応用物理ⅠB(3037)

科目基礎情報

学校 八戸工業高等専門学校 開講年度 令和04年度 (2022年度)
授業科目 応用物理ⅠB(3037)
科目番号 3C27 科目区分 専門 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 学修単位A: 1
開設学科 産業システム工学科マテリアル・バイオ工学コース 対象学年 3
開設期 秋学期(3rd-Q) 週時間数 3rd-Q:2
教科書/教材 新・基礎 電磁気学 (ライブラリ新・基礎物理学)/佐野 元昭/サイエンス社
担当教員 水野 俊太郎

到達目標

(1) 微分積分を用いて、速度や加速度の表現ができ、計算で求められること
(2) 静電気に関係した現象を電界や電位といった空間の性質に関係づけて理解できること
(3) 電流に関係した現象を荷電粒子の運動と関係づけて理解できること

ルーブリック

理想的な到達レベルの目安標準的な到達レベルの目安未到達レベルの目安
微分形の運動方程式2次元以上の運動について,ベクトルを含む微分形の微分積分の数学的な意味を理解して物理学上の変位・運動方程式を立てることができ,次元ごとの運動の様子を定量的,定性的に理解できる1次元の運動について,ベクトルを含む微分形の運動方程式を立てることができ,その運動の様子を定量的,定性的に理解できるあらかじめ準備された運動方程式を,手続き的な解法でしか解くことができない
静電気に関係した現象ガウスの法則から与えられた分布の電荷のつくる電界を求められる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ない
定常電流に関係した現象定常電流に関係した現象を荷電粒子の運動と関係づけて理解できるオームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができるオームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができない

学科の到達目標項目との関係

ディプロマポリシー DP2 ◎ 説明 閉じる
ディプロマポリシー DP3 〇 説明 閉じる
地域志向 〇 説明 閉じる

教育方法等

概要:
「応用物理IA、IB」は、2年生までの物理学の知識を確かなものとし、さらに発展させるとともに自然現象を数学的に表現し計算できることが学習の目標である。これまで一次元と二次元で取り扱ってきた物理学を、三次元に拡大するほか、荷電粒子の運動の観点から静電気、定常電流を取り扱えるようにする。
授業の進め方・方法:
「応用物理IA」と内容が連続した講義で、「エネルギー物理学Ⅱ」で学習した電気現象について微積分を用いて表現する。問題の演習は授業時間内だけでなく宿題としても行う。 また到達度を確認するための小テストを適宜行う予定である。
注意点:
2年生までの物理学の知識が確かなものであることが前提条件である。また、三角関数をはじめとした基礎数学、微分積分学、線形代数学の知識を道具として活用するため、これらの数学的手法が使いこなせることも必要である。演習問題は積極的に取り組み、復習に努めること。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
後期
3rdQ
1週 静電気力と静電界 静電気力と静電界を理解できる。
2週 静電エネルギーと電位 静電エネルギーと電位を理解できる。
3週 ガウスの法則 ガウスの法則を理解できる。
4週 導体とコンデンサー 導体とコンデンサーを理解できる。
5週 誘電体 誘電体を理解できる。
6週 定常電流 定常電流を理解できる。
7週 キルヒホッフの法則 キルヒホッフの法則を理解できる。
8週 到達度試験
(答案返却とまとめ)

モデルコアカリキュラムの学習内容と到達目標

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
基礎的能力数学数学数学整式の加減乗除の計算や、式の展開ができる。3
因数定理等を利用して、4次までの簡単な整式の因数分解ができる。3
分数式の加減乗除の計算ができる。3
実数・絶対値の意味を理解し、絶対値の簡単な計算ができる。3
平方根の基本的な計算ができる(分母の有理化も含む)。3
解の公式等を利用して、2次方程式を解くことができる。3
因数定理等を利用して、基本的な高次方程式を解くことができる。3
無理方程式・分数方程式を解くことができる。3
2次関数の性質を理解し、グラフをかくことができ、最大値・最小値を求めることができる。3
分数関数や無理関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
簡単な場合について、関数の逆関数を求め、そのグラフをかくことができる。3
累乗根の意味を理解し、指数法則を拡張し、計算に利用することができる。3
指数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
指数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
対数の意味を理解し、対数を利用した計算ができる。3
対数関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
対数関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
一般角の三角関数の値を求めることができる。3
角を弧度法で表現することができる。3
三角関数の性質を理解し、グラフをかくことができる。3
三角関数を含む簡単な方程式を解くことができる。3
2点間の距離を求めることができる。3
簡単な場合について、円の方程式を求めることができる。3
積の法則と和の法則を利用して、簡単な事象の場合の数を数えることができる。3
簡単な場合について、順列と組合せの計算ができる。3
等差数列・等比数列の一般項やその和を求めることができる。3
総和記号を用いた簡単な数列の和を求めることができる。3
簡単な場合について、関数の極限を求めることができる。3
微分係数の意味や、導関数の定義を理解し、導関数を求めることができる。3
三角関数・指数関数・対数関数の導関数を求めることができる。3
関数の増減表を書いて、極値を求め、グラフの概形をかくことができる。3
極値を利用して、関数の最大値・最小値を求めることができる。3
2次の導関数を利用して、グラフの凹凸を調べることができる。3
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。3
工学基礎情報リテラシー情報リテラシー論理演算と進数変換の仕組みを用いて基本的な演算ができる。3
コンピュータのハードウェアに関する基礎的な知識を活用できる。3
同一の問題に対し、それを解決できる複数のアルゴリズムが存在しうることを知っている。3
与えられた基本的な問題を解くための適切なアルゴリズムを構築することができる。3
任意のプログラミング言語を用いて、構築したアルゴリズムを実装できる。3
専門的能力分野別の専門工学化学・生物系分野物理化学気体の法則を理解して、理想気体の方程式を説明できる。4
純物質の状態図(P-V、P-T)を理解して、蒸気圧曲線を説明できる。4

評価割合

到達度試験小テスト・レポート等合計
総合評価割合7030100
基礎的能力000
専門的能力7030100
分野横断的能力000