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授業で使える物理実験Video105
授業で使える物理実験Video105 富山県高等学校教育研究会物理部会が2003年に作成した物理実験ビデオ集「授業で使える物理 実験Video100」に、いくつか動画を追加したものです。収録実験数は105本です。なお、動画に よってはコマ送りやスロー再生をすると効果的なものがありますので、必要に応じてパソコンの プレーヤーをコマ送りやスロー再生ができるよう設定してください。 なお、使用にあたっては､｢動画の取扱いに関する留意事項｣(クリック)を読んでください。 実験メニュー（ ）は収録実験数 a ※クリックすると各項目へジャンプ b 落下運動（８） c 速度・力・運動量（９） d 振り子・単振動（６） e 熱（７） f ウェーブマシン・水波（８） g 音波・光波（17） h 静電気･電界･コンデンサー（12） i 電流・磁界（９） j 電磁誘導・交流（８） k 電子・原子・放射線（11） l 液体窒素を使った実験（３） 蜃気楼（７） - 1 - 落下実験（収録数８） ※実験名をクリックすると動画がスタート 実験名 等速運動と自由落下 コメント a-01 等速で移動する力学台車から物体を自由落下させました。 台車の速度が速・遅の場合について収録してあります。 "コマ送り"で再生しながら，物体の軌道をたどっていくと放物線を描いているこ とが一層よくわかります。 実験名 水平投射と自由落下 コメント a-02 水平投射と自由落下を同時に行った様子を収録しました。 同時に落ちていく様子がわかります。また，水平投射は"コマ送り"で再生すると ｘ軸方向には等速，ｙ軸方向には自由落下する様子が確認できます。 水平投射の初速度は速・遅の場合について収録しました。 実験名 水平投射と等速運動と自由落下 コメント a-03 水平投射と等速運動と自由落下を同時に行った様子を収録しました。 "コマ送り"で再生すると水平投射はｘ軸方向には等速，ｙ軸方向には自由落下で 運動している様子が確認できます。 実験名 等速運動と鉛直投げ上げ１（斜方投射） コメント a-04 等速運動する台車から鉛直に投げ上げられた物体の様子を収録しました。 台車から打ち上げられた物体は，放物運動をしていることがわかります。 "コマ送り"で再生しながら，物体の軌道をたどっていくと放物線を描いているこ とが一層よくわかります。 実験名 等速運動と鉛直投げ上げ２（斜方投射） コメント a-05 速運動する台車から鉛直に投げ上げられた物体の様子を収録しました。 台車から打ち上げられた物体は，放物運動をしていることがわかります。 スローで再生する場面がありますので，物体の軌道をたどっていくと放物線を描 いていることが一層よくわかります。 実験名 噴水の放物運動 コメント a-06 地面から斜方投射される水の様子を収録しました。 噴水の軌道が放物線を描いています。 実験名 モンキーハンティング１ コメント a-07 モンキーハンティングの実験です。打ち上げ角度が一定で打ち上げ速度が速・遅 の場合について収録してあります。 "コマ送り"で軌道を確認しながら再生してください。 実験名 モンキーハンティング２ コメント モンキーハンティングの実験です。打ち上げ角度が一定で打ち上げ速度が速・遅 の場合について収録してあります。 スロー再生の場面がありますので，軌道を確認しながら見てください。 a-08 収録時間 Topに戻る 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 19.75秒 24.13秒 15.78秒 28.95秒 収録時間 42.68秒 収録時間 17.05秒 収録時間 - 2 - 16.82秒 24.00秒 速度・力・運動量（収録数９）※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 自動車の相対速度 51.41秒 コメント b-01 車に乗っている人が，他の車を見た場合の相対速度について収録しました。 ２台の車が同じ方向に走っている場合と，逆向きに走ってすれ違う場合について 収録しました。 実験名 雨滴の相対速度 コメント b-02 車に乗っている人が，雨（空気抵抗のため等速で落下）を見た場合の相対速度に ついて収録しました。 実験名 衝突球（バランスボール） コメント b-03 数個の鉄球がワイヤーにつながれて並べたおもちゃがあります。 端の１個を次の鉄球にぶつけると，運動量保存の法則によって，他端の鉄球が運 動します。また，２個同時に行うと，こんどは他端の鉄球２個が運動します。 これらの運動を観察して，運動量保存の法則について考えてください。 実験名 二次元衝 コメント b-04 平面上において，静止している鉄球（質量ｍ）に同じ重さの鉄球をぶつけます。 すると，二つの鉄球はそれぞれ運動します。このとき，衝突の前後で運動量が保 存されていることを確かめます。 実験名 すっとびボール コメント b-05 ２つのスーパーボールを重ね，目の高さから床に自由落下させます。 床についた瞬間，重ねたスーパーボールの上のボールだけが，なんと天井付近ま ではね上がります。この理由を運動量保存の法則から考えてください。 実験名 加速･減速する車内での慣性力 コメント 加速･減速する車内で行った実験です。 実験１ フロッピーケースに色水を封入し，このケースを車窓に貼り付けます。 車が加速・減速すると慣性力によって水平な水の面が傾きます。 この傾く角度から車の加速度を求めてみましょう。 実験２ おもりを付けた糸を車窓に貼り付けます。車が加速・減速すると慣性力 によって糸が傾きます。 この傾く角度から車の加速度を求めてみましょう。 実験２ ヘリウムを封入した風船に糸をつけ車内に浮かべます。車が加速・減速 するときの風船の傾く方向に注目してください。慣性力とは逆の向きに 傾きます。この理由は，慣性力によって車内の空気が慣性力を受けます。 加速の場合は，慣性力によって車内後方に空気が押されます。この結果， 風船の浮力が前方に生じ傾きます。 b-06 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 3 - 51.41秒 01分05.54秒 31.70秒 21.31秒 01分23.93秒 実験名 エレベーター内での体重 収録時間 コメント b-07 加速･減速するエレベーター内で行った実験です。 