宇宙を活用した教育実践例

物理学基礎

愛知県・名古屋大学

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概要

愛知県・名古屋大学
非物理系の1年生
40~50人
2012年後期から2013年前期
物理学基礎1;主に力学
物理学基礎2;主に電磁気学
JAXAの資料を用いてはやぶさのイオンエンジンを電磁気学と力学的観点から解説した。
現在、科研費(基盤研究C)の助成を受けて物理学教育の改善を行っている。無重力を利用した教育ビデオを作り、7月のアジア太平洋物理学国際会議(APPC12)で発表し、現在NHKの『特ダネ!投稿Do画』で公開している。(同サイト内で「Weightless World」で検索)
重量が消えても質量が残ることなど、明解に分かるので教育関係者に広く使っていただける。

==教育課題(キーワード)==
イオン・エンジンの推力;
希ガスのイオン化、イオンの電場による加速、運動量保存則、イオンの電離と中性化、化学ロケットと比較した特徴

はやぶさのターゲット・マーカー;
非弾性衝突の応用例、内部摩擦を利用した運動エネルギーの熱エネルギーへの変換

宇宙帆船の推力;
光子の運動量の存在、海のヨットの運動と比較した運動方向の自由度について

宇宙帆船の帆の展開方法;
遠心力の利用例、最も軽量な帆の展開と保持方法について考察
・導入教材として
・発展教材として
「質量の概念」をしっかり把握させることが目的。
また、「もし重力が突然消えたら何が起こるか?」など、日常経験できない状況を設定して考えさせる。

小学生でも理解できるように設定している。
結果が分かり切っていても、見ると楽しい、とのこと。

授業・活動後の先生のご感想、ご要望など

  • 講義で基本的な物理概念を伝えるのに苦心している。
    そこで、直観的に示すために工夫した例のひとつである。
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