概要:
近年の急激に進歩した技術は、我々の生活の隅々に入り込み個人の能力を飛躍的に増大してくれました。しかしその一方、それらの技術は「ブラックボックス化」し、その真の姿(原理)が見えにくくなっています。そのため、このような時代・世界において、技術者が責任ある行動や決断を行うためには、背景にある科学的原理を理解する事によって自分自身の理解力・洞察力を高めることが必要になっています。2年次の物理はあらゆる専門科目の基礎であると同時に、科学の基本的方法を学ぶことを目的としています。具体的には
(1)自然の性質(実験事実)を数式によって理解すること：数理的理解
(2)物理学を理解することで自然界のいろいろな現象を統一的に説明できること：普遍性の理解
です。そのためには、科学の理解とは、単なる問題の解答を見つける能力と異なる事を認識し、疑問を持ち、自ら間違いを訂正する能力を訓練してもらいたいと思います。
授業の進め方・方法:
物理学では、「理解する」ということがどういうことかを理解できないと困ります。したがって授業中にこちらから質問を投げかけますので、それに答えられるように授業の内容を「理解」していくことが重要です。各授業の基本的な資料はプリントとして準備しておきますので、授業中のノートはなるべく短時間で取るようにし、「聞くこと」に重点を置くことを要求します。また、数式をより深く理解するために実験が設定されていますので、しっかりと準備をして集中して取り組んでください。
注意点:
関連科目
・物理Ⅰ
・数学
学習指針
・事前学習：あらかじめ講義内容に該当する部分の教科書を読み、理解できるところ、理解できないところを明らかにしておく。
・事後発展学習：授業を受講後、問題集や教科書の問題を解くこと。また、適宜出される課題に取り組み、提出締切日までに提出すること。実験を行った際にはその内容をレポートにまとめ、提出締切日までに提出すること。
※講義内容は予定であり、学生の理解度を考慮して多少の変更をする可能性があります。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
導入 |
物理Ⅱの授業方法・成績評価などについて理解できる。
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| 2週 |
剛体の力学1 |
力のモーメントの定義を理解し，それを使った計算ができる。
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| 3週 |
剛体の力学2 |
剛体の釣り合いの原理を理解し，その計算ができる。
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| 4週 |
力と仕事，運動エネルギー |
力と仕事の関係を理解し，その計算ができる。
運動エネルギーを理解し，その計算ができる。
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| 5週 |
位置エネルギー
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重力，ばねの弾性力等の位置エネルギーを理解し，その計算ができる。
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| 6週 |
力学的エネルギー保存則1 |
力学的エネルギー保存の法則が理解できる。
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| 7週 |
力学的エネルギー保存則2 |
力学的エネルギー保存の法則を用いた計算ができる。
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| 8週 |
中間テスト |
問題を解答することができる。理解が不十分な点を解消する。
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| 2ndQ |
| 9週 |
運動量と力積 |
運動量と力積の関係を理解し，その計算ができる。
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| 10週 |
運動量保存則 |
運動量の保存則を理解し，衝突の問題に応用できる。
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| 11週 |
ベクトルとスカラー
運動方程式（２次元） |
ベクトルの演算法則が理解できる。
平面の運動方程式，水平投射・放物運動が理解できる。斜面上の物体の運動が理解できる。
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| 12週 |
等速円運動1 |
弧度法を理解し，角速度，周期，振動数が理解できる。円運動の運動方程式に関する計算ができる。
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| 13週 |
等速円運動2 |
円運動の運動方程式を解くことができる。
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| 14週 |
万有引力の法則1 |
万有引力の法則を理解し，ケプラーの法則との関係を説明できる。
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| 15週 |
前期末試験
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問題を解答することができる。理解が不十分な点を解消できる。
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| 16週 |
万有引力の法則2 |
万有引力の法則の位置エネルギーを理解し，人工衛星やロケット等の問題に適応できる。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
熱と温度 |
熱と温度の関係を理解し，その計算ができる。
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| 2週 |
熱容量と比熱 |
熱容量と比熱の定義を理解し，その計算ができる。
固体の比熱の測定実験を行う。
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| 3週 |
熱力学の基礎 |
理想気体の状態方程式などの気体法則を理解し，その計算ができる。
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| 4週 |
熱力学の原理1 |
気体分子運動論の原理を理解し，その計算ができる。
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| 5週 |
熱力学の原理2 |
熱力学第一法則を理解し，断熱・等温・定積・定圧の各過程における物理量を計算できる。
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| 6週 |
熱力学の原理3 |
サイクルを理解し，その計算ができる。
熱力学第二法則を理解し，それに関連する事象の説明ができる。
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| 7週 |
波動現象の基礎 |
直線上の波の考え方を理解し，波の基本公式を使った計算ができる。
縦波と横波の違いを理解し，グラフの読み取りや計算ができる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
問題を解答することができる。理解が不十分な点を解消する。
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| 4thQ |
| 9週 |
波動と数式 |
波の重ね合わせの原理を理解し，自由端・固定端反射や定常波を作図できる。
正弦波の公式を理解し，グラフの読み取りや計算ができる。
