LabsLand は、オンラインで利用できる実際の研究所のグローバル ネットワークです。学生 (学校、大学、生涯学習プラットフォーム) は、ラップトップ、タブレット、または電話を使用して、インターネット経由で実際のラボにアクセスできます。

ラボは、リアルタイム (Arduino、FPGA...) で、世界中の複数の大学にあります。特定の分野 (物理学、生物学、化学) では、ラボは LabsLand Ultraconcurrent ラボであるため、大学はラボで実行できることの考えられるすべての組み合わせ (場合によっては数千) を記録し、対話型の方法で利用できるようにしています。

どのような場合でも、ラボは常に実際にあり (シミュレーションではなく)、Web 経由で利用できます (ハードウェアを入手したり、発送などの手続きをする必要はありません)。

次のビデオで、一般的なユーザー セッションがどのように機能するかを確認してください。

直列および/または並列に接続されたいくつかの電球を実験して、交流 (AC) がどのように機能するかを学びます。必要なスイッチを開いたり閉じたりすると、作成した回路の各電球の光の強さへの影響を確認できます。

浮力、アルキメデスの原理、および類似の物理法則を実験で確かめます。関連する測定を行い、実験を実施し、結論を導くために比較的高度な計算を開始します。

浮力ラボのアドバンスト バージョンの実験では通常、より多くのデータ (液面センサーや物体重量センサーからのデータなど) が表示され、提案されたアクティビティにはさまざまな難易度の数値計算が含まれます。

概要

ボイルの法則のラボでは、学生が周囲温度および一定温度での気体の圧力と体積の関係を決定できます。学生は 2 つの異なる容量のシリンジから選択し、容量を減らすときのガスの圧力を測定できます。実験は等温線の形でグラフ分析に反映されます。このようにして、ボイルの法則を検証し、実践的かつわかりやすい方法で気体の挙動について学ぶことができます。

 

ボイルの法則

ボイルの法則は、一定の温度では、気体の体積は圧力に反比例すると述べています。これは、ガスの圧力が増加すると体積が減少し、その逆も同様であることを意味します。ボイルの法則は数学的に次のように表現できます。

V ∝ 1/P

ここで、V はガスの体積、P はガスの圧力です。

ボイルの法則のラボでは、学生がこの法則を実践し、実験の状況で検証することができます。さまざまな時点でガスの体積と圧力を測定することで、圧力に基づいてガスの体積がどのように変化するかを示す等温線グラフをグラフできます。等温線グラフがボイルの法則に適合する場合、学習者はその法則を実験的に検証したことになります。

このような実験を行うことは、ガスの挙動やさまざまな変数の関係について学ぶ優れた方法です。さらに、学生にとって実践的な実験は、単に教科書で法律について読むよりも親しみやすく、記憶に残るものになります。等温線グラフはガスの挙動を明確に視覚化し、ボイルの法則の予測が満たされているかどうかを検証します。

 

中等教育および大学教育への応用

ボイルの法則のラボは通常、高校レベルの科学コースと大学レベルの化学コースに適用されます。高校レベルでは、このラボは、気体の圧力や体積などの化学や物理学の基本概念を学ぶ理科コースに応用できます。大学では、ボイルの法則のラボを、ガスとその挙動の研究をさらに掘り下げる、より高度な化学コースに適用できます。

 

目的

ボイルの法則のラボは、それが適用される教育レベルに応じて、さまざまな教育目標を持つことができます。高校レベルと大学レベルの両方でボイルの法則ラボが設定できる目標の例をいくつか示します。

高校レベルでは:

• 学生はボイルの法則と気体物理学におけるその重要性を理解します。
• 学生は実験と観察のスキルを練習します。
• 学生はデータ分析と表現スキルを開発します。
• 生徒は気体の温度、圧力、体積の関係を理解します。

大学レベルでは:

• 学生はボイルの法則と気体物理学におけるその重要性について知っています。
• 学生はラボで実験および観察のスキルを実証します。
• 学生は気体物理学の理論的概念を実際の状況に適用します。
• 学生は科学的文脈におけるデータ分析と表現のスキルを開発します。
• 生徒は、さまざまな状況で気体の温度、圧力、体積がどのように関係するかを理解します。

運動量保存則とは、外力が働かない物体系では各物体の運動量の合計が一定に保たれるという物理法則です。

このリモートラボでは、2 台の台車を弾性衝突または非弾性衝突させ、台車の質量などの実験条件を変えることができます。衝突の前後で全運動量が保存されるかを実験で確かめられます。

