(57)【要約】      （修正有）【課題】位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる実験を、簡単な手順で行うことができる知育玩具を提供する。【解決手段】回転軸１０と、回転軸に中心部が固定されており外周部に多数の球保持部１２を有する主動円盤１１と、主動円盤と同心で主動円盤に固定され主動円盤とは反対側の端部に排出口１３２を有すると共に排出口につながり内周面に沿うよう設けられた螺旋体１５，１５ａを有する胴筒１３とを有する回転体１と、球保持部で保持されその重さで主動円盤を回す第１の実験球３と、胴筒の螺旋体の最下部に掛かる位置に収容され、胴筒の回転によって螺旋体で排出口へ向け誘導される第２の実験球４と、回転軸を実験において第２の実験球４が排出口から排出可能な傾斜角度及び排出不可能な傾斜角度で回転自在に支持する軸受孔２２，２３を有する台部２とを備える。【選択図】図１
0003189321.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸に中心部が固定されており外周部に多数の球保持部を有する主動円盤と、該主動円盤と同心で前記主動円盤に固定され、前記主動円盤とは反対側の端部に排出口を有すると共に、該排出口につながり内周面に沿うよう設けられた螺旋体を有する胴筒とを有する回転体と、
前記球保持部で保持され、その重さで前記主動円盤を回す第１の実験球と、
前記胴筒の前記螺旋体の最下部に掛かる位置に収容され、前記胴筒の回転によって前記螺旋体で前記排出口へ向け誘導される第２の実験球と、
前記回転軸を、実験において前記第２の実験球が前記排出口から排出可能な傾斜角度及び排出不可能な傾斜角度で、それぞれ回転自在に支持する軸支部を有する台部とを備える
知育玩具。
【請求項２】
前記球保持部が、前記主動円盤の頂部近傍の前記球保持部にセットした前記第１の実験球がセット位置から前記主動円盤の最下部に移動した後に前記球保持部から脱落するように形成されている
請求項１の知育玩具。
【請求項３】
前記主動円盤において、前記球保持部が円形に配置されている部分の直径が、前記胴筒の直径より径大となるよう形成された
請求項１又は２の知育玩具。
【請求項４】
前記軸支部により支持される前記回転軸の複数の傾斜角に対応し、前記第１の実験球が前記主動円盤を回すときの前記第１の実験球のセット位置から最下部までの落下の高低差を数値で表す第１の指標及び前記胴筒内における第２の実験球のセット位置から排出位置までの上昇の高低差を数値で表す第２の指標を有する
請求項１、２又は３の知育玩具。
【請求項５】
前記台部が、実験において前記球保持部から脱落する前記第１の実験球、又は前記排出口から排出される前記第２の実験球を受けて保持する球受部を有する
請求項１、２、３又は４の知育玩具。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、知育玩具に関するものである。更に詳しくは、位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる実験を、きわめて簡単で分かりやすい手順で行うことができ、失敗もしにくい知育玩具に関する。
【背景技術】
【０００２】
科学を学習する際の様々な実験は、理論だけでは分かりにくい部分、すなわち学習者が実験により表れた現象を体験し、知識として吸収するために重要である。
例えば、物体の位置エネルギーの学習を例にとると、実験によって、物体の位置エネルギーが運動エネルギーに変換されたことを現象として確認できるようにすれば、位置エネルギーに加えて運動エネルギーについても、その概念を効果的に学習することが可能になる。
このような、位置エネルギーに係わる実験を行うための実験具としては、特許文献１に開示されたものを一例として挙げることができる。
【０００３】
特許文献１記載の実験具は、台<1>に取り外し可能なように支柱<2>を垂直に取り付け、支柱<2>の上部には支え棒<3>の中間部分を動かぬように取り付け、支柱<2>の中間部分には、２本のガイド棒<5>を取り付け、支え棒<3>から２組の振り子の吊り糸<6>をガイド孔<7>に通して取り付けた構造を有しており、小学校の理科教育で、振り子のおもりが持つ位置エネルギーを、他の物体と衝突させ、その物体が水平に移動する間に摩擦によって物体が止まるまでの距離を計測する事で、位置エネルギーから運動エネルギーに変換されたことやそのエネルギー量を学習させることができ、簡単におもりの位置エネルギーの概念が分かるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１９４２４号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１記載の実験具には、次のような課題があった。すなわち、実験具を使用して、位置エネルギーについて（付随的に運動エネルギーについても）学習する実験を行う際には、複数の振り子を同時に用いることによって視覚的に学習できるとはいえるが、振り子の振れ幅を設定するための「おもりの高さ表示具」、おもりの位置を求めるための「分度器」、あるいはおもりを衝突させた木片等の物体を滑らせる「滑走レール」等、実験に必要な補助具の種類が多く、実験の手順が複雑且つ煩雑になっていた。
このため、実験途中で失敗する可能性も高いので、上記のように小学校の理科教育で使用する実験具としては、この点において充分ではなく、改良の余地があった。
【０００６】
本考案は、以上の点に鑑みて創案されたものであり、位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる実験を、きわめて簡単で分かりやすい手順で行うことが可能で、失敗もしにくい知育玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本考案は、回転軸と、該回転軸に中心部が固定されており外周部に多数の球保持部を有する主動円盤と、該主動円盤と同心で前記主動円盤に固定され、前記主動円盤とは反対側の端部に排出口を有すると共に、該排出口につながり内周面に沿うよう設けられた螺旋体を有する胴筒とを有する回転体と、前記球保持部で保持され、その重さで前記主動円盤を回す第１の実験球と、前記胴筒の前記螺旋体の最下部に掛かる位置に収容され、前記胴筒の回転によって前記螺旋体で前記排出口へ向け誘導される第２の実験球と、前記回転軸を、実験において前記第２の実験球が前記排出口から排出可能な傾斜角度及び排出不可能な傾斜角度で、それぞれ回転自在に支持する軸支部を有する台部とを備える知育玩具である。
【０００８】
（２）本考案は、前記球保持部が、前記主動円盤の頂部近傍の前記球保持部にセットした前記第１の実験球がセット位置から前記主動円盤の最下部に移動した後に前記球保持部から脱落するように形成されている構成とすることもできる。
【０００９】
この場合は、第２の実験球の運動エネルギーに変換できる位置エネルギーを第１の実験球によって発生させる際に、主動円盤の大きさを最大限に利用することができるので、例えば同じ大きさの位置エネルギーを得る場合では、知育玩具をよりコンパクトにすることができる。
【００１０】
（３）本考案は、前記主動円盤において、前記球保持部が円形に配置されている部分の直径が、前記胴筒の直径より径大となるよう構成することもできる。
【００１１】
この場合は、第１の実験球のセット位置を高めることで、第１の実験球が有する位置エネルギーを大きくすることができ、これにより第２の実験球の動き（上昇移動距離）を大きくすることができるので、実験を行う人にとってより分かりやすい実験が可能になる。また、第１の実験球により回転体を回すときの回転モーメントをより大きくすることができるので、回転体を確実に回すことが可能になる。
【００１２】
（４）本考案は、前記軸支部により支持される前記回転軸の複数の傾斜角に対応し、前記第１の実験球が前記主動円盤を回すときの前記第１の実験球のセット位置から最下部までの落下の高低差を数値で表す第１の指標及び前記胴筒内における第２の実験球のセット位置から排出位置までの上昇の高低差を数値で表す第２の指標を有する構成とすることもできる。
【００１３】
