到達目標
(科目コード:41146,英語名:Physics II B)
この科目は長岡高専の教育目標の(C)と主体的に関わる。この科目の到達目標と、各到達目標と長岡高専の学習・教育到達目標との関連を、到達目標、評価の重み、学習・教育目標との関連の順で次に示す。①電磁気学の基礎を理解する。25%(c1)、②量子力学の基礎を理解する。25%(c1)、③数学を用いて物理現象を記述できる。50%(c1)。
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 | 最低限の到達レベルの目安 | 未到達レベルの目安 |
評価項目1 | 電磁気学の詳細を理解する。 | 電磁気学の基礎を理解する。 | 電磁気学の基礎を概ね理解する。 | 左記に達していない。 |
評価項目2 | 量子力学の詳細を理解する。 | 量子力学の基礎を理解する。 | 量子力学の基礎を概ね理解する。 | 左記に達していない。 |
評価項目3 | 物理現象を記述する数式を導出できる | 数学を用いて物理現象を記述できる | 数学を用いて物理現象を概ね記述できる | 左記に達していない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
数式で物理現象を表現することを学ぶ。具体的には、前期に物理学ⅡAで学んだ電磁気学の内容を元に、電磁気学の集大成であるマックスルの電磁界方程式を導出する。また、物理、物理学ⅠA、Bで学んだ力学、波動を元にシュレディンガー波動方程式の一般的な解を得る。
○関連する科目:物理学ⅠA・ⅠB(4学年履修)、物理学ⅡA(5学年前期履修)
授業の進め方・方法:
配付するテキストに従って授業を進める。例題・演習問題など、予習復習をしっかり行うように心がけること。
注意点:
マックスウェルの電磁界方程式により電磁波とは何かを、シュレディンガーの波動方程式により量子力学とは何かを学ぶ。よって微積分、三角関数など基本的な数学を身につけていることが必要である。
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 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
電流と磁界Ⅰ ビオサバールの法則 |
磁界に関して、ビオサバールの法則について理解する。
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2週 |
電流と磁界Ⅱ アンペアの周回積分 |
アンペアの周回積分について理解する。
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3週 |
電流が磁界に及ぼす力 |
電流が磁界に及ぼす力について理解する。
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4週 |
電磁誘導、変位電流 |
電磁誘導、変位電流について理解する。
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5週 |
マックスウェル電磁界方程式Ⅰ 積分型、ベクトル解析 |
マックスウェル電磁界方程式について理解する。
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6週 |
マックスウェル電磁界方程式Ⅱ ベクトル解析つづき |
マックスウェル電磁界方程式について理解する。
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7週 |
マックスウェル電磁界方程式Ⅲ 微分型、電磁波 |
マックスウェル電磁界方程式について理解する。
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8週 |
中間試験 |
試験時間:80分
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4thQ |
9週 |
量子力学入門 |
量子力学の概要を理解する。
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10週 |
量子数 |
量子力学の概要を理解する。
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11週 |
LCAO |
分子軌道結合法を理解する。
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12週 |
光電効果、黒体放射、不確定性原理 |
量子力学の概要を具体例とともに理解する。
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13週 |
シュレディンガー波動方程式Ⅰ 井戸型ポテンシャル、トンネル効果 |
シュレディンガー方程式について、井戸型ポテンシャル、トンネル効果の例題を解けるようになる。
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14週 |
シュレディンガー方程式Ⅱ 水素原子 |
水素原子の場合のシュレディンガー方程式の概要を理解する。
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15週 |
シュレディンガー方程式Ⅲ 調和振動子 |
調和振動子の場合のシュレディンガー方程式の解を求める。
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16週 |
期末試験 17週:試験解説と発展授業 |
試験時間:80分 試験結果を確認し、電磁気学の磁場・マクスウェル方程式、量子力学入門に関して理解を深める。
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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 | 電気 | 電場・電位について説明できる。 | 3 | |
クーロンの法則が説明できる。 | 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。 | 3 | |
評価割合
| 中間試験 | 期末試験 | 合計 |
総合評価割合 | 50 | 50 | 100 |
基礎的能力 | 20 | 20 | 40 |
専門的能力 | 30 | 30 | 60 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 |