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| 10週 |
空間に広がる波 |
波の干渉，回折を理解し，その計算ができる。
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| 11週 |
空間に広がる波 |
反射・屈折の法則を理解し，ホイヘンスの法則に基づいた証明ができる。反射・屈折に関する計算ができる。
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| 12週 |
音波1 |
音波の基本とそれに関わる現象について理解し，その計算ができる。
うなりについて説明できる。
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| 13週 |
音波2 |
音の固有振動が成立する条件を理解し，その計算ができる。
気柱共鳴装置による音叉の振動数の測定実験を行う。
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| 14週 |
音波3 |
ドップラー効果について理解し，その計算ができる。
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| 15週 |
学年末試験 |
問題を解答することができる。理解が不十分な点を解消できる。
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| 16週 |
物理Ⅱのまとめ |
物理IIの学習内容を振り返ることができる。
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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 | 直線及び平面運動において、速度をベクトルとして捉え、速度の合成・分解及び相対速度に関する計算ができる。 | 3 | 前9 |
| 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。 | 3 | 前9 |
| 水平投射及び斜方投射した物体の変位、速度、時間に関する計算ができる。 | 3 | 前9 |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 前4 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前4 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前5 |
| 力学的エネルギー保存の法則について説明でき、その法則を用いて、物体の速度や変位などを求めることができる。 | 3 | 前6,前7 |
| 物体の質量と速度を用いて、運動量を求めることができる。 | 3 | 前10 |
| 物体の運動量変化が力積に等しいことを用いて、力積の大きさ、速度変化及び加わる平均の力などを求めることができる。 | 3 | 前10 |
| 運動量保存の法則について説明でき、その法則や反発係数を用いて、物体の衝突、分裂及び合体に関して、速度変化などを求めることができる。 | 3 | 前11 |
| 等速円運動をする物体の速度、角速度、周期、加速度、向心力に関する計算ができる。 | 3 | 前12,前13 |
| 万有引力の法則を用いて、物体間にはたらく万有引力を求めることができる。 | 3 | 前14 |
| 万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前16 |
| 万有引力を受ける物体の運動に関する計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 力のモーメントに関する計算ができる。 | 3 | 前2 |
| 剛体のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 前3 |
| 原子や分子の熱運動と絶対温度との関連について説明できる。 | 3 | 後1 |
| 時間の推移とともに、熱の移動によって熱平衡状態に達することを説明できる。 | 3 | 後1 |
| 物体の熱容量と比熱に関する計算ができる。 | 3 | 後2 |
| 熱量保存の法則を用いて、熱容量、比熱及び熱平衡後の物体の温度を求めることができる。 | 3 | 後2 |
| ボイル・シャルルの法則や理想気体の状態方程式を用いて、気体の圧力、温度、体積を求めることができる。 | 3 | 後3 |
| 理想気体における分子の運動エネルギーと内部エネルギーの関係について説明できる。 | 3 | 後4 |
| 熱力学第一法則を用いて、気体の状態変化（定積変化、定圧変化、等温変化、断熱変化）に関する計算ができる。 | 3 | 後5 |
| エネルギーには多くの形態があり、互いに変換できることを具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 後6 |
| 不可逆変化について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 後6 |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 後6 |
| 波の振幅、波長、周期、振動数、速さに関する計算ができる。 | 3 | 後7 |
| 横波と縦波の伝わり方について説明できる。 | 3 | 後7 |
| 時刻と位置に対応した媒質の変位を正弦波の式で表現できる。 | 3 | 後9 |
| 波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 後9 |
| 波の独立性について説明できる。 | 3 | 後9 |
| 二つの波が干渉するとき、互いに強めあう条件と弱めあう条件について説明できる。 | 3 | 後10 |
| 定常波の特徴（節、腹の振動の様子など）について説明できる。 | 3 | 後9 |
| ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 後11 |
| 波の反射の法則、屈折の法則及び回折について説明できる。 | 3 | 後11 |
| 弦の長さと弦を伝わる波の速さを用いて、弦の固有振動数を求めることができる。 | 3 | 後13 |
| 気柱の長さと音速を用いて、開管、閉管の固有振動数を求めることができる（開口端補正は考えない）。 | 3 | 後13 |
| うなり及び共振、共鳴現象について具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 後12 |
| 一直線上の運動において、ドップラー効果による音の振動数変化を求めることができる。 | 3 | 後14 |
| 物理実験 | 物理実験 | 実験の目的及び原理を説明できる。 | 3 | 後1,後13 |
| 整理整頓により実験環境を適切に保ち、手順に従って安全に実験ができる。（化学実験と共通） | 3 | 後1,後13 |
| 実験条件やデータなどを正確に記録できる。（化学実験と共通） | 3 | 後1,後13 |
| 実験データから、最確値や誤差などを求めることができる。 | 3 | 後1,後13 |
| 適切なグラフを作成し、実験データ間の最も確からしい関係を見出すことができる。 | 3 | 後1,後13 |
| 適切な有効数字及び単位を用いて物理量を表すことができる。（化学実験と共通） | 3 | 後1,後13 |
| 実験結果から、物理現象の特徴や規則性を説明できる。 | 3 | 後1,後13 |
| 観察・実験結果を座学などで学んだ内容と関連付けて説明できる。（化学実験と共通） | 3 | 後1,後13 |
| 以下の6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。力学に関する分野/熱に関する分野/波に関する分野/光に関する分野/電磁気に関する分野/原子（電子及び放射線を含む）に関する分野 | 3 | 後1,後13 |