到達目標
物理現象を系統的かつ論理的に考察し、身の回りの現象や理工学分野の課題解決に於いて応用できる能力を養う。
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 |
| 物理的思考力 | 物理現象を系統的かつ論理的に考察し、身の回りの現象や理工学分野の課題解決に於いて応用できる能力を養う。 | 物理現象を公式を用いて記述することができる。 | 物理現象を系統的に説明することができない。 |
| 波動現象 | 波動現象の基本法則（重ね合せ、干渉、回折、反射、屈折）を理解し、さまざまな波動現象（音波、光波）を定量的に説明できる。 | 波動現象の基本法則（重ね合せ、干渉、回折、反射、屈折）を理解し、簡単な波動現象（音波、光波）を定性的に説明できると共に公式を用いた数値計算ができる。 | 波動現象の基本法則（重ね合せ、干渉、回折、反射、屈折）に関する定性的な説明ができない。 |
| 微積分を用いた力学 | 位置、速度、加速度を微積分を用いて相互に導出でき、様々な場合の運動方程式を微分方程式の初期値問題として解くことができる。 | 位置、速度、加速度の関係を微積分を用いて理解できる。基礎的な運動方程式を初期値問題として解くことができる。 | 位置、速度、加速度の関係を微積分を用いて理解できない。基礎的な運動方程式を初期値問題として解くことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
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説明
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(C) 情報工学の基礎としての数学，自然科学の基礎学力を身につける。
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教育方法等
概要:
「物理Ⅲ」と並行して、波動分野（波の伝わり方と種類、重ね合わせの原理と波の干渉、波の反射・屈折・回折、音波・発音体、光波、レンズの公式）、原子の構造について学習する。
授業の進め方・方法:
授業形態は、講義、問題演習および演示実験である。
講義資料はteamsもしくはWebClassにて、講義日の前日までに公開する．必要に応じて各自で印刷するものとする．授業中にPC, タブレットで閲覧しても良い．
【再試験について】
学年末総合評価が50点未満のものを対象として再試験を実施する。ただし、未提出課題があるものには実施しない。
注意点:
【評価方法・基準】
下記評価割合に沿って評価を行い、総合評価50点以上を合格とする。
試験問題は各達成目標に即した内容で、問題のレベルは教科書の問題および問題集の基本問題程度のものを出題する。
「その他」の項目では課題・レポートを評価する。レポートは基本的に毎回出題する。
事前・事後学習、オフィスアワー
物理の基本公式を理解し応用できるようになるには具体的な問題に取り組み思考することが必要不可欠である。その為、本講義では，授業中の問題演習及びレポート課題に加えて，リードα 物理基礎・物理（数研出版）による自学自習を強く推奨している。
【オフィスアワー】講義日の16:00-17:00,その他随時受付
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
波の性質・波の表し方とその要素 |
波長、周期、振動数、位相速度について説明できる。
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| 2週 |
波の重ね合わせの原理と定常波 |
重ね合わせの原理を用いて２つの波の合成波、定常波の作図ができる。
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| 3週 |
波の干渉 |
２つの波が干渉する時、互いに強め合う条件・打消し合う条件を説明できる。
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| 4週 |
正弦波 |
波を表す正弦波の式と、波の位相を理解できる。
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| 5週 |
ホイヘンスの原理と波の反射・屈折 |
ホイヘンスの原理を用いて反射・屈折を説明できる。
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| 6週 |
波の屈折・回折 |
屈折の公式を活用して屈折波の物理量を求めることができる。また、回折現象を説明できる。
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| 7週 |
音波・音の性質 |
音波の速さや、音波の反射・屈折・回折現象を説明できる。
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| 8週 |
中間試験 |
波の基本性質、正弦波の式、干渉、反射・屈折・回折が理解できている。
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| 2ndQ |
| 9週 |
弦の振動 |
弦の振動は横波であることを理解し、弦に生ずる定常波の性質を説明できる。
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| 10週 |
気柱の振動 （１） |
気柱の振動は縦波であることを理解し、共鳴現象を定量的に説明できる。
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| 11週 |
気柱の振動 （２） |
閉管、開管の定常波の振動数を定量的に求める事ができる。
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| 12週 |
ドップラー効果 |
ドップラー効果の現象について説明できる。
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| 13週 |
音波のドップラー効果（１） |
音源が動く場合の音波の振動数の変化を定量的に説明できる。
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| 14週 |
音波のドップラー効果（２） |
観測者が動く場合の音波の振動数の変化を定量的に求めることができる。
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| 15週 |
到達度確認問題演習 |
波動の基本や音波に関する基本的な問題を解くことができる。
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| 16週 |
前期末試験 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
光波・光の性質 |
光の速さや、光の反射・屈折・回折現象を説明できる。物体の浮き上がりや全反射の物理量を計算できる。
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| 2週 |
波の分散・散乱現象 |
波長の違いによる分散現象により光のスペクトルや虹が得られることや、散乱現象により空が青くなる等を定性的に説明できる。
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| 3週 |
光の干渉 |
ヤングの干渉実験の基本原理を理解し、明暗の縞模様ができる条件式を説明できる。
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| 4週 |
光の回折 |
回折格子により明暗の縞模様ができる原理を説明できる。また、簡単な物理量の数値計算ができる。
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| 5週 |
薄膜による干渉 |
薄膜による光の干渉に関する公式が導出できる。
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| 6週 |
力学のための微積分及びベクトル |
微積分形式の力学を学ぶために必要となる数学について理解できる。
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| 7週 |
質点の位置・速度・加速度 |
位置・速度・加速度を微積分を用いて求めることができる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
光の屈折、全反射、干渉、回折に関する基本的な問題を解くことができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
ニュートンの運動方程式 |
微分方程式としての運動方程式を初期値問題として解くことができる。
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| 10週 |
ニュートンの運動方程式の応用 |
微分方程式としての運動方程式を初期値問題として解くことができる。
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| 11週 |
単振動と減衰振動 |
弾性力がはたらく質点の運動方程式から単振動の解を求めることができる。減衰振動の解を求めることができる。
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| 12週 |
仕事と運動エネルギー |
仕事と運動エネルギーについて説明でき、仕事から運動エネルギーの変化についての計算ができる。
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| 13週 |
保存力と位置エネルギー及び、力学的エネルギー保存則 |
位置エネルギーと力の関係を理解できる。力学的エネルギー保存則を用いて物体の運動を求めることができる。
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| 14週 |
質点系の運動量と角運動量 |
内力と外力の違いを踏まえて、運動量と角運動量について基本的な計算ができる。
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| 15週 |
問題演習 |
微積分を用いた力学の基本的な問題を解くことができる。
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| 16週 |
学年末試験 |
微積分を用いた力学の基本的な問題を解くことができる。
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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 | 自然科学 | 物理 | 物理 | 物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算できる。 | 3 | 後7,後15 |
| 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 | 後9,後10,後11,後15 |
| 波の振幅、波長、周期、振動数、速さに関する計算ができる。 | 3 | 前1 |
| 横波と縦波の伝わり方について説明できる。 | 3 | 前1 |
| 時刻と位置に対応した媒質の変位を正弦波の式で表現できる。 | 3 | 前4 |
| 波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 前2 |
| 波の独立性について説明できる。 | 3 | 前2 |
| 二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説明できる。 | 3 | 前3 |
| 定常波の特徴（節、腹の振動の様子など）について説明できる。 | 3 | 前2 |
| ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 前5 |
| 波の反射の法則、屈折の法則及び回折について説明できる。 | 3 | 前5,前6,前11 |
| 弦の長さと弦を伝わる波の速さを用いて、弦の固有振動数を求めることができる。 | 3 | 前9 |
| 気柱の長さと音速を用いて、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 | 前10,前11 |
| うなり及び共振、共鳴現象について具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 前11 |
| 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 | 前12,前13,前14 |
| 自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | 後1 |
| 光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | 後1 |
| 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 | 後2 |
| 光の回折及び干渉について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 後3,後4,後5 |
評価割合
| 前期末試験 | 学年末試験 | 前期中間試験 | 後期中間試験 | レポート・問題演習 | 合計 |
| 総合評価割合 | 18 | 18 | 18 | 18 | 28 | 100 |
| 基礎的能力 | 12 | 12 | 12 | 12 | 20 | 68 |
| 専門的能力 | 6 | 6 | 6 | 6 | 8 | 32 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |