＜ものの光学的・電気的・磁気的性質とその応用＞を学習する実験教材の開発

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21500821
• Research Institution: Miyagi University of Education
• Principal Investigator: 千葉 芳明 宮城教育大学, 教育学部, 教授 (40113881)
• Project Period (FY): 2009-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: 光実験教材 / 磁気実験教材 / 電気実験教材 / 磁気ー光効果 / ファラデー回転 / 物理教育 / 応用物理教育

Research Abstract

１．スライドプロジェクターを活用した光と電気の実験教材の開発と授業の実践。主な内容は１)ガラスプリズムと小型水箱を用いて、ガラスと水の屈折率の相違点を測定し、屈折率が物質の種類や温度に依存することを調べる教材。２）CDや格子を用いて光の回折像を観測し、光の波動性の理解を深める教材。回折縞の間隔から赤、緑、青の光の波長の比を求める教材。水中では光の波長が空気中の3/4 に変化することから、物質中を伝わる光の振動数が保存されること示す簡易教材。３）電球とＬＥＤの電圧と電流の関係から、抵抗の値が温度に依存すること理解し、金属とLEDの発光現象の相違点について学ぶ教材。４）太陽電池の出力特性から、光電流の性質や光-電気エネルギー変換の原理や太陽定数、発電効率について学ぶ教材。５）偏光による着色現象を導入として、光が横波として伝わり、光の振幅と明るさの関係を追究する教材。
２.光と色の性質のその応用を学習する実験教材の研究。１）プリズムを用いて光を明瞭の分光し、虹を観測することからはじめる実験教材。２）光の３原色とインクの３原色の相違点から着色現象を学習する教材の開発。
３．身近なものの発光、透過、吸収、反射現象を観測し、その原理を学習するする実験教材の開発。１）分光器の使い方や原理を理解するための教材や実験データを解析する教材の検討。２）豆電球の発光スペクトルから、プランクの法則やウィーンの変位則を追究する実験の開発。
４．光の偏光面が磁場によって回転するファラデー効果の観測から＜磁気と光の相互作用＞を追究する実験教材の研究。
５. 小型電磁石の開発。１）ソレノイドコイルと低周波発信器を用いて、アンペールの法則、磁気と磁石の相互作用を学習する教材の開発。２）ホール素子を用いて、電流と磁界の相互作用の学習教材の研究。３）長時間使用できる小型水冷式電磁石の開発とそれを用いた磁気光効果の研究。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。