速度と加速度を理解し,物体の運動を表現できること.力とそのつり合いを理解し,運動の法則を説明できること.仕事とエネルギーを理解し,力学的エネルギー保存則を説明できること.力積と運動量を理解し,衝突現象に応用できること.これらの内容を満足することで,学習・教育目標の(C-1)の達成とする.
概要:
(1)物体の運動を数学的に記述する.(2)運動方程式を用いた解析を通して,力と運動の関係について学ぶ.(3)エネルギーの基本的な概念を学習する.(4)運動量を導入して,衝突現象に応用する.
授業の進め方・方法:
・授業方法は,概要説明と例題演習(グループワークを含む)とを繰り返しながら,確認テストなどで振り返る.
・適時,レポート課題を課すので,期限内に提出すること.
注意点:
<成績評価>試験(70%),授業中の問題演習・小テストおよびレポート課題(30%)の合計100点満点で(C-1)を評価し,評価結果60点以上を合格とする.
<オフィスアワー>水曜日 16:00~17:00,電気電子・機械工学科棟3F 313柳沼教員室(必要に応じて来室可).
<先修科目・後修科目>先修科目:なし,後修科目:科学演習・実験,物理Ⅱ
<備考>自然現象を論理的に理解し,説明できる能力が求められる.このため,数学的に記述する能力が必要となる.教科書BやCを有効に活用し,復習を習慣付けること.その際,様々な現象に対して,自分の頭で考える訓練を積むことが大切である.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
物理量と単位 (教科書A:pp. 157-159) |
物理学における単位の役割を理解し,長さ,質量,時間などの単位について説明できる.
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2週 |
変位と速度,等速直線運動 (教科書A:pp. 8-12, pp. 14-15) |
変位と速度の概念を理解し,変位と時間との関係(x-t)を示すグラフを用いて,等速直線運動を説明できる.
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3週 |
加速度 (教科書A:pp. 13-14) |
速度と時間との関係(v-t)をグラフに示し,加速度の概念を理解できる.
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4週 |
等加速度直線運動 (教科書A:pp. 15-17) |
等加速度直線運動を説明できる.
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5週 |
等加速度直線運動の応用 (教科書A:pp. 18-19) |
等加速度直線運動の応用問題を解くことができる.
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6週 |
鉛直方向の落下運動 (教科書A:pp. 25-28) |
自由落下,鉛直投射などの落下運動を,落体の直線運動として説明できる.
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7週 |
いろいろな力とその表し方 (教科書A:p. 34, pp. 44-52) |
力の概念を理解し,重力,弾性力,張力,垂直抗力,摩擦力について説明できる.
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8週 |
2力のつり合いと作用・反作用 (教科書A:p. 38, pp. 41-43) |
2力のつり合いの条件を理解し,作用・反作用の法則と区別して説明できる.
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2ndQ |
9週 |
ニュートンの運動の3法則 (教科書A:pp. 56-59) |
慣性の法則,運動の法則,作用・反作用の法則を説明できる.
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10週 |
質量と重さ (教科書A:pp. 45-46) |
質量と重さを区別して理解し,慣性や重力加速度について説明できる.
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11週 |
運動方程式 (教科書A:p. 60) |
運動方程式を理解し,なめらかな水平面上の運動に適用できる.
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12週 |
合力と運動方程式 (教科書A:pp. 61-62) |
着目物体にはたらく力を全て図示し,運動方向の正の向きを決めて,運動方程式または力のつり合いの式を立てることができる.
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13週 |
摩擦力がはたらく運動 (教科書A:pp. 49-52, p. 68) |
静止摩擦力,最大摩擦力,動摩擦力を理解し,あらい水平面上の運動を,運動方程式を立てて説明できる.
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14週 |
接触した複数の物体の運動 (教科書A:pp. 62-64) |
接触した二つ以上の物体が関わる運動を,運動方程式を立てて説明できる.
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15週 |
糸でつながれた2物体の運動 (教科書A:pp. 65-67, p. 70) |
糸でつながれた2物体の運動を,運動方程式を立てて説明できる.
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16週 |
前期末達成度試験 |
前期の学習の達成度をチェックする.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
速度の合成と分解,成分,相対速度 (教科書A:pp. 20-24) |
速度をベクトルで表し,速度の合成と分解を理解して,その成分を計算できる.相対速度を求めることができる.
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2週 |
放物運動 (教科書A:pp. 28-32) |
水平投射,斜方投射などの放物運動を,落体の平面運動として説明できる.
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3週 |
力の合成と分解,成分 (教科書A:pp. 35-37) |
力をベクトルで表し,力の合成と分解を理解して,その成分を計算できる.3力のつり合いの式を求めることができる.
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4週 |
水平面上のつり合いと運動(力が斜め方向にはたらく場合) (教科書A:p. 53, pp. 61-62, p. 69) |
水平面上にある物体のつり合いと運動(力が斜め方向にはたらく場合)を,力のつり合いの式と運動方程式を立てて説明できる.
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5週 |
斜面上のつり合いと運動 (教科書A:pp. 54-55, pp. 67-68, p. 70) |
斜面上にある物体のつり合いと運動を,力のつり合いの式と運動方程式を立てて説明できる.
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6週 |
仕事と仕事率 (教科書A:pp. 94-99) |
力と距離との関係(F-x)をグラフに示し,仕事と仕事率を説明できる.
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7週 |
運動エネルギー,エネルギーの原理 (教科書A:pp. 100-103) |
運動エネルギーを求め,エネルギーの原理を説明できる.
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8週 |
位置エネルギー,仕事の原理 (教科書A:pp. 104-107) |
重力による位置エネルギー,弾性力による位置エネルギーを求め,仕事の原理を説明できる.
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4thQ |
9週 |
力学的エネルギー保存の法則 (教科書A:pp. 108-110) |
力学的エネルギー保存の法則を説明できる.
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10週 |
エネルギー保存則の応用(1) (教科書A:pp. 108-110) |
力学的エネルギー保存則を用いて,重力や弾性力がはたらく様々な運動を説明できる.
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11週 |
エネルギー保存則の応用(2) (教科書A:pp. 108-110) |
力学的エネルギー保存則を用いて,重力や弾性力がはたらく様々な運動を説明できる.
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12週 |
力積と運動量 (教科書A:pp. 76-78, p. 80) |
力積と運動量の関係を説明できる.
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13週 |
運動量保存則 (教科書A:pp. 81-83) |
運動量保存則を導き,これを用いて直線上の衝突現象を説明できる.
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14週 |
物体の合体と分裂 (教科書A:pp. 85-86) |
運動量保存則を用いて,物体の合体と分裂を説明できる.
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15週 |
反発係数 (教科書A:pp. 87-92, 116) |
反発係数を理解し,壁や床との衝突,2物体の衝突に適用できる.
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16週 |
学年末達成度試験 |
1年間の学習の達成度をチェックする.
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