概要:
物体の運動について,運動方程式・運動量と力積の関係・エネルギーと仕事の関係を用いて解析できるようになることを目指す.
授業の進め方・方法:
学生の理解度に応じて,授業計画を変更することがある.教員単独で,講義および演習を実施する.
注意点:
定期試験80点,平常点(小テスト・宿題など)20点とし,合計60点以上を合格とする.評価が60点に満たない者は,願い出により追認試験を受けることができる.追認試験の結果,単位の修得が認められた者にあっては,その評価を60点とする.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
はじめに,単位 |
シラバスの内容を確認し,ガイダンスを行う.単位量あたりの大きさの復習を通して,単位換算や次元解析を学ぶ.
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2週 |
位置・速度・加速度1 |
位置・速度・加速度の定義を学び,三者の関係を理解する.
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3週 |
位置・速度・加速度2 |
x-t図・v-t図・a-t図について学ぶ.x-t図・v-t図におけるグラフの傾きの意味を理解する.
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4週 |
位置・速度・加速度3 |
v-t図・a-t図において,グラフと横軸が囲む面積の意味を理解する.等加速度直線運動の公式を導く.
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5週 |
等加速度直線運動1 |
等加速度直線運動の公式を用いて解ける,基本的な問題の演習を行う.
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6週 |
等加速度直線運動2 |
等加速度直線運動の公式を用いて解ける,標準的な問題の演習を行う.
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7週 |
等加速度直線運動3 |
等加速度直線運動の公式を用いて解ける,応用問題の演習を行う.
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8週 |
中間試験 |
講義中に扱った演習問題の類題を出題する.
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2ndQ |
9週 |
中間試験解説、力の性質 |
中間試験の答えを確認する.加速度を生じる源である,力の性質を学ぶ。重力・摩擦力・バネの力・万有引力の公式を学ぶ.
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10週 |
力のつりあい1 |
力のつりあいの基本的な問題を解く.
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11週 |
力のつりあい2 |
力のつりあいの標準問題~応用問題を解く.
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12週 |
運動方程式1 |
運動方程式の立て方を学び,基本的な問題を解く.
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13週 |
運動方程式2 |
運動方程式の標準的な問題を解く.
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14週 |
運動方程式3 |
運動方程式の応用問題を解く.
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15週 |
期末試験 |
講義中に扱った演習問題の類題を出題する
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16週 |
前期まとめ |
前期期末試験の解説を行い,前期の成績評価を確認する.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
ベクトル・スカラーと三角関数 |
ベクトルとスカラーの定義を述べ,ベクトルの合成・分解の仕方を説明する.また,三角関数の定義および基本公式について復習する.
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2週 |
力の合成・分解 |
力の合成・分解について説明し,一点に作用する力のつり合いの条件式を導く.
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3週 |
平面・空間での運動方程式1 |
平面内および空間内での運動について,運動方程式の作り方を説明する.
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4週 |
平面・空間での運動方程式2 |
水平投射運動を説明し,問題演習を行う.
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5週 |
平面・空間での運動方程式3 |
斜方投射運動を説明し,問題演習を行う.
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6週 |
平面・空間での運動方程式4 |
斜面上での物体の運動を説明し,問題演習を行う.
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7週 |
中間試験 |
講義中に扱った演習問題の類題を出題する.
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8週 |
運動量と力積1 |
運動量と力積について説明し,それらの関係を導く.
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4thQ |
9週 |
運動量と力積2 |
外部から力が働かないとき,運動量が保存されることを示す.
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10週 |
運動量と力積3 |
反発係数(はねかえり)係数について説明し,運動量保存の法則に関する演習を行う.
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11週 |
仕事とエネルギー1 |
仕事と仕事率について説明する.
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12週 |
仕事とエネルギー2 |
運動エネルギーの公式を導出し,運動エネルギーと仕事の関係(エネルギーの原理)を導く.
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13週 |
仕事とエネルギー3 |
重力による位置エネルギーと弾性力による位置エネルギーの公式を導出する.
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14週 |
仕事とエネルギー4 |
落下運動を例に力学的エネルギーが保存されることを示し,力学的エネルギー保存の法則について説明する.
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15週 |
期末試験 |
講義中に扱った演習問題の類題を出題する.
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16週 |
後期まとめ |
後期期末試験の解説を行い,後期の成績評価を確認する.
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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 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 3 | 前2 |
直線および平面運動において、2物体の相対速度、合成速度を求めることができる。 | 3 | |
等加速度直線運動の公式を用いて、物体の座標、時間、速度に関する計算ができる。 | 3 | |
平面内を移動する質点の運動を位置ベクトルの変化として扱うことができる。 | 3 | |
平均の速度、平均の加速度を計算することができる。 | 3 | |
自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | |
水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | |
物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | |
力の合成と分解をすることができる。 | 3 | |
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | |
フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。 | 3 | |
質点にはたらく力のつりあいの問題を解くことができる。 | 3 | |
慣性の法則について説明できる。 | 3 | |
作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | |
運動の法則について説明できる。 | 3 | |
静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。 | 3 | |
最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | |
運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。 | 3 | |
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | |