応用物理Ⅰ

科目基礎情報

学校 福井工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 応用物理Ⅰ
科目番号 0041 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 電気電子工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 小出昭一郎「物理学」(裳華房)、物理(数研出版)、リードα物理(数研出版)
担当教員 岡本 拓夫

到達目標

(1)熱力学に関する基本的な原理・法則と、熱力学的諸量を理解する。
(2)微積分を用いた力学の原理・法則を理解する。多彩な力学的現象が単純な原理・法則から統一的に解釈できることが理解できる。
(3)微積分を用いた力学に現れる普遍的な法則が、工学の様々な分野で応用されていることを理解する。

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熱力学の原理を理解し、正しく説明できる。熱力学の典型的な問題を解くことができ、その結果について定性的に説明ができる。熱力学の原理原則を理解している。熱力学の典型的な問題を解くことができきる。熱力学の原理原則が理解できない。熱力学の典型的な問題を解くことができない。
評価項目2微積分を用いた力学の高度な問題を解くことができる。得られた結果を展開し、様々な問題に応用できる。微積分を用いた力学の典型的な問題を解くことができる。微積分を用いた力学を理解できず、基本的な問題を解くことができない。
評価項目3習得した物理学の知識と工学の関連性を挙げられる.習得した物理学の知識と工学の関連性を概ね挙げられる習得した物理学の知識と工学の関連性を挙げらない.

学科の到達目標項目との関係

学習・教育到達度目標 RB1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
初等的な熱力学を学ぶ。力学を微積分を用いて体系的に学びなおす。
授業の進め方・方法:
総授業時間数は50時間です。講義では主に黒板を用いた説明を行います。
注意点:
試験の成績(80%)、レポート(20%)、場合により追レポートもしくは追試験を課す。

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 熱力学(1) ガイダンス、熱力学に関する準備
2週 熱力学(2) 温度・状態方程式
3週 熱力学(3) 気体分子運動論
4週 熱力学(4) 内部エネルギー、熱力学第一法則
5週 熱力学(5) 理想気体の状態変化
6週 熱力学(6) 熱容量と比熱、熱効率
7週 熱力学に関するまとめ いろいろな問題
8週 中間試験 これまでの学習理解度の確認
2ndQ
9週 質点の力学(1) 数学的準備、変位と速度
10週 質点の力学(2) 加速度
11週 質点の力学(3) 力と慣性・放物運動
12週 質点の力学(4) 単振動・単振り子
13週 質点の力学(5) 仕事と運動エネルギー
14週 質点の力学(6) 保存力とポテンシャル
15週 まとめ(1) まとめ
16週
後期
3rdQ
1週 質点の力学(7) 極座標表示と角速度
2週 質点の力学(8) 万有引力・慣性力
3週 質点系力学(9) 換算質量・重心
4週 質点系の力学(10) 運動量・角運動量
5週 質点系の力学(11) 運動量保存則
6週 質点系の力学(12) 重心運動・相対運動
7週 質点および質点系の力学のまとめ いろいろな問題
8週 中間試験 学習理解度の確認
4thQ
9週 剛体の力学(1) 質点系の角運動量
10週 剛体の力学(2) 固定軸周りの剛体の運動
11週 剛体の力学(3) 慣性モーメント
12週 剛体の力学(4) 慣性モーメントに関する演習
13週 剛体の力学(5) 剛体の平面運動
14週 剛体の力学(6) 剛体の平面運動に関する演習
15週 まとめ(2) まとめ
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
基礎的能力数学数学数学等差数列・等比数列の一般項やその和を求めることができる。3
総和記号を用いた簡単な数列の和を求めることができる。3
不定形を含むいろいろな数列の極限を求めることができる。3
無限等比級数等の簡単な級数の収束・発散を調べ、その和を求めることができる。3
2次の導関数を利用して、グラフの凹凸を調べることができる。3
関数の媒介変数表示を理解し、媒介変数を利用して、その導関数を求めることができる。3
不定積分の定義を理解し、簡単な不定積分を求めることができる。3
置換積分および部分積分を用いて、不定積分や定積分を求めることができる。3
定積分の定義と微積分の基本定理を理解し、簡単な定積分を求めることができる。3
分数関数・無理関数・三角関数・指数関数・対数関数の不定積分・定積分を求めることができる。3
簡単な場合について、曲線の長さを定積分で求めることができる。3
簡単な場合について、立体の体積を定積分で求めることができる。3
簡単な1変数関数の局所的な1次近似式を求めることができる。3
1変数関数のテイラー展開を理解し、基本的な関数のマクローリン展開を求めることができる。3
オイラーの公式を用いて、複素数変数の指数関数の簡単な計算ができる。3
2変数関数の定義域を理解し、不等式やグラフで表すことができる。3
合成関数の偏微分法を利用して、偏導関数を求めることができる。3
簡単な関数について、2次までの偏導関数を求めることができる。3
偏導関数を用いて、基本的な2変数関数の極値を求めることができる。3
2重積分の定義を理解し、簡単な2重積分を累次積分に直して求めることができる。3
極座標に変換することによって2重積分を求めることができる。3
2重積分を用いて、簡単な立体の体積を求めることができる。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160000040200
基礎的能力80000020100
専門的能力80000020100
分野横断的能力0000000