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31年度 (2019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	講義	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。
評価項目9	物体を伝播する波動方程式を立て，正しく解く事ができる。	物体を伝播する波動方程式を立て，解く事ができる。	物体を伝播する波動方程式を立て，解く事ができない。
評価項目10	光の反射・屈折・干渉・回折を十分理解し，正しく説明できる。	光の反射・屈折・干渉・回折を理解し，説明できる。	光の反射・屈折・干渉・回折を理解できず，説明できない。
評価項目11	静電磁界のクーロンの法則を十分理解し，静電磁力を正しく計算できる。	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。	静電磁界のクーロンの法則を理解できず，静電磁力を計算できない。
評価項目12	静電磁界のガウスの法則を十分理解し，静電磁界を正しく計算できる。	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。	静電磁界のガウスの法則を理解できず，静電磁界を計算できない。
評価項目13	定常電流の回路方程式を立て，正しく解く事ができる。	定常電流の回路方程式を立て，解く事ができる。	定常電流の回路方程式を立て，解く事ができない。
評価項目14	変動電磁界の法則を十分理解し，電磁界を正しく計算できる。	変動電磁界の法則を理解し，電磁界を計算できる。	変動電磁界の法則を理解できず，電磁界を計算できない。

学科の到達目標項目との関係

本科学習目標 1 （基礎学力と専門的知識）

本科学習目標 2 （課題の解決）

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

		週	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	英語運用の基礎となる知識	聞き手に伝わるよう、句・文における基本的なリズムやイントネーション、音のつながりに配慮して、音読あるいは発話できる。	3
				明瞭で聞き手に伝わるような発話ができるよう、英語の発音・アクセントの規則を習得して適切に運用できる。	3
				中学で既習の語彙の定着を図り、高等学校学習指導要領に準じた新出語彙、及び専門教育に必要となる英語専門用語を習得して適切な運用ができる。	3
			英語運用能力の基礎固め	日常生活や身近な話題に関して、毎分100語程度の速度ではっきりとした発音で話された内容から必要な情報を聞きとることができる。	3
				日常生活や身近な話題に関して、自分の意見や感想を基本的な表現を用いて英語で話すことができる。	3
				日常生活や身近な話題に関して、自分の意見や感想を整理し、100語程度のまとまりのある文章を英語で書くことができる。	3
				母国以外の言語や文化を理解しようとする姿勢をもち、実際の場面で積極的にコミュニケーションを図ることができる。	3
				実際の場面や目的に応じて、基本的なコミュニケーション方略(ジェスチャー、アイコンタクト)を適切に用いることができる。	3
			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。	3
				英語でのディスカッション(必要に応じてディベート)を想定して、教室内でのやり取りや教室外での日常的な質問や応答などができる。	3
				英語でディスカッション(必要に応じてディベート)を行うため、学生自ら準備活動や情報収集を行い、主体的な態度で行動できる。	3
				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。	3
				関心のあるトピックについて、200語程度の文章をパラグラフライティングなど論理的文章の構成に留意して書くことができる。	3
				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。	3
				実際の場面や目的に応じて、効果的なコミュニケーション方略(ジェスチャー、アイコンタクト、代用表現、聞き返しなど)を適切に用いることができる。	3
分野横断的能力	汎用的技能	汎用的技能	汎用的技能	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
				日本語や特定の外国語で、会話の目標を理解して会話を成立させることができる。	3
				円滑なコミュニケーションのための態度をとることができる(相づち、繰り返し、ボディーランゲージなど)。	3
				目的や対象者に応じて適切なツールや手法を用いて正しく情報発信(プレゼンテーション)できる。	3
				結論への過程の論理性を言葉、文章、図表などを用いて表現できる。	3
	態度・志向性(人間力)	態度・志向性	態度・志向性	他者のおかれている状況に配慮した行動がとれる。	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	70	0	0	0	30	0	100
基礎的能力	0	0	0	0	0	0	0
専門的能力	70	0	0	0	30	0	100
分野横断的能力	0	0	0	0	0	0	0