エレベーターが上に加速すると慣性力によって体重が増え、また，下がると体重 は減ります。実験からは，体重の増減は約10％であることが分かり，このことか ら，エレベーターの加速度が計算できます。また，実験からはエレベーターが加 速・減速している時間はわずかであり，その距離も１階分移動するくらいで，大 半は等速で動いていることが分かります。 実験名 カーブを曲がる人・自転車 コメント b-08 カーブを曲がる際の人・自転車の運動を収録しました。 運動している途中で，動きを止めた静止画を挿入してありますので，人・自転車 がカーブの中心方向に力を受けて傾く様子を観察してください。 実験名 蝶番の垂直抗力 コメント b-09 壁に蝶番を介して棒を取り付け棒の壁から糸で棒の他端を吊り固定します。この とき，蝶番にはたらく垂直抗力がどの方向になるかを見ます。 収録時間 収録時間 - 4 - 50.78秒 27.33秒 22.90秒 振り子・単振動（収録数６） ※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 振り子の運動 31.52秒 コメント c-01 振り子の運動を収録しました。 "コマ送り"で再生しながらおもりの運動を観察すると，位置エネルギーが運動エ ネルギーへ変化する様子がわかります。 実験名 単振り子１ コメント c-02 単振り子の様子を条件を変えて収録しました。 （変化させた条件は振幅，質量，糸長） 単振り子の性質（周期や振動数）を観察して下さい。 初期条件は周期Ｔをほぼ２秒（糸長は約１ｍ）にしてあります。 "コマ送り"で再生しながら，周期や振動数を測定すると効果的です。 実験名 単振り子２ コメント c-03 単振り子の様子を条件を変えて収録しました。 （変化させた条件は振幅，質量，糸長） 単振り子の性質（周期や振動数）を観察して下さい。 "コマ送り"で再生しながら，周期や振動数を測定すると効果的です。 実験名 バネ振り子１ コメント c-04 バネが単振動する様子を収録しました。 "コマ送り"で再生しながらおもりが振動する様子を見てください。 等時間（１コマ1/30秒）間隔のおもりの変位を観察すると、おもりの振動が時間 と共にsinカーブを描きます。また，速度は釣り合いの位置で最大になることが 観察できます。 実験名 バネ振り子２ コメント c-05 バネが振動する様子を条件を変えて収録しました。 （変化させた条件は振幅，質量，バネ定数） バネ振り子の性質（周期や振動数）を観察して下さい。 "コマ送り"で再生しながら，周期や振動数を測定すると効果的です。 実験名 等速円運動と単振動 コメント 回転台に玉を貼り付け等速円運動をさせました。 次に，この回転台を真横から見た様子を撮影しました。 等速円運動をしている物体を真横から観察すると，物体は単振動をしているよう に見えます。 c06 収録時間 収録時間 収録時間 02分00.01秒 01分42.76秒 収録時間 収録時間 収録時間 - 5 - 38.50秒 01分41.80秒 00分37.83秒 熱（収録数７）※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 断熱圧縮 コメント d-01 断熱圧縮によって，気体の温度が上がる現象を収録しました。実験は２つ収録し てあります。 実験１ 圧縮発火器を用いてピストン内の空気を圧縮します。するとピストン内 の空気温度が上昇し，ピストン内に仕込まれた綿が発火します。 実験２ ペットボトルの空気を圧縮ポンプ（炭酸抜けま栓）を用いて圧縮します。 すると、ペットボトル内の空気の温度が上がります。ペットボトル内に 仕込まれ温度計で温度上昇の様子を観察します。 実験名 断熱膨張１ コメント d-02 断熱膨張によって，気体の温度が下がる現象を収録しました。実験は２つ収録し てあります。 実験１ ペットボトルの空気を圧縮ポンプで加圧し，蓋を一気に抜くと断熱膨張 によって気温が下がり，中に雲が発生します。蓋を抜き取る瞬間を"コ マ送り"で再生すると，雲が発生する様子がよくわかります。 実験２ 容器の中の空気を真空ポンプで抜いていくと，中の気温が下がる様子を 温度計の値から見ます。 実験名 断熱膨張２ コメント d-03 断熱膨張によって，気体の温度が下がる現象を収録しました。実験は２つ収録し てあります。 実験１ ペットボトルの空気を圧縮ポンプ（炭酸抜けま栓）で加圧し，蓋を一気 に空けると断熱膨張によって気温が下がり，中に雲が発生します。 実験２ 容器の中の空気を簡易真空ポンプで抜いていくと，中の気温が下がる様 子を温度計の値から見ます。 実験名 ドライアイスの昇華 コメント d-04 ドライアイスの融点（昇華点）は-79℃です。したがって,常温ではどんどん気化 します。ドライアイスはCO２の個体であり、常温常圧下で放置すると、液体を経 ずして昇華してしまいます。そこで，ドライアイスに金属を乗せると，温度がド ライアイスよりも高いので、ドライアイスが昇華（固体から気体になること）し て気体の二酸化炭素になり、スプーンをもちあげます。しかしスプーンは重いの ですぐに下に落ちます。するとまたドライアイスが昇華して･･･、これが瞬時に 繰り返されているのです。 実験名 ドラム缶つぶし コメント 大気圧でドラム缶をつぶす実験です。 ドラム缶に約４ﾘｯﾄﾙ(底から2～3cm程度)の水をいれます。缶には大小２つの蓋が あるが，片方は閉めたままにして，加熱します｡(開いている穴には蓋をのせ，外 気が中に入るのを防ぎます)１時間ほど熱した後，素早く蓋を閉めます｡ 熱源を取り去ってからホースで水をかけると，中の水蒸気が凝結して水になり， 真空に近い状態になります。バーンという音とともに大気圧によってドラム缶が つぶれます。 d-05 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 6 - 01分00.93秒 01分13.90秒 55.70秒 34.49秒 01分49.84秒 実験名 水飲み鳥（平和鳥） コメント d-06 おもちゃ店で見かける水飲み鳥（平和鳥とも呼ばれている）の運動を収録しまし た。 