概要:
実験を行う上で重要な安全・レポートの書き方・実験装置の使い方について学んだ後,6つのテーマについて測定・データ整理・考察を行い,物理の法則や理論を実験的に確かめ,報告書にまとめる。
授業の進め方・方法:
最初の3週で,安全・レポートの書き方・実験装置の使い方について学ぶ。その後,班に分かれ、各班ごとに与えられた実験テーマについて予習,実験,レポート作成をおこなう。実験テーマは2週ごとに変わり,全部で6つのテーマについて実験をおこなう。
注意点:
・教育プログラムの学習・教育到達目標はA-1 とする。
・総時間数45時間(自学自習15時間)
・自学自習時間(15時間)は,日常の授業(30時間)に係る理論について予習復習時間,実験装置・方法の理解を深め正しい計測を行うための予習復習時間,実験結果を検討しレポートをまとめる時間等を総合したものとする。
・評価については,合計点数が60点以上で単位修得となる。その場合,各到達目標項目の到達レベルが標準以上であること,教育プログラムの学習・教育到達目標の各項目を満たしたことが認められる。
・既に学んだ法則理論との関連,測定技術,装置の取り扱い,測定値のデータ処理,結果に対する考察,そして期限内の報告書作成に留意すること。実験前に予習をし,スムーズに実験をおこなう努力をすること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
ガイダンス 安全教育 |
実験をおこなう上での危険や注意すべき事柄を理解し,説明することができる。
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2週 |
レポートの書き方 |
レポートの書き方について,理解し説明することができる。 有効数字を考慮して,データを集計することができる。
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3週 |
実験装置の使い方 |
ノギス,マイクロメーター,オシロスコープなどの基本的な実験測定機器について操作法を学ぶ。
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4週 |
比熱の測定 |
熱の仕事当量,金属の比熱を測定する。
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5週 |
1) 振子による重力加速度の測定 |
単振動や剛体の回転運動を復習する。単振り子の周期を測定し,重力加速度を求める。また,剛体振子(ケーター振子)によるより精密な重力加速度の測定も行う。
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6週 |
1) 振子による重力加速度の測定 |
単振動や剛体の回転運動を復習する。単振り子の周期を測定し,重力加速度を求める。また,剛体振子(ケーター振子)によるより精密な重力加速度の測定も行う。
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7週 |
2) 気柱の共鳴 |
波動の重ね合わせや共鳴現象について学ぶ。さまざまな気温で気柱の共鳴を観測し,空気中の音速,および,その温度依存性を測定する。
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8週 |
2) 気柱の共鳴 |
波動の重ね合わせや共鳴現象について学ぶ。さまざまな気温で気柱の共鳴を観測し,空気中の音速,および,その温度依存性を測定する。
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4thQ |
9週 |
3) 電子の円運動 |
ローレンツ力による磁界中の荷電粒子の運動を復習し,軌跡から電子の比電荷を測定する。
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10週 |
3) 電子の円運動 |
ローレンツ力による磁界中の荷電粒子の運動を復習し,軌跡から電子の比電荷を測定する。
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11週 |
4) 光電効果 |
光電効果による光電子の運動エネルギーと光の振動数との関係から,プランク定数を実験的に決める。
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12週 |
4) 光電効果 |
光電効果による光電子の運動エネルギーと光の振動数との関係から,プランク定数を実験的に決める。
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13週 |
5) 原子スペクトルの分光測定 |
光の干渉や,原子と光の相互作用について学ぶ。回折格子による分光の基礎を習得し,原子スペクトルの波長の測定を行う。
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14週 |
5) 原子スペクトルの分光測定 |
光の干渉や,原子と光の相互作用について学ぶ。回折格子による分光の基礎を習得し,原子スペクトルの波長の測定を行う。
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15週 |
課題 まとめ |
実験内容の理解度を問うまとめの課題や小テストなどに取り組む。
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16週 |
課題 まとめ |
実験内容の理解度を問うまとめの課題や小テストなどに取り組む。
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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 | 物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 3 | 後3 |
安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 後1 |
実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 3 | 後2,後15,後16 |
有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 3 | 後2 |
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 | 後5,後6 |
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4 |
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7,後8,後13,後14 |
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9,後10,後11,後12,後13,後14 |
電磁気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9,後10,後13,後14 |
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。 | 3 | 後9,後10,後11,後12,後13,後14 |
工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 物理、化学、情報、工学における基礎的な原理や現象を明らかにするための実験手法、実験手順について説明できる。 | 3 | 後5 |
実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 3 | 後5 |
実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 3 | 後5 |
実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 3 | 後5 |
実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | 後2 |
実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 3 | 後5 |
実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 3 | 後5 |
実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 3 | 後1 |
個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 3 | 後1 |
共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | 後1 |
レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 3 | 後2 |