到達目標
力の作用が，物体（剛体，気体分子）におよぼす効果を詳細に観察し，その中に見出される普遍的自然法則を，物理量間の数学的関係を求めることで解き明かすことを目的としている。法則を知ることで，未知なる現象に対する予測することができるようになることを目標とする。 物理学Ⅲでは，(1)物理現象を正しく言葉で説明することができること，(2)物理現象を数式を用いて表現できること，(3)数式を解析することで，未知現象に対する予想解を求めることができることを目標にする。
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 | 現象に関する用語（テクニカルターム）を正確に記述することができる。 | 現象に関する用語（テクニカルターム）の意味を選択肢より正しく選ぶことができる | 現象に関する用語（テクニカルターム）の意味が分からない |
| 評価項目2 | 正確な物理量（単位付き）を用いて物理公式が記述できる | 文字式を使って物理公式が記述できる | 物理公式を正しく表記できない |
| 評価項目3 | 立式した条件式を解き，未知量を正確に求めることができる。 | 立式した条件式を解くことができる。 | 立式した条件式を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 2(1)
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JABEE B-1
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教育方法等
概要:
初めに物理量の記述法に関する復習を行う。続いて前半は「剛体の回転運動」，後半は「熱力学の基礎」について学ぶ。剛体の回転運動では，積分を用いて基本的な物体の慣性モーメントを求める。また，回転体の運動方程式の解法を学ぶ。熱力学の基礎では，気体の分子運動を力学的に解析することで，理想気体の圧力と温度を求める。また，熱力学の第一法則，第二法則について学ぶ。
授業の進め方・方法:
資料配布および板書によって，極力丁寧に説明を行う。説明が分かりづらい場合は，躊躇せずに質問すること。また，説明の直後に，関連する例題演習（あらかじめ資料で配布する）を実施する。自分の力で丁寧なノートを作成し，授業時間内に問題演習もきちんとこなすこと。
注意点:
授業内容（問題演習を含む）のノート作成を課題とし，授業への取組状況の一部として評価する（B5判30頁程度の冊子式ノートを各自準備すること。ルーズリーフは不可）。また，B5判の資料を20枚程度配布するので，バインダー等に綴じて保存すること。補助教科書の『第5版物理学基礎』は，物理学Ⅳ（3年後期）でも使用する。成績は中間試験と定期試験および授業への取組状況（ノート作成，出席状況，課題提出）で総合評価する。
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 |
ガイダンス
SI単位の復習， 剛体のつり合い（力のモーメント）
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SI基本単位，SI組立単位，SI接頭語を用いて，物理量を「数値」×「単位」として表現できる。有効数値の概念を理解し，測定値を適切に表現することができる。力のモーメントの定義を理解し，物体に作用する力のモーメントの大きさ求めることができる。
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| 2週 |
剛体のつりあい（つり合いの条件） |
剛体のつり合い条件を言葉で説明することができる。つり合いの条件を利用して，剛体に作用する力を計算により求めることができる。
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| 3週 |
重心の求め方（平面図形の図心，質点系の質量中心） |
重心の定義について理解し，平面図形の図心，質点系の質量中心重心に関する計算ができる。
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| 4週 |
並進運動と回転運動の対応，慣性モーメントの計算（質点，棒（重心）） |
回転運動に関する物理量を並進運動と関連して述べることができる。慣性モーメントの定義を理解し，質点および棒の重心に関する慣性モーメントを求めることができる。
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| 5週 |
慣性モーメントの計算（棒（左端），円環，円板），平行軸の定理 |
棒の左端に関する慣性モーメントおよび円環や円板の重心に関する慣性モーメントを積分により求めることができる。平行軸の定理を用いて振り子の慣性モーメントを求めることができる。
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| 6週 |
角運動量保存の法則，回転運動の基本公式 |
角運動量保存の法則を用いて，回転体の角速度を求めることができる。回転運動の基本公式を記述することができる。
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| 7週 |
回転体の運動方程式 |
回転運動をする物体の運動方程式を立てることができる。また，それを解くことで，回転体に生ずる角加速度を求めることができる。
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| 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。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験の返却と解説
理想気体，ボイルの法則，シャルルの法則，ボイル－シャルルの法則 |
理想気体について説明することができる。ボイルの法則，シャルルの法則，ボイル－シャルルの法則を用いて，気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。
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| 10週 |
理想気体の状態方程式，アボガドロの法則 |
理想気体の状態方程式を用いて気体の状態量を計算することができる。アボガドロの法則を用いて，分子の質量を計算することができる。
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| 11週 |
分子運動論，気体の圧力 |
ブラウン運動について説明することができる。容器に閉じ込められた気体の分子運動を解析することで，容器中の気体の圧力を求めることができる。
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| 12週 |
気体の温度，気体の内部エネルギー |
気体の圧力に関する式と理想気体の状態方程式より，気体の温度に関する式を導くことができる。単原子分子からなる理想気体の内部エネルギーを求めることができる。
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| 13週 |
熱力学の第１法則 |
熱力学第一法則について理解し，定積変化・定圧変化・断熱変化について説明できる。
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| 14週 |
熱量と比熱，気体の比熱，熱機関と熱効率 |
物体の熱容量と比熱について理解し，熱量保存則を用いて，混合物体の温度を求めることができる。理想気体のモル比熱を計算できる。熱機関の熱効率を計算することができる。
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| 15週 |
期末試験の返却と解説 |
物理学Ⅲで学習した内容について，体系的に理解する。
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| 16週 |
予備日 |
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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 | 力学 | 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | |
| 静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。 | 3 | |
| 最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | |
| 角運動量を求めることができる。 | 3 | |
| 角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。 | 3 | |
| 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | |
| 一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。 | 3 | |
| 剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立て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 | |
評価割合
| 試験 | 取組状況 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
| 専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |