概要:
【開講学期】冬学期週4時間
物理学における最重要概念である「エネルギー」を俯瞰し,これを用いて物理現象を記述できるようになることが目標である。2年生の物理の総まとめと位置づけ,「エネルギー物理学I」,「力学II」の知識を集約して,エネルギーの伝播の基本である振動の現象と,電気エネルギーの基礎、応用を学ぶ。
授業の進め方・方法:
2年生の総まとめとして,また,3年生以降の応用物理を見据え,微分や積分の概念を紹介しつつエネルギーの正体を解説する。エネルギー物理学IIで取り扱う内容は視覚化が難しく,概念でとらえる必要性が高い分野である。演習問題などを適宜行いつつ,日常生活に現れる現象とリンクさせながら議論を進める。到達度試験70%、課題・小テスト等30%として評価を行い、総合評価は100点満点として、60点以上を合格とする。
注意点:
1,2年生で学んだ物理と数学を理解できていることが,エネルギー物理学IIを履修する上での前提条件である。習得が不十分であれば,秋学期を利用してよく復習しておくこと。また,一度分からなくなると,理解が追いつくまでに非常に長い時間を要するため,分からなくなりかけたら,できるだけ速やかに質問したり,調査したりするスキルが要求される。
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。 | 2 | |
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 2 | |
横波と縦波の違いについて説明できる。 | 2 | |
波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 2 | |
波の独立性について説明できる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 2 | |
ホイヘンスの原理について説明できる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
弦の長さと弦を伝わる波の速さから、弦の固有振動数を求めることができる。 | 2 | |
気柱の長さと音速から、開管、閉管の固有振動数を求めることができる(開口端補正は考えない)。 | 2 | |
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 2 | |
一直線上の運動において、ドップラー効果による音の振動数変化を求めることができる。 | 2 | |
自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 2 | |
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 2 | |
波長の違いによる分散現象によってスペクトルが生じることを説明できる。 | 2 | |
電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 2 | |
電場・電位について説明できる。 | 2 | |
クーロンの法則が説明できる。 | 2 | |
クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 2 | |
オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 2 | |
抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 2 | |
ジュール熱や電力を求めることができる。 | 2 | |