この場合は、第２の実験球が排出口から排出される場合と排出されない場合とで、第１の実験球が前記主動円盤を回すときの高低差と、第２の実験球が上昇移動するときの高低差を比較することで、第１の実験球の位置エネルギーが第２の実験球の運動エネルギーに変換される際、摩擦等により損失するエネルギーがどの程度か、あるいは上記高低差同士の差がどの程度であれば第２の実験球が排出口から排出できるのか等を、実験を行う人が数値として認識することができるので、感覚的に分かりやすい利点がある。
【００１４】
（５）本考案は、前記台部が、実験において前記球保持部から脱落する前記第１の実験球、又は前記排出口から排出される前記第２の実験球を受けて保持する球受部を有する構造とすることもできる。
【００１５】
この場合は、実験で使用し知育玩具から脱落又は排出された各実験球を球受部で留め置くことができるので、各実験球が知育玩具を置く机やテーブルの上で転がるようなこともなく、実験球の紛失も防止できる。
【００１６】
（作用）
本考案の知育玩具の作用を説明する。
知育玩具を使用し、位置エネルギー及び運動エネルギーの実験を行う場合は、まず、台部を水平な面に据え置き、回転軸を、実験において第２の実験球が排出口から排出可能な傾斜角度（例えば２５°）となるよう軸支部で支持する。次に、第２の実験球を胴筒の螺旋体の最下部に掛かる位置に収容する。このとき、螺旋体の最下部が、胴筒の内底部で第２の実験球に掛かるようにセットする。
【００１７】
実験を行う人が、回転体を手で止める等してこの状態を維持しながら、今度は第１の実験球を主動円盤の上部に位置する球保持部に入れて保持させる。このとき、第１の実験球を保持させる球保持部の位置は、主動円盤の頂部ではなく、主動円盤すなわち回転体を決まった方向に回転させるように、上記頂部から回転方向側にややずれて若干低くなった球保持部に保持させるようにする。
【００１８】
そして、上記状態の維持を解除すると、第１の実験球の重さで回転体は回り、胴筒内の第２の実験球は、螺旋体に誘導されて排出口の方向へ移動する。すなわち、第１の実験球の位置エネルギーが第２の実験球の運動エネルギーに変換され、第１の実験球が落下することで位置エネルギーが小さくなるにつれて、第２の実験球の運動エネルギーが大きくなり、ついには排出口まで上昇移動して排出口から排出される。
【００１９】
なお、上記第１の実験球の位置エネルギーが第２の実験球の運動エネルギーに変換される際には、摩擦（軸支部と回転軸の摩擦、あるいは第２の実験球と螺旋体の摩擦等）によるエネルギーの損失を伴うので、仮に第１の実験球と第２の実験球の質量が同じ場合、第２の実験球を排出口から排出しようとすれば、第２の実験球が上昇するときの高低差が、第１の実験球が落下し主動円盤を回すときの高低差（落差）より小さくなるように設定する必要があるのはいうまでもない。
【００２０】
次に、上記実験と比較するために、回転軸を、実験において第２の実験球が排出口から排出不可能な傾斜角度（例えば３０°）となるよう軸支部で支持する。これにより、上記実験の場合と比較して、第２の実験球のセット位置から排出位置までの上昇の高低差は大きくなるが、反対に主動円盤の水平面に対する角度は小さくなるので、第１の実験球のセット位置から最下部までの落下の高低差は小さくなる。
【００２１】
後は上記実験と同様に、第２の実験球を胴筒の螺旋体の最下部に掛かる位置に収容し、第１の実験球を主動円盤の上部に位置する球保持部に入れて保持させ、第１の実験球の重さで回転体を回すようにする。これにより、胴筒内の第２の実験球は、螺旋体に誘導されて排出口の方向へ移動する。すなわち、第１の実験球の位置エネルギーが第２の実験球の運動エネルギーに変換され、第１の実験球が落下することで位置エネルギーが小さくなるにつれて、第２の実験球の運動エネルギーが大きくなる。
【００２２】
しかし、この場合は、第１の実験球の位置エネルギーのうち、第２の実験球の運動エネルギーに変換される位置エネルギーが、上記のように高低差が小さくなっていることで小さくなり、しかも第２の実験球を排出するために必要な運動エネルギーは、高低差が大きくなっていることで大きくなっているので、第２の実験球は排出口まで上昇移動することができず、排出口から排出されない。
【００２３】
このように、本考案の知育玩具によれば、第２の実験球が排出口から排出される場合と排出されない場合の第１の実験球の高低差の違い、あるいは第２の実験球の高低差の違いを比較することで、位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる。また、その手順もきわめて簡単で分かりやすく、失敗もしにくい。
【考案の効果】
【００２４】
本考案は、位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる実験を、きわめて簡単で分かりやすい手順で行うことが可能で、失敗もしにくい知育玩具を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本考案に係る知育玩具の一実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す知育玩具を回転軸の傾斜角度が２５°になるようにしたときのセット時及び回転体の回転角１８０°における実験球の位置を示す正面視説明図である。
【図３】図１に示す知育玩具を回転軸の傾斜角度が２５°になるようにしてセットしたときの回転体の回転角２７０°における実験球の位置を示す正面視説明図である。
【図４】回転体の構造及び実験に伴う実験球の位置の移り変わりを示す説明図である。
【図５】図１に示す知育玩具を回転軸の傾斜角度が３０°になるようにしたときのセット時及び回転体の回転角１８０°における実験球の位置を示す正面視説明図である。
【図６】図１に示す知育玩具を回転軸の傾斜角度が３０°になるようにしてセットしたときの回転体の回転角２７０°における実験球の位置を示す正面視説明図である。
【考案を実施するための形態】
【００２６】
本考案を図面に示した実施の形態に基づき詳細に説明する。
図１、図２及び図３を参照する。
知育玩具Ａは、回転体１と、回転体１を回転自在にセットする台部２及び第１の実験球３、第２の実験球４を備えている。第１の実験球３及び第２の実験球４は、金属製の球体である。なお、第１の実験球３及び第２の実験球４は、本実施の形態では同じ大きさで同じ重さであるが、後で説明する実験１及び実験２を同様に行うことができれば、大きさ、重さを違えてもよい。
【００２７】
回転体１は、金属製の回転軸１０を有している。回転軸１０の一端部（図２で左側の端部）は、円錐面状に尖らせてあり、他端部は軸線と直交する方向で切断されている。
回転軸１０の一端部寄りには、上記尖った部分からやや距離をおいて、主動円盤１１が固定されている。主動円盤１１は、中心部に回転軸１０を貫通させて固定された円板１１０を有し、円板１１０の外周部に沿う一方の面（内面：図２で右側の面）には、多数の球保持部１２が形成されている。球保持部１２は、円板１１０の全周にわたり一定間隔で設けられている。
【００２８】
各球保持部１２は、各球保持部１２の底を形成する円形の底板１２０を有している。底板１２０は、円板１１０の外径よりやや径小に形成されており、円板１１０の上記一方の面に円板１１０と同心となるように、且つ板部が円板１１０から直角に立ち上がるようにして固定されている。そして、この底板１２０と円板１１０に渡すように、長板１２１ａと短板１２１ｂからなるＬ字型の区画板１２１が円板１１０の周方向へ一定間隔で固定されている。
【００２９】
各区画板１２１の間には、第１の実験球３を収容する空間１２２が形成され、円板１１０の外周部と面一になる各短板１２１ｂの間には、第１の実験球３が脱落するときに通る通過口１２３が形成されている。なお、回転体１を台部２にセットしたときには、円板１１０の上記一方の面は、常に斜め上方を向くので、実験中において球保持部１２で保持されている第１の実験球３は常に円板１１０に当接しており、斜め上方へ脱落することはない。
【００３０】
主動円盤１１の円板１１０には、円板１１０と同心で胴筒１３が固定されている。胴筒１３の内側には、胴筒１３と同心で径小の芯筒１４が回転軸１０に対し固定されている。胴筒１３と芯筒１４の他端部（図２で右側端部）は、端板１３０、１４０で塞がれており、回転軸１０は、これら端板１３０、１４０の中心を貫通している。回転軸１０は、図２に示すように回転体１の両端から突出させてある。
【００３１】
芯筒１４の外面側には、全長にわたり帯板で形成された二条の螺旋体１５、１５ａが固定されている。螺旋体１５、１５ａは、互いに軸周方向へ１８０°隔てた位置に固定されており、それぞれ四分の三ピッチに設定されている。螺旋体１５、１５ａの外縁と胴筒１３内面との間には、第２の実験球４が通り抜けられない若干の隙間が形成されている。
【００３２】
胴筒１３の円板１１０側の端部寄りの胴部（筒部）には、それぞれ螺旋体１５、１５ａの始点部分に対応して四箇所に、第２の実験球４を入れる平行四辺形の投入口１３１が形成されている。また、胴筒１３の円板１１０とは反対側の端部寄りの胴部（筒部）には、それぞれ螺旋体１５、１５ａの終点部分に対応して二箇所に、第２の実験球４を排出する排出口１３２が形成されている。
【００３３】
なお、回転体１は、本実施の形態では回転軸１０及び螺旋体１５、１５ａを除く部分が透明なプラスチック製であるが、少なくとも胴筒１３が透明であれば第２の実験球４の状態や動きを視ることができるので、主動円盤１１等、他の部分は不透明であってもよい。
【００３４】
台部２は、台板２０を有している。台板２０は、長方形状の底板２０１を有し、その縁部には全周にわたり上面側に立ち上がるように堤板２０２が形成されている。これにより、台板２０の上側は、各実験球３、４が落ちたときに台板２０の外部へ転がり出ないようにする球受部２０３となっている。
【００３５】
台部２は、上記回転体１を回転自在に支える支持部材２１を有している。支持部材２１は、台板２０に固定されているベース部２１０と、その両端から立ち上げて形成されている支柱部２１１、２１２を有している。一方の支柱部２１１は、中間部（やや下寄り）で外側（図２で左側）へ向け、鉛直方向に対し約３０°で折り曲げられている。
【００３６】
そして、支柱部２１１の上部側の一方の面（図２で右側の面）には、上下二箇所に軸支部である軸受孔２２、２３が形成されている。軸受孔２２、２３は、回転軸１０の円錐面状に尖らせた先端部が円滑に回転するように、円錐凹面状に形成されている。上側の軸受孔２２は、後述する軸受凹部２４と協働して回転軸１０を水平面に対し２５°で傾斜した状態で支持する孔である。また、下側の軸受孔２３は、後述する軸受凹部２４と協働して回転軸１０を水平面に対し３０°で傾斜した状態で支持する孔である。
【００３７】
また、他方の支柱部２１２は、上部寄りにおいて内側（図２で左側）へ向け、鉛直方向に対し約６０°で折り曲げられている。この折り曲げ部は、先端寄りで更に斜め上方へ折り曲げられ、先端縁の中央には、半円形に切り欠かれた軸受凹部２４が形成されている。上記回転体１は、回転軸１０の一方側の尖った先端を軸受孔２２又は軸受孔２３に入れ、他方側の端部寄りを軸受凹部２４に嵌め入れて回転自在に軸支される。
【００３８】
なお、支柱部２１１の正面側には、軸受孔２２、２３に対応して角度指標板２２０、２３０が固定されている。上側の白色の角度指標板２２０には、回転軸１０の角度を表す「２５°」の文字が黒色で表示されている。また、下側の灰色の角度指標板２３０には、回転軸１０の角度を表す「３０°」の文字が白色で表示されている。
【００３９】
支柱部２１２の正面側には、一方側（図２で左側）に突出して落差指標板２５１、２５２が固定され、他方側に突出して上昇指標板２５３、２５４が固定されている。
【００４０】
上側の白色の落差指標板２５１には、回転軸１０を２５°で軸支したときの第１の実験球３が主動円盤１１を回す範囲での高低差（落差）を表す「２４０」の文字と下向きの矢印（第１の実験球３の移動方向）が黒色で表示されている。「２４０」は、２４０ｍｍの意味である。また、下側の灰色の落差指標板２５２には、回転軸１０を３０°で軸支したときの第１の実験球３が主動円盤１１を回す範囲での高低差（落差）を表す「２３０」の文字と下向きの矢印が白色で表示されている。「２３０」は、２３０ｍｍの意味である。
【００４１】
また、上側の白色の上昇指標板２５３には、回転軸１０を２５°で軸支したときの第２の実験球４が螺旋体１５、１５ａにより上昇する際の排出位置までの高低差を表す「１３５」の文字と上向きの矢印（第２の実験球４の移動方向）が黒色で表示されている。「１３５」は、１３５ｍｍの意味である。下側の灰色の上昇指標板２５４には、回転軸１０を３０°で軸支したときの第２の実験球４が螺旋体１５、１５ａにより上昇する際の高低差を表す「１５０」の文字と上向きの矢印が白色で表示されている。「１５０」は、１５０ｍｍの意味である。
