到達目標
1. 微分,積分,ベクトルを用いて,質点の運動を定量的に扱うことができ、運動方程式をたてて解くことができる。2. 等速円運動および力学的エネルギー保存則を理解して、方程式を扱うことができる。3. 質点2体系や剛体の運動を,1質点の運動と対比させながら理解でき,2体系および剛体の運動の典型的な例について運動方程式をたてて解くことができる。4. 運動方程式を微分方程式として捉えることができ,様々な具体例(落下運動,単振動,減衰振動,強制振動)の運動方程式をたてて解くことができる。
ルーブリック
| 理想的な到達レベルの目安 | 標準的な到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | 質点運動の応用的な例について微分,積分,ベクトルを用いて運動方程式を書いて解くことができる。 | 質点運動の基礎的な例について微分,積分,ベクトルを用いて運動方程式を書いて解くことができる。 | 質点運動の基礎的な例について微分,積分,ベクトルを用いて運動方程式を書くことができない。 |
評価項目2 | 等速円運動および力学的エネルギー保存則の応用的な例について方程式を書いて解くことができる。 | 等速円運動および力学的エネルギー保存則の基礎的な例について方程式を書いて解くことができる。 | 等速円運動および力学的エネルギー保存則の基礎的な例について方程式を書くことができない。 |
評価項目3 | 2体系および剛体の運動の応用的な例について運動方程式を書いて解くことができる。 | 2体系および剛体の運動の基礎的な例について運動方程式を書いて解くことができる。 | 2体系および剛体の運動の基礎的な例について運動方程式を書くことができない。 |
評価項目4 | 質点運動の応用的な例について運動方程式を微分方程式として書いて解くことができる。 | 質点運動の基礎的な例について運動方程式を微分方程式として書いて解くことができる。 | 質点運動の基礎的な例について運動方程式を微分方程式として書くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
【本校学習・教育目標(本科のみ)】 2
説明
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教育方法等
概要:
前期は,1年次で学んだ物理を基礎とし,数学で学んだ微積分やベクトルなどの解析的な方法を用いて,質点の力学を定量的に扱う。1年次で学んだ力学および微積分やベクトルなどの復習,およ単元ごとのまとめと演習を行う。後期は,2体系および剛体の運動,振動運動へ拡張する。特に,運動方程式を微分方程式として捉えて解析することに力点を置く。本講義を通して,物理の基礎知識を自らの工学分野に応用できることに加え,自らの専門分野の課題の解決に数学的手法を適用できることを学ぶ。
授業の進め方・方法:
前期は,1年次における基礎的な概念を、微分・積分・ベクトルなどを用いた解析的な方法により一般化して、科学技術への応用へ向けた物理学の法則を学んでいく。1年次の復習とともに解析的な手法の実例を扱い、演習プリントにより実際に計算をしながら授業を進めていく。後期は,講義および演習を中心に行う。講義中は集中して聴講するとともに,積極的に演習に取り組むこと。
注意点:
中間試験を50%,期末試験を50%の割合で100点を満点として評価し,評価点が60点に達した者を合格とする。なお,定期試験が満点の60%に満たなかった者には,達成度を確認するための課題を与え,成果が十分とみなされた場合は,その試験について満点の60%を上限として加点することがある。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
質点の力学(運動学)1 |
微分による直線運動の位置,速度,加速度の計算ができる
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2週 |
質点の力学(運動学)2 |
積分による直線運動の位置,速度,加速度の計算ができる
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3週 |
質点の力学(運動学)3 |
ベクトルによる平面運動の位置,速度,加速度の計算ができる
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4週 |
質点の力学(運動学)4 |
位置,速度,加速度のまとめと演習
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5週 |
運動の法則1 |
微分を含む運動方程式をたてる
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6週 |
運動の法則2 |
積分を用いて運動方程式を扱う
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7週 |
運動の法則3 |
運動方程式のまとめと演習
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8週 |
前期中間演習 |
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2ndQ |
9週 |
等速円運動1 |
角速度,向心力を扱う
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10週 |
等速円運動2 |
万有引力の法則と惑星の運動を扱う
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11週 |
等速円運動3 |
等速円運動のまとめと演習
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12週 |
力学的エネルギー1 |
位置エネルギー・運動エネルギーを扱う
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13週 |
力学的エネルギー2 |
保存力とポテンシャルを扱う
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14週 |
力学的エネルギー3 |
微分・積分を用いてエネルギーを扱う
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15週 |
力学的エネルギー4 |
力学的エネルギーのまとめと演習
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
二体系の力学 |
重心と相対運動(力学Ⅱ第3章)の計算ができる
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2週 |
二体系の力学 |
衝突の計算ができる
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3週 |
二体系の力学 |
回転運動と角運動量の計算ができる
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4週 |
質点系と剛体の力学 |
剛体 (力学Ⅱ第4章)の計算ができる
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5週 |
質点系と剛体の力学 |
慣性モーメントの計算ができる
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6週 |
質点系と剛体の力学 |
回転運動の運動方程式の計算ができる
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7週 |
質点系と剛体の力学 |
回転運動のエネルギーと仕事の計算ができる
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8週 |
後期中間演習 |
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4thQ |
9週 |
極座標 |
座標変換ができる
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10週 |
物体の運動と微分方程式 |
落下運動の計算ができる
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11週 |
物体の運動と微分方程式 |
単振動の計算ができる
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12週 |
物体の運動と微分方程式 |
減衰振動,強制振動の計算ができる
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13週 |
物体の運動と微分方程式強制振動 |
振動運動の一般的計算ができる
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14週 |
物体の運動と微分方程式 |
惑星の運動の計算ができる
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15週 |
後期のまとめ |
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16週 |
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モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標
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 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 100 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |