到達目標
（１）熱とは何かを理解し，熱・仕事・エネルギーの関係性について説明できる
（２）質点，質点系，剛体の力学をベクトルと微積分を用いて説明できる
※物理は専門科目の基礎となる科目です。基本をおさえることが専門科目のより深い理解につながり，専門をいかした仕事に就いたときに役立ちます。また，一見，専門科目とは関係がないようなことでも役立つこともあります。専門との関連性がなさそうなことでも「教養」として身につけることを目的とし学習しましょう。
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 |
| 熱 | 熱力学第一法則を理解し様々な熱機関の熱効率を計算することができる | 熱力学第一法則を理解し簡単な熱機関の熱効率を計算することができる | 熱力学第一法則に関する計算ができない |
| 質点の力学 | 微分・積分・ベクトルを用いた質点の力学の応用問題が解ける | 微分・積分・ベクトルを用いた質点の力学の基礎問題が解ける | 微分・積分・ベクトルを用いた質点の力学の基礎問題が解けない |
| 質点系の力学 | ２質点系の力学をより多い質点からなる質点系へ応用した問題が解ける | ２質点系の力学に関する基礎問題が解ける | ２質点系の力学に関する基礎問題が解けない |
| 剛体の力学 | 微分・積分・ベクトルを用いた剛体の力学の応用問題が解ける | 微分・積分・ベクトルを用いた剛体の力学の基礎問題が解ける | 微分・積分・ベクトルを用いた剛体の力学の基礎問題が解けない |
学科の到達目標項目との関係
C-1 自然科学・情報技術に関する基礎的素養を有し、専門分野での問題解決のためにそれらを駆使できる能力を身につける。
教育方法等
概要:
（１）「熱」について学び，熱・仕事・エネルギーの関係を理解する
（２）質点の力学をベクトル・微積分を用いて理解する
（３）質点系の力学（特に2質点系）をベクトル・微積分を用いて理解する
（４）剛体の力学をべクトル・微積分を用いて理解する
（５）１・２年生の「物理」で学習した内容について復習する
授業の進め方・方法:
講義で物理概念を学習し，問題演習によりその理解を深める
注意点:
事前学習：指定の教科書・参考書を用いて，次回の授業範囲を予習し専門用語の意味などを理解しておくこと。
事後学習：授業で行った演習問題を再度解きなおす，ノートを見返すなどをし，復習をすること。
一般科目試験期間中に共通科目試験を実施する。
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 |
オリエンテーション，熱力学概観, 理想気体の状態方程式 |
気体の法則に関する計算問題が解ける
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| 2週 |
熱力学第１法則（１）熱容量，熱量保存の法則 |
熱容量，熱量保存の法則に関する計算問題が解ける
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| 3週 |
熱力学第１法則（２）気体分子運動論，温度と内部エネルギー |
気体分子運動論を説明できる。内部エネルギーの計算ができる
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| 4週 |
熱力学第１法則（３）熱力学第１法則 |
熱力学第一法則を理解し計算することができる
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| 5週 |
熱力学第１法則（４）気体が外へする仕事，定圧変化 |
定積変化と定圧変化について熱力学第一法則を用いた計算ができる
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| 6週 |
熱力学第１法則（５）定積変化，定圧変化，等温変化，断熱変化 |
各変化について熱力学第一法則を用いた計算ができる
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| 7週 |
熱力学第１法則（６）熱機関と熱効率 |
熱機関の熱効率を説明することができる
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| 8週 |
熱力学第１法則（７）熱サイクル，不可逆変化
共通科目試験 |
いくつかの熱サイクルについて熱効率を計算することができる。不可逆変化を具体例をあげて説明することができる
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| 2ndQ |
| 9週 |
試験返却・解説
速度と加速度（１）微積分とベクトルの復習 |
微分・積分・ベクトルの基本的な計算問題が解ける
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| 10週 |
速度と加速度（２）位置，速度，加速度 |
位置・速度・加速度を微積・ベクトルで表すことができ計算して求めることができる
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| 11週 |
運動の法則（１）運動の法則，具体的な運動（落体の運動，摩擦力と運動） |
落体の運動と摩擦力による運動の運動方程式を微分方程式として解くことができる
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| 12週 |
運動の法則（２）具体的な運動（空気抵抗ありの自由落下，単振動） |
空気抵抗ありの自由落下と単振動の運動方程式を微分方程式として解くことができる
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| 13週 |
仕事とエネルギー（１）運動エネルギーと仕事 |
運動方程式を積分することで運動エネルギーと仕事の関係を得ることができる
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| 14週 |
仕事とエネルギー（２）保存力による仕事と位置エネルギー，力学的エネルギー保存則 |
位置エネルギーの表式から微分により力が得られることを理解し計算することができる。力学的エネルギー保存則に関する計算問題が解ける。
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
試験返却・解説 |
