(1) 物体の運動を数式で表現できる。(2) 運動方程式について理解し,応用できる。(3) さまざまな物理量・保存法則の概念を理解して取り扱うことができる。(4) 物理法則を考えながら実験を行いレポートを作成することができる。
概要:
私たちの身の回りに起こる現象を理解し,それを応用してものを作るためには,自然現象の中に潜む法則を理解し整理することが必要である。さまざまな自然法則のうちで最も基本的なものは,力と運動に関するもの,電気や磁気に関するもの,波や光や音に関するもの,熱に関するものなどである。これらを扱うのが物理学である。物理Ⅰでは,広範囲にわたる物理学のうち,力と運動に関する分野…力学という…に絞って学ぶ。力学を最初に学ぶのは,他の分野のすべてにつながる最も重要な分野だからである。
授業の進め方・方法:
この授業では,力学のさまざまな現象を,数値や数式を用いて表現する方法を学ぶ。これらを学ぶことを通して,論理的かつ合理的なものの考え方を身につけることを目指す。毎回の講義に対応した演習問題集が配布される。これを用いて,講義を聴くことと問題を解く(自学自習する)ことを並行しながら学んでいく。
注意点:
定期試験の通算平均成績で評価する。平均成績が満点の60%に達したものを合格とする。ただし,ノートのまとめ・実験レポート・課題の提出・演習問題の板書・授業に対する姿勢などの評価を,該当する期間の定期試験の評価に最大20%まで加味することがある。各回の定期試験で合格点に満たない者には,課題を与え,提出物・口頭試問・再試験などによって達成度を確認することにより,合格最低点を限度として該当の回について加点することがある。
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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
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2週 |
運動学1
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単位と有効数字の概念を理解し,物理に適用できる
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3週 |
運動学2
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速度,変位,加速度を理解し,計算することができる
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4週 |
等加速度運動1
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等加速度運動を理解し計算できる
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5週 |
等加速度運動2
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重力による落下運動を理解し計算できる
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6週 |
等加速度運動3
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重力による落下運動を,水平投射運動,斜め投射運動に適用できる
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7週 |
前期前半のまとめ |
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8週 |
前期中間演習
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2ndQ |
9週 |
力と運動
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加速度と力の関係を理解し計算できる
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10週 |
力と運動
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力の合成と分解および力のつりあいを理解し計算できる
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11週 |
力と運動
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加速度と力の関係について実験を遂行し,結果をグラフにまとめることができる
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12週 |
力と運動
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抗力について理解し計算することができる
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13週 |
力と運動
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物理の諸問題に三角比を適用することができる
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14週 |
運動方程式
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1物体に対して運動方程式をたてることができる
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15週 |
運動方程式
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2物体に対して運動方程式をたてることができる
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
運動学3 |
ベクトルの概念を理解し,物理に適用できる
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2週 |
運動学4
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速度の分解と合成を理解し計算できる
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3週 |
運動量保存則1 |
力積と運動量の関係を理解し計算できる
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4週 |
運動量保存則2
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直線上の衝突問題に対して運動量保存則と適用できる
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5週 |
運動量保存則3
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衝突問題に反発係数を適用できる
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6週 |
運動量保存則4
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平面上の衝突問題に対して運動量保存則を適用できる
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7週 |
後期中間演習
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8週 |
エネルギー保存則 |
仕事と仕事率を計算できる
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4thQ |
9週 |
エネルギー保存則 |
運動エネルギーの計算ができ,仕事と運動エネルギーの関係を物理的な諸状況に適用できる
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10週 |
エネルギー保存則 |
位置エネルギーの概念を理解し,重力の位置エネルギーと弾性力の位置エネルギーを計算できる
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11週 |
エネルギー保存則 |
力学的エネルギー保存則を理解し,諸問題に適用できる
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12週 |
エネルギー保存則
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力学的エネルギー保存則の実験準備,データの解析の仕方がわかる
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13週 |
エネルギー保存則 |
力学的エネルギー保存則の実験を遂行し,データを解析し,その結果をグラフにまとめることができる
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14週 |
エネルギー保存則 |
複数の物体を含む系,および摩擦のある系に対して力学的エネルギー保存則の概念を適用できる
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15週 |
まとめ
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16週 |
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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 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 2 | |
直線および平面運動において、2物体の相対速度、合成速度を求めることができる。 | 2 | |
等加速度直線運動の公式を用いて、物体の座標、時間、速度に関する計算ができる。 | 2 | |
平面内を移動する質点の運動を位置ベクトルの変化として扱うことができる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
平均の速度、平均の加速度を計算することができる。 | 2 | |
自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 2 | |
水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。 | 2 | |
物体に作用する力を図示することができる。 | 2 | |
力の合成と分解をすることができる。 | 2 | |
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 2 | |
フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。 | 2 | |
質点にはたらく力のつりあいの問題を解くことができる。 | 2 | |
慣性の法則について説明できる。 | 2 | |
作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。 | 2 | |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
運動の法則について説明できる。 | 2 | |
静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。 | 2 | |
最大摩擦力に関する計算ができる。 | 2 | |
動摩擦力に関する計算ができる。 | 2 | |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 2 | |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 2 | |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 2 | |
運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。 | 2 | |
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 2 | |
物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 2 | |
安全を確保して、実験を行うことができる。 | 2 | |
実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 2 | |
有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 2 | |
力学に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。 | 2 | |