概要:
この講義は本校の教育目標のうち「基礎力」を養う科目である。具体的には、物理学の基本であり工学への応用上最も重要な、力学と電磁気学を学習する。なお、振動・波動現象は両者に共通なので最後にまとめて学習する。また、運動方程式は微分方程式であることを強調するなど、数学的な取り扱いをより厳密にし、数学の応用的側面を理解させる。
授業の進め方・方法:
学生にとっては1,2年で学習した「一般物理」に引き続き2度目の物理となるが、数学的に相当高度になっているので数学(特に微分・積分)をしっかり身につけておくこと。また、授業中に毎回演習を行い、その点を評価に加えるのでしっかり授業に参加すること。なお、毎週木曜日の16時30分から17時30分をオフィスアワーとするので、竹内研究室まで質問に来ること。
注意点:
学生に緊張感を持たせるために毎時間演習を行い、その点を評価に加えるので、しっかり授業に参加すること。
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,前8 |
平均の速度、平均の加速度を計算することができる。 | 3 | 前2,前8 |
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5,前8 |
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2,前8 |
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1,前8 |
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。 | 3 | 前2,前8 |
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4,前8 |
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4,前8 |
物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前5,前8 |
力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前5,前8 |
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5,前8 |
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 前4,前8 |
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3,前8 |
慣性の法則について説明できる。 | 3 | 前3,前8,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3,前8 |
運動の法則について説明できる。 | 3 | 前3,前8 |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前4,前8 |
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。 | 3 | 前4,前8 |
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8 |
最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前8 |
動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前6,前8 |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 前6,前8 |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前6,前8 |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前7,前8 |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前7,前8 |
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 | 前7,前8,前9,前16 |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | 前10,前11,前16 |
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 | 前11,前16 |
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 前10,前11,前16 |
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15,後16 |
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 後15,後16 |
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。 | 3 | 前5,前8,前16 |
万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる. | 3 | 前5,前8 |
万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前7,前8 |
力のモーメントを求めることができる。 | 3 | 前12,前16 |
角運動量を求めることができる。 | 3 | 前12,前16 |
角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。 | 3 | 前12,前16 |
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 前12,前16 |
重心に関する計算ができる。 | 3 | 前10,前16 |
一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。 | 3 | 前13,前14,前16 |
剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。 | 3 | 前14,前15,前16 |
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。 | 3 | 後4,後8 |
クーロンの法則が説明できる。 | 3 | 後1,後8 |
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。 | 3 | 後1,後8 |
電場・電位について説明できる。 | 3 | 後1,後2,後3,後8 |
オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | 後7,後8 |
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。 | 3 | 後7,後8 |
ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | 後7 |
物理実験 | 物理実験 | 電子・原子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。 | 1 | |