群馬高専独自 □ 状態量を用いて熱力学量を記述することができる.
□ 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。 MCC
□ 不可逆過程について具体例を挙げることができる。 MCC
□ 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 MCC
群馬高専独自 □ 熱力学第1法則に習熟し ,多変数関数の微積分のテクニックを用いて熱力学の典型的な問題を解くことができる.
群馬高専独自 □ 熱力学第2法則に習熟し, 多変数関数の微積分のテクニックを用いて熱力学の典型的な問題を解くことができる.
群馬高専独自 □ 多自由度系における質点の運動方程式が書ける.
群馬高専独自 □ 運動方程式を解き, 規準モードを求めることができる.
群馬高専独自 □ フーリエ解析を用いて, 連続体の振動を解析することができる.
群馬高専独自 □ それらの知識を, 実際の現象に応用することができる.
概要:
前期は微分方程式および行列のテクニックを用いた, 大学教養程度の線型の振動・波動現象に関する基本的な理論を学習する.
後期は多変数関数の微積分のテクニックを用いた, 大学教養程度の熱力学の 基本的な理論を学習する.
授業の進め方・方法:
座学
注意点:
様々な学問の中でも、 物理学はその修得に著しい困難を感じる学生が特に多い学問である。復習を中心に、日頃から地道に学習に努める必要がある。また、一人では解決できそうにない疑問点を納得できないまま何日も放置しではならない。疑問点は一人で抱え込んだりせず、その都度で先生や物理の得意な級友に質問して教えてもらうことを強く勧める。そして、 応用物理Ⅰの内容（運動方程式の立て方およびその解き方）の復習と高校物理の内容(波動および熱力学)の復習をしておくべきである。
成績評点は、前期と後期で独立して積算する。前期分と後期分の算術平均が学年成績となる。なお、「評価割合」の欄では小テスト２０％となっているが、前期については以下の別規定[1][2]に基づく評価をおこなう。
・別規定[1]
成績評点における基本評価の算出比率は以下の通りとする。基本大テストに対して真摯な対応をすることが重要である。
基本課題20％
基本大テスト40%
前期中間試験20％
前期定期試験20%
・別規定[2]
基本評価で前期成績が60点に至らない場合は追加評価を行う。その際には追加課題を課した上で追加大テストを行い、下記の算出比率を適用する。ただし、追加評価による前期分評点の上限は60点とする。
課題（基本および追加）40％
大テスト（基本および追加）30%
前期中間試験5％
前期定期試験5%
なお、いずれの別規定も前期へのみ適用される。後期については「評価割合」の欄に記載のとおりとする。
|
|
週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
1自由度の振動(1) |
単振動タイプの運動方程式を解析できる.
|
| 2週 |
1自由度の振動(2) |
減衰振動と強制振動の運動方程式を解析できる.
|
| 3週 |
2自由度系の連成振動(1) |
2自由度系の連成振動について運動方程式を立てて, 解くことができる.
|
| 4週 |
2自由度系の連成振動(2) |
2自由度系の振動モード, 基準座標について説明ができる.
|
| 5週 |
少数多体系の連成振動(1) |
少数多体系の運動方程式を立てて, 解くことができる.
|
| 6週 |
少数多体系の連成振動(2) |
少数多体系の振動モード, 基準振動, 分散関係, 境界条件について説明できる.
|
| 7週 |
中間試験 |
|
| 8週 |
一般の連成振動 |
一般の連成振動の運動方程式を立てることができる.
|
| 2ndQ |
| 9週 |
連続体の振動(1) |
連成振動の連続極限を取り, 連続体の波動方程式を導くことができる.
|
| 10週 |
連続体の振動(2) |
波動方程式の解析ができる.
|
| 11週 |
連続体の振動(3) |
波動方程式を初期条件, 境界条件を入れて解くことができる.
|
| 12週 |
連続体の振動(4) |
フーリエ変換を用いた波動方程式の解析ができる.
|
| 13週 |
連続体の振動(5) |
波動方程式のダランベールの解について解析できる.
|
| 14週 |
振動・波動現象の応用(4) |
2, 3次元の波について問題を解くことができる.
|
| 15週 |
まとめと応用 |
振動・波動の応用問題を解くことができる.
|
| 16週 |
定期試験 |
|
| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
熱力学の基礎(1) |
経験的温度, 絶対温度について説明できる. 理想気体の諸性質を理解できる
|
| 2週 |
熱力学の基礎(2) |
気体の状態方程式、示量変数と示強変数について理解している。
|
| 3週 |
熱力学第1法則(1) |
熱力学第1法則について説明できる. 可逆変化と準静的変化について説明できる.
|
| 4週 |
熱力学第1法則(2) |
熱力学第1法則を用いて, 定圧熱容量・定積熱容量を計算できる.
|
| 5週 |
熱力学第1法則(3) |
熱サイクル・熱効率の概念を理解し, 説明できる.
|
| 6週 |
熱力学第1法則(4) |
理想気体の様々な熱サイクルについて効率が計算できる.
|
| 7週 |
熱力学第2法則(1) |
熱力学第2法則を理解し, トムソンの原理とクラウジウスの原理について説明できる
|
| 8週 |
中間試験 |
|
| 4thQ |
| 9週 |
熱力学第2法則(2) |
カルノーの定理について説明できる.
|
| 10週 |
熱力学第2法則(3) |
クラウジウスの不等式について説明できる. エントロピーについて説明できる.
|
| 11週 |
熱力学第2法則(4) |
エントロピー増大則について説明できる.
|
| 12週 |
熱力学第2法則(5) |
エントロピーに関する問題を解くことができる.
|
| 13週 |
熱力学関数(1) |
基本的な熱力学関数とルジャンドル変換について理解している.
|
| 14週 |
熱力学関数(2) |
熱力学関数から導かれるマクスウェルの関係式について理解している.
|
| 15週 |
後期定期試験 |
|
| 16週 |
答案返却、相転移現象 |
試験に関する説明が理解できる。相転移現象の例が理解できる。
|
| 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 | 物理 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。 | 4 | |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 4 | |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 4 | |
| 簡単な運動について微分方程式の形で運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。 | 4 | |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 4 | |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 4 | |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 4 | |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 4 | |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 4 | |
| 波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 4 | |
| 横波と縦波の違いについて説明できる。 | 4 | |
| 波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 4 | |
| 波の独立性について説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 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)。 | 4 | |
| 共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| 電場・電位について説明できる。 | 4 | |
| クーロンの法則が説明できる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 4 | |
| 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。 | 4 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 4 | |