応用物理I

科目基礎情報

学校 石川工業高等専門学校 開講年度 平成29年度 (2017年度)
授業科目 応用物理I
科目番号 15720 科目区分 専門 / 必修
授業形態 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 機械工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材
担当教員 石田 博明

到達目標

1.位置・速度・加速度ベクトルを理解し,計算できる。
2.質点の並進・回転運動方程式を立て,解く事ができる。
3.仕事・エネルギーを理解し,計算できる。
4.力のモーメント・慣性モーメントを理解し,計算できる。
5.剛体の回転運動方程式を立て,解く事ができる。
6.弾性体および弾性定数を理解し,説明できる。
7.流体の方程式を立て,解く事ができる。
8.調和振動・減衰振動を理解し,説明できる。
9.物体を伝播する波動方程式を立て,解く事ができる。
10.光の反射・屈折・干渉・回折を理解し,説明できる。
11.静電磁界のクーロンの法則を理解し,静電磁力を計算できる。
12.静電磁界のガウスの法則を理解し,静電磁界を計算できる。
13.定常電流の回路方程式を立て,解く事ができる。
14.変動電磁界の法則を理解し,電磁界を計算できる。

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位置・速度・加速度ベクトルを十分理解し,正しく計算できる。位置・速度・加速度ベクトルを理解し,簡単な計算ができる。位置・速度・加速度ベクトルを理解できず,計算ができない。
評価項目2質点の並進・回転運動方程式を立て,正しく解く事ができる。質点の並進・回転運動方程式を立て,解く事ができる。質点の並進・回転運動方程式を立て,解く事ができない。
評価項目3仕事・エネルギーを十分理解し,正しく計算できる。仕事・エネルギーを理解し,簡単な計算ができる。仕事・エネルギーを理解できず,計算ができない。
評価項目4力のモーメント・慣性モーメントを十分理解し,正しく計算できる。力のモーメント・慣性モーメントを理解し,簡単な計算ができる。力のモーメント・慣性モーメントを理解できず,計算ができない。
評価項目5剛体の回転運動方程式を立て,正しく解く事ができる。剛体の回転運動方程式を立て,解く事ができる。剛体の回転運動方程式を立て,解く事ができない。
評価項目6弾性体および弾性定数を十分理解し,正しく説明できる。弾性体および弾性定数を理解し,説明できる。弾性体および弾性定数を理解できず,計算ができない。
評価項目7流体の方程式を立て,正しく解く事ができる。流体の方程式を立て,解く事ができる。流体の方程式を立て,解く事ができない。
評価項目8調和振動・減衰振動を十分理解し,正しく説明できる。調和振動・減衰振動を理解し,説明できる。調和振動・減衰振動を理解できず,説明できない。

学科の到達目標項目との関係

本科学習目標 1 説明 閉じる
本科学習目標 2 説明 閉じる

教育方法等

概要:
物理(1,2年次)の後を引き継いで,物理現象への関心を養い,微積分やベクトル解析などの基礎学力を通して,応用物理学の体系を理解し,工学への応用分野の実践応用力や課題解決への姿勢を身につけるとともに,問題の提起とその解決ができる事を目標とする。
【キーワード】
運動の法則,運動量,エネルギー,剛体の運動,弾性体,流体力学,減衰振動,波動光学,静電界,静磁界,電磁誘導,電磁波
授業の進め方・方法:
【事前事後学習など】
到達目標の達成度を確認するため,随時演習・レポート課題を与える。
【関連科目】
応用物理Ⅱ,物理Ⅰ・Ⅱ,基礎数学A・B,解析学Ⅰ・Ⅱ,代数・幾何Ⅰ・Ⅱ
【教科書、教材、参考書等】
教科書: 小暮陽三 編「高専の応用物理 第2版」(森北出版)
教材等: 関連のプリントを配布する。
参考書: 小口武彦 編「物理学A・B・C・D演習」(槙書店)等,図書館に多数の関連書籍がある。
注意点:
授業中とテスト直前の学習のみでなく,平常時の予習・復習が大切である。
課題レポート等は必ず提出すること。
1,2年次の物理,数学の基礎知識を理解している必要がある。
【評価方法・評価基準】
中間試験,前期末試験,学年末試験の定期試験(計4回)を実施する。
前期末評価:前期定期試験(70%),前期課題レポート(20%),随時行う前期小試験等(10%)
学年末評価:全定期試験(70%),全課題レポート(20%),随時行う全小試験等(10%)
成績の評価基準として50点以上を合格とする。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 力学の基礎(1) ベクトル(位置,速度,加速度) 力学の基礎(1) ベクトル(位置,速度,加速度)を理解し,計算ができる。
2週 力学の基礎(2) 運動の3法則 力学の基礎(2) 運動の3法則を理解し,計算ができる。
3週 力学の基礎(3) 座標系と運動方程式 力学の基礎(3) 座標系と運動方程式を理解し,計算ができる。
4週 力学の基礎(4) 万有引力と慣性力 力学の基礎(4) 万有引力と慣性力を理解し,計算ができる。
5週 力学の基礎(5) 仕事とエネルギー 力学の基礎(5) 仕事とエネルギーを理解し,計算ができる。
6週 質点の力学(1) 二体問題 質点の力学(1) 二体問題を理解し,計算ができる。
7週 質点の力学(2) 運動量と角運動量 質点の力学(2) 運動量と角運動量を理解し,計算ができる。
8週 剛体の力学(1) 剛体の回転運動 剛体の力学(1) 剛体の回転運動を理解し,計算ができる。
2ndQ
9週 剛体の力学(2) 慣性モーメント 剛体の力学(2) 慣性モーメントを理解し,計算ができる。
10週 剛体の力学(3) 剛体の固定軸運動と歳差運動 剛体の力学(3) 剛体の固定軸運動と歳差運動を理解し,計算ができる。
11週 弾性体(1) 弾性体の応力と歪(フックの法則) 弾性体(1) 弾性体の応力と歪(フックの法則)を理解し,計算ができる。
12週 弾性体(2) 弾性定数(ヤング率,ポアソン比など) 弾性体(2) 弾性定数(ヤング率,ポアソン比など)を理解し,計算ができる。
13週 流体の力学(1) 連続の方程式とベルヌーイの定理 流体の力学(1) 連続の方程式とベルヌーイの定理を理解し,計算ができる。
14週 流体の力学(2) 粘性抵抗と慣性抵抗 (層流・乱流) 流体の力学(2) 粘性抵抗と慣性抵抗 (層流・乱流)を理解し,計算ができる。
15週 前期復習 前期復習
16週
後期
3rdQ
1週 振動(1) 調和振動 振動(1) 調和振動を理解し,計算ができる。
2週 振動(2) 減衰振動と強制振動 振動(2) 減衰振動と強制振動を理解し,計算ができる。
3週 波動(1) 波動方程式(固体,流体) 波動(1) 波動方程式(固体,流体)を理解し,計算ができる。
4週 波動(2) 波のエネルギーと定常波 波動(2) 波のエネルギーと定常波を理解し,計算ができる。
5週 光(1) 光の伝搬(フェルマーの原理,光学距離) 光(1) 光の伝搬(フェルマーの原理,光学距離)を理解し,計算ができる。
6週 光(2) 波動光学(干渉,回折) 光(2) 波動光学(干渉,回折)を理解し,計算ができる。
7週 静電界(1) クーロンの法則とガウスの法則 静電界(1) クーロンの法則とガウスの法則を理解し,計算ができる。
8週 静電界(2) 導体とそのエネルギー 静電界(2) 導体とそのエネルギーを理解し,計算ができる。
4thQ
9週 静電界(3) 誘電体とそのエネルギー 静電界(3) 誘電体とそのエネルギーを理解し,計算ができる。
10週 静磁界 磁性体とそのエネルギー 静磁界 磁性体とそのエネルギーを理解し,計算ができる。
11週 定常電流 キルヒホッフの法則とオームの法則 定常電流 キルヒホッフの法則とオームの法則を理解し,計算ができる。
12週 電磁界(1) ビオ・サバールの法則とアンペールの法則 電磁界(1) ビオ・サバールの法則とアンペールの法則を理解し,計算ができる。
13週 電磁界(2) ローレンツ力と電磁誘導(ファラデーの法則) 電磁界(2) ローレンツ力と電磁誘導(ファラデーの法則)を理解し,計算ができる。
14週 電磁波 マクスウェルの方程式と電磁波 電磁波 マクスウェルの方程式と電磁波を理解し,計算ができる。
15週 後期復習 後期復習
16週

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
基礎的能力人文・社会科学英語英語運用能力向上のための学習自分の専門分野などの予備知識のある内容や関心のある事柄に関する報告や対話などを毎分120語程度の速度で聞いて、概要を把握し、情報を聞き取ることができる。4
母国以外の言語や文化を理解しようとする姿勢をもち、教室内外で英語で円滑なコミュニケーションをとることができる。4
関心のあるトピックや自分の専門分野のプレゼン等にもつながる平易な英語での口頭発表や、内容に関する簡単な質問や応答などのやりとりができる。4
関心のあるトピックや自分の専門分野に関する論文やマニュアルなどの概要を把握し、必要な情報を読み取ることができる。4
工学基礎グローバリゼーション・異文化多文化理解グローバリゼーション・異文化多文化理解それぞれの国の文化や歴史に敬意を払い、その違いを受け入れる寛容さが必要であることを認識している。3
様々な国の生活習慣や宗教的信条、価値観などの基本的な事項について説明できる。3
異文化の事象を自分たちの文化と関連付けて解釈できる。3
それぞれの国や地域の経済的・社会的な発展に対して科学技術が果たすべき役割や技術者の責任ある行動について説明できる。3
分野横断的能力汎用的技能汎用的技能汎用的技能日本語と特定の外国語の文章を読み、その内容を把握できる。3
他者とコミュニケーションをとるために日本語や特定の外国語で正しい文章を記述できる。3
他者が話す日本語や特定の外国語の内容を把握できる。3
書籍、インターネット、アンケート等により必要な情報を適切に収集することができる。3
収集した情報の取捨選択・整理・分類などにより、活用すべき情報を選択できる。3
事実をもとに論理や考察を展開できる。3
態度・志向性(人間力)態度・志向性態度・志向性周囲の状況と自身の立場に照らし、必要な行動をとることができる。3
自らの考えで責任を持ってものごとに取り組むことができる。3
社会の一員として、自らの行動、発言、役割を認識して行動できる。3
他者のおかれている状況に配慮した行動がとれる。3
技術が社会や自然に及ぼす影響や効果を認識し、技術者が社会に負っている責任を挙げることができる。3
総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力総合的な学習経験と創造的思考力公衆の健康、安全、文化、社会、環境への影響などの多様な観点から課題解決のために配慮すべきことを認識している。3

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70000300100
基礎的能力0000000
専門的能力70000300100
分野横断的能力0000000