一年次の慣性系から発展して、非慣性系における運動が扱えるようにする。また、波動の基礎となる円運動や単振動の性質及び物体に働く力、速度、加速度の関係を説明できるようにし、水平面内・鉛直面内での円運動や単振動を数値的に解析できるようにする。さらに、円運動が基礎となる天体の運動を取り上げ、万有引力と重力の違いや物体が地球の周りを回る衛星になるためにはどれほどの初速度が必要かなど定量的に求められるようにする。
概要:
前期に「慣性力」、「円運動」、「単振動」、「天体の運動」を扱う。特に「円運動」「単振動」については後期の物理学IIBで扱う波動の基礎となるため十分に理解してもらいたい。
授業の進め方・方法:
講義・演習を組み合わせた授業を行う。「自ら学ぶ」力を得られるよう積極的に授業に参加してもらいたい。
授業ではできる限り演示実験や動画等を使って感覚的にも理解できる授業を目指すが、各自が普段の生活の中でみられる現象を思い出したり、さまざまな条件下での現象を思い浮かべる「想像力」を発揮してもらいたい。
注意点:
・年間を通してプリントを多く使用する。そのためA４サイズのプリントを挟むファイルを用意してもらいたい(Zファイル推奨）。
・円運動の授業からコンパスを用意するとよい。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ガイダンス
1年次で学習した内容の確認 |
授業の進め方が理解できる。
力を分解し分力の大きさを正弦・余弦を使ってを計算できる。（MCC)
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| 2週 |
慣性力 |
慣性系と非慣性系の違いを説明できる。
慣性力を計算できる。（MCC)
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| 3週 |
等速円運動の基本的性質 |
円運動する物体の速度、角速度、加速度、周期、振動数、向心力を計算することができる。（MCC)
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| 4週 |
水平面内の円運動と円錐振り子
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円錐振り子について、物体の速度、加速度、及び物体に働く力のベクトルを図示し計算できる。（MCC)
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| 5週 |
鉛直面内での円運動
遠心力 |
重力を考慮した鉛直面内で円運動する物体の速度を計算できる。
遠心力の大きさを計算できる。（MCC)
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| 6週 |
円運動と単振動の相互関係
水平ばね振り子 |
円運動と単振動の関係を説明できる。
単振動の変位、速度、加速度を文字式で表すことができる。（MCC)
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| 7週 |
鉛直ばね振り子 |
重力を考慮し、鉛直ばね振り子の振動の中心を説明することができる。また、変位、速度、加速度について計算できる。（MCC)
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| 8週 |
前期中間試験 |
前期中間試験までに学習した内容の基本問題を解くことができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
試験返却と解説
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前期中間試験の返却と解説を行う。
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| 10週 |
単振り子
単振動のエネルギー |
単振り子の周期を計算できる。等時性を説明することができる。
単振動する物体のエネルギーを計算できる。（MCC)
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| 11週 |
天体研究の歴史と万有引力 |
天体研究の歴史の流れの概略を説明することができる。
万有引力の式を使って物体に働く引力の大きさを計算できる。（MCC)
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| 12週 |
ケプラーの法則と惑星の運動 |
万有引力と重力の違いを理解し、重力加速度を計算することができる。（MCC)
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| 13週 |
惑星の持つエネルギー |
運動方程式を用いて第一宇宙速度を求めることができる。
万有引力による位置エネルギーを用いて第二宇宙速度を求めることができる。（MCC)
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| 14週 |
前期復習 |
前期に学習した内容の問題を解くことができる
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| 15週 |
試験返却と解説 |
前期定期試験の返却と解説を行う。
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| 16週 |
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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 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 3 | 前1,前3,前8 |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前1,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10 |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前1,前5,前6,前7,前8 |
| 質点にはたらく力のつりあいの問題を解くことができる。 | 3 | 前3,前4,前5,前7,前10 |
| フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。 | 3 | 前6,前7 |
| 慣性の法則について説明できる。 | 3 | 前1,前2,前8 |
| 作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 前1 |
| 運動の法則について説明できる。 | 3 | 前1 |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前1,前3,前4,前5,前6,前7,前8,前10 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前1,前8,前10 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前10,前13 |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前10 |
| 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 | 前10,前13 |
| 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 | 前6,前7,前8 |
| 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 前6,前7,前8,前10 |
| 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。 | 3 | 前3,前4,前5,前6,前7,前8 |
| 万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる. | 3 | 前11,前12 |
| 万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前13 |
| 物理実験 | 物理実験 | 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 | 前3,前4,前5,前6,前7,前10,前11,前12,前13 |