【００４２】
上記のように、角度指標板２２０、２３０の色分けに対応して落差指標板２５１、２５２、上昇指標板２５３、２５４も同様に色分けすることで、回転体１の傾斜角度が２５°のときと３０°のときの第１の実験球３の落差と第２の実験球４の排出位置までの上昇幅を簡単に見分けることができ、認識しやすい。
【００４３】
（作用）
図１ないし図６を参照して、知育玩具Ａの作用について説明する。
知育玩具Ａを使用し、位置エネルギー及び運動エネルギーの実験を行う場合は、まず、台部２を机やテーブル等の水平な面に据え置く。
【００４４】
〔実験１〕第２の実験球を排出することができる実験を行う場合
まず、図１ないし図４を参照して、第１の実験球３の位置エネルギーを第２の実験球４の運動エネルギーに変換して、第２の実験球４を排出口１３２から排出できる実験を行う場合を説明する。
【００４５】
回転体１の回転軸１０を、実験において第２の実験球４が排出口１３２から排出可能な傾斜角度（本実施の形態では２５°）となるよう回転自在に支持する。すなわち、回転軸１０の尖った先端部を上側の軸受孔２２に入れ、反対側の端部寄りを軸受凹部２４に嵌め入れて、回転軸１０を水平面に対し２５°で傾斜した状態で支持する。
【００４６】
次に、第２の実験球４を投入口１３１から胴筒１３の内部の螺旋体１５（又は１５ａ）の最下部に掛かる位置に収容する。このとき、螺旋体１５の最下部が、胴筒１３の内底部で第２の実験球４に掛かるようにセットする（図１、図２参照）。このセット状態では、回転体１の傾斜角度が２５°なので、同じ白色の角度指標板２２０、落差指標板２５１及び上昇指標板２５３により、第１の実験球３の落差が２４０ｍｍであり、第２の実験球４の排出までの上昇幅が１３５ｍｍであることを確認する。
【００４７】
そして、実験を行う人が、回転体１を手で止める等してこの状態を維持しながら、今度は第１の実験球３を主動円盤１１の上部に位置する球保持部１２の空間１２２に入れて保持させる。このとき、第１の実験球３を保持させる球保持部１２の位置は、主動円盤１１の頂部（一番高い所）ではなく、主動円盤１１すなわち回転体１を決まった方向（図４の矢印方向）に回転させるように、前記頂部から回転方向側にややずれて低くなった球保持部１２（セット位置：図４で始点位置）に保持させるようにする。
【００４８】
上記状態の維持を解除すると、第１の実験球３の重さで回転体１は矢印方向へ回り、胴筒１３内の第２の実験球４は、螺旋体１５に誘導されて排出口１３２の方向へ移動する。すなわち、第１の実験球３の落下（下方へ回転移動）することで、その位置エネルギーが回転体１及び第２の実験球４の運動エネルギーに変換され、第１の実験球３が落下することで位置エネルギーが小さくなるにつれて、第２の実験球４の運動エネルギーが大きくなる。
【００４９】
なお、第２の実験球４は、主動円盤１１の最下部（図４で終点位置）に移動した後は、慣性（又は惰性）で主動円盤１１を回転させながら脱落位置で通過口１２３を通り、球保持部１２から脱落する。回転体１は、慣性で更に回り、始点から四分の三周（２７０°回転）したところで、全長が四分の三ピッチの螺旋体１５に誘導された第２の実験球４は、ちょうど排出口１３２の高さまで上昇移動しており、排出口１３２から排出される。
【００５０】
なお、上記第１の実験球３の位置エネルギーが第２の実験球４の運動エネルギーに変換される際には、例えば軸受孔２２、軸受凹部２４と回転軸１０の摩擦、あるいは第２の実験球４と螺旋体１５の摩擦等によるエネルギーの損失を伴うので、第２の実験球４を排出口１３２から排出しようとすれば、第２の実験球４が上昇するときの高低差が、第１の実験球３が落下し主動円盤１１を回すときの高低差（落差）より小さくなるように設定する必要があるのはいうまでもない。
【００５１】
〔実験２〕第２の実験球を排出することができない実験を行う場合
次に、上記実験１と比較するために、図５及び図６を参照して、第１の実験球３の位置エネルギーを第２の実験球４の運動エネルギーに変換して、第２の実験球４を排出口１３２から排出できない実験を行う場合を説明する。
【００５２】
回転体１の回転軸１０を、実験において第２の実験球４が排出口１３２から排出可能な傾斜角度（本実施の形態では３０°）となるよう回転自在に支持する。すなわち、回転軸１０の尖った先端部を下側の軸受孔２３に入れ、反対側の端部寄りを軸受凹部２４に嵌め入れて、回転軸１０を水平面に対し３０°で傾斜した状態で支持する。
【００５３】
これにより、上記実験１の場合と比較して、第２の実験球４のセット位置から排出位置までの上昇幅は大きくなるが、反対に主動円盤１１の水平面に対する角度は小さくなるので、第１の実験球３のセット位置から最下部までの落差は小さくなる。
【００５４】
これを具体的に確認すると、このセット状態では、回転体１の傾斜角度が３０°なので、同じ灰色の角度指標板２３０、落差指標板２５２及び上昇指標板２５４により、第１の実験球３の落差が２３０ｍｍであり、第２の実験球４の排出までの上昇幅が１５０ｍｍであることが確認できる。つまり、実験１のセット状態から、第２の実験球４のセット位置から排出位置までの上昇幅は１５ｍｍ大きくなっており、第１の実験球３のセット位置から最下部までの落差は１０ｍｍ小さくなっており、第２の実験球４を排出するための条件が悪くなっていることが分かる。
【００５５】
後は上記実験１と同様に、第２の実験球４を胴筒１３の螺旋体１５の最下部に掛かる位置に収容し、第１の実験球３を主動円盤１１の上部に位置する球保持部１２に入れて保持させ、第１の実験球３の重さで回転体１を回すようにする。これにより、胴筒１３内の第２の実験球４は、螺旋体１５に誘導されて排出口１３２の方向へ移動する。すなわち、第１の実験球３の位置エネルギーが第２の実験球４の運動エネルギーに変換され、第１の実験球３が落下することで位置エネルギーが小さくなるにつれて、第２の実験球４の運動エネルギーが大きくなる。
【００５６】
しかし、この場合は、第１の実験球３の位置エネルギーのうち、第２の実験球４の運動エネルギーに変換される位置エネルギーが、上記のように落差が小さくなっていることで小さくなり、しかも第２の実験球４を排出するために必要な運動エネルギーは、上昇幅が大きくなっていることで大きくなっているので、図６に示すように第２の実験球４は排出口１３２まで上昇移動することができず、排出口１３２から排出されない。
【００５７】
このように、知育玩具Ａによれば、第２の実験球４が排出口１３２から排出される場合と排出されない場合の第１の実験球３の落差の違い、あるいは第２の実験球４の上昇幅の違いを比較することで、位置エネルギー及び運動エネルギーの概念について視覚的且つ体験的に学習することができる。また、その手順も上記のようにきわめて簡単で分かりやすく、失敗もしにくい。
【００５８】
本明細書で使用している用語と表現は、あくまでも説明上のものであって、なんら限定的なものではなく、本明細書に記述された特徴およびその一部と等価の用語や表現を除外する意図はない。また、本考案の技術思想の範囲内で、種々の変形が可能であるということは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５９】
Ａ  知育玩具
１  回転体
１０  回転軸
１１  主動円盤
１１０  円板
１２  球保持部
１２０  底板
１２１  区画板
１２１ａ  長板
１２１ｂ  短板
１２２  空間
１２３  通過口
１３  胴筒
１３０  端板
１４  芯筒
１４０  端板
１５、１５ａ  螺旋体
１３１  投入口
１３２  排出口
２  台部
２０  台板
２０１  底板
２０２  堤板
２０３  球受部
２１  支持部材
２１０  ベース部
２１１、２１２  支柱部
２２、２３  軸受孔
２２０、２３０  角度指標板
２４  軸受凹部
２５１、２５２  落差指標板
２５３、２５４  上昇指標板
３  第１の実験球
４  第２の実験球
【図１】
0003189321.tif 000003
【図２】
0003189321.tif 000004
【図３】
0003189321.tif 000005
【図４】
0003189321.tif 000006
【図５】
0003189321.tif 000007
【図６】
0003189321.tif 000008