(57)【要約】      （修正有）【課題】胴部を支点とした左右、前後周りのモーメントを釣り合わせる工作を通じて、てんびんとてこの学習ができる、てんびんの原理を利用した３種類の学習教材を提供する。【解決手段】所定形状を有する胴部１０と、胴部の左右から斜め下向きに対称配置され、胴部を支点とした左右周りのモーメントが等しい側腕部１１と、側腕部の前方または後方に配置され、胴部を支点とした前後周りのモーメントを釣り合わせる調整腕部１２と、胴部の支点から重心方向に突出配置させた脚部１３とから構成し、脚部を支点として揺動自在に自立させる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
所定形状を有する胴部と、当該胴部の左右に配置され、当該胴部を支点とした左右周りのモーメントが釣り合う側腕部と、当該胴部に配置され、当該胴部を支点とした側腕部と前後周りのモーメントが釣り合う調整腕部とから構成され、当該胴部を支点として揺動自在に自立するてんびんの原理を利用した学習教材。
【請求項２】
当該胴部の支点付近から重心方向に脚部を突出配置させて、当該脚部を支点として揺動自在に自立する請求項１記載のてんびんの原理を利用した学習教材。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、「てんびんとてこ」の理科教材として、あるいは図工や総合的な学習の時間の教材等として好適な、てんびんの原理を利用した学習教材である。
【背景技術】
【０００２】
わたしたちの身の回りには、てんびんの原理を利用した玩具、遊具、日用品が数多く存在している。一例として挙げれば、やじろべえ、シーソー、はさみ、ラジオペンチ、釘ぬき、栓ぬきである。
例えば、やじろべえでは支点となる人形等の左右に横棒を取り付け、その棒の両端におもりを設けて左右のモーメントが釣り合って自立する。これは、やじろべえ全体の重心が、やじろべえを支える支点より下にあるため、傾いたときに元に戻そうとするモーメントが作用するためである。
文献１には、鑑賞物に固定された支点で自立して自然にバランスをとり、揺動後に直立状態に復元する紙製の組立式やじろべえが開示されている。
【特許文献１】実用新案登録第３０２５１４１号、図面１など。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００３】
教育現場においては、様々な教材を活用して児童が興味を持って学習できるように配慮しているが、物質的に恵まれた現代の児童一人一人が意欲を持って主体的に学習活動に取り組める質の高い教材が求められている。文献１の教材ではやじろべえを組み立てるだけで釣り合いが取れてしまうため単なる工作でしかない。やじろべえをどのように組み立てるとうまく釣り合うかを考えさせ、さらに支点として適した位置を探させるというような、学習効果を高める視点が欠けており、児童の学習意欲も高まりにくいという欠点があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで、本考案者は、実際に工作しながらてんびんとてこの学習ができる、てんびんの原理を利用した学習教材を提供するものである。
【０００５】
本考案によるてんびんの原理を利用した学習教材の第一構成は、所定形状を有する胴部と、当該胴部の左右に配置され、当該胴部を支点とした左右周りのモーメントが釣り合う側腕部と、当該胴部に配置され、当該胴部を支点とした側腕部と前後周りのモーメントが釣り合う調整腕部とから構成され、当該胴部を支点として揺動自在に自立することを特徴とする。
【０００６】
第二構成は、第一構成における当該胴部の支点付近から重心方向に脚部を突出配置させて、当該脚部を支点として揺動自在に自立することを特徴とする。
【考案の効果】
【０００７】
本考案により、胴部の左右に側腕部を取り付けると共に、胴部の前後いずれか又は双方等に調整腕部を取り付けることにより、胴部を支点とした側腕部と調整腕部の合成モーメントを釣り合わせる学習教材として機能することを体験できる。胴部の支点を支点とした左右、前後周りのモーメントを釣り合わせる工作を通じて、遊びながらてんびんとてこ（釣り合い）の概念を学習させることができる。また、学習教材がうまく釣り合うように組み立てる工作を通じて、釣り合いを取ることの難しさや完成したときの喜びを体験させることで、学習内容の定着効果が期待できる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本考案の具体的実施形態について詳細に説明する。各実施例では、左右方向をＸ方向、前後方向をＹ方向、垂直方向をＺ方向として表現することがあるが、各方向については本明細書における考案説明の便宜上のものである。
【実施例】
【０００９】
［実施例１］
図１は実施例１の学習教材の外観図、図２は実施例１の組立説明図である。
実施例１の学習教材１は胴部１０、側腕部１１、調整腕部１２、脚部１３とから部品構成しており、木材、竹材、樹脂、紙、金属などから形成している。
胴部１０は所定長さを有する棒材であり、前後（Ｙ）方向に沿って空間配置している。胴部１０の両側面には左右（Ｘ）方向に貫通する貫通口１０ａを設けている。また、胴部１０の後端面には、前後（Ｙ）方向に所定深さを有する調整口１０ｂを設けている。側腕部１１は、根本側を漸時収束させて頂点形成した左右各２枚の薄板材を同じ向きに揃え、頂点同士を合わせた状態で斜辺同士を隣接配置している。調整腕部１２は、調整口１０ｂに差し込み可能な所定長さの棒材である。脚部１３は、一端側の先端を尖らせた所定長さの丸棒である。
【００１０】
実施例１の学習教材１は以下のように組み立てられる。まず、胴部１０の貫通口１０ａの左右から側腕部１１の頂点側を差し込み、側腕部１１を胴部１０の前方向かつ下向きに傾けた状態で接合する。続いて、胴部１０の調整口１０ｂへ調整腕部１２を差し込み、調整腕部１２の差し込み深さを調整すると（矢印ａ）、学習教材１は胴部１０を支点とした左右（Ｘ）方向および前後（Ｙ）方向周りのモーメントが釣り合い揺動自在に自立する。胴部１０に仮接合した側腕部１１と調整腕部１２を完全に固定した後、胴部１０の下側の支点位置に脚部１３の他端側を固定して胴部１０から下（Ｚ）方向に脚部１３を突出させる。
【００１１】
［実施例２］
図３は実施例２の学習教材の外観図、図４は実施例２の組立説明図である。
実施例２の学習教材２は胴部２０、側腕部２１、調整腕部２２、脚部２３とから部品構成しており、木材、竹材、樹脂、紙、金属などから形成している。
胴部２０は所定長さを有する棒材であり、前後（Ｙ）方向に沿って空間配置している。胴部２０の両側面には左右（Ｘ）方向に貫通する貫通口２０ａを設けている。また、胴部２０の前端面には、前後（Ｙ）方向に所定深さを有する調整口２０ｂを設けている。側腕部２１は、根本側を漸時収束させて頂点形成した左右各１枚の薄板材としている。調整腕部２２は、調整口２０ｂに差し込み可能な所定長さの棒材であり、その先端には所定重量の小塊体を取り付けている。脚部２３は、一端側の先端を尖らせた所定長さの丸棒である。
【００１２】
実施例２の学習教材２は以下のように組み立てられる。まず、胴部２０の貫通口２０ａの左右から側腕部２１の頂点側を差し込み、側腕部２１を胴部２０の前方向かつ下向きに傾けた状態で接合する。続いて、胴部２０の調整口２０ｂへ調整腕部２２を差し込み、調整腕部２２の差し込み深さを調整すると（矢印ｂ）、学習教材２は胴部２０を支点とした左右（Ｘ）方向および前後（Ｙ）方向周りのモーメントが釣り合い揺動自在に自立する。胴部２０に仮接合した側腕部２１と調整腕部２２を完全に固定した後、胴部２０の下側の支点位置に脚部２３の他端側を固定して胴部２０から下方向（Ｚ方向）に脚部２３を突出させる。
【００１３】
［実施例３］
図５は実施例３の学習教材の外観図、図６は実施例３の組立説明図である。
実施例３の学習教材３は胴部３０、側腕部３１、調整腕部３２、脚部３３とから部品構成しており、木材、竹材、樹脂、紙、金属などから形成している。
胴部３０は所定長さを有する棒材であり、前後（Ｙ）方向に沿って空間配置している。胴部３０の両側面には左右方向（Ｘ方向）に貫通させた貫通口３０ａ、調整口３０ｂを設けている。貫通口３０ａは前方側、調整口３０ｂは後方側に配置している。なお、貫通口３０ａと調整口３０ｂは別個に形成しても良い。側腕部３１および調整腕部３２は根本側を漸時収束させて頂点形成した薄板材としている。脚部３３は、一端側の先端を尖らせた所定長さの丸棒である。
【００１４】
実施例３の学習教材３は以下のように組み立てられる。まず、胴部３０の貫通口３０ａの左右から側腕部３１の頂点側を差し込み、側腕部３１を胴部３０の前方向かつ下向きに傾けた状態で仮接合する。続いて、胴部３０の調整口３０ｂの左右から調整腕部３２を差し込み、調整腕部３２を胴部３０の後ろ方向かつ下向きに傾けた状態で接合する。この際、側腕部３１および調整腕部３２の一方又は双方を頂点周りに前後（Ｙ）方向に前後移動または回転調整することで（矢印ｃ）、学習教材３は胴部３０を支点とした左右（Ｘ）方向および前後（Ｙ）方向周りのモーメントが釣り合い揺動自在に自立する。胴部３０に仮接合した側腕部３１と調整腕部３２を完全に固定した後、胴部３０の下側の支点位置に脚部３３の他端側を固定して胴部３０から下方向（Ｚ方向）に脚部３３を突出させる。
【００１５】
以上述べたように、実施例１、２、３における学習教材１、２、３では、脚部１３、２３、３３を支点として、上端に凹状の受け部を有する支持棒を立設した台座ｓ上に自立する。ここで、学習教材１、２、３に軽く触れるか微風を当てて傾斜させると、学習教材１、２、３は左右の重量バランスを保つために反対側に傾斜し、その反動で再び押した側に傾斜する。学習教材１、２、３は、このような動作を前後左右に繰り返し、前後左右の全方向のモーメントが釣り合うまで動き続ける。
【００１６】
本実施例では、３方向や４方向のモーメントを発生させているが、５方向以上のモーメントを有する腕部を配置した学習教材としてもよい。また、本実施例における学習教材から脚部を省略した構成とすることも可能である。すなわち、学習教材の胴部の下側の支点付近に脚部を固定するかわりに凹部を形成し、凸状に形成した台座の支持棒の上端に被せることで自立させることもできる（図示省略）。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の学習教材の外観図である。
【図２】実施例１の学習教材の組立説明図である。
【図３】実施例２の学習教材の外観図である。
【図４】実施例２の学習教材の組立説明図である。
【図５】実施例３の学習教材の外観図である。
【図６】実施例３の学習教材の組立説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  学習教材（実施例１）
１０  胴部
１０ａ  貫通口
１０ｂ  調整口
１１  側腕部
１２  調整腕部
１３  脚部
２  学習教材（実施例２）
２０  胴部
２０ａ  貫通口
２０ｂ  調整口
２１  側腕部
２２  調整腕部
２３  脚部
３  学習教材（実施例３）
３０  胴部
３０ａ  貫通口
３０ｂ  調整口
３１  側腕部
３２  調整腕部
３３  脚部
ｓ  台座
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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