Part III
Teaching Specific Aspects of the Concept of Energy From
Social, and Historical Perspectives
The Beta Decay and the Conservation of Energy:
a Historical Case-Study to Overcome Learning Difficulties in
the Upper Secondary School
DĂƩĞŽ>ĞŽŶĞ͕ŝƉĂƌƟŵĞŶƚŽĚŝ&ŝůŽƐŽĮĂĞ^ĐŝĞŶnjĞĚĞůů͛ ĚƵĐĂnjŝŽŶĞ͕^ĞnjŝŽŶĞĚŝ^ĐŝĞŶnjĞ ĚĞůů͛ ĚƵĐĂnjŝŽŶĞ͕hŶŝǀĞƌƐŝƚăĚŝdŽƌŝŶŽŵĂƩĞŽ͘ůĞŽŶĞΛƵŶŝƚŽ͘ŝƚ EĂĚŝĂZŽďŽƫ͕ŝƉĂƌƟŵĞŶƚŽĚŝ&ŝƐŝĐĂ͕hŶŝǀĞƌƐŝƚăĚŝ'ĞŶŽǀĂʹ/E&E͕^ĞnjŝŽŶĞĚŝ'ĞŶŽǀĂ ƌŽďŽƫΛĮƐŝĐĂ͘ƵŶŝŐĞ͘ŝƚ Abstract dŚŝƐ ƚŚĞŽƌĞƟĐĂů ƉĂƉĞƌ ƉƌŽǀŝĚĞƐ Ă ĐĂƐĞͲƐƚƵĚLJ ŝŶ ƚŚĞ ŚŝƐƚŽƌLJ ŽĨ ŶƵĐůĞĂƌ ƉŚLJƐŝĐƐ ƚŚĂƚ ĐŽƵůĚ ůŝŬĞůLJ ŚĞůƉ ŽǀĞƌĐŽŵŝŶŐĂůĞĂƌŶŝŶŐĚŝĸĐƵůƚLJƚŚĂƚƵƉƉĞƌƐĞĐŽŶĚĂƌLJƐĐŚŽŽůƐƚƵĚĞŶƚƐŚĂǀĞŝŶĚĞĂůŝŶŐǁŝƚŚĐŽŶƐĞƌǀĂƟŽŶ ŽĨ ĞŶĞƌŐLJ ƚŽƉŝĐƐ͘ Ɛ ƌĞƉŽƌƚĞĚ ŝŶ ƚŚĞ ƉŚLJƐŝĐƐ ĞĚƵĐĂƟŽŶ ůŝƚĞƌĂƚƵƌĞ͕ ĂŵŽŶŐ ƚŚĞ ůĞĂƌŶŝŶŐ ĚŝĸĐƵůƟĞƐ ĞŶĐŽƵŶƚĞƌĞĚ ďLJ ƚŚĞ ƐƚƵĚĞŶƚƐ ĮŐƵƌĞƐ ŝŶĚĞĞĚ ůŝŵŝƟŶŐ ƚŚĞ ǀĂůŝĚŝƚLJ ŽĨ ƚŚĞ ƉƌŝŶĐŝƉůĞ ŽĨ ĐŽŶƐĞƌǀĂƟŽŶ ŽĨ ĞŶĞƌŐLJƚŽŵĞĐŚĂŶŝĐĂůĂŶĚƚŚĞƌŵŽĚLJŶĂŵŝĐƉƌŽĐĞƐƐĞƐ͘ dŚĞŚŝƐƚŽƌŝĐĂůĐĂƐĞͲƐƚƵĚLJŚĞƌĞƉƌŽƉŽƐĞĚĐŽŶĐĞƌŶƐŽŚƌͲWĂƵůŝĐŽŶƚƌŽǀĞƌƐLJŝŶůĂƚĞϭϵϮϬƐƚŽĞĂƌůLJϭϵϯϬƐ ĂďŽƵƚƚŚĞĐŽŶƟŶƵŽƵƐďĞƚĂĚĞĐĂLJƐƉĞĐƚƌĂ͘ƐŝƚŝƐǁĞůůŬŶŽǁŶ͕ŝŶŽƌĚĞƌƚŽĞdžƉůĂŝŶƚŚŝƐĨĞĂƚƵƌĞŽĨƚŚĞ ďĞƚĂĚĞĐĂLJ͕ŽŚƌƐƵŐŐĞƐƚĞĚĂǀŝŽůĂƟŽŶŽĨƚŚĞƉƌŝŶĐŝƉůĞŽĨĐŽŶƐĞƌǀĂƟŽŶŝŶƌĂĚŝŽĂĐƟǀĞƉƌŽĐĞƐƐĞƐ͘KŶƚŚĞ ĐŽŶƚƌĂƌLJ͕WĂƵůŝĚĞĨĞŶĚĞĚƚŚĞǀŝĞǁƚŚĂƚƚŚĞƵŶŽďƐĞƌǀĞĚƉŽƌƟŽŶƐŽĨĞŶĞƌŐLJǁĂƐĐĂƌƌŝĞĚŽīďLJŽŶĞ͕Žƌ ŵŽƌĞ͕ǀĞƌLJůŝŐŚƚŶĞƵƚƌĂůƉĂƌƟĐůĞƐ͕ĞǀĞŶƚƵĂůůLJŶĂŵĞĚŶĞƵƚƌŝŶŽƐ͘ Introduction KǀĞƌƚŚĞLJĞĂƌƐŵĂŶLJƌĞƐĞĂƌĐŚĞƌƐ;Ğ͘Ő͘DĂƩŚĞǁƐϭϵϵϰ͖DŽŶŬΘKƐďŽƌŶĞϭϵϵϳ͖'ĂůŝůŝϮϬϭϭͿĂƌŐƵĞĚĨŽƌ ƚŚĞ ƵƐĞĨƵůŶĞƐƐ ŽĨ ,ŝƐƚŽƌLJ ŽĨ ƐĐŝĞŶĐĞ ;,Ž^Ϳ ŝŶ ƐĐŝĞŶĐĞ ĂŶĚ ƉŚLJƐŝĐƐ ƚĞĂĐŚŝŶŐ͘ ŵŽŶŐ ƚŚĞ ŵĂŝŶ ƌĞĂƐŽŶƐ ƌĞƉŽƌƚĞĚĨŽƌƵƐŝŶŐ,Ž^ĂƌĞŝƚƐƉŽǁĞƌƚŽƉƌŽŵŽƚĞƵŶĚĞƌƐƚĂŶĚŝŶŐƚŚĞŶĂƚƵƌĞŽĨƐĐŝĞŶĐĞ͕ƚŽƉƌŽǀŝĚĞƐĐŝĞŶƟĮĐ ĐůĂƌŝĮĐĂƟŽŶŽĨƚŚĞĐŽŶĐĞƉƚƐƚŽďĞƚĂƵŐŚƚ͕ĂŶĚƚŽŽǀĞƌĐŽŵĞĐŽŶĐĞƉƚƵĂůĚŝĸĐƵůƟĞƐŽĨƚŚĞƐƚƵĚĞŶƚƐ͘dŚŝƐ ƚŚĞŽƌĞƟĐĂůƉĂƉĞƌƉƌŽǀŝĚĞƐĂĐĂƐĞͲƐƚƵĚLJŝŶƚŚĞŚŝƐƚŽƌLJŽĨŶƵĐůĞĂƌƉŚLJƐŝĐƐ͕ƚŚĂƚŝƐƚŚĞĐŽŶƟŶƵŽƵƐƐƉĞĐƚƌƵŵ ŽĨďĞƚĂĚĞĐĂLJ͕ƚŚĂƚĐŽƵůĚŚĞůƉĞƐƉĞĐŝĂůůLJƵƐĞĨƵůƚŽŽǀĞƌĐŽŵĞƚŚĞůĞĂƌŶŝŶŐĚŝĸĐƵůƟĞƐƚŚĂƚƵƉƉĞƌƐĞĐŽŶĚĂƌLJ ƐĐŚŽŽůƐƚƵĚĞŶƚƐŚĂǀĞŝŶĚĞĂůŝŶŐǁŝƚŚĐŽŶƐĞƌǀĂƟŽŶŽĨĞŶĞƌŐLJƚŽƉŝĐƐ͘
