概要:
前期は実験を行う。製造業では測定誤差の理解が重要であるが、高専ではそれを学ぶ機会が少なかった。そこで物理実験を題材として誤差論を学び、測定誤差の評価法を習得する。なお、応用数学I(確率統計)で学習した区間推定の知識を用いて測定誤差の評価を行う。すなわち応用数学Iは理論編、応用物理実験は実践編といった相補的な関係になっている。
後期は3年の応用物理に引き続きの講義をする。前半は熱力学で、気体の状態変化と熱力学の第1法則、第2法則からエントロピーまでを、後半は古典力学の限界から量子力学の構築までを扱う。
この科目を通して本校教育目標における『基礎力』と『応用力』を養成する。
授業の進め方・方法:
前期の実験ではレポートの採点基準を公開するので、それを参考にすること。なお、毎週木曜日の16時30分から17時30分をオフィスアワーとするので、竹内研究室まで質問に来ること。
後期の講義は用意したプリントをもとに進める。毎週月曜日16時30分から17時30分までの間は質問受付のため川邊研究室(または物理実験室)に待機する。
注意点:
前期の実験はレポートの得点(72%)、試験の得点(20%)、演習の得点(8%)の合計で評価する。後期は定期試験(100%)で評価する。
最終的には両者を加算平均する。
分類 | 分野 | 学習内容 | 学習内容の到達目標 | 到達レベル | 授業週 |
基礎的能力 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。 | 3 | 前12 |
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 前12 |
等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。 | 3 | 前12 |
熱 | 原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について説明できる。 | 3 | |
時間の推移とともに、熱の移動によって熱平衡状態に達することを説明できる。 | 3 | |
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | |
熱量の保存則を表す式を立て、熱容量や比熱を求めることができる。 | 3 | |
動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 3 | 後2,後8 |
ボイル・シャルルの法則や理想気体の状態方程式を用いて、気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。 | 3 | 後1,後8 |
気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | 後2,後8 |
熱力学第一法則と定積変化・定圧変化・等温変化・断熱変化について説明できる。 | 3 | 後3,後4,後8 |
エネルギーには多くの形態があり互いに変換できることを具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 後2,後5,後8 |
不可逆変化について理解し、具体例を挙げることができる。 | 3 | 後6,後7,後8 |
熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 後5,後8 |
波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 3 | 前5 |
横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | 前10 |
波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 前5,前9,前10 |
波の独立性について説明できる。 | 3 | 前5,前9,前10 |
2つの波が干渉するとき、互いに強めあう条件と弱めあう条件について計算できる。 | 3 | 前5,前9,前10 |
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 3 | 前5,前9,前10 |
ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 前5 |
波の反射の法則、屈折の法則、および回折について説明できる。 | 3 | 前5,前9,前11 |
物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 3 | 前1,前2 |
安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 前1,前2 |
実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 3 | 前1,前2 |
有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 3 | 前1,前2 |
力学に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前6,前10,前12 |
波に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前5 |
光に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前5,前9,前11 |
電子・原子に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 3 | 前13 |