振り子運動をする水飲み鳥は，フェルト製の頭部に水が付くことで運動を持続し ます。原理は頭部に付いた水が蒸発することで気化熱を奪い，ガラス製の頭部内 の気温が下がります。すると，内部の気圧が低下し下から頭部に向かって内部の 液体を吸い上げ頭部が重たくなり，前方へ倒れます。倒れることでコップの水に， 再び頭部がつかり頭部へ水が供給されます。このサイクルの連続によって，水飲 み鳥は運動を続けます。この現象から熱と仕事について考えてください。 実験名 スターリングエンジン コメント スターリングエンジン（スターリングサイクル）は，シリンダ内に一定量の作動 ガスを密封し，「等温膨張→等容冷却→等温圧縮→等容加熱」を繰り返す基本熱 サイクル（非再生スターリングサイクル）です。ガスコンロの火力によって，シ リンダーがピストン運動する様子が収録してあります。 d-07 収録時間 収録時間 - 7 - 01分21.84秒 20.22秒 ウェーブマシン・水波（収録数８）※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 波の重ね合わせの原理１ 14.88秒 コメント e-01 ウェーブマシンを使って波の重ね合わせを見る実験です。 両端からは山と山の波を出しました。 "コマ送り"で再生すると，２つの山の波が重なり合う瞬間に波の振幅がほぼ２倍 になることがわかります。 実験名 波の重ね合わせの原理２ コメント e-02 ウェーブマシンを使って波の重ね合わせを見る実験です。 両端からは山と谷の波を出しました。"コマ送り"で再生すると，２つの山の波が 重なり合う瞬間に波の振幅がほぼ０になることがわかります。 実験名 定常波１（反射端は自由端） コメント e-03 ウェーブマシンと造波装置を用いて作った定常波を収録しました。（ウェーブマ シンの他端は自由端反射になっています）。 "コマ送り"で再生すると，節と腹の位置，媒質の各点での運動がよくわかります。 実験名 定常波２（反射端は固定端） コメント e-04 ウェーブマシンと造波装置を用いて作った定常波を収録しました。（ウェーブマ シンの他端は固定端反射になっています）。 "コマ送り"で再生すると，節と腹の位置，媒質の各点での運動がよくわかります。 実験名 固定端の反射 コメント e-05 ウェーブマシンを使って固定端反射を見る実験です。山(谷)で送った波は固定端 で反射し，谷(山)で返ってくる様子が収録してあります。 "コマ送り"で再生すると，反射する瞬間に波の振幅が０になることがわかります。 実験名 自由端の反射 コメント e-06 ウェーブマシンを使って自由端反射を見る実験です。山(谷)で送った波は固定端 で反射し，山(谷)で返ってくる様子が収録してあります。 "コマ送り"で再生すると，反射する瞬間に波の振幅がほぼ２倍になることがわか ります。 実験名 水波の干渉 コメント e-07 水波発生器（ハンディータイプ）を使って，水面上に２つの同位相の波（円波） を発生させます。 互いの波が干渉しあい，いつも強めあうところと，弱めあうところが見られます。 実験名 水波によるドップラー効果 コメント 波発生器（ハンディータイプ）を使って，水面上に波（円波）を発生させます。 この波源を移動させると，波源の進行方向の前後で波長の異なった波（ドップラ ー効果）が観察できます。また，波源の移動速度を，波の進行速度より速くする と，先頭衝撃波（マッハ波）が観察できます。 e-08 －山と山－ －山と谷－ 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 8 - 15.22秒 37.45秒 41.54秒 25.86秒 25.35秒 01分54.63秒 01分14.35秒 音波・光波（収録数16） ※実験名をクリックすると動画がスタート 実験名 音の３要素（強さ、高さ、音色） コメント f-01 音の３要素（強さ，高さ，音色）を説明する実験です。 音源（低周波発信器）をアンプをつなぎ，スピーカーから音を出します。音の３ 要素を変化させると波形はどの様に変化するのでしょうか。オシロスコープを使 って観察した様子を収録しました。 実験名 音速の測定１（人を後ろ向きに立たせる） コメント f-02 音の伝わる様子を見ます。生徒は後ろ向きで手を真横に上げ10ｍ間隔に立ちます。 実験は手前で笛を吹き，音が聞こえたら瞬時に手を降ろしてもらいます。この実 験では音速の測定まではできませんが，"コマ送り"で再生すると音が順に向こう へと伝わっていく様子がわかります。 実験名 音速の測定２（200ｍのホースを利用） コメント f-03 音が伝わる速さを求める実験です。 ビニールホースを200mにつなぎ，端からペットボトルを叩きます。もう一方の端 にはマイクを取り付け，その音を拾います。この200m伝わる時間差から音速を求 めます。またビニールホース中に二酸化炭素（空気より重い）を詰めた場合，音 が空気中より遅く伝わる様子も収録しています。 実験名 音速の測定３（壁の反射音を利用） コメント f-04 音が伝わる速さを求める実験です。 屋外で数十メートル先の壁に向かって音をだし，その反射音が聞こえるまでの時 間から音速を求めます。 実験は手をリズム良く叩く方法を用いました。手を叩いて反射音を聞き，”叩く －聞こえる－叩く－聞こえる”のリズムにあわせて手拍子（リズム打ち）をしま す。数十回のリズム打ちをする時間から音速を計算します。 実験名 ドップラー効果１（音源が移動） コメント f-05 音源が移動する場合のドップラー効果です。（観測者は静止しています） 実験は車に音源を付け時速30km/hで走らせ，静止している観測者がどの様に聞こ えるかを収録しました。 実験名 ドップラー効果２（観測者が移動） コメント f-06 観測者が移動する場合のドップラー効果です。（音源は静止しています） 実験は音源を道路脇に固定（静止）し，時速30km/hで走る車に乗った観測者がど の様に聞こえるかを収録しました。 実験名 音の共鳴・うなり コメント 実験１ 実験２ f-07 収録時間 Topに戻る 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 03分27.47秒 14.57秒 03分32.77秒 02分10.36秒 34.35秒 17.55秒 01分53.18秒 同じ固有振動を持つ物質は，互いに共鳴（共振）します。 