応用物理Ⅰ

科目基礎情報

学校 鈴鹿工業高等専門学校 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 0161 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 材料工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 「物理」 高木堅志郎・植松恒夫編(啓林館),「物理・応用物理実験」(鈴鹿工業高等専門学校 理科教室編),「フォローアップドリル物理」(数研出版),「センサー総合物理」(啓林館)
担当教員 田村 陽次郎,三浦 陽子

到達目標

電磁気学および電子の発見から前期量子論に至るまでの理論の基本的な内容を理解し,関連する基本的な計算ができ,与えられた課題に関しては実験を遂行した上で適切にレポートをまとめることができる.

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電磁気に関して応用的な問題を解くことができる.電磁気に関して基本的な問題を解くことができる.電磁気に関して基本的な問題を解くことができない.
評価項目2前期量子論に関して応用的な問題を解くことができる.前期量子論に関して基本的な問題を解くことができる.前期量子論に関して基本的な問題を解くことができない.
評価項目3課題の実験を実施し、レ自力でポートをまとめることができる.課題の実験を実施し,指示を受けながらレポートをまとめることができる.課題の実験を実施し,レポートをまとめることができない.

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
近世以降,物理学は科学の発展をリードしてしてきた.その手法は,自然の本質を捉えるために数式に基づいた論理的モデルの構築と実験による新たな発見や検証の繰り返しである.この授業では,2年生に引き続き高等学校程度の物理学を学ぶ.前期量子論や古典物理学の学習を通して自然科学共通の言語を学ぶと共に問題を自分で考えて解く力を養う.また,既知の実験を通して自然の法則を体験的に学ぶ.
授業の進め方と授業内容・方法:
・前後期共に第1週~第15週の内容はすべて,学習・教育目標(B)<基礎>に相当する.
・授業は実験と講義形式で行う.
・「授業計画」における各週の「到達目標」はこの授業で習得する「知識・能力」に相当するものとする.
注意点:
<到達目標の評価方法と基準>
到達目標3~14を網羅した問題を1回の中間試験,1回の定期試験、CBT及び宿題で出題し,1,2については実験状況の視察およびレポートによって目標の達成度を評価する.試験問題のレベルは高等学校程度である.
<学業成績の評価方法および評価基準>
講義:後期中間,学年末の2回の試験の平均点を50%,実験の評価を40%,CBT及び宿題の評価を10%として,100点満点で評価する.
<単位修得要件>
学業成績で60点以上を取得すること.
<あらかじめ要求される基礎知識の範囲>
2年生までに習った物理および数学(とりわけベクトル,三角関数),およびレポート作成に必要な一般的国語能力を必要とする.本教科は物理の学習が基本となる教科である.
<注意事項>
物理においては,これまでに習得した知識・能力を基盤とした上でしか新しい知識・能力は身に付かない.演習課題や実験レポートは確実にこなして,新しい知識・能力を確かなものにすること.本教科は後に学習する応用物理Ⅱの基礎となる教科である.

授業計画

授業内容・方法 週ごとの到達目標
前期
1週 実験ガイダンス,実験テーマ解説 実験の概要を理解する.
2週 分光計:精密な角度測定器の分光計を用いて,ガラスの屈折率を求める. 1. 実験を通して,基本的な機器の使い方を習得しており,自分の力で実験を進めることができる.
3週 同上 2. 実験内容の把握とその結果について分析し,レポートにまとめることができる.
4週 レーザー光による光の干渉:光の重要な性質である干渉・回折を,レーザー光を用いて観察する 上記1
5週 同上 上記2
6週 直線電流のまわりの磁界:直線電流の周りにできる磁界の大きさを測定し,地磁気の水平分力を計算する. 上記1
7週 同上 上記2
8週 中間試験(実施しない)
9週 電子の比電荷(e/m)の測定:電子の基本的定数をデモ用の装置を用いて測定する 上記1
10週 同上 上記2
11週 等電位線:様々な条件の下で生じる電界の等電位線を描き,電界の様子を調べる. 上記1
12週 同上 上記2
13週 クーロンの法則,電界 3. 電界を理解し基本的な計算が出来る.
14週 電界と電位の関係,等電位線,導体と電界・電位 4.電位と電界の関係を理解している.
15週 電気容量,平行板コンデンサー 5.コンデンサーに関する基本的な計算ができる
16週
後期
1週 コンデンサーが蓄えるエネルギー 上記5
2週 コンデンサーの接続 上記5
3週 電流 6.電流の自由電子モデルを理解している.
4週 電圧降下,抵抗の接続,電池の起電力と内部抵抗 7.オームの法則および抵抗の特徴を理解し,関連する計算ができる.
5週 キルヒホッフの法則 8.直流回路の特徴を理解し,関連する計算ができる.
6週 磁気力と磁界,電流がつくる磁界 9.磁界や,電流のつくる磁界に関する計算ができる.
7週 電流が磁界から受ける力 上記9
8週 後期中間試験
9週 ローレンツ力 10.ローレンツ力に関連する計算ができる.
10週 電磁誘導の法則 11.電磁誘導を理解し,関連する計算ができる.
11週 磁界中を運動する導体の棒 上記11
12週 CBT これまでに習った内容の基礎が理解できる.
13週 電子の電荷と質量 12.電子の電荷と質量について理解できる.
14週 光の粒子性,粒子の波動性 13.光やX線,物質波の特徴について理解できる.
15週 原子モデル 14.原子モデルに関する基本的な知識を有している.
16週

評価割合

試験実験相互評価態度発表その他合計
総合評価割合504000010100
配点504000010100