小学生高学年・中学生を対象とした音の実験から科学の楽しさを学ぶ試み

• Project/Area Number: 23910030
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 教育工学
• Research Institution: Kisarazu National College of Technology
• Principal Investigator: 立石 友二 木更津工業高等専門学校, 教育研究支援センター, 工業高専技術職員
• Project Period (FY): 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2011: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
• Keywords: スピーカー / 振動板 / 音の実験

Research Abstract

○研究の目的
身近にあって、比較的分かりやすいと思われている音について、中学校での音に対する理解度が低いという調査もあり「音や振動」関心興味を持たせる工夫として、小学生高学年・中学生を対象に音の出る装置を自作し、音の実験から科学の楽しさを学ぶ試みを提案する。
○研究方法
太さの異なる導線を用意し、巻数や直径の異なるコイルを作成し抵抗やインピーダンスの測定を行った。材質や形状の異なる磁石の表面磁束密度分布の測定を行った。振動板として、身近にあるペットボトル、空き缶、段ボールなどを用い、スピーカーの試作を行った。試作したスピーカーの音の測定を行った。可視化として、試作品に砂や砂鉄を載せ振動する様子を観察した。体験として、小学生高学年を対象とした、公開講座を実施した。
○研究成果
磁石とコイルの位置関係では、磁石から2mm程度離れたコイルを使用した場合や厚さ方向に浮かせる事で、音が数dB大きくなった。コイルでは、巻数を多くすると導線の長さが長くなり、インピーダンスも増え音が大きくなった。コイルの巻数を同じにして導線を細くした場合、インピーダンスが変化し、音が数dB大きくなった。振動板として、ペットボトル、空き缶、段ボール、お弁当食品トレーなどが利用できた。ラジオの種類によりイヤホン端子の出力インピーダンスが違うため、アウトプットトランスを用いることで音を数dB大きくすることができた。小学生高学年を対象とした体験では、アンケート結果から、自作のスピーカーが簡単に作れた事、自作スピーカーから音が聞こえた事、スピーカー作りを通していろいろなことを知る事ができたなど、音の出る仕組みについて興味を持たせる試みができた。