同じ振動数の"おんさ"を２個並べ，片方の音を鳴らします。すると，も う一方の"おんさ"も鳴り出します。 少しだけ振動数の違う"おんさ"を同時に鳴らすと１秒間に互いの振動数 の差の回数だけ"ワンワン"と"うなり"が聞こえます。 - 9 - 実験名 虹ビーズでつくる虹 コメント f-08 虹ビーズを使った人工虹の実験を収録しました。 観測者から虹が見える方向が一定のため，観測者の移動とともに虹も移動します。 実験名 物体の色と光 コメント f-09 太陽光とナトリウム灯で物の色を見た場合の違いについて収録しました。 実験はカラーパネルを自動車内に置き，はじめ太陽光で見た状態を撮影し，その まま自動車を走らせトンネルの中（ナトリウム灯）で撮影しました。 実験名 全反射と臨界角 コメント f-10 水中から空気中へと光（赤色レーザー）が進む様子を収録しました。 入射角を徐々に変化させ臨界角，全反射を説明しています。 実験名 水の中の火 コメント f-11 容器（ガラス瓶）の中に水を入れ，離れた場所にろうそくを立てます。次に容器 とろうそくの位置の垂直２等分線上に，透明アクリル板を立てます。 ろうそく側からアクリル板を通して容器を見ると「屈折の法則」により，どの方 向からも容器中にろうそくがあるように見えます。 実験名 凸レンズの焦点 コメント f-12 水槽に煙を入れ，凸レンズを設置します。凸レンズに平行にレーザー光線を入射 させると，レンズによって曲げられたレーザー光線は全てある一点を通ります。 これが凸レンズの焦点です。 実験名 水の屈折－見えないコイン コメント f-13 コップの底にコインを入れます。これを斜めから見ると，コインはカップの縁で 見えません。この状態でカップに水を注ぎます。すると見えないはずのコインが 見えてきます。これは，空気と水の屈折率の違いによって生じる現象です。 水中の物が実際より浅い位置に見える現象も同じ理由からです。 実験名 「波の屈折」のモデル実験装置 コメント 波は異なる媒質の境界面で屈折します。この現象は、ホイヘンス（Huygens）の 原理「屈折は２つ媒質中で光の速さが異なるために起こる現象」で説明できます。 この装置は、ゼンマイで動くプルバック式の自動車の両側にネオジム磁石を取り 付け、塩ビ板とアルミ板の上を走らせるものです。磁石は塩ビ板とアルミ板には つきませんが、アルミ板の上では磁石が動くことで渦電流が発生し、進行を妨げ る力が生まれます。 実験は、自動車を塩ビ板の端からアルミ板に向かって斜め方向に走らせます。走 行の途中、アルミ板に片側の車輪(片側の磁石）が乗ると、渦電流のはたらきに より、片側だけ速度が落ちます。この結果、自動車は屈折し進行方向を変えます。 また、アルミ板上では塩ビ板上に比べゆっくり走る様子が観察できます。 f-14 収録時間 44.74秒 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 10 - 収録時間 30.79秒 01分19.41秒 44.51秒 33.09秒 43.03秒 01分14.00秒 実験名 スライドガラスで作る薄膜干渉 コメント f-15 白色光は，いろいろな色の光が混じり合っています。この実験は２枚のスライド ガラスの間に薄いすきまをつくり，光の干渉という性質を利用して，白色光にふ くまれているいろいろな色の光を見るものです。光はテレビなどの通信に使われ ている電波と同じ電磁波の仲間です。この実験は上のガラスの下面と下のガラス の上面で反射した光が干渉し，強めあったり弱めあったりする現象を見る実験で す。このとき，すきまの厚さによって特定の色（波長）だけが強めあうことで， いろいろな色があらわれます。また，加える力によって模様が変化します。これ は，すきまの厚さが加える力によってわずかに変化するからです。 実験名 スペクトル１（空き缶分光器、回折格子） コメント f-16 空き缶で分光器を作り，いろいろな光のスペクトルを観察します。空き缶の飲み 口には1000本/mmの回折格子シートを貼り付けます。観察した光は，太陽光，水 銀，水素，ネオン，ヘリウム，蛍光灯，白熱灯，ナトリウムです。 実験名 スペクトル２（空き缶分光器、ＤＶＤ－Ｒ） コメント 空き缶で分光器を作り，いろいろな光のスペクトルを観察します。空き缶の飲み 口には反射面を剥がしたDVD-R(トラックピッチ0.74μｍ､約1350本/mmの回折定 数)を貼り付けます。 f-17 - 11 - 収録時間 収録時間 収録時間 03分41.78秒 46.00秒 01分48.00秒 静電気･電界･コンデンサー（収録数12） ※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 電気クラゲ コメント g-01 静電気力を利用したおもちゃです。 タフロープ(15cm程度)を半分にさき，片方の一端をむすび細くさきます。 塩ビパイプなどを用意して，毛糸(キッチンペーパー)などで擦り双方を帯電(負) させます。静電気の反発力を利用して，空中に漂わせます。 実験名 ストロー検電器 コメント g-02 ストローはポリプロピレンでできています。このストローをテッシュペーパーで 擦ると3000～5000Ｖの静電気（負）がおこります（誘電分極）。この性質を用い て簡単な検電器を作製します。 実験名 電気コップ コメント g-03 どこの家庭にでもあるプラスチックコップ（スチロール樹脂製）を使って簡単な コンデンサーを製作します。 ２個のコップにアルミホイルをまき，重ね合わせると簡単なコンデンサーになり ます。これに塩ビパイプなどで電気をためると１万Ｖ程度の電圧を得ることがで きます。ここにネオン管や蛍光灯を近づけると発光するのがわかります。 注意 電気は汚れや湿気を嫌いますので，コップの縁や塩ビパイプなどはアル コールなどできれいに拭くと効果があります。近くに引火しやすいもの は置かないようにしてください。 実験名 電気盆 コメント g-04 アルミ板と塩化ビニール板で作られた電気盆を使って，静電気をためる実験です。 塩化ビニール板を毛皮などで擦ると静電気が発生します。ここにネオン管を近づ けると発光するのがわかります。 注意 電気は汚れや湿気を嫌いますので，各部品はアルコールなどできれいに 拭くと効果があります。近くに引火しやすいものは置かないようにして ください。 実験名 バンデグラーフと人形の毛 コメント g-05 バン・デ・グラーフ（バンデクグラーフ）起電機は，高電圧を発生させる装置で あり，その金属球の表面は＋に帯電します。高電圧を発生させると，電極に触れ ている人形も帯電するため，髪の毛が反発しあって逆立ちます。 実験名 バンデグラーフとシャボン玉 コメント バン・デ・グラーフ（バンデクグラーフ）起電機は，高電圧を発生させる装置で あり，その金属球の表面は＋に帯電します。高電圧を発生させ，そこにシャボン 玉を吹き付けると，シャボン玉は金属球（帯電体）の静電気力によって分極しま す。これを誘電分極という。この結果，金属球とシャボン玉は反発しあいバンデ グラーフから離れていきます。 g-06 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 12 - 53.99秒 55.82秒 39.14秒 36.98秒 01分00.64秒 22.84秒 実験名 静電遮へい コメント g-07 外部の電場は導体で遮断されると，その向こう側には影響を及ぼさなくなります。 このことを静電遮へいといいます。この実験は帯電させた，はく検電器と帯電棒 との間に金網をおいた場合に電場の影響が遮断されることを見ます。また，同様 の原理でラジオをアルミホイルなどでくるむと電波が遮断されます。鉄筋コンク リート製のビルなどに入ると電波が弱くなるのはこの静電遮へいの影響です。 実験名 電界の観察（木粉の運動） コメント g-08 静電界観察実験装置を使って電界の観察をします。観察する電界槽にはシリコー ンオイルと木片が封入されています。ここに約５kVの高電圧をかけると，生じた 電界により木片が電気力線に沿って移動します。様々な電極を使って実験すると 電界の様子がよくわかります。 実験名 距離による電界の強さ コメント g-09 電荷のまわりにつくられる電界の強さは，電荷からの距離の２乗に反比例します。 この実験はバン・デ・グラーフ（バンデクグラーフ）起電機で高電圧（表面は＋ に帯電）を発生させ，そのまわりでの電界の強さを，はく検電器で見る実験です。 バンデグラーフから離れていくと，はくが徐々に閉じていく様子を見てください。 実験名 コンデンサーの電気容量 コメント g-10 コンデンサーの電気容量は，極板の面積に比例します。この実験は極板間の間隔 を一定にして，極板の面積を変化させます。極板の面積によって電気容量がどの ように変化するか見てください。 実験名 コンデンサーの充電・放電 コメント g-11 １[F]のコンデンサーを３[V]の電池で充電します。すると，時間とともに充電さ れ徐々に電流が流れなくなります。充電が完了した後，電球に放電します。（放 電はコンデンサーの＋－の極性から電流計の＋－を逆に接続してある）放電の場 合も，電流が徐々に流れなくなることに注目してください。電流の単位[A]は１ 秒間に流れる電気量[C]ですので，放電されるときに縦軸に電流，横軸に時間を とったグラフにするとそのグラフの面積からコンデンサーの電気容量Ｃ[F]を求 めることができます。 実験名 コンデンサーの並列・直列接続 コメント コンデンサーの並列・直列接続の場合の電気容量を放電の様子から観察します。 同じ電気容量のコンデンサーの場合，並列にすると電気容量は２倍，直列にする と1/2倍になります。この結果，並列・直列接続にして十分に充電した後，放電 させると，放電時間に大きな違いが見られます。また，電流の単位[A]は１秒間 に流れる電気量[C]ですので，放電されるときに縦軸に電流，横軸に時間をとっ たグラフにするとそのグラフの面積からコンデンサーの合成容量Ｃ[F]を求める ことができます。 g-12 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 13 - 収録時間 39.40秒 01分11.72秒 42.26秒 03分04.08秒 01分04.17秒 44.08秒 電流・磁界（収録数９） ※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 磁界の観察（砂鉄の動き） 57.02秒 コメント h-01 電流のまわりにできる磁界の様子を鉄粉を使って観察します。実験は直線電流， 円電流，コイルを流れる電流です。 電流のまわりには「右ネジの法則」に従って磁界が発生します。実験は導線に電 流を流し，そのまわりに砂鉄を振りまきます。すると，導線のまわりに磁力線に 従って砂鉄が移動します。砂鉄の移動する様子を観察してください。 実験名 磁界の観察（方位磁針） コメント h-02 電流のまわりにできる磁界の様子を方位磁針を使って観察します。 実験は直線の導線のまわりに方位磁針を並べます。導線に電流を流すと電流のま わりには「右ネジの法則」に従って磁界が発生します。電流が流れていないとき は，すべての方位磁針は同じ方向（Ｎが北方向）を指していますが，電流を徐々 に大きくしていくと，方位磁針の針は導線のまわりの磁力線に従って円を描くよ うに並びます。 実験名 電気ブランコ コメント h-03 コイルと磁石による電磁力の実験です。 Ｕ字型磁石の一方にコイルを近づけておき，このコイルに電流を流します。する と「フレミングの左手の法則」に従ってコイルは力を受けます。このとき，コイ ルをブランコのような状態にしておくと，コイルはゆらゆらと揺れ始めます。 実験名 リニアモーターバー コメント h-04 コイルと磁石による電磁力の実験です。 シャープペンシルの芯を角形フェライト磁石の両端に，両面テープで平行に固定 します。これをレールにして上にもう１本芯を渡します。このレールに電池をつ なぐと，渡した芯は「フレミングの左手の法則」に従って力を受け，ころころと 転がり出します。芯が移動する様子を観察してください。 実験名 ホイートストンブリッジ回路（メートルブリッジ回路） コメント h-05 １ｍのものさしにニクロム線を張り，ホイートストンブリッジ回路（メートルブ リッジ回路）を作ります。既知抵抗と未知抵抗の比が，ニクロム線の長さの比に なってあらわれます。 実験名 平行電流の力 コメント h-06 平行電流には互いに力をおよぼしあいます。 実験は，アルミホイル（1cm×30cm）２枚を5mm程度離して平行に取り付けます。 