物理学IV

科目基礎情報

学校 木更津工業高等専門学校 開講年度 令和07年度 (2025年度)
授業科目 物理学IV
科目番号 g0510 科目区分 一般 / 必修
授業形態 講義 単位の種別と単位数 履修単位: 1
開設学科 情報工学科 対象学年 3
開設期 後期 週時間数 2
教科書/教材 教科書:適宜資料を配布する / 補助教科書:原康夫著『第5版物理学基礎 Web動画付』学術図書出版社,2021年,2640円(税込)
担当教員 高谷 博史,藤本 茂雄,福地 健一

到達目標

【MCC:Ⅱ-A 物理】
評価項目1 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。
評価項目2 クーロンの法則が説明できる。
評価項目3 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。
評価項目4 電場・電位について説明できる。
評価項目5 オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。
【非MCC】
評価項目6 エネルギー量子やプランク分布について説明することができる。
評価項目7 光電効果やコンプトン効果を説明することができる。
評価項目8 ド・ブロイ波長や電子線の干渉・回折を説明することができる。
評価項目9 ラザフォードの原子模型,および水素原子のスペクトルを説明することができる。
評価項目10 ボーア理論に基づいて水素原子のエネルギー準位を計算することができる。
【MCC:Ⅱ-A 物理】
評価項目11 慣性の法則について説明できる。
評価項目12 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。
評価項目13 運動の法則について説明できる。
評価項目14 運動方程式を用いた計算ができる。
評価項目15 物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。
評価項目16 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。

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
評価項目1,2,3,4,5電磁場中での荷電粒子の運動や電場と電位の関係について説明ができ,関連した様々な物理量の計算ができる。電磁場中での荷電粒子の運動や電場と電位の関係について説明ができ,基本的なな物理量の計算ができる。電磁場中での荷電粒子の運動や電場と電位の関係について説明ができず,基本的なな物理量の計算もできない。
評価項目6,7,8,9,10粒子と波動の二重性やボーアの水素原子モデルなどに関した様々な近代物理学の成果を説明することができる。粒子と波動の二重性やボーアの水素原子モデルなどに関した基本的な近代物理学の成果を説明することができる。子と波動の二重性やボーアの水素原子モデルなどに関した近代物理学の成果を説明することができない。
評価項目11,12,13ニュートンの3法則について具体例を挙げながら説明できる。ニュートンの3法則について基本的な説明ができる。ニュートンの3法則について説明ができない。
評価項目14,15,16微分・積分を用いた力学計算ができ,様々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。微分・積分を用いた簡単な力学計算ができ,基本的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。微分・積分を用いた力学計算ができず,微分方程式の形で運動方程式を立て、解くことができない。

学科の到達目標項目との関係

準学士課程(R5までのDP) R5までDP_1 科学技術の基礎知識・応用力の修得・活用

教育方法等

概要:
前半は「電磁場中での荷電粒子の運動」や「電子と光」「原子」を中心に学ぶ.後半は「微積分を用いた力学解析の基礎」として,典型的な力学現象に関する運動方程式(微分方程式)の立法及び解法を中心に学ぶ.
授業の進め方・方法:
授業は基本的に講義形式で進め,適宜関連する例題の解説に加えて問題演習を行う.
注意点:
物理現象を言葉によって正確に説明できるよう,常に心がけること.また分からないことがあれば質問すること.

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 ガイダンス,電磁場中での荷電粒子の運動 電磁場中の荷電粒子の運動について説明することができる.
2週 電磁場中での荷電粒子の運動2,電磁波 電磁波の性質について説明することができる.
3週 エネルギー量子 エネルギー量子やプランク分布について説明することができる.
4週 光の粒子性 光電効果やコンプトン効果を説明することができる.
5週 X線,粒子の波動性 ド・ブロイ波長や電子線の干渉・回折を説明することができる.
6週 原子と原子核 ラザフォードの原子模型,および水素原子のスペクトルを説明することができる.
7週 原子と原子核2 ボーア理論に基づいて水素原子のエネルギー準位を計算することができる.
8週 前期中間試験 第1週目から第7週目までの既習得領域の問題を解くことができる.
4thQ
9週 速度と加速度 微積分を用いて,速度と加速度を求めることができる.
10週 ニュートンの運動法則
真空中での自由落下
ニュートンの運動の3法則を説明することができる.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.
11週 空気中での自由落下(粘性抵抗がある場合) 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.
12週 単振動 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.
13週 減衰振動 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.
14週 減衰振動2 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.
15週 前期定期試験の試験返却および解説 物理学Ⅳで学習した内容について,体系的に理解する.
16週 予備日

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力学物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。3後9
慣性の法則について説明できる。3後10,後11
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後10,後11
運動の法則について説明できる。3後10,後11
運動方程式を用いた計算ができる。3後10,後11
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10,後11,後12,後13,後14
電気導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。3後1,後2
クーロンの法則が説明できる。3後1,後2
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。3後1,後2
電場・電位について説明できる。3後1,後2
オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。3後1,後2

評価割合

試験課題合計
総合評価割合8020100
評価項目1-10401050
評価項目11-16401050