ふりこの動きと電磁石

日時:2015年 8月 20日(木)13:30~17:00 会場:M102
担当:植松 晴子

 ふりこと電磁石は,どちらも小学校5年で取り扱う内容で,ふりこの周期や電磁石の強さを決める条件が,明確で制御しやすい.一方で,定量的に測定すれば,教科書で説明されていることから外れる結果もしばしば現れる.この研修では,教科書の内容にしたがって,条件を制御しながら,時間をかけて定量的な測定を行った.
 「ふりこの動き」では,大型振子実験器を用いて,ふりこの周期が初期振幅・おもりの質量・ふりこの長さによってそれぞれどう変わるかを測定した.授業の予備実験の意味も込めて,定量的な測定と結果の公正な評価を目指した.実験後に,ふりこの運動の原理を講義し,周期が初期振幅によらず一定となるのは,近似の成り立つ範囲内に限られることを説明した.また,ふりこの長さの選び方,1回の振動をおもりのどの位置で判断するか,二人でどのように役割分担して測定するか等を例に挙げて,測定のしかたによって精度が変わることを説明した.
 「電磁石」は,それぞれにエナメル線を巻いて自作し,電磁石の周囲にできる磁場の様子を観察した.また,巻き数の違いや接続する電池の数によって電磁石の強さがどう変わるかを測った.電磁石の強さは,引き付けられる小さなワッシャ等の数で比較した.ワッシャの数は電池の数に比例しては増えないことが多い.同時に電流を測定し,電流も電池の数に比例して増加してはいないことと対応させた.実験後に,電流の作る磁場について講義した.また,電池の内部抵抗の概念も簡単に紹介し,電流が大きくなると内部抵抗の効果が現れることを説明した.