これに同方向の10[A]程度の電流を流すと，互いに引力がはたらき引きつけあい ます。また，逆方向に電流を流すと，こんどは斥力がはたらきます。 実験名 ローレンツ力 コメント ローレンツ力によっておもちゃの船が移動する様子を収録しました。 容器に硫酸銅を入れ，極板間に電流を流すと，ローレンツ力によって硫酸銅が移 動する様子がわかります。 h-07 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 14 - 38.18秒 35.18秒 24.46秒 53.61秒 01分02.61秒 18.95秒 実験名 ガラスの電気伝導 コメント h-08 ガラスは不導体ですが，赤くなるまで加熱すると電気が流れます。実験はまず， ガラス棒上に距離を離して導線を付け，そのままでは電球は点灯しないことを見 せます。（導線を直結した場合には電球が点灯する） 次に，ガラス棒をガス・バーナーで加熱します。ガラス棒が徐々に赤くなり，電 球が点灯します。 実験名 電気抵抗と温度 コメント 模型の電池とモータの間に電球のフィラメントを取り付けます。スイッチを入れ ると模型が動き出します。フィラメントに息を吹きかけるとフィラメントの電気 抵抗が変化します。電気抵抗は温度が低くなると小さくなるので，息を吹きかけ ている間，模型には大きな電流が流れ，その結果模型は速く走ります。 h-09 収録時間 収録時間 - 15 - 02分37.59秒 36.74秒 電磁誘導・交流（収録数８） ※実験名をクリックすると動画がスタート 実験名 地磁気による発電 コメント i-01 長い導線を用意して導線の両端を検流計に接続して，導線を縄跳びの縄のように 回転させます。すると導線中の電子は地磁気の中で移動しますから，その結果， 電子が力を受け電流が流れます。 この実験はより多くの電流を検出するため，導線を８重のコイル状になったもの を使用しています。使用しているケーブルはLANケーブルです。ケーブルの回転 と検流計の針の動きに注目してください。 実験名 渦電流 コメント i-02 回路に限らず，一般に導体をつらぬく磁束が変化すれば，その変化を妨げる磁界 を作るように導体に電流が流れます。これを渦電流と言います。 この実験は急傾斜させた金属板上で強力磁石（ネオジム磁石）を滑らせるもので す。磁石を滑らせると金属板には渦電流が生じ，これによってできた磁界と滑る 磁石との相互作用によって磁石はゆっくりと滑ります。金属板の種類や厚みを変 えると滑る速さも変化します。 実験名 地上放送と衛星放送を利用した光速の測定 コメント i-03 地上波と衛星波との到達時間差から，光速を測定します。ＮＨＫ総合とＮＨＫ衛 星第２は19:00から同じニュースを放送しています。しかし，衛星波は地上波に 比べ若干，電波が遅れて届きます（静止衛星までの往復の時間）。そこで、静止 衛星までの距離が分かれば、ズレの時間差から電波の速さ(光速)が概算できます。 コマ送りで再生すると７～８コマずれています(１コマの時間間隔は1/30秒)。 ※ニュース映像には著作権があるため(NHK回答)、動画を見ることはできません。 注意 2011年7月24日に地上波はデジタル放送へ移行したため、現在ではこの実 験を行うことはできなくなりました。 実験名 誘導電流 コメント i-04 コイル中の磁界を変化させると，コイルにはこの変化を妨げる磁界を作るような 電流（誘導電流）が流れます。この現象は電磁誘導と呼ばれ，生じた起電力を誘 導起電力と言います。この実験はオシロスコープにコイルをつなぎ，バネをつけ た磁石をコイル中で振動させるものです。磁石の振動と共に誘導起電力が変化す るようすを観察します。 実験名 自己誘導 コメント i-05 コイルに交流電流（矩形波）を流すと，コイル中には磁界の変化が生じます。こ のとき，コイルにはこの変化を妨げる磁界を作るような誘導起電力が生じます。 この実験はオシロスコープでコイル中に生じた誘導起電力（電圧）の変化観察し ます。 実験名 相互誘導 コメント １次コイルに交流電流（正弦波）を流すと，コイル中にはこの変化に伴う磁界の 変化が生じます。このとき，２次コイルにはこの変化を妨げる磁界を作るような 起電力が生じます。このように，他のコイルに流れる電流がつくる磁束によって コイルに起電力が発生する現象を相互誘導と言います。 i-06 収録時間 Topに戻る 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 16 - 38.08秒 45.04秒 58.22秒 24.00秒 46.03秒 01分03.88秒 実験名 直流と交流（実効値） コメント i-07 直流の場合，抵抗間の電圧はその抵抗に常に加わる電圧を示します。一方，交流 の場合は実効値を示します。交流における実際の電圧は＋－が交互に入れ替わり， その最大値は実効値の約1.4倍になります。 この実験は，２つの電球にそれぞれ同じ電圧の直流と交流を流し，このとき電球 に加わる電圧をオシロスコープを使って測定します。 実験名 直流と交流のLED点灯 コメント 直流と交流について，LED(発光ダイオード)を点灯させ，その導線を持って回転 させます。LED(発光ダイオード)は一方向にしか電流を流さない性質を持ってお り，直流の場合は常に点灯します。ところが，交流の場合は電流の流れる方向が 規則的に入れ替わるので，LEDが点滅をします。交流の周波数が高い場合は，点 滅の様子は確認できませんが，導線を持ってすばやくLEDを回転させると，点滅 する様子がはっきりと観察できます。 i-08 収録時間 収録時間 - 17 - 01分37.03秒 28.87秒 電子・原子・放射線（収録数11） ※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 陰極線（磁石・影・電場・力） コメント j-01 陰極線（電子の流れ）の性質を調べる実験です。 １．陰極線は磁場（磁界）によって曲げられます。 ２．陰極線は直進することで遮へい物の影を作ります。 ３．陰極線は電場によって曲げられます。 ４．陰極線は物体に当たるとその物体に力を加えます。 実験名 真空放電 コメント j-02 気体は，一般に電気を通しにくいが，非常に高い電圧を加えると放電して電流が 流れます。この実験は両端に電極を封入したガラス管内の圧力を徐々に下げてい くと，放電現象が起こることを示しています。このようなガラス管を放電と呼び， 希薄な気体を通しておこる放電を真空放電と呼びます。 実験名 比電荷測定装置 コメント j-03 一様な磁界中に，磁界の向きと直角に電子を投射すると，電子は円運動，または 螺旋（らせん）運動をします。そのときの測定値から電子の比電荷を測定する装 置です。 装置のガラス管にはヘリウムが封入されており，電子線の飛跡が青白く光ります。 実験 一様な磁界をかけるコイル（ヘルムホルツ・コイル）中の磁束密度Ｂは ビオ・サバーの法則より Ｂ＝8.99*10－７*N*I/R N=130回（測定器のコイル片側の巻数） R=0.150m（測定器のコイルの半径） Ｂ=Ｉ*7.79*10－４[T] Ｉ:コイルに流す電流[A] 測定例 比電荷 e/m＝2V/(r･B)２ 陽極電圧:V=300[V] I=1.48[A] 円運動の半径:r=0.0500[m] より 比電荷 e/m＝1.81*10１１[C/Kg] となる。 参考 比電荷 e/m＝1.7588*10^11[C/Kg]（理科年表より） 実験名 光電効果 コメント j-04 はく検電器に亜鉛板を乗せ，はくを－に帯電させます。殺菌灯（紫外線）をあて ると光電効果によって，はくが閉じていく様子を収録しました。 また，比較実験として蛍光灯でも行っています。蛍光灯の光では，はくが閉じな いことを確認してください。 実験名 ラウエ斑点 コメント Ｘ線の干渉を最初に示したのはラウエである。彼は1912年硫化亜鉛の結晶に連続 Ｘ線をあてて写真乾板上に回折像をえました。このことからＸ線による回折像を ラウエ斑点と呼ぶようになりました。 この実験は背面ラウエ法と呼ばれる方法で，金属の単結晶試料（希土類や遷移金 属等）にＸ線をあて反射，回折するＸ線からラウエ斑点を得る実験です。 j-05 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 - 18 - 01分09.67秒 19.87秒 57.74秒 01分03.19秒 49.00秒 実験名 電子線の回折 コメント j-06 ド・ブロイは、1924年に電子のような粒子も波動性を示すのではないかと考え， 物質波λ＝ｈ／ｍｖの式をたてた。その後，ダビソン，ジャーマーが1927年にニ ッケルの表面に電子線をあてて回折像からこの式が成り立つことを確かめた。 この映像は，高分解能透過型電子顕微鏡を用いて，アルミ合金の回折像をえる様 子です。試料を試料台に乗せるところから撮影し，顕微鏡への挿入から顕微鏡の 操作へと，回折像を得るまでの一連の流れが収録してあります（試料を顕微鏡に 挿入後，顕微鏡内を真空に保つため，約30分程度，真空ポンプで減圧しています）。 電子顕微鏡の操作が分かる貴重な映像となっていますので、ぜひご覧下さい。 実験名 プラズマ コメント j-07 気体の温度が上昇すると，気体の分子は解離して原子になり，さらに温度が上昇 すると原子核のまわりを回っていた電子が原子から離れて，正イオンと電子に分 かれます。この現象は電離とよばれています。この電離によって生じた荷電粒子 を含む気体をプラズマとよびます。収録は気体に電圧をかけ電離させ，プラズマ を生成させたものです。 実験名 電子レンジ コメント j-08 電子レンジの電磁波を利用して，蛍光灯を点灯させる実験です。 電子レンジから放射された電磁波が，電子にあたり，紫外線が放射され蛍光塗料 が発光します。 実験名 スペクトル（空き缶分光器） コメント 空き缶分光器で様々な光源を観察した様子です。観察した光は，太陽光，水銀， 水素，ネオン，ヘリウム，蛍光灯，白熱灯，ナトリウムです。 動画は実験カテゴリー「音波・光波」のスペクトル１、２よりご覧ください。 ※実験名をクリックするとジャンプします。 実験名 放射線(γ線)の測定「はかるくん」 コメント j-09 「はかるくん」を使って，放射線(γ線)の測定をした実験です。 実験は条件別に３種類を収録しました。 実験１ 身近な物質からの放射線 実験２ 線源までの距離 実験３ 遮へい材の材質 実験４ 遮へい材の厚み 実験名 霧箱 コメント 霧箱を使って，自然放射線の飛跡を見る実験を収録しました。 実験は以下の４つの場合について行っています。 実験１ 自然放射線（線源無し） 実験２ 線源 ウラン鉱石（装置外） 実験３ 線源 モナザイト（装置内） 実験４ ダストサンプラー（掃除機で吸い集めた塵） j-10 収録時間 収録時間 収録時間 01分12.85秒 22.92秒 19.95秒 収録時間 －放射線の飛跡の観察－ - 19 - 収録時間 収録時間 01分11.08秒 02分36.73秒 実験名 エレクトロルミネッセンス コメント 液晶ディスプレーよりさらに薄い表示装置を作ることができる有機ＥＬ（エレク トロルミネッセンス）素子が次世代技術として注目されています。既に携帯電話 用などに数種の色を出す小型表示装置が製品化されました。生産コストの低減と 製品寿命を延ばすことが課題で，テレビなど大型表示装置への応用や，フルカラ ー化を目指した開発競争が盛んです。電圧をかけると、素子自体が発光する有機 ＥＬは液晶ディスプレーのように後ろから光を当てる必要がありません。バック ライトがない分だけ薄くなるのに加え，消費電力も少なくなります。どんな角度 からでもきれいな画像を見られるのも特徴です。柔らかいプラスチック上に有機 ＥＬ素子を並べれば、紙のように薄く曲げられる表示装置にすることもでます。 j-11 収録時間 - 20 - 53.20秒 液体窒素を使った実験（収録数３） ※実験名をクリックすると動画がスタート Topに戻る 実験名 液体窒素１ コメント k-01 液体窒素を使った実験が２つ収録してあります。 実験１ 植物を凍らせてバラバラにする。 実験２ 液体空気を作る。 実験１は液体窒素に花をいれ凍らせ，取りだし手で粉々にする実験です。 実験２はビニール袋に空気を入れそれを液体窒素に浸し，液化した空気を作る実 験です。 注意 実験は軍手で行っていますが，本来は革製の手袋で行う必要があります。 軍手に液体窒素がしみ込むと大変危険です。もし，軍手で実験を 行う場合には，容器内には決して手や指を入れてはいけません。 実験名 液体窒素２ コメント k-02 液体窒素を使った実験が２つ収録してあります。 