到達目標
質点系の角運動量、剛体の運動について基本的な問題を解くことができる。振動、波動現象を微分方程式で表現し、解くことができる。光の干渉、回折現象を扱うことができる。
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 |
質点系、剛体 | 質点系の角運動量、剛体の運動について応用問題を解くことができる。 | 質点系の角運動量、剛体の運動について基本的な問題を解くことができる。 | 質点系の角運動量、剛体の運動について問題を解くことができない。 |
振動、波動現象 | 振動、波動現象を微分方程式で表現し、解くことができる | 振動、波動現象を微分方程式で表現し、基本問題を解くことができる | 振動、波動現象を微分方程式で表現し、解くことができない。 |
光の干渉、回折 | 光の干渉、回折現象を扱うことができる。 | 光の干渉、回折現象の基本問題を扱うことができる。 | 光の干渉、回折現象を扱うことができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
質点系の角運動量、剛体の運動について学習する。振動、波動現象を微分方程式で表現し、基本的な解法を学習する。光の干渉、回折について学習する。
授業の進め方・方法:
講義を中心として、問題演習を行う。
注意点:
事前学習 次回の授業範囲を予習しておくこと。 事後学習 授業中に配布された課題を行うこと。
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 |
角運動量(1) 外積、力のモーメント |
外積、力のモーメントを計算することができる。
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2週 |
角運動量(2) 角運動量、回転の運動方程式 |
角運動量、回転の運動方程式の計算をすることができる。
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3週 |
角運動量(3) 全角運動量と角運動量保存則 |
角運動量保存則を導出することができる。
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4週 |
回転軸の周りの回転(1) 運動方程式 運動エネルギー |
回転軸の周りの運動方程式を立てることができる。
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5週 |
慣性モーメント(1) 慣性モーメントを計算するための式 |
慣性モーメントを計算することができる。
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6週 |
慣性モーメント(2) 慣性モーメントを計算するための式 |
慣性モーメントを計算することができる。
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7週 |
自由な運動(1) ヨーヨーの運動 |
ヨーヨーの運動について、運動方程式をたて、運動を解析することができる。
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8週 |
自由な運動(2) 転がる円柱にブレーキをかけたときの運動 |
転がる円柱について、運動方程式をたて、運動を解析することができる。
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2ndQ |
9週 |
振動(1) オリエンテーション 単振動 |
等速円運動の射影として単振動を扱うことができる。
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10週 |
振動(2) 単振子 |
単振動の運動方程式を立て、運動を解析することができる。
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11週 |
振動(3) 定数係数2階同次微分方程式 |
定数係数2階同次微分方程式を解くことができる。
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12週 |
振動(4) 減衰振動 |
減衰振動の問題として、定数係数2階同次微分方程式を立て、運動を解析することができる。
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13週 |
振動(5) 定数係数2階非同次微分方程式 |
定数係数2階非同次微分方程式を解くことができる。
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14週 |
振動(6) 強制振動と共振 |
定数係数2階非同次微分方程式を強制振動と共振の問題に適用し、解くことができる。
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15週 |
振動(7) LCおよびLCR回路 |
定数係数2階非同次微分方程式を回路共振の問題に適用し、解くことができる。
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16週 |
期末試験 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
波動と波動方程式(1) 波動 |
波動の表現について低学年で学習した内容について理解し、計算することができる。
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2週 |
波動と波動方程式(2) 弦を伝わる波動 |
弦を伝わる波動が満たす偏微分方程式を導出することができる。
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3週 |
波動と波動方程式(3) 波動方程式とその解 |
波動方程式の解を扱うことができる。
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4週 |
波動と波動方程式(4) 周期的な波の性質 |
周期的な波の性質について基本問題を解くことができる。
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5週 |
波動と波動方程式(5) 波のエネルギー |
波のエネルギーを導出することができる。
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6週 |
波動と波動方程式(6) 弦の定常波 |
波動方程式を解くことで、弦の定常波の解を導出することができる。
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7週 |
波動と波動方程式(7)管の中の気体の定常波 |
波動方程式を解くことで、管の中の気体の定常波を導出することができる。
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8週 |
演習 |
これまでの学習内容を組み合わせた問題が解ける。
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4thQ |
9週 |
光の伝搬(1) 光の速さと波長 |
光の速さと波長について、基本的な問題が解くことができる。
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10週 |
光の伝搬(2) 光の反射と屈折、全反射 |
光の反射と屈折、全反射について、基本的な問題が解くことができる。
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11週 |
光の干渉(1) ヤングの実験 |
ヤングの実験について理解し、基本的な問題を解くことができる。
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12週 |
光の干渉(2) 薄膜や薄い空気の層による光の干渉 |
薄膜や薄い空気の層による光の干渉について理解し、基本的な問題を解くことができる。
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13週 |
光の干渉(3) ニュートンリング |
ニュートンリングについて理解し、基本的な問題を解くことができる。
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14週 |
回折格子、X 回折と原子の配列 ブラッグの条件 |
回折格子、X 回折と原子の配列 ブラッグの条件について理解し、基本的な問題を解くことができる。
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15週 |
物質波と電子回折 |
物質波と電子回折について、基本的な問題を解くことができる。
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16週 |
期末試験 |
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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 |
評価割合
| 定期試験 | 課題評価 | 合計 |
総合評価割合 | 70 | 30 | 100 |
配点 | 70 | 30 | 100 |