到達目標
1.物体の変位、速度、加速度を時間の変数として捉え、等速運動や等加速度運動に関する基本的な問題を微積分を使って解くことができる
2.剛体の基本的な形状について慣性モーメントを計算できる
3.重心と回転の運動方程式で記述される剛体の運動に関する基本的な問題を解くことができる
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 | 物体の変位、速度、加速度を時間の変数として捉え、等速運動や等加速度運動に関する複雑な問題を微積分を使って解くことができる | 物体の変位、速度、加速度を時間の変数として捉え、等速運動や等加速度運動に関する基本的な問題を微積分を使って解くことができる | 物体の変位、速度、加速度を時間の変数として捉え、等速運動や等加速度運動に関する基本的な問題を微積分を使って解くことができない |
| 評価項目2 | 剛体の複雑な形状について慣性モーメントを計算できる | 剛体の基本的な形状について慣性モーメントを計算できる | 剛体の基本的な形状について慣性モーメントを計算できない |
| 評価項目3 | 重心と回転の運動方程式で記述される剛体の運動に関する複雑な問題を解くことができる | 重心と回転の運動方程式で記述される剛体の運動に関する基本的な問題を解くことができる | 重心と回転の運動方程式で記述される剛体の運動に関する基本的な問題を解くことができない |
学科の到達目標項目との関係
ディプロマポリシー DP1
説明
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ディプロマポリシー 3
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教育方法等
概要:
2年生までの内容の継続性を考慮しつつ、物理現象の数学的記述を導入することで、物理的思考を育成する。前期は、力学にテーマを絞り、自然界の諸現象に対して理論的・実践的な理解と応用を深めることを目的とする。
数学を道具として現象を説明する能力を養うため、問題演習などを実施する。
授業の進め方・方法:
教員単独による講義を実施する。
事前に行う準備学習：前回の講義の復習および予習を行ってから授業 に臨むこと
（授業外学習・事前）授業内容を予習しておく。
（授業外学習・事後）授業内容に関する課題を解く。
注意点:
1.最終評価は、課題評価を20%，試験評価を80%として計算する。試験評価は中間試験と期末試験の評価の平均とする。
2.本科目では、60点以上の最終評価で単位を認定する。
3.最終評価が60点に満たない者は、追認試験願いを提出し、その後、追加課題の提出などにより十分な事前学習が確認されたうえで、追認試験を受けることができる。
4.事前学習が確認されない場合は追認試験を受けることはできない。
5.出席時間数の不足など、未履修の場合は追認試験を受けることはできない。
6.追認試験の結果、単位の修得が認められた者にあっては、その評価を60点とする。
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
力学の基本：
速度と加速度 |
位置ベクトル、速度、加速度の関係を微積分により表現する方法を学ぶと共に落下運動について働く力を推定し、原理を分析できる。
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| 2週 |
力学の基本：
運動の法則 |
３つの運動の法則について説明できる。力の数式的な記述により、運動方程式を立てることができる。
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| 3週 |
力学の基本：
運動方程式の解法 |
微分方程式で与えられる運動方程式の解くことができる。
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| 4週 |
力学の基本：
問題演習 |
力学問題における運動方程式の導出し解くことができる。
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| 5週 |
力学の基本：
エネルギー |
仕事と運動エネルギー・位置エネルギーの関係を説明できる。
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| 6週 |
力学の基本：
エネルギー保存則 |
保存力と位置エネルギーの関係、およびエネルギー保存則について説明できる。
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| 7週 |
質点系の力学：
多体系問題 |
多体系問題での重心、および運動方程式を記述し、運動量保存則を導出できる。
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| 8週 |
中間試験 |
運動方程式とエネルギー保存則を中心に、力学の基本の範囲について問題を解くことができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
質点系の力学：
運動量保存則 |
多体系問題での運動量保存則を用いて、衝突問題などを解くことができる。
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| 10週 |
質点系の力学：
回転の運動方程式 |
角運動量を導入することにより、回転運動の運動方程式を導出することができる。
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| 11週 |
質点系の力学：
問題演習 |
運動量保存を中心とした問題を解くことができる。
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| 12週 |
剛体の力学：
剛体の回転の運動方程式 |
剛体が回転する場合の回転の運動方程式を、質点系の回転の運動方程式を拡張することで導出することができる。
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| 13週 |
剛体の力学：
慣性モーメント |
剛体の形状に応じた慣性モーメントを計算できる。
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| 14週 |
剛体の力学：
剛体の問題演習 |
剛体の運動を、重心の運動方程式と回転の運動方程式により記述する問題を解くことができる。
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| 15週 |
期末試験 |
質点系と剛体に関する問題を解くことができる。
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| 16週 |
答案返却、授業アンケート等 |
成績評価・確認
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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。 | 1 | 前1,前2,前3,前4 |
| 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。 | 1 | 前1,前2,前3,前4 |
| 角運動量を求めることができる。 | 1 | 前10,前11 |
| 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。 | 1 | 前10,前11 |
| 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 | 前13 |
| 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。 | 1 | 前12,前13,前14 |
評価割合
| 試験 | 発表 | 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 | 0 | 0 | 0 | 20 | 0 | 100 |
| 基礎的能力 | 80 | 0 | 0 | 0 | 20 | 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 |