実験１ 金属の電気抵抗 実験２ 液体空気を作る 実験１はコイルを液体窒素に入れと，コイル中の電気抵抗が下がり，電球が点灯 する実験です。 実験２は空の試験管を液体窒素に浸すと，中の空気が液化する実験です。 注意 実験は軍手で行っていますが，本来は革製の手袋で行う必要があります。 軍手に液体窒素がしみ込むと大変危険です。もし，軍手で実験を 行う場合には，容器内には決して手や指を入れてはいけません。 実験名 超伝導 コメント 超伝導によるマイスナー効果について，実験を２つ収録しました。 実験１ 磁石の上に超伝導状態の物体を乗せると，マイスナー効果によって浮 き上がり，空中に固定されます（ピンどめ効果）。 実験２ 超伝導の性質を用いて，浮き上がりながら進む車のおもちゃが収録さ れています。 k-03 収録時間 収録時間 収録時間 - 21 - 48.01秒 01分43.47秒 01分08.49秒 蜃気楼（収録数７） ※実験名をクリックすると動画がスタート 実験名 砂糖水で作る蜃気楼 コメント l-01 水槽に水(上部)と砂糖水(下部)を入れ，密度が変化する層を作ります。密度が変 化する層では，光は下方へ屈折するため，水槽の他端に置いた物体を観察すると， 伸び上がったり，倒立する像が観察できます。また，この実験ではレーザー光を 使って光路を示し，密度が変化する層での光の屈折を示しています。 実験名 空気の温度差で作る蜃気楼発生装置 コメント l-02 空気の温度差で約３ｍ離れた物体の蜃気楼を見ます。装置はアルミ板でニクロム 線をはさみ,表面温度を約100℃にします。板の直下は上暖下冷となり上方に伸び たり，倒立する上位蜃気楼(春型の蜃気楼)が見えます。板の直上は上冷下暖とな り下方に倒立する下位蜃気楼(冬型の蜃気楼)が見えます。 実験名 上位蜃気楼１ コメント l-03 魚津から見た，黒部(生地)，富山方向の上位蜃気楼(春型の蜃気楼)です。 撮 影 富山県魚津市埋没林博物館裏の海岸（撮影 木下正博） 撮影日 1999年5月22日 実験名 上位蜃気楼２ コメント l-04 水橋(白岩川河口)から見た黒部市(生地)，魚津方向の上位蜃気楼(春型の蜃気楼) です。生地の灯台や，魚津の海岸道路を走る車が大きく変化している様子を収録 しました。一般に上位蜃気楼は魚津が有名ですが，蜃気楼が発生しているときは 対岸からも蜃気楼を観測することができます。富山湾の上位蜃気楼は富山県東部 沿岸であればどこからでも見ることができます。 撮 影 富山県富山市水橋白岩川河口の海岸（撮影 木下正博） 撮影日 2001年5月17日 実験名 上位蜃気楼３ コメント l-05 滑川市高月海岸（富山県立滑川高等学校付近）から見た黒部市(生地)，魚津方向 の上位蜃気楼(春型の蜃気楼)です。生地の風景や魚津埋没林博物館、大型船が大 きく変化している様子を収録しました。 撮 影 富山県滑川市高月海岸（撮影 木下正博） 撮影日 2004年5月26日 実験名 上位蜃気楼４ コメント 水橋(白岩川河口)から見た，船の上位蜃気楼(春型の蜃気楼)です。船が２～４像 にはっきり反転している様子が収録してあります 撮 影 富山県富山市水橋白岩川河口の海岸（撮影 木下正博） 撮影日 2001年5月17日 l-06 ～密度変化による光の屈折～ －魚津から見た蜃気楼－ －水橋(白岩川河口)から見た蜃気楼－ －滑川(高月海岸)から見た蜃気楼－ －船の蜃気楼－ - 22 - 収録時間 Topに戻る 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 収録時間 4分23.69秒 01分26.82秒 06分00.72秒 05分07.17秒 01分22.00秒 01分16.44秒 実験名 下位蜃気楼 コメント 魚津から見た，黒部(生地)，富山方向の下位蜃気楼(冬型の蜃気楼)です。下位蜃 気楼は、大気の温度が上冷下暖のときに発生します。砂漠の蜃気楼や逃げ水など もこの下位蜃気楼の一種です。一般に海上に現れる下位蜃気楼は、海面温度より 気温が低い場合によく見られます。そのため、下位蜃気楼は全国的に、とりわけ 冬に多くみられる現象です。また、冬以外にも条件が整えば発生しています。 撮 影 富山県魚津市埋没林博物館裏の海岸（撮影 木下正博） 撮影日 1999年4月30日 l-07 －魚津から見た(下位)蜃気楼－ - 23 - 収録時間 02分13.35秒 動画の取扱いに関する留意事項 Topに戻る 必ず全文を読んで、同意してください。 [使用目的] ・このビデオは高等学校物理で使用することを目的として作成しました。 [制作のねらい] ・限られた授業時間数を有効に活用し，より効果的な授業展開を行うため演示実験や生徒実験 の一部をビデオにしました。 ・とくに短時間でおこる現象は，ビデオの特質（スローやコマ送り等）を生かす教材として、 期待ができるため積極的に収録してあります。 ・画面はできるだけシンプルにし，教師が授業で解説を加え易いように，配意しました。 [活用例] ・授業ではパソコンとプロジェクターもしくはＴＶ（ＴＶへの出力端子が無い場合は，コンポ ジット変換器が必要）を使って生徒に提示します。 ・現在，各高等学校には全教室にパソコンが配置されＬＡＮが整備されています。この教材を メインサーバー上に置けば，生徒は好きな時間に自由に実験を取り出して見ることが可能に なります。 [ファイルの概要] ・ファイルは“落下運動”や“音波・光波”などの大きな項目でまとめ，各実験の動画ファイ ルと解説ファイルを納めました。 [動画ファイル] ・各実験は数秒～数分の動画として収録しました。記録形式は”ＷＭＶ”です。 [著作権] ・著作権は，富山県高等学校教育研究会物理部会に所属します。 ・理科教育の目的においてのみ複製等を許可します。 名 称 企画制作 授業で使える物理実験ビデオ100 2003年富山県高等学校教育研究会物理部会 物理教育専門委員会（代表 木下 正博） 動作環境 Windows98以上 画面ｻｲｽﾞ 800×600以上 動画ﾌｧｲﾙ ＷＭＶ形式 必要ｿﾌﾄ Windows Media Player等の動画再生ソフト (コマ送り､スロー再生が可能なものが望ましい｡) Topに戻る - 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