概要

Multi-Phase Flowloop ラボでは、現実のシナリオで生産チューブ内で発生する多相システムの流れパターンを視覚化する実験を実行できます。水の流量とチューブ自体の角度を変化させることで、選択した値に応じてさまざまな流れのパターンや「切れ込み」が形成される様子を観察できます。

 

さらに詳しく

多相システムはさまざまな産業シナリオで見られますが、石油およびガス産業も例外ではありません。生産チューブ内の流れパターンの予測と決定は、生産自体の最適化に直接関係するため、非常に重要です。

貯留層で見つかった炭化水素、水、堆積物、ガスの混合物は、地表への輸送中にさまざまな挙動を示します。このような挙動を予測することで、最終処理施設への輸送を成功させるためのポンプ機械やパイプラインの設定を適切に選択するための理解を深めることができます。 マルチフェーズ フローループ テスト ユニットは、さらなる調査のために、マルチフェーズ システムが実際にどのように動作するかをより正確に予測するのに役立ちます。これにより、ユーザーは以下をよりよく理解し、視覚化できるようになります。 さまざまな生産速度と混合比率の下で多相輸送がどのように反応するか。

 

 

• 試験セクションは、長さ 6m、内径 0.04m の透明な直線プレキシガラス パイプライン (1) です。
• このパイプは油圧スクリュージャッキ (2) と炭素鋼のビームによって支えられており、システムは水平地面レベルから最大90度の角度まで傾けることができます。
• メインタンク (4) に接続されたステンレス鋼の遠心ポンプ (3) がシステムに水を供給します。電磁誘導流量計を搭載しており、ポンプの回転数により水流量を任意の値に調整できます。
• さまざまな相流パターンを開発するために、空気-水ミキサー (5) を介して空気を水流に注入できます。
• 水タンクの上部に取り付けられたホッパー (6) は、固形沈殿物である別の相を供給するために機能します。
• プレキシグラスパイプラインに取り付けられた高速カメラ (7) が流れを記録します。

Multi-Phase Flowloop ラボでは、現実のシナリオで生産チューブ内で発生する多相システムの流れパターンを視覚化する実験を実行できます。水の流量とチューブ自体の角度を変化させることで、選択した値に応じてさまざまな流れパターンまたは「切断」の形成を理解できます。

概要

このリモートラボでは、質量や材質の異なる物体を選び、電気スイッチで落下させます。受信装置が落下時間を測定するため、重力加速度を求めたり、重力とエネルギー保存に関する実験を行ったりできます。難易度の異なる活動に利用でき、学校から大学まで幅広い授業に適しています。

自由落下

自由落下とは、物体が重力だけを受けて落下する運動です。既知の高さから物体を落とし、地面に達するまでの時間を測ることで、重力加速度を実験的に求められます。質量、形状、密度の異なる物体を比較すれば、空気抵抗などが測定結果に及ぼす影響も考察できます。

得られたデータから、スカイダイバーや人工衛星など、現実の運動を考えることもできます。測定、データ分析、モデルとの比較を一連の活動として行えるため、運動、重力、エネルギー保存を学ぶ導入実験として活用できます。

授業での活用

中学校・高等学校の理科や物理、大学の初等力学などで利用できます。力、運動、エネルギー、運動量を扱う授業に加え、実験計画やデータ分析の学習にも適しています。

主な学習目標

学校および大学での自由落下実験には、次のような学習目標があります。

1. 自由落下運動と重力加速度の関係を理解する。
2. 高さと落下時間を測定し、データから重力加速度を求める。
3. 物体の質量、形状、密度が測定結果に与える影響を比較する。
4. 変数を制御して実験を計画し、実施する。
5. 専門的な装置を使ってデータを収集し、分析する。
6. 測定結果から結論を導き、現実の運動を予測する。
7. 実験を通して批判的思考と問題解決の力を養う。
8. 科学的探究と技術の役割を理解する。

ゲイ・リュサックの法則により、気体の挙動を研究できるようになり、物理学や化学でよく研究されます。ガスの圧力と温度を関連付けますが、体積や量などの他のパラメーターは一定のままです。

ゲイ・リュサックの法則を検証するにはさまざまな方法があります。この実験では、一定量のガスについて、圧力が温度に正比例することを検証します。

このリモートラボを通じて、傾斜面または自由落下で移動するボールの挙動を観察および分析できるシステムでニュートンの第 2 法則を実験することができます。分析するパラメータは、落下中のボールの時間、速度、加速度です。傾斜角度はユーザーが設定可能で、90 度に達すると自由落下のシナリオを体験できます。ボールが傾斜面を移動しながら転がるか、それとも傾斜面を下るだけで移動するかを確認します。それは定義されたものに依存しますか 傾き？テストしてみよう！

概要

このラボでは、強度を調整できる直線導体に定常電流を流す磁場実験を容易にします。可動ホールセンサーは、さまざまな距離で磁場の大きさを測定します。このバージョンのラボでは、学生が手動でデータを記録します。

 

ラボのバージョン

このバージョンのラボにはグラフは含まれておらず、学生によるデータのダウンロードは許可されていません。代わりに、学生は従来の実践的な実験と同様に、センサーの読み取り値と導体までの距離からデータを収集する必要があります。これにより、独自のグラフを作成したり、データ分析や結論を導き出すためのカスタム スプレッドシートを作成したりすることができます。

ラボの別のバージョン (グラフ付き磁場) があり、各実験の最後にグラフが提供され、学生はデータをスプレッドシートにダウンロードできます。このバージョンは、実験中に収集されたデータに直接アクセスしたい学生にとって特に便利です。

 

磁場

移動する荷電粒子は周囲に磁場を生成する能力があり、他の移動する荷電粒子と相互作用する可能性があります。これに関連して、電流が流れる導体はその周囲に磁場を生成します。この物理現象は、電気モーターやさまざまな電子機器など、私たちの日常生活で見られる多くの技術進歩の基礎となっています。

 

可能性のある実験

当社のラボの構成では、数多くの実験を実行できます。ユーザーは、磁場の強さがそれを生成する電流によってどのように変化するかを観察できます。彼らは、変化する磁場と誘導電流の間の関係を視覚化して、電磁誘導の基本原理を調査することができます。導体からのセンサーの距離を調整することで、磁場と距離の関係を実験的に検証し、磁界の強さと距離の複雑な関係を詳しく調べることができます。

 

学習目標

このラボでは、次の学習目標をカバーできます。

• 磁場の概念と、磁場の生成と測定の方法を理解します。

• 磁場の強さとそれを生成する電流の関係を認識します。

• 電磁誘導の原理を理解しましょう。

• 磁場の逆二乗則を理解し、検証します。

• 物理学の文脈におけるデータ収集、分析、解釈のスキルを開発します。

• 物理原理と現実世界への応用についての理解を深めます。

概要

このラボでは、強度を調整できる直線導体に定常電流を流す磁場実験を容易にします。可動ホールセンサーは、さまざまな距離で磁場の大きさを測定します。このバージョンのラボでは、学生にデータを含むグラフが表示され、それをダウンロードしてさらに処理することができます。

 

ラボのバージョン

このバージョンのラボでは、各実験の最後にグラフが表示され、学生はデータをスプレッドシートにダウンロードできます。これにより、学生は自分でデータを収集してグラフする必要がなく、結果を分析できます。

ラボの代替バージョン (Magnetic Field) が存在しますが、グラフとデータは利用できません。そうすることで、結果を分析して適切な結論に達するために、従来の実践的なラボで行う方法と同様に、学生は離散センサーの読み取り値からデータを自分で収集してグラフする必要があります。

 

磁場

移動する荷電粒子は周囲に磁場を生成する能力があり、他の移動する荷電粒子と相互作用する可能性があります。これに関連して、電流が流れる導体はその周囲に磁場を生成します。この物理現象は、電気モーターやさまざまな電子機器など、私たちの日常生活で見られる多くの技術進歩の基礎となっています。

 

可能性のある実験

当社のラボの構成では、数多くの実験を実行できます。ユーザーは、磁場の強さがそれを生成する電流によってどのように変化するかを観察できます。彼らは、変化する磁場と誘導電流の間の関係を視覚化して、電磁誘導の基本原理を調査することができます。導体からのセンサーの距離を調整することで、磁場と距離の関係を実験的に検証し、磁界の強さと距離の複雑な関係を詳しく調べることができます。

 

学習目標

このラボでは、次の学習目標をカバーできます。

• 管理された実験の開発と、物理現象に関連するデータの収集と解釈を通じて、科学的取り組みのプロセスを理解します。

• 電流を磁場の源として認識します。

• 特定の方向の磁場の値と直線導体を流れる電流の強さとの関係を求めます。

• 特定の方向の磁場の値と導体までの距離との関係を求めます。

このリモートラボを通じて、両凸、両凹、または凸レンズを通過する 2 つの光線で何が起こるかを実験できます。いつでもレンズを制御できます。

この実験では、荷重の初期角度を制御し、実際の単純な振り子での動作を確認できます。この実験では、特定のミリ秒、速度、振動長などに応じて振り子の動作を分析するために使用できる実際のデータのセットが提供されます。振り子に重りを取り付けることもできます。

