゃせい ねんだいぶんせき） と、いいます。
川の周りには石が転がっていますね。それは、川の流れにのって石が運ばれてくるからです。
ここでは、流れる水の影響を学びます。
流れる水は、土や砂などを、おしながす・けずりとる・つもらせるの三つのはたらきがあり、頭文字をとってサルのおけつと覚えることができます。
たとえば雨が降った日の水たまりなどをみると、最初は水がたまっていくだけですが、そのうち、水たまりから水があふれて、高いところから低いところに流れていき、とても小さな川のようになります。また、水たまりがいくつもあるので、小さな川もつながっていき、水たまりだったところも、いくつかつながっていきます。
雨が上がってから、水が流れていた水たまりからつくられた小さな流れのあった場所を見ると分かるのですが、流れのあたっところが、けずりとられて、くぼんでいきます。
雨の日の、土の上に出きた水たまりや水の流れなどでは、水が土をけずりとっているので、水は茶色く、にごっています。
流れていった雨水や、水たまりにあった水は、そのあと、どこへ行くかというと、地下にしみこんで行ったり、あるいは、溝などに流んだりします。
雨の日の水たまりからも、「おしながす・けずりとる・つもらせる」の三つの作用が確認できます。
流れる水が地面を、けずり取る作用を しん食（しんしょく、侵食） と言います。
けずり取られた土や砂は、そのまま流れによって下流へと運ばれていきますが、この運ぶ作用を運ぱん（うんぱん、運搬）といいます。
この運ぱんは、水の流れが速いほど、大きな物が運べるようになります。水の流れがおそい場所では、運べなくなるので、その場所に、運んできた物が、たまっていきます。この、流れがおそい場所に、物がたまる作用を たい積（たいせき、堆積） と言います。
けずる作用も、運ぶ作用も、流れが速いほど、強くなる。
川の中での砂や石は、大きさや重さによって流され方がちがう。砂と石なら、砂のほうが流されやすい。このように、つぶが小さな物ほどながされやすい。
ねん土（ねんど、粘土）はつぶ自体は細かいので、かわいた粘土や、固まっていない粘土は、流されやすい。
石でも、小石と大きな石だったら、小さい石ほど流されやすい。
川には曲がっているところがある場合もある。曲がっている川では、外側ほど流れが速く、内側は流れがおそい。
このため、外側はしん食によってけずられるので、がけのように水深が深くなっている。いっぽう、内側はたい積によって、石や砂や粘土がつもっている。このようにして、川の曲がりの内側では、川原（かわら）ができやすい。
川に限らず、流れている物について、流れが始まっている場所を 上流（じょうりゅう） と言います。
たとえば、山から低地へと流れている川だったら、川の上流は、山のほうにあります。
日本の場合、ふつうの川では、川の上流へと、たどっていけば、もっとも上流の場所は、山地です。
このため、川の上流は、かたむきが急で、流れが速いです。水の量は、下流と比べて、上流は少ないです。
上流にある石は、角ばった石が多いです。石は、下流へと近づくに連れて、流れの途中に、石どうしでぶつかったりして、かどが削り取られて丸く小さくなっていきますが、上流ではまだ削られてはいないので、石は角張っていて大きいです。
V字谷 という地形ができやすい。
川が、山から平地に出たあたりを川の中流（ちゅうりゅう）と言います。
中流にある石は、丸まった石が多いです。これは運ぱんのさい中に、石のかどが、石どうしでぶつかったりして、削り取られているからです。
中流での石の大きさも、上流よりかは小さいのが、ふつうです。
また、中流では流れが、ゆるやかになるので、たい積作用も見られやすく、川原がある場合もあります。
川が山地から平地に出た地域の周辺では、土砂などが山側を中心に平地側へ扇状に広がって、たい積した 扇状地（せんじょうち） という地形ができやすいです。
下流では、流れが遅くなり、たい積作用が強まります。また下流での石は、小さく丸い石が多いです。
下流に近づくほど、水量は多くなり、川幅（かわはば）もひろくなります。
地形として、川の下流の周辺では、三角州（さんかくす,river delta）という地形ができやすい。
川は、ふつうは、まっすぐではなく、カーブしているのが、ふつうです。川は、カーブの外側にちかいほど、川の流れ早くて侵食がすすむので、ますますカーブが、はげしくなっていく場合があります。カーブの内側にちかいほうも、たい積が行われるために、ますますカーブが、はげしくなっていきます。
そして、カーブがきつくなりすぎると、そのカーブは、川の本流から外れて、湖になってしまいます。この外れた湖は、カーブをしているので三日月形なので 三日月湖（みかづき こ） といいます。
堆積物が、長い間に押し固められて、できた岩石のことを堆積岩（たいせきがん）という。
堆積岩は、火成岩とはちがい、マグマによる加熱を受けていない。そのため堆積岩の内部には、化石などが残っている場合もある。
れき岩、砂岩、泥岩は、岩石中の粒の大きさによって分類される。
地震のつたわりかたの研究などから、地球の内部には、液体の部分があることが分かっています。
地震の波には、たて波とよこ波がありますが、横波は液体の中をつたわりません。
地球の表面にある、かたい部分を 地殻（ちかく、crust） といいます。地殻のあつさは、陸地では約30kmから約70 kmくらいまでです。
海洋の海底では、約7kmくらいです。
地殻の下には マントル（mantle） という高温の、岩石のようなものでできた物が、あります。マントルは、地殻の下から 2900km くらいまでの深さに、マントルが、あります。
マントルの成分は岩石です。
火山のマグマは、マントルから、できます。
マントルのほとんどは、固体の岩石です。マントルの温度はとても高いのですが、マントルにかかる圧力も高いので、液体にはならずに、マントルは固体なのです。
マグマは、ほとんど固体のマントルの一部が、液体になったものです。
マントルのさらに下には 核（かく） があります。
核は、外側の 外核（がいかく、outer core） と、内側の 内核（ないかく、inner core） とに、わかれます。外核の部分が液体です。
地磁気の原因は、液体の外核が流れ動いていて、そのため核内に電流が流れ、地磁気が発生するのだろう、と考えられています。
核の成分は、鉄やニッケルなどの金属から出来ていると考えられています。
地球の内核は地下5,100 kmから6,400 kmで、固体からなると考えられています。