The continuous spectrum of beta rays
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Niels Bohr’s hypothesis
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Wolfgang Pauli’s hypothesis
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Enrico Fermi’s theory of beta decay
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the Chemical Society͕ϯϰϵͲϯϴϰ͘
ƌŽǁŶ͕>͘D͘;ϭϵϳϴͿ͘dŚĞŝĚĞĂŽĨƚŚĞŶĞƵƚƌŝŶŽ͘Physics Today, 31;^ĞƉƚĞŵďĞƌͿ͕ϮϯͲϮϴ͘ ŚĂĚǁŝĐŬ͕:͘;ϭϵϯϮͿ͘WŽƐƐŝďůĞ džŝƐƚĞŶĐĞŽĨĂEĞƵƚƌŽŶ͘Nature, 129, 312.
ůůŝƐ͕͘͘ĂŶĚtŽŽƐƚĞƌ͕t͘͘;ϭϵϮϳͿ͘dŚĞĂǀĞƌĂŐĞĞŶĞƌŐLJŽĨĚŝƐŝŶƚĞŐƌĂƟŽŶŽĨZĂĚŝƵŵ ͘Proceedings of the
ZŽLJĂů^ŽĐŝĞƚLJ͕ϭϭϳ͕ϭϬϵͲϭϮϯ͘
&Ğƌŵŝ͕ ͘;ϭϵϯϯͿ͘dĞŶƚĂƟǀŽĚŝƵŶĂƚĞŽƌŝĂĚĞůů͛ĞŵŝƐƐŝŽŶĞĚĞŝƌĂŐŐŝ͞ďĞƚĂ͘͟>ĂZŝĐĞƌĐĂ^ĐŝĞŶƟĮĐĂ͕ϰ͕ϰϵϭͲϰϵϱ͘ &Ğƌŵŝ͕ ͘;ϭϵϯϰĂͿ͘dĞŶƚĂƟǀŽĚŝƵŶĂƚĞŽƌŝĂĚĞŝƌĂŐŐŝď͘Il Nuovo Cimento, 2͕ϭͲϭϵ͖sĞƌƐƵĐŚĞŝŶĞƌdŚĞŽƌŝĞĚĞƌ
ďͲ^ƚƌĂŚůĞŶ͘Z. Phys., 88͕ϭϲϭͲϭϳϭ͘
'Ăůŝůŝ͕/͘;ϮϬϭϭͿ͘WƌŽŵŽƟŽŶŽĨƵůƚƵƌĂůŽŶƚĞŶƚ<ŶŽǁůĞĚŐĞƚŚƌŽƵŐŚƚŚĞƵƐĞŽĨƚŚĞŚŝƐƚŽƌLJĂŶĚƚŚĞƉŚŝůŽƐŽͲ ƉŚLJŽĨƐĐŝĞŶĐĞ͘^ĐŝĞŶĐĞΘ ĚƵĐĂƟŽŶ;ƉƵďůŝƐŚĞĚŽŶůŝŶĞͿ͘ĚŽŝ͗ϭϬ͘ϭϬϬϳͬƐϭϭϭϵϭͲϬϭϭͲϵϯϳϲͲdž͘ 'ŽƵĚƐŵŝƚ͕^͘;ϭϵϯϮͿ͘WƌĞƐĞŶƚĚŝĸĐƵůƟĞƐŝŶƚŚĞƚŚĞŽƌLJŽĨŚLJƉĞƌĮŶĞƐƚƌƵĐƚƵƌĞ͘/Ŷ͗ZĞĂůĞĐĐĂĚĞŵŝĂĚ͛/ƚĂůŝĂ ;ϭϵϯϮͿ͕ϯϯͲϰϵ͘ 'ƵĞƌƌĂ͕&͕͘>ĞŽŶĞD͕͘ĂŶĚZŽďŽƫ͕E͘;ϮϬϬϲͿ͘ ŶƌŝĐŽ&Ğƌŵŝ͛ƐĚŝƐĐŽǀĞƌLJŽĨŶĞƵƚƌŽŶͲŝŶĚƵĐĞĚĂƌƟĮĐŝĂůƌĂĚŝŽĂĐͲ ƟǀŝƚLJ͗ŶĞƵƚƌŽŶĂŶĚŶĞƵƚƌŽŶƐŽƵƌĐĞƐ͘Phys. perspect., 8,ϮϱϱͲϮϴϭ͘ 'ƵĞƌƌĂ͕&͕͘>ĞŽŶĞD͕͘ĂŶĚZŽďŽƫ͕E͘;ϮϬϭϮͿ͘dŚĞĚŝƐĐŽǀĞƌLJŽĨĂƌƟĮĐŝĂůƌĂĚŝŽĂĐƟǀŝƚLJ͘Phys. perspect., 14, ϯϯͲϱϴ͘
DĂƩŚĞǁƐ͕D͘Z͘;ϭϵϵϰͿ͘Science teaching: the role of history and philosophy of science͘EĞǁzŽƌŬ͗ZŽƵƚͲ ůĞĚŐĞ͘ DĞŚƌĂ͕:͘;ϮϬϬϭͿ͘dŚĞŽŶĐĞƉƚƵĂůŽŵƉůĞƟŽŶĂŶĚ džƚĞŶƐŝŽŶƐŽĨYƵĂŶƚƵŵDĞĐŚĂŶŝĐƐ ϭϵϯϮͲϭϵϰϭ͘EĞǁ zŽƌŬ͗^ƉƌŝŶŐĞƌ͘ DŽŶŬ͕D͘ĂŶĚKƐďŽƌŶĞ͕:͘;ϭϵϵϳͿ͘WůĂĐŝŶŐƚŚĞŚŝƐƚŽƌLJĂŶĚƉŚŝůŽƐŽƉŚLJŽĨƐĐŝĞŶĐĞŽŶƚŚĞĐƵƌƌŝĐƵůƵŵ͗ŵŽĚͲ ĞůĨŽƌƚŚĞĚĞǀĞůŽƉŵĞŶƚŽĨƉĞĚĂŐŽŐLJ͕^ĐŝĞŶĐĞΘ ĚƵĐĂƟŽŶ͕ 81;ϰͿ͕ϰϬϱͲϰϮϰ͘ WĂƵůŝ͕t͘;ϭϵϯϰͿ͘ŝƐĐƵƐƐŝŽŶĚƵZĂƉƉŽƌƚĚĞD͘,ĞŝƐĞŶďĞƌŐ͘/Ŷ͗/ŶƐƟƚƵƚ/ŶƚĞƌŶĂƟŽŶĂůĚĞWŚLJƐŝƋƵĞ^ŽůǀĂLJ͕
^ƚƌƵĐƚƵƌĞƐĞƚƉƌŽƉƌŝĞƚĞƐĚĞƐŶŽLJĂƵdžĂƚŽŵŝƋƵĞƐ͘ZĂƉƉŽƌƚƐĞƚĚŝƐĐƵƐƐŝŽŶƐĚƵƐĞƉƟĞŵĞĐŽŶƐĞŝůĚĞƉŚLJ-sique tenu a Bruxelles du 22 au 29 Octobre 1933͘WĂƌŝƐ͗'ĂƵƚŚŝĞƌͲsŝůůĂƌƐ͕ϯϮϰͲϯϮϱ͖ϮϭϰͲϮϭϱ͘
WĂƵůŝ͕t͘;ϭϵϲϰͿ͘ŽůůĞĐƚĞĚ^ĐŝĞŶƟĮĐWĂƉĞƌƐ͘sŽů͘Ϯ͘EĞǁzŽƌŬ͗/ŶƚĞƌƐĐŝĞŶĐĞ͘ WĞƌƌŝŶ͕&͘;ϭϵϯϯͿ͘WŽƐƐŝďŝůŝƚĠĚ͛ĠŵŝƐƐŝŽŶĚĞƉĂƌƟĐƵůĞƐŶĞƵƚƌĞƐĚĞŵĂƐƐĞŝŶƚƌŝŶƐğƋƵĞŶƵůůĞĚĂŶƐůĞƐƌĂĚŝŽĂĐͲ ƟǀŝƚĠƐɴ͘Comptes rendus,ϭϵϳ͕ϭϲϮϱͲϭϲϮϳ͘ ZĞĂůĞĐĐĂĚĞŵŝĂĚ͛/ƚĂůŝĂ;ϭϵϯϮͿ͘ŽŶǀĞŐŶŽĚŝĮƐŝĐĂŶƵĐůĞĂƌĞ;ZŽŵĂ͕ϭϭͲϭϳKƩŽďƌĞϭϵϯϭͿ͘ ZĞŝŶĞƐ͕&͘ĂŶĚŽǁĂŶ͕͘>͘;ϭϵϱϲͿ͘dŚĞŶĞƵƚƌŝŶŽ͘EĂƚƵƌĞ͕ϭϳϴ͕ϰϰϲͲϰϰϵ͘ ^ŚĞĂ͕t͘;ĞĚƐ͘Ϳ;ϭϵϴϮͿ͘KƩŽ,ĂŚŶĂŶĚƚŚĞƌŝƐĞŽĨŶƵĐůĞĂƌƉŚLJƐŝĐƐ͘ŽƌĚƌĞĐŚƚ͗͘ZĞŝĚĞů͘ ^ŽůďĞƐ͕:͕͘'ƵŝƐĂƐŽůĂ͘:͕͘dĂƌŝŶ͕&͘;ϮϬϬϵͿ͘dĞĂĐŚŝŶŐĞŶĞƌŐLJĐŽŶƐĞƌǀĂƟŽŶĂƐĂƵŶŝĨLJŝŶŐƉƌŝŶĐŝƉůĞŝŶƉŚLJƐŝĐƐ͘J.
Sci. Educ. Technol., 18͕ϮϲϱͲϮϳϰ͘
^ŽůďĞƐ͕:͘ĂŶĚdĂƌŝŶ͕&͘;ϭϵϵϴͿ͘ůŐƵŶĂƐĚŝĮĐƵůƚĂĚĞƐĞŶƚŽƌŶŽĂůĂĐŽŶƐĞƌǀĂĐŝžŶĚĞůĂĞŶĞƌŐŝĂ͘Enseñanza de
ůĂƐŝĞŶĐŝĂƐ͕ϭϲ͕ϯϴϳͲϯϵϳ͘
^ŽůďĞƐ͕:͘ĂŶĚdĂƌŝŶ͕&͘;ϮϬϬϰͿ͘>ĂĐŽŶƐĞƌǀĂĐŝžŶĚĞůĂĞŶĞƌŐŝĂ͗ƵŶƉƌŝŶĐŝƉŝŽĚĞƚŽĚĂůĂĮƐŝĐĂ͘hŶĂƉƌŽƉƵĞƐƚĂ LJƵŶŽƐƌĞƐƵůƚĂĚŽƐ͘Enseñanza de las Ciencias, 22, ϭϴϱͲϭϵϰ͘