試験返却と解説を行い復習する
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
質点系の力学（１）質点系と重心 |
質点系の重心を計算することができる
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| 2週 |
質点系の力学（２）重心の運動方程式 |
質点系の重心の運動方程式を書き解くことができる
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| 3週 |
質点系の力学（３）２質点系の運動（運動量保存則） |
2質点系の運動量保存則に関する問題が解ける
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| 4週 |
質点系の力学（４）２質点系の運動（衝突・ばねでつながった２質点系の運動） |
2質点系の衝突の問題が解ける
ばねでつながれた2質点の運動方程式を書き解くことができる
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| 5週 |
質点系の力学（５）ベクトルの外積，角運動量，力のモーメント |
ベクトルの外積を計算することができる。角運動量と力のモーメントを外積で表し計算ができる
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| 6週 |
質点系の力学（６）回転の運動方程式，角運動量保存則 |
回転の運動方程式を表し，角運動量保存則を導くことができる
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| 7週 |
中心力による回転運動（１）中心力による運動と角運動量保存則 |
中心力による運動の問題を角運動量保存則に基づいて解くことができる
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| 8週 |
中心力による回転運動（２）質点系の回転の運動方程式
共通科目試験 |
質点系の回転運動の運動方程式を解くことができる
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| 4thQ |
| 9週 |
試験返却・解説
剛体の力学（１）質点系と剛体 |
剛体が質点系として理解し説明することができる。剛体のつりあいの問題が解ける
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| 10週 |
剛体の力学（２）固定軸まわりを回転する剛体の運動方程式 |
剛体の運動方程式を書き簡単な運動について解くことができる
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| 11週 |
慣性モーメントの計算（１）棒，輪 |
棒と円環の慣性モーメントが計算できる
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| 12週 |
慣性モーメントの計算（２）長方形板，円盤 |
長方形板と円盤の慣性モーメントが計算できる
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| 13週 |
慣性モーメントの計算（３）円柱，球殻，球 |
円柱，球殻，球の慣性モーメントが計算できる
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| 14週 |
剛体の力学（３）自由な運動（円柱や球が転がる運動） |
円柱や球が転がる運動について運動方程式を立て解くことができる
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| 15週 |
期末試験 |
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| 16週 |
試験返却・解説 |
試験返却と解説を行い復習する
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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 | 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 | 前10 |
| 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 | 前11,前12 |
| 力のモーメントに関する計算ができる。 | 3 | 後5,後6,後9,後10,後14 |
| 剛体のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 後9 |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | 後1,後2 |
| 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 | 前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 | 前1 |
| 物体の熱容量と比熱に関する計算ができる。 | 3 | 前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 | 前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 | 前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 | 前3 |
| 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 | 前4,前5,前6 |
| 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 | 前4 |
| 不可逆変化について、具体例を挙げて説明できる。 | 3 | 前8 |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 前7 |
評価割合
| 期末試験 | 共通科目試験 | 課題 | 合計 |
| 総合評価割合 | 35 | 35 | 30 | 100 |
| 総合評価割合 | 35 | 35 | 30 | 100 |