到達目標
1. 光の波としての性質と分散および偏光現象を理解し、干渉について計算ができること。静電界に関する基本公式を理解するとともに、そこから各種計算ができること。
2. 静電界と静磁界および電流の作る磁界の基本公式の証明などが理解でき、計算問題ができること。
3. 電磁誘導，ローレンツ力の基本公式の証明が理解でき、各種計算問題ができること。運動の三法則を相互関係まで含め理解し、ベクトル・微積分の概念で理解できること。落下運動などの簡単な運動方程式の立式と解析ができること。
4. 抵抗下での運動、単振動，減衰振動，強制振動の運動方程式を立式でき，解析できること。抵抗下での落下運動とオームの法則の関係が、また振動に関しては等価な電気回路を同じ微分方程式で記述できること。
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 | 光の回折、反射、屈折、干渉について各種公式がホイヘンスの原理から導出ができる。特に光の干渉に関しては、２重スリット、薄膜などいくつかの例題で、具体的な計算ができる。スペクトルおよび偏光現象の利用法が説明できる。 | 光の回折、反射、屈折、干渉についての公式を覚えて利用できる。特に光の干渉に関しては、２重スリットおよび薄膜具体的な計算ができる。スペクトルおよび偏光現象の利用法が説明できる。 | 光の回折、反射、屈折、干渉についての公式を覚えていない。スペクトルおよび偏光現象の利用法が理解できない。 |
| 評価項目2 | 静電界・静磁界の考え方と、それに関する基本公式をその導出および関連まで理解でき、さらに公式を利用してコンデンサーなどの数値的な計算に応用できる。電流の微視的理解、電流の作る磁界、電磁誘導，ローレンツ力の基本公式の導出をその相互関係を含み理解できる。さらに公式を利用して各種発電機などの数値的な計算に応用できる。 | 静電界・静磁界の考え方と、それに関する基本公式を理解できる。電流の作る磁界、電磁誘導，ローレンツ力の基本公式を記憶し，数値的な計算に応用できる。 | 静電界・静磁界の考え方と、それに関する基本公式を理解できない。電流の作る磁界、電磁誘導，ローレンツ力の基本公式を記憶して数値的な計算に応用することができない。 |
| 評価項目3 | 運動の三法則を相互関係まで含め理解し、ベクトル・微積分の概念で理解し計算ができる。落下に関する運動方程式の立式と解析、速度比例の抵抗力が働く場合の運動方程式の立式と解析ができる。 | 運動の三法則を相互関係まで含め理解し、ベクトル・微積分の概念が理解できる。簡単な運動方程式の立式と解析ができる。 | 運動の三法則を相互関係まで含め理解できず、ベクトル・微積分の概念で理解できない。簡単な運動方程式の立式と解析できない。 |
| 評価項目4 | 単振動，減衰振動，強制振動の運動方程式を立式でき，微分方程式の知識を使い論理的に一般解の導出ができること。また等価な電気回路を同じ微分方程式で記述できることから共振振動数を求められること。 | 単振動，減衰振動，強制振動の運動方程式を立式でき，解析できること。 | 単振動，減衰振動，強制振動の運動方程式を立式できず，解析もできない。 |
学科の到達目標項目との関係
準学士課程（本科１〜５年）学習教育目標 （２）
説明
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教育方法等
概要:
急激に進歩している近年の科学技術は、我々の生活の隅々に入り込む一方であらゆる装置の「ブラックボックス化」を招き、個人の無知やミス、悪意と言ったものによって社会に対して重大な悪影響を与える事が可能となっている。このような時代・世界において、特に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り、自分自身の理解力、洞察力を高める他に方法はない。
このような状況を受け、3年次の物理では、あらゆる専門科目の基礎となる事項を学ぶと同時に、科学の基本的方法（原理）を学ぶことを目的とする。具体的には、いわゆる「高校の物理」の内容を完結して「大学の物理」への入口を開き、また、科学の理解とは単なる問題の解答を見つける能力とは異なる事を認識し、創発的思考や論理的考察、自ら間違いを訂正する能力を訓練していきたい。
授業の進め方・方法:
応用物理Iは専門科目の基礎に当たるので、「理解できた」ということがどういうことかを理解していくことが重要となる。したがって、授業中にこちらから質問を投げかけるので、それらに答えられるように授業の内容を「理解」していくこと。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、Ⅱ、数学
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。 また1、2年次の物理分野と数学の最低限の知識が必要となるため、複雑な数学的取扱いに関しては可能な限り講義中に補完していく予定であるが、できる限り復習をしてから授業を受けること。
事後展開学習 進度に合わせ、問題集や教科書の指定された問題を次の授業までに解いておくこと。また、実験を行った際にはその内容をレポートにまとめ、次の授業時に提出すること。
※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。
学修単位の履修上の注意
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
導入 |
応用物理Ⅰの導入
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| 2週 |
波動現象の復習 |
ドップラー効果の原理について理解できる。
光波の基本と回折・反射について理解できる。
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| 3週 |
光波1 |
光波の偏光・分散(分光)について理解する。
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| 4週 |
光の屈折の実験 |
ガラスの屈折について各自実験を行う。
水中のガラス，オイルの中のガラスを見て屈折率の違いを認識する。
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| 5週 |
光波2 |
光の干渉について理解し，その計算ができる。
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| 6週 |
光波3 |
光が電磁波の一種であることが理解できる。
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| 7週 |
電気現象 |
電荷間の基本法則(引力・斥力)について理解できる。クーロンの法則を使うことができる。
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| 8週 |
前期中間試験 |
問題に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 |
クーロンの法則 |
クーロンの法則を理解し，色々な設定で力の大きさを計算できる。
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| 10週 |
静電場 |
電場，ガウスの法則，電位に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 11週 |
電流と電圧 |
電流，電圧，オームの法則，抵抗に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 12週 |
コンデンサー |
コンデンサーの公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 13週 |
エネルギーと電力 |
ジュール熱と電力の公式の説明とそれを使った計算ができる
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| 14週 |
磁場① |
磁石による磁場，電流の作る磁界に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 15週 |
前期末試験 |
問題に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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| 16週 |
磁場② |
電流が磁場から受ける力，ローレンツ力に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
電磁誘導① |
電磁誘導に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 2週 |
電磁誘導② |
電磁誘導の法則の応用に関わる公式の説明とそれを使った計算ができる。
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| 3週 |
運動の法則① |
ニュートンの三法則の意味が理解できる。
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| 4週 |
運動の法則② |
重心の定義を理解し，その導出ができる。
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| 5週 |
運動の法則③ |
位置，速度，加速度に関わる公式の導出ができる。
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| 6週 |
落下運動 |
落体の運動，水平投射，斜方投射に関わる公式の導出ができる。
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| 7週 |
抵抗力を受ける運動 |
抵抗のある運動（特に空気抵抗を受けた落下・投げ上げ）について解析できる。
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| 8週 |
後期中間試験 |
問題に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 |
導体中の電子の運動 |
導体中の電子の運動からオームの法則を導出できる。
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| 10週 |
単振動① |
単振動の方程式と解析のための数学的な準備を行う。
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| 11週 |
単振動② |
単振動の運動方程式を解くことができる。
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| 12週 |
減衰振動① |
減衰振動の運動方程式を立てて解き，その運動を解析できる。
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| 13週 |
強制振動 |
強制振動の運動式を立て，解を求めることができる。
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| 14週 |
強制振動 |
LCR回路を振動の運動方程式との対応から理解できる。
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| 15週 |
学年末試験 |
問題に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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| 16週 |
まとめ |
応用物理Iの学習内容を振り返ることができる。
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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 | 自然科学 | 物理 | 力学 | 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 | 後5 |
| 物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算できる。 | 3 | |
| 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 | |
| 力の合成と分解ができる。 | 3 | |
| 運動の三法則について説明できる。 | 3 | 後3 |
| 運動方程式を用いて、物体に生じる加速度や物体にはたらく力などを求めることができる。 | 3 | 後3 |
| 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。 | 3 | 後3,後9 |
| 単振動における変位、速度、加速度、復元力の関係を説明できる。 | 3 | 後10,後11 |
| 周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。 | 3 | |
| 自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | |
| 光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | |
| 波長の違いによる分散現象によってスペクトルが生じることを説明できる。 | 3 | |
| 光の回折及び干渉について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | |
| 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 3 | |
| クーロンの法則を用いて、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 3 | |
| 電場、電位について説明でき、点電荷や単純な形状の帯電体の周りに作られる電場や電位に関する計算ができる。 | 3 | |
| コンデンサの性質を理解し、電気容量などを求めることができる。 | 3 | |
| オームの法則やキルヒホッフの法則を用いて、電圧、電流、抵抗を求めることができる。 | 3 | |
| 抵抗を直列接続及び並列接続したときの合成抵抗を求めることができる。 | 3 | |
| ジュール熱や電力に関する計算ができる。 | 3 | |
評価割合
| 試験 | 課題、レポート、その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 49 | 21 | 70 |
| 専門的能力 | 21 | 9 | 30 |