概要

学校や大学向けのこの装置には、検出された粒子衝突の数を測定できるガイガーカウンターが含まれています。ユーザーは、さまざまな放射線源の中から選択できるだけでなく、放射線源とプローブの間に置く吸収体も選択できます。さらに、ユーザーが変更できるその他のパラメーターとしては、距離と測定回数があります。これにより、幅広い実験と学習が可能になります。

 

放射能

放射能は、原子核が粒子と放射線を放出することによってエネルギーを失うプロセスです。これは、特定の元素で自然に発生することも、核反応を利用して人工的に発生することもあります。学校や大学の物理学の文脈では、放射能を研究することで、物質の基本的な性質や物理法則についての貴重な洞察が得られます。

この分野でよく行われる実験の 1 つは、ガイガー カウンターを使用した放射能の測定です。この機器は放射線源からの粒子の放出を検出できるため、生徒は放射線の基本原理と物質に対する放射線の影響を理解できます。放射線源の種類、放射線源と検出器間の距離、両者の間に配置される吸収材の種類を変えることで、学生は幅広い現象を調査し、基礎となる原理をより深く理解することができます。

放射能の研究は、その教育的価値に加えて、医療、エネルギー生産、環境保護などの分野でも実用的です。放射能は、それ自体が興味深いだけでなく実社会で幅広く応用されているため、学生が学ぶべき重要なテーマです。

 

放射能の実世界への応用

放射能の最も一般的な用途の 1 つは医療の分野です。放射性同位体は、医師が体内を観察して病気を診断できるようにする PET や SPECT スキャンなどの医療画像技術で使用されます。放射性同位元素は、放射線療法などのがん治療にも使用され、がん細胞を殺すために使用されます。

放射能は石油やガスの探査などの産業でも使用され、岩石層の浸透性や岩石層を通る流体の流れを測定するために使用されます。放射性同位体は、煙感知器や発光時計や計器の製造にも使用されます。

全体として、放射能は医療、産業、さらには日常の消費者製品などの分野で幅広い用途があります。これは物理学やその他の科学における重要な研究分野であり続けており、新しい技術の開発に伴ってその用途は拡大し続けています。

 

学校や大学での放射能実験

放射能実験でガイガーカウンターを使用すると、幅広い実験と学習が可能になります。放射線源と吸収体を変えることにより、生徒は検出された粒子衝突に対するさまざまな放射線源や材料の影響を観察できます。これは、生徒が放射能の特性やさまざまな粒子の挙動を理解するのに役立ちます。

さらに、放出された粒子が吸収されるかどうかを観察し、放射線の種類を特定する実験も行えます。線源とプローブの間にさまざまな吸収体を配置することで、学生は放出された粒子の特性を判断し、放射能についてより深く理解できるようになります。

最後に、放射線放出の幾何学的形状の決定を伴う実験は、ガイガーカウンターを使用して行うこともできます。さまざまな距離で検出された粒子の衝突を注意深く測定することで、学生は放射能の空間分布についての洞察を得ることができます。これは、学生が放射能の基本原理と現実世界でのその応用を理解するのに役立ちます。

 

潜在的な学習目標

このラボで実施するアクティビティの学習目標は次のとおりです。

1. 放射性物質の放出の性質と挙動を理解します。
2. さまざまな物質に対する放射線の影響を測定する実験を実施します。
3. 放射線源から放出される放射線の種類を特定します。
4. 放射線の安全性と取り扱いの原則を理解します。
5. 医療、産業、研究などの分野における放射能の応用を調査します。
6. ガイガーカウンターの原理と放射能の測定におけるその使用法を理解します。
7. 放射能の概念の歴史的発展とその発見を理解します。
8. 放射性物質の使用の倫理的影響を探ります。

ローリング カー ラボでは、小型車をスロープから転落させて、基本的な運動学を学ぶことができます。これにより、直線的な加速運動が発生します。内蔵タイマーを使用して、車が転倒するまでの時間を自分で測定できます。あるいは、各実験が終了した後、ソフトウェアは所要時間を通知します。

スネルの法則 (屈折の法則) は、水、ガラス、空気などの 2 つの異なる等方性媒体間の境界を通過する光またはその他の波を指す場合に、入射角と屈折角の関係を記述するために使用される式です。

このラボでは、この法則を使用してさまざまな材料の屈折率を見つけるために、いくつかのレンズを実験できます。

このバージョンのラボでは、学生は正方形のグリッドを使用して自分で測定する必要があります。屈折角は与えられていません。ラボの別のバージョンも利用でき、そこでは結果として得られる屈折角を使用して検証ステージを利用できます。そのバージョンについては、「検証付きスネルの法則」を参照してください。

スネルの法則 (屈折の法則) は、水、ガラス、空気などの 2 つの異なる等方性媒体間の境界を通過する光またはその他の波を指す場合に、入射角と屈折角の関係を記述するために使用される式です。このラボでは、この法則を使用してさまざまな材料の屈折率を見つけるために、いくつかのレンズを実験できます。このバージョンのラボでは、学生は正方形のグリッドを使用して自分で測定する必要があります。屈折角は与えられていません。別のラボの代替バージョンでは、結果として得られる屈折角を使用した検証ステージが利用可能です。そのバージョンについては、「検証付きスネルの法則」を参照してください。

スネルの法則 (屈折の法則) は、水、ガラス、空気などの 2 つの異なる等方性媒体間の境界を通過する光またはその他の波を指す場合に、入射角と屈折角の関係を記述するために使用される式です。このラボでは、この法則を使用してさまざまな材料の屈折率を見つけるために、いくつかのレンズを実験できます。このバージョンのラボには、学生が特定の実験設定の測定値を使用して解決策を確認できる検証段階があります。 学生が解決策を参照できない場合は、代わりにラボの代替「スネルの法則」バージョンを参照してください (検証なし)。

スネルの法則 (屈折の法則) は、水、ガラス、空気などの 2 つの異なる等方性媒体間の境界を通過する光またはその他の波を指す場合に、入射角と屈折角の関係を記述するために使用される式です。

このラボでは、この法則を使用してさまざまな材料の屈折率を見つけるために、いくつかのレンズを実験できます。

このバージョンのラボには、学生が特定の実験設定の測定値を使用して解決策を確認できる検証段階があります。学生が解決策を参照できない場合は、代わりにラボの代替「スネルの法則」バージョンを参照してください (検証なし)。

この機器では、音響的な快適性や、さまざまな職業活動に関連する許容限度を評価するための値をリアルタイムで取得できます。

専門的な用途での機器の使い方を詳しく学べます。

建築空間の快適性を確保するうえで、音響条件は重要です。このラボでは、騒音の測定器として PEAKTECH 8500 騒音計を使用します。

このコンパクトな機器は屋内外で柔軟に使用でき、部屋、空間、職場にあるさまざまな音源の音響条件をすぐに把握できます。

用意されたシナリオを通して、騒音源、測定器の位置、各音の周波数によって空間内の音響的挙動がどのように変わるかを観察します。

測定結果に基づいて、エネルギー監査における改善策を検討できます。

このウルトラコンカレントラボは、コスタリカ国立大学 (Universidad Nacional de Costa Rica) の応用医用物理学棟にある放射線計測ラボに設置された LEYBOLD ブランドの装置を使用した X 線分光法に関する実験実習に基づいています。

このアセンブリは、金 (Au) 陽極を備えた X 線管と、プリアンプで構成されたシンチレーション検出器、および検出器によって行われた測定値からの情報をソフトウェアで処理できるデジタイザーで構成されています。

このテストの目的は、放射線機器に関する基本的な概念とそのパラメーターの変化が産業および医療用途でどのように使用されるかに加えて、管内で生成される X 線ビームのスペクトルの実験的計算を通じて放射線源のビームの特性を評価することです。

このラボでは、スプリングを移動する距離を制御し、スプリングが解放された後の動作を確認および測定できます。この実験では、距離、時間、その他の変数に応じたバネの動作を分析するために使用できる実際のデータのセットが提供されます。

このリモートラボでは、学生は銅、真鍮、アルミニウムの 3 つの異なる素材から選択できます。次に、選択した材料に熱を加え、その結果生じる熱膨張を観察します。このインタラクティブなラボでは、学生が熱膨張の原理をリアルタイムで探索できるため、さまざまな材料が熱にどのように反応するかについての理解が深まります。正確な制御と詳細な測定を備えたこのラボは、どこからでもアクセスできる実践的な学習体験を提供し、材料科学と材料科学についてのより深い洞察を促進します。 熱力学。

この機器では、表面温度をリアルタイムで測定し、建物の施工上の問題や設備の機能上の問題を検出できます。

専門的な用途での機器の使い方を詳しく学べます。

HTI HANDHELD 35200 サーモグラフィーカメラによる測定を体験してください。

このコンパクトな機器を使うと、建築部材、窓、機器などの表面温度を測定し、熱的な状態をすぐに把握できます。

用意されたシナリオを通して、建物の熱的挙動が分析結果に及ぼす影響を観察し、エネルギー監査における改善策を検討します。

ニュートンのゆりかごは、一連の揺れる球体を使用して運動量とエネルギーの保存を実証する装置です。