概要:
熱力学の基本概念を学び、熱力学第一法則や熱機関のしくみを理解する。
波動の性質を学び、音や光の反射や屈折、回折などの現象に関する基本的なことがらを理解する。
授業の進め方・方法:
教科書に沿ってシラバス通りに進むので、教科書や参考書の内容を事前によく読んでおき予習をしておくこと。
また、ノートや教科書の復習し、各自で問題演習を行っておくこと。
注意点:
問題集は各自で進めること。冬季休業中の課題を出すので、必ず提出すること。
【事前学習】教科書で予習を行い、問題集等は必ず自分で進めていくこと。
【評価方法・評価基準】試験結果90%、課題10%で評価する。総合成績が60点以上を単位修得とする。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
第1章熱と物質 1.熱と熱量 A.温度 B.熱量 |
熱と温度の違いについて理解できる。
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2週 |
C.熱容量と比熱 D.熱量の保存 |
平衡温度を計算できる。
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3週 |
2.熱と物質の状態 A.三態 B.熱膨張 3.熱と仕事 |
物質の三態を理解できる。
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4週 |
1.気体の法則 A.圧力 B.ボイルシャルルの法則 |
ボイルシャルルの法則を用いた計算できる。
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5週 |
C.理想気体の状態方程式
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状態方程式を用いた計算ができる。
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6週 |
問題演習(問題集等) |
問題集の基本的な問題を解ける。
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7週 |
中間試験 |
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8週 |
試験返却と解説 2.気体分子の運動 A.分子運動と圧力 |
気体分子運動と圧力の関係を理解できる。
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2ndQ |
9週 |
B.平均エネルギーと絶対温度 C.単原子分子と二原子分子 |
気体分子運動と圧力の関係を理解できる。
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10週 |
3.気体の状態変化 A.内部エネルギー B.第一法則 C.状態変化①② |
定積変化、等圧変化を理解できる。
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11週 |
C.状態変化③④ D.モル比熱 |
等温変化、断熱変化を理解できる。
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12週 |
4.不可逆変化と熱機関 A.不可逆変化 B.熱機関の効率 |
熱機関の効率を理解できる。
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13週 |
pV図の見方 |
pV図の見方を理解できる。
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14週 |
問題演習(問題集等) |
問題集の基本的な問題を解ける。
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
試験返却と解説 まとめ |
ここまでで理解できた内容を確認できる。
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後期 |
3rdQ |
1週 |
2.波の伝わり方 A.重ね合せ原理 B.定常波 C.自由端固定端 |
定常波を理解できる。
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2週 |
C.自由端固定端、D.波面、E.干渉 |
自由端、固定端での反射の違いを理解できる。
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3週 |
F.反射と屈折、G.回折 |
屈折の法則を使って計算できる。
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4週 |
1.音の性質 A.音波 B.音色 C.速さ D.伝わり方 |
音の概念を理解できる。
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5週 |
E.うなり 2.共振・共鳴 A.弦の振動 |
うなりを理解できる。
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6週 |
B.気柱の振動 C.共振共鳴 |
気柱の振動を理解できる。
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7週 |
3.音のドップラー効果 A~D. |
ドップラー効果を計算できる。
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8週 |
中間試験 |
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4thQ |
9週 |
試験返却と解説 1.光の性質 A.光の種類 B.速さ C.光の反射・屈折 |
光の性質を理解できる。
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10週 |
D.全反射 E.分散 F.散乱 (冬季課題) |
全反射を理解し、全反射の臨界角を計算できる。
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11週 |
G.偏光 3.光の干渉と回折 A.ヤングの実験 (課題提出) |
ヤングの実験を理解できる。
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12週 |
B.回折格子 C.薄膜による干渉 |
回折格子の原理を理解できる。
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13週 |
D.くさび形空気層による干渉 E.ニュートンリング |
くさび形空気層による干渉の原理を理解できる。
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14週 |
演習 |
演習により音や光に関する諸計算ができる。
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15週 |
期末試験 |
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16週 |
試験返却と解説 まとめ |
これまでを振り返り、理解できた内容を確認できる。
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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 | 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 | |
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 | |
波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 3 | |
横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | |
波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | |
波の独立性について説明できる。 | 3 | |
2つの波が干渉するとき、互いに強めあう条件と弱めあう条件について計算できる。 | 3 | |
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 3 | |
ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | |
波の反射の法則、屈折の法則、および回折について説明できる。 | 3 | |
弦の長さと弦を伝わる波の速さから、弦の固有振動数を求めることができる。 | 3 | |
気柱の長さと音速から、開管、閉管の固有振動数を求めることができる(開口端補正は考えない)。 | 3 | |
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 3 | |
一直線上の運動において、ドップラー効果による音の振動数変化を求めることができる。 | 3 | |
自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | |
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | |
波長の違いによる分散現象によってスペクトルが生じることを説明できる。 | 3 | |