概要:
自然が示す種々な現象には一定の規則性があります。多彩な現象の背後にある法則を探求するのが自然科学で、その基礎となっているのが物理学です。物理を学習する目的は、種々な現象を貫く基本法則や物理概念を記述する数理公式を見いだし、自然の仕組みを系統的に理解することといえます。また科学技術の進展は私たちに多くの恩恵をもたらしている反面、人類の生存に関わる負の遺産も作り出していることにも着目します。即ち、科学的なものの見方考え方の上に、自然との共生という視点も重視して講義します。
授業の進め方・方法:
中学理科と違い、物理は暗記科目ではなく、自然現象を論理的に考察して基本法則を見出し、その法則を数理的手法で表現する学問です。さらに、物理現象を記述する概念や公式は多くの工学専門分野で使われる「共通語」になります。適宜皆さんに発問しながら授業を進めますので、「よく聞いてよく考え」ながら授業に臨んでください。また、少しでよいですから、授業のあった日は必ず復習を欠かさないようにしてください。疑問点は早めに解決してください。実験室は常に皆さんに開放して可能な限り質問に応えるようにしています。物理は自然の背後に隠された謎を解き明かしていくロマンに溢れた学問です。常に「なぜ」と問う気持ちを大切にして謎解きの楽しさを味わってください。
注意点:
関連科目
数学は必修です。物理で学ぶ原理・法則は殆どの工学系の専門科目で応用されていきます。
学習指針
授業進度に合わせて教科書の問題や問題集を利用して自学・自習すること。
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 |
物理とは。授業方法，成績評価などの説明を理解する。
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| 2週 |
変位と速度 |
(1頁)変位，速度を理解する。x-tグラフを理解する。
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| 3週 |
加速度 |
(5頁)加速度を理解する。v-tグラフを理解する。
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| 4週 |
学生実験 |
計測を通して誤差と有効数字を理解する。
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| 5週 |
等加速度運動 |
(6頁)等加速度運動における3公式を理解する。
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| 6週 |
自由落下，鉛直投射運動 |
(18頁)重力中の一次元の運動を理解する。
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| 7週 |
同上 |
同上
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| 8週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直して理解度を把握し改善でする。
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| 2ndQ |
| 9週 |
ニュートンの運動法則 |
(8頁)ニュートンの運動の3法則を理解する。
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| 10週 |
学生実験 |
台車の実験を通して運動法則を理解する。
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| 11週 |
重力，万有引力，弾性力 |
(14頁)重力，万有引力，ばねの弾性力を理解する。
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| 12週 |
同上 |
同上
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| 13週 |
運動方程式の作り方 |
(17頁)具体的な問題を通して運動の取り扱いを理解する。
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| 14週 |
同上 |
(17頁)2物体以上が連結する運動の取り扱いを理解する。
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| 15週 |
摩擦と運動 |
(20頁)水平面上で摩擦が働くときの運動を理解する。
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| 16週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直して理解度を把握し改善する。
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
運動量と力積 |
(23頁)運動量の変化と力積の関係を理解する。
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| 2週 |
運動量保存の法則，反発係数
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(24頁)運動量保存の法則を理解する。
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| 3週 |
仕事，運動エネルギー |
(26頁)力と仕事，運動エネルギーを理解する。
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| 4週 |
位置エネルギー |
(29頁)重力，ばねの弾性力等の位置エネルギーを理解する。
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| 5週 |
力学的エネルギー保存則 |
(31頁)力学的エネルギー保存の法則を理解する。
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| 6週 |
ベクトルとスカラー |
(33，243頁)ベクトルの演算法則を理解する。
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| 7週 |
三角比 |
(244頁)三角比の基本演算を理解する。
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| 8週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直して理解度を把握し改善する。
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| 4thQ |
| 9週 |
運動方程式(2次元) |
（39，41頁）平面の運動方程式，放物運動を理解する。
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| 10週 |
仕事の原理，斜面上の運動 |
（41,頁）斜面を利用した物体の運動を理解する。
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| 11週 |
等速円運動 |
（44頁）弧度法を理解し，角速度，周期，振動数を理解する。
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| 12週 |
同上 |
（45頁）等速円運動における速度，加速度，向心力を理解する。
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| 13週 |
学生実験 |
円運動の関する実験を通して等速円運動を理解する。
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| 14週 |
惑星の運動 |
（46頁）惑星の運動に関するケプラーの法則を理解する。
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| 15週 |
人工衛星の運動 |
（47頁）万有引力に由来する人工衛星の運動を理解する。
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| 16週 |
試験返却・解答 |
試験問題を見直して理解度を把握し改善する。
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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 | 速度と加速度の概念を説明できる。 | 3 | 前2,前3 |
| 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。 | 3 | 後6 |
| 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。 | 3 | 前3,前5 |
| 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7 |
| 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。 | 3 | 前6,前7 |
| 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。 | 3 | 前6,前7 |
| 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。 | 3 | 後9 |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前9 |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 後6 |
| 重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 前12,前13 |
| 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。 | 3 | 前11,前12 |
| 慣性の法則について説明できる。 | 3 | 前9 |
| 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。 | 3 | 前9 |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 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。 | 3 | 前15 |
| 最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前15 |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前15 |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 後3 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後3 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後4 |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後4 |
| 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。 | 3 | 後5 |
| 物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | 後1 |
| 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。 | 3 | 後1 |
| 運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 後2 |
| 等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。 | 3 | 後11,後12,後13 |
| 万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる. | 3 | 後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 | 後15 |
| 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。 | 3 | 前4,前10,後13 |
| 安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 前4,前10,後13 |
| 実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 3 | 前4,前10,後13 |
| 有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 3 | 前4,前10,後13 |
| 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。 | 3 | 前10,後13 |