概要:
授業の進め方・方法:
前期では力の合成、分解、モーメント等を説明したのち、物体に働く力の釣り合いについて説明と演習を行う。後期では物体に働く力と物体の運動に関する内容(運動方程式)と、仕事・力学的エネルギー・運動量について解説する。通年を通して講義と演習が中心となる。
注意点:
1年生の物理の内容と重複する部分もあるのでよく復習しておくこと。また、ベクトルや微積分など簡単な数学の知識が必要なのでそちらの授業もよく学習すること。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
オリエンテーション |
質点力学と剛体力学の違いを説明できる
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| 2週 |
力のモーメント |
力のモーメントの計算ができる
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| 3週 |
力のベクトルの合成と分解 |
ベクトルの合成や分解の計算ができる
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| 4週 |
偶力、作用と反作用 |
偶力の説明ができる、作用と反作用に関する説明ができる
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| 5週 |
力の合成 |
剛体に働く複数の力の合力を計算できる
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| 6週 |
モーメントの合成 |
剛体に働く複数の力の合成モーメントが計算できる
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| 7週 |
重心の位置、図心 |
物体の重心や図心の計算ができる
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| 8週 |
力・モーメントの合成と重心に関する演習 |
剛体に働く重力の観点から重心について説明できる
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| 2ndQ |
| 9週 |
静摩擦と動摩擦 |
静摩擦と動摩擦の説明ができる、摩擦力を計算できる
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| 10週 |
摩擦角、転がり摩擦 |
摩擦係数と摩擦角の関係について説明できる、転がり摩擦について説明できる
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| 11週 |
質点に働く力の釣り合い |
質点に働く力の釣り合いの条件式を説明できる
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| 12週 |
質点に働く力の釣り合いに関する演習 |
釣り合いの条件式から質点に働く力を計算できる
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| 13週 |
剛体に働く力の釣り合い |
剛体に働く力の釣り合いの条件式を説明できる
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| 14週 |
支点と反力 |
支点の種類を説明できる
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| 15週 |
剛体に働く力の釣り合い、支点反力に関する演習 |
釣り合いの条件式から剛体に働く力を計算できる
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
速度と角速度 |
速度や角速度について説明できる
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| 2週 |
加速度と角加速度 |
加速度や角加速度について説明できる
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| 3週 |
速度、角速度、加速度、角加速度に関する演習 |
速度と加速度や角速度と角加速度の関係式を用いて目的の値を導出できる
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| 4週 |
運動の法則 |
ニュートンの運動の法則を説明できる
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| 5週 |
向心力、慣性力と遠心力 |
円運動について向心力を用いて説明できる、慣性力の観点から遠心力の概念を説明できる
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| 6週 |
運動の法則、向心力、慣性力に関する演習 |
慣性系における運動と力の関係を計算できる
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| 7週 |
仕事と動力 |
力を加えられた物体に関する仕事や動力について説明できる
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| 8週 |
仕事と動力に関する演習 |
仕事や動力の値を計算することができる
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| 4thQ |
| 9週 |
エネルギーとエネルギー保存則 |
力学的エネルギー保存則について説明できる
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| 10週 |
仕事の原理、仮想仕事の原理、効率 |
仕事の原理を説明できる、仮想仕事の原理から力の釣り合いに関する条件式を導出できる
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| 11週 |
運動量と運動量保存則 |
運動量や運動量保存則について説明できる
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| 12週 |
衝突 |
弾性係数と運動量保存則から物体の衝突前後の速度の関係式を導出できる
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| 13週 |
回転を伴う剛体の運動方程式、慣性モーメント |
物体に加えられるトルクと回転運動の関係式を説明できる、慣性モーメントについて説明できる
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| 14週 |
回転を伴う剛体の運動エネルギー |
回転運動に関する運動エネルギーを説明できる
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| 15週 |
回転を伴う剛体の運動に関する演習 |
回転を含めた剛体の運動について運動方程式や運動量保存則、エネルギー保存則を計算することができる
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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 |
| 専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 3 | 前1 |
| 一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 3 | 前3,前5 |
| 一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | 前11 |
| 力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 3 | 前2 |
| 偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 3 | 前4 |
| 着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 3 | 前13 |
| 重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 3 | 前7 |
| 速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 3 | 後1 |
| 加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 3 | 後2 |
| 運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 3 | 後4 |
| 運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 3 | 後4 |
| 運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 3 | 前4,後4 |
| 周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 3 | 後1 |
| 向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | 後5 |
| 仕事の意味を理解し、計算できる。 | 3 | 後7,後8 |
| てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 3 | 後7,後8 |
| エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 3 | 後9 |
| 位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 3 | 後9 |
| 動力の意味を理解し、計算できる。 | 3 | 後7,後8 |
| すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。 | 3 | 前9 |
| 物体が衝突するさいに生じる現象を説明できる。 | 3 | 後12 |
| 運動量および運動量保存の法則を説明できる。 | 3 | 後11 |
| 剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 3 | 後13 |
| 平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 3 | 後13 |