1. 平面運動の速度・加速度について理解し,さまざまな物体の運動に適応できる。
2. 力の概念と力のつり合いについて,正しく理解し適用することができる。
3. 運動の法則を理解し、物体の運動に対してこの法則を的確に応用できる。
4. 仕事とエネルギーについて明確な概念を持ち、力学的エネルギー保存の法則を適用できる。
5. 熱とエネルギーの概念を用いて簡単な問題を解くことができる。
6. 波動について正しく理解し、波の色々な性質(反射、屈折、回折、干渉)を問題に適用できる。
概要:
物理は自然現象を観察し,物体のもつ色々な物理量の間に成り立つ関係をしらべる学問であり,工学の基礎となる重要な科目である。各種の物理量について正しく理解し,その間に成り立つ関係や法則を的確に応用できる力を身につける。
授業の進め方・方法:
毎回の授業は,説明,問題演習,確認テストで構成される。まず短い説明をした後,グループで問題演習をし,学生間で教えあいながら理解してもらう。そして授業の最後に確認テストを行い,学んだことを確認してもらう。また,単元ごとに適宜小テストを実施する。
注意点:
物理は積み上げ型の理解が要求される科目なので,復習を欠かさず行うことが大切です。その日理解できなかった点は家で復習・整理し,次の授業に備えてください。また毎回,学んだ範囲に相当する問題集の問題を示すので,自分で解くとさらに理解が深まります。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
平面運動と放物運動 |
平面運動の速度・加速度について理解し,さまざまな物体の運動(水平投射,斜方投射等)に適応できる。
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2週 |
いろいろな力 |
重力,垂直抗力,摩擦力,張力,弾性力,摩擦力を理解し,その値を算出できる。
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3週 |
力の合成・分解とつりあい |
力を合成・分解することができ,力のつりあいの式を立てて問題を解くことができる。
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4週 |
作用・反作用の法則 |
作用・反作用の法則について理解し,つりあいと区別できる。
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5週 |
運動の法則(1) |
運動の3法則を理解し,運動方程式を立てることができる。
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6週 |
運動の法則(2) |
基本的な問題について,運動方程式を立てて計算ができる。
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7週 |
運動の法則(3) |
さまざま問題について,運動方程式を立てて計算ができる。
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8週 |
〔中間試験〕 |
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験の返却と解説 |
試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
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10週 |
仕事と仕事率 |
仕事と仕事率について,その値を算出できる。
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11週 |
運動エネルギー |
運動エネルギーについて,計算できる。
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12週 |
位置エネルギー |
位置エネルギーについて,計算できる。
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13週 |
力学的エネルギー保存の法則(1) |
基本的な問題について力学的エネルギー保存の法則の式を立て,問題を解くことができる。
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14週 |
力学的エネルギー保存の法則(1) |
さまざまな問題について力学的エネルギー保存の法則の式を立て,問題を解くことができる。
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15週 |
〔前期末試験〕 |
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16週 |
前期末試験の返却と解説 |
試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
圧力と浮力と剛体に働く力 |
圧力(大気圧,水圧)と浮力について理解し,その値を算出できる。 剛体にはたらく力のモーメントを計算できる。
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2週 |
剛体のつりあいと重心 |
剛体にはたらく力について,つりあいの式を立て問題を解くことができる。 物体の重心を計算できる。
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3週 |
熱とエネルギー |
比熱や熱量量について理解し,熱力学第一法則・第二法則についても簡単な問題が解ける。
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4週 |
ボイル・シャルルの法則 |
ボイル・シャルルの法則や気体の状態方程式を利用し,簡単な問題を解くことができる。
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5週 |
波のグラフ |
波の要素(振幅,波長,周期,速さ)について理解し問題を解くことができる。
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6週 |
縦波・横波と定常波 |
縦波・横波,また波の重ね合わせ・定常波について説明できる。
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7週 |
波の反射,干渉,屈折,回折 |
波の反射,干渉,屈折,回折について理解し,問題を解くことができる。
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8週 |
〔中間試験〕 |
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4thQ |
9週 |
音の速さと伝わり方 |
音の性質を理解し,波の問題として解くことができる。
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10週 |
固有振動と共鳴(共振) |
固有振動と共鳴(共振)について理解し,問題を解くことができる。
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11週 |
ドップラー効果 |
ドップラー効果について理解し,問題を解くことができる。
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12週 |
光の速さと伝わり方 |
光の性質を理解し,波の問題として解くことができる。
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13週 |
レンズと鏡 |
レンズと鏡のしくみを理解し,波の問題として解くことができる。
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14週 |
光の干渉と回折 |
光の干渉と回折を理解し,波の問題として解くことができる。
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15週 |
〔後期学年末試験〕 |
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16週 |
学年末試験の返却と解説 |
試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
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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3 |
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 | 前6 |
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 | 前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。 | 3 | 前6 |
平均の速度、平均の加速度を計算することができる。 | 3 | 前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 | 前5 |
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 | 前7 |
物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前10 |
力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前11 |
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 前13 |
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 | 前10 |
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 | 前11 |
慣性の法則について説明できる。 | 3 | 前14 |
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 | 前12 |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前14 |
運動の法則について説明できる。 | 3 | 前14 |
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 | 前10 |
最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前10 |
動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前10 |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 後3 |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後4 |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後4 |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後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。 | 3 | 後5 |
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 | 後9 |
力のモーメントを求めることができる。 | 3 | 後1 |
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 後2 |
重心に関する計算ができる。 | 3 | 後1 |
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 | 後6 |
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 | 後6 |
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | 後6 |
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 | 後6 |
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6 |
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7 |
気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | 後7 |
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7 |
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6 |
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 |
熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 後6 |
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 | 後9 |
横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | 後10 |
波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 後10 |
波の独立性について説明できる。 | 3 | 後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 | 後11 |
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 3 | 後10 |
ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 後11 |
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 | 後11 |
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。 | 3 | 後13 |
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)。 | 3 | 後13 |
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 3 | 後13 |
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。 | 3 | 後13 |
自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | 後14 |
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | 後14 |
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。 | 3 | 後14 |
物理実験 | 物理実験 | 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10 |
熱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 | 後7 |
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 | 後10 |
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 | 後14 |