1. ニュートンの運動方程式を微分方程式として理解して、物体の運動を求めることができる。
2. 剛体の運動に関する問題を解くことができる。
3. 熱力学の第１・２法則、カルノーサイクルとエントロピーについて説明できる。
4. 量子力学の必要性および特徴的な結果について説明することができる。
5. 実験と理論とを結びつけて理解でき、実験結果を考察しレポートとしてまとめることができる。
概要:
科学技術の進歩に対応できる基礎能力を養う．前期では，各週座学4時間とし、力学と熱力学を学習する，後期では、各週座学２時間と実験2時間の計4時間とする．座学では量子論を学習する．実験では，5つのテーマについて実験を行い，レポートを書いてまとめる力をつけることを目標とする．
授業の進め方・方法:
力学では運動の法則といくつかの保存則（エネルギー、運動量、角運動量），剛体の回転運動の扱い方について学習する．熱力学の分野では、準静的変化を扱う際の考え方と、エントロピーについて学習する。量子論の分野では、粒子性とともに波動性をも示す電子の運動を記述するためには量子力学が必要であることを学習する。実験では自然現象を物理的側面から考察し理解する能力を養成し，実験誤差の処理および測定機器の操作に習熟する．実験は10班に分かれて応用物理実験室で行う．なお、各班の具体的な実験種目に関するスケジュールは応用物理実験室に掲示する．
注意点:
3学年までに学習した物理や数学（ベクトル，微分積分など）の基礎知識を前提とする。授業中に配布される演習課題に対して，自学自習により取り組むこと。レポート提出については授業中に指示する。目標が達成されていないと判断される場合は，再提出を求める。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
（力学）速度と加速度
（熱力学）熱平衡状態と温度 |
（力学）ベクトル量としての位置、速度、加速度を理解し、それらベクトル量の合成と分解ができる。
（熱力学）温度、圧力、体積、内部エネルギーの定義を説明できる。
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| 2週 |
（力学）運動方程式１
（熱力学）状態方程式 |
（力学）力が一定の場合、力が時間にの依存する場合の物体の運動に関する問題を解くことができる。
（熱力学）理想気体の状態方程式を説明でき、関連する計算ができる。
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| 3週 |
（力学）運動方程式２
（熱力学）熱力学の第１法則 |
（力学）力が速度の依存する場合の物体の運動に関する問題を解くことができる。
（熱力学）熱力学の第１法則を説明できる。
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| 4週 |
（力学）運動方程式３
（熱力学）熱容量、比熱、熱量の保存 |
（力学）力が座標に依存する場合の物体の運動に関する問題を解くことができる。
（熱力学）熱容量、比熱に関連する計算ができる。
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| 5週 |
（力学）放物運動、円運動
（熱力学）理想気体の状態変化１ |
（力学）放物運動と円運動に関する問題を解くことができる。
（熱力学）定積変化、定圧変化に関連する計算ができる。
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| 6週 |
（力学）単振動、単振り子
（熱力学）理想気体の状態変化２ |
（力学）単振動、単振り子に関する問題を解くことができる。
（熱力学）等温変化、断熱変化に関連する計算ができる。
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| 7週 |
（力学）仕事とエネルギー
（熱力学）カルノーサイクル |
（力学）仕事とエネルギーの関係を理解する。
（熱力学）カルノーサイクルとその効率について説明できる。
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| 8週 |
（力学）力学的エネルギー保存則
（熱力学）熱力学の第２法則 |
（力学）力学的エネルギー保存を理解し、応用できる。
（熱力学）熱力学の第２法則について説明できる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
（力学）力のモーメントと角運動量
（熱力学）エントロピー１ |
（力学）回転運動に関わる力のモーメントと角運動量を理解する。
（熱力学）エントロピーの定義を説明できる。
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| 10週 |
（力学）角運動量保存則
（熱力学）エントロピー２ |
（力学）角運動量保存則に関する問題を解くことができる。
（熱力学）エントロピー増大の原理を説明できる。
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| 11週 |
（力学）固定軸の周りの剛体の回転運動
（熱力学）エントロピー３ |
（力学）固定軸の周りの剛体の回転運動を記述する基礎方程式を理解する。
（熱力学）エントロピーに関連する問題を解くことができる。
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| 12週 |
（力学）成果発表および追実験
回転運動１
（熱力学）気体分子運動論１ |
（力学）回転の運動方程式に関する問題を解くことができる。
気体分子の運動を気体の圧力や温度を関係づけて説明することができる。
（熱力学）気体分子の運動と気体の圧力、温度との関係を説明できる。
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| 13週 |
（力学）回転運動２
（熱力学）気体分子運動論２ |
（力学）回転に関する問題を解くことができる。
（熱力学）気体分子の内部エネルギーに関係する計算ができる。
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| 14週 |
（力学）剛体の平面運動１
（熱力学）マクスウェル分布１ |
（力学）剛体の平面運動に関する簡単な問題を解くことができる。
（熱力学）マクスウェル分布について説明できる。
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| 15週 |
（力学）剛体の平面運動２
（熱力学）マクスウェル分布２ |
（力学）剛体の平面運動に関する問題を解くことができる。
（熱力学）マクスウェルの速度分布関数を使って、エネルギー等分配の法則を導ける。
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| 16週 |
前期定期試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
（実験）実験ガイダンス
（量子論）古典物理学で説明できないこと |
（実験）実験で使用する機器や測定等に関する基礎的事項を理解する。
（量子論）古典物理学で説明できないことを理解する。
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| 2週 |
（実験）実験1：液体の密度
（量子論）光電効果 |
（実験）各種濃度の溶液試料について求めた密度から、濃度と密度の関係を表す実験式を求めることができる。
（量子論）光量子仮説によって光電効果を説明できる。
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| 3週 |
（実験）実験1：液体の密度
（量子論）コンプトン効果 |
（実験）各種濃度の溶液試料について求めた密度から、濃度と密度の関係を表す実験式を求めることができる。
（量子論）コンプトン効果を説明できる。
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| 4週 |
（実験）実験２：光の干渉と回折
（量子論）ボーアの原子模型1 |
（実験）光の波動性について実験を通して理解する。
（量子論）ボーアの仮説を元に水素原子における電子軌道の式を導出することができる。
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| 5週 |
（実験）実験２：光の干渉と回折
（量子論）ボーアの原子模型２ |
（実験）光の波動性について実験を通して理解する。
（量子論）ボーアの仮説をもとに水素原子における電子軌道と電子の波動関数を求めることができる。
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| 6週 |
（実験）実験３：気体温度計
（量子論）ドブロイ波長 |
（実験）シャルルの法則に基づき、気体の温度と体積から未知の水温が計測できることを確認する。
（量子論）物質波の考えを理解し、ドブロイ波長を計算することができる。
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| 7週 |
（実験）実験３：気体温度計
（量子論）シュレディンガー方程式の構造 |
（実験）シャルルの法則に基づき、気体の温度と体積から未知の水温が計測できることを確認する。
（量子論）シュレディンガー方程式の構造を説明することができる。
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| 8週 |
（実験）実験４：フランクヘルツの実験
（量子論）波動関数の確率解釈 |
（実験）フランクヘルツの実験から、原子の定常状態について理解する。
（量子論）波動関数の解釈を説明することができ、規格化条件を用いた計算をすることができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
（実験）実験４：フランクヘルツの実験
（量子論）位置の期待値 |
（実験）フランクヘルツの実験から、原子の定常状態について理解する。
（量子論）波動関数が与えられたときに、位置の期待値を計算することができる。
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| 10週 |
（実験）実験５：放射線の測定
（量子論）無限に深い井戸型ポテンシャル１ |
（実験）放射線の測定を通して放射線の理解を深める。
（量子論）無限に深い井戸型ポテンシャル中の電子の波動関数とエネルギーを求めるための過程を計算することができる。
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| 11週 |
（実験）実験５：放射線の測定
（量子論）無限に深い井戸型ポテンシャル２ |
（実験）放射線の測定を通して放射線の理解を深める。
（量子論）無限に深い井戸型ポテンシャル中の電子の波動関数とエネルギーを求めることができる。
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| 12週 |
（実験）レポート指導、追実験
成果発表および追実験
（量子論）線形代数と量子論１ |
（実験）レポートの体裁および内容について指導を受け、必要であれば追実験を行う。
（電磁気学）コイルに働く起電力を説明できる。
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| 13週 |
（量子論）線形代数と量子論２ |
（量子論）複素成分をもつ行列に対して、固有値と固有ベクトルを求めることができる。
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| 14週 |
（量子論）線形代数と量子論３ |
（電磁気学）コイルが持つエネルギーを理解し、計算できる。
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| 15週 |
（量子論）水素原子 |
（量子論）水素原子中の電子の波動関数とエネルギー固有値を求めるための計算過程を説明することができる。
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| 16週 |
後期定期試験 |
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