概要:
熱力学では、熱について学んだ後、熱力学の第一法則／第二法則を学ぶ。力学では、微分積分を用いて、まず質点の運動を学び、最後に剛体の運動を学ぶ。
授業の進め方・方法:
教科書に沿った座学の授業を中心とするが，物理現象のイメージや実感を持ってもらうために，演示実験を行なったり実験に取り組んでもらうこともある。また，課題のプリントを配布して問題演習を行ってもらうことがある。
注意点:
基本的物理量の概念が次々に定義されるので，一つ一つを確実に覚え，それを用いて現象を“理解”すること。法則を使う練習・努力を怠らないこと。一つの公式に数値を当てはめるだけで満足せず，物理的イメージを持ち，それを元に考えることが重要である。
１、２学年で学んだ物理をより一般的な現象に適用できる能力を身につけるため、物理法則を文字式／ベクトル／微分積分を使って理解し、物理現象を直感的に理解する力を養う。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
第１４章 熱(1) |
物体の熱容量と比熱について理解している。
原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について理解している。
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| 2週 |
第１４章 熱(2) |
熱の移動の形態を理解している。
気体の内部エネルギーについて，分子論的に理解できる。
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| 3週 |
第１４章 熱(3) |
気体の状態方程式を分子運動論的な観点から理解できる。
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| 4週 |
第１５章 熱力学(1) |
熱力学の第一法則をエネルギー保存則から理解できる。
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| 5週 |
第１５章 熱力学(2) |
気体の状態変化による様々過程において，熱力学の第一法則を適用できる。
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| 6週 |
第１５章 熱力学(3) |
熱機関について理解し、熱効率に関する計算ができる。
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| 7週 |
第１５章 演習
次週中間試験を実施する
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これまでに学んだことを演習問題で確認できる。
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| 8週 |
第１５章 熱力学(４) |
エントロピー増大の原理を理解できる。
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。
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| 2ndQ |
| 9週 |
第１５章 熱力学(５) |
熱力学の様々な応用について理解できる。
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| 10週 |
第１章 運動(1) |
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理解し、位置と速度と加速度の関係を微分積分を使って理解できる。
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| 11週 |
第１章 運動(2) |
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。
角運動量を求めることができる。
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| 12週 |
第２章 運動の法則 |
運動の法則と力について理解できる。
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| 13週 |
第３章 力と運動(1) |
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。
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| 14週 |
第３章 力と運動(2) |
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。
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| 15週 |
演習 |
これまでに学んだことを演習問題で確認できる。
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| 16週 |
前期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
第４章 振動(1) |
ばねや単振り子につながれた物体の運動の運動方程式を立て、初期値問題として解くことができる。
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| 2週 |
第４章 振動(2) |
周期、振動数など単振動を特徴づける物理量を求めることができる。
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| 3週 |
第５章 仕事とエネルギー(1) |
仕事と仕事率に関する計算ができる。
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。
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| 4週 |
第５章 仕事とエネルギー(2) |
力学的エネルギーの保存則について理解し、様々な物理量の計算に利用できる。
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| 5週 |
第５章 仕事とエネルギー(3)
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力学的エネルギーの保存則について理解し、様々な物理量の計算に利用できる。
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| 6週 |
第６章 質点の回転運動(1) |
力のモーメントや角運動量の定義をベクトル積で理解できる。
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| 7週 |
演習
次週、中間試験を実施する。 |
これまでに学んだことを演習問題で確認できる。
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| 8週 |
第６章 質点の回転運動(2) |
回転運動の法則を理解出来る。
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| 4thQ |
| 9週 |
第６章 質点の回転運動(3) |
角運動量保存則について理解し、様々な物理量の計算に利用できる.
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| 10週 |
第７章 質点系の重心と全運動量(1) |
重心の定義について理解し、重心に関する計算ができる。
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| 11週 |
第７章 質点系の重心と全運動量(2) |
質点系の運動の性質を理解し，様々な問題に応用できる。
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| 12週 |
第８章 剛体の力学(1) |
剛体の定義を理解できる。剛体の運動方程式を理解できる。
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| 13週 |
第８章 剛体の力学(2) |
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。
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| 14週 |
第８章 剛体の力学(3) |
剛体の平面運動について、運動方程式を立てて解くことができる。
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| 15週 |
演習 |
これまでに学んだことを演習問題で確認できる。
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| 16週 |
学年末試験 |
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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 | 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | |
| 角運動量を求めることができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 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 | |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | |