昭和初期の物理実験機器の復元による原理の理解とものづくりを重視した指導方法の開発

通过恢复昭和初期的物理实验设备，开发强调原理和制造理解的教学方法

• 批准号: 19912005
• 负责人: 足利 裕人
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: 鳥取県立鳥取工業高等学校
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19912005/
• 关键词: 熱電流計; 熱起電力; カライドフォン

1 熱電流計の復元銅-コンスタンタン熱電対で発生させた大電流を電源とする磁石で,5kgの鉄を持ち上げる印象深い教具を復元した。直径10mmの銅棒を曲げてU字型のコイルを作り,そのほぼ中央部に直径5mmのコンスタンタン棒4本を並列に銀ロウ付けした。ガスバーナーで銅棒の一端を加熱し,他端を氷水で冷却した。銅-コンスタンタンの接合部は高温側232℃,低温側37℃(室温20℃)であったことから熱起電力を9mVと見積もった。生じた磁界により5kgの鉄を持ち上げることができた。U字型コイル中心部の磁界の強さをガウスメーターで測定し,30ガウスの値を得た。ビオ・サバールの式による計算から,回路に流れた電流を110Aと見積もった。生じた電力はほぼ1Wであった。物理IIの「電流による磁界」を中心に,(1)電流が磁気の大きさを決めていること,(2)起電力は小さくても太くて低抵抗の銅には大電流が生じることを教えるよい教具となった。2 ホイートストン氏カライドフォンの復元棒の一端が固定された片持ち梁構造の長方形断面を持つ棒の先端が,断面の縦横比に相当したリサージュ図形を描く教具を復元した。3mm四方の断面で30cmの長さの鉄棒を,研削盤で1:1(3×3mm),2:1(3×1.5mm),3:2(3×2mm),4::3(3×2.25mm),5:4(3×2.4mm),6:5(3×2.5mm)に精密に削り,棒の先端を黄色に着色して残像効果を高めた。断面の縦横方向の振動数が板厚に1次で効くという理論どおり,断面の対角線方向に力を加えて離すなどの弾き方によって,縦横の減衰振動の位相差の異なるリサージュ図形が得られた。物理IIの「単振動」や,物理Iの「交流」の単元で周波数の測定にリサージュ図形が利用できることを,分かりやすく説明する教具となった。これらの研究成果は,日本物理教育学会誌「物理教育」にて発表の予定である。

1. Thermal current meter for copper recovery-- The copper rod with a diameter of 10mm is curved into a U-shape, and the copper rod with a diameter of 5mm is arranged in the middle of the copper rod. One end of the copper rod is heated, and the other end is cooled. The copper-copper junction is 232℃ on the high temperature side and 37℃ on the low temperature side (room temperature 20℃). The magnetic field is 5kg. The magnetic field strength of the center of the U shape is determined by 30 degrees. The current in the loop is 110A. 1W Physics II: Current and magnetic field: (1) Current and magnetic field: (2) Electric field: low resistance copper: high current: high resistance copper: high resistance: high resistance: high 2. One end of the composite rod is fixed to the plate. The rectangular section of the composite rod is fixed to the tip of the plate. The transverse ratio of the cross section is equivalent to the shape of the composite rod. 3mm square cross section 30cm long iron rod, grinding disc 1:1(3×3mm), 2:1(3× 1.5 mm), 3:2(3×2mm), 4:3(3× 2.25 mm), 5:4(3× 2.4 mm), 6:5(3× 2.5 mm) precision cutting, rod tip yellow colored residual image fruit high. The number of vibrations in the transverse direction of the cross section is equal to the first order of the plate thickness. The force in the transverse direction of the cross section is equal to the first order of the plate thickness. Physics II "single vibration" and physics I "single cycle" measurement of the use of different types of teaching methods. The results of this research are published in the journal "Physics Education" of Japan Physical Education Society.