1. 円運動について理解し,関連する問題が解ける。
2. 慣性力の概念を理解する。
3. 単振動や万有引力に関連する簡単な問題が解ける。
4. 典型的な運動系について微分方程式の形で運動方程式をたてることができ,さらにその解を求めることができる。
学習目的: 物理学は自然科学の中で最も基礎的な学問の一つであり, 様々な工学技術の分野に物理学の成果や手法が応用されている。したがって, 各専門分野を学ぶ際には, 物理学の基礎を十分に理解しておく必要がある。
概要:
前半は,高校の教科書を使って,見かけの力や万有引力を取り扱う。後半では,2階の微分方程式で表された運動方程式を解くことにより運動を解析する。
数物系科学/物理/物理一般
本科目は各工学科学習目標「(1)数学,物理を中心とした自然科学系の科目に関する知識を修得し,各工学に関する基礎知識として応用する能力を身につける。」に相当する科目である。
本科目が主体とする学習・教育到達目標は「(A)技術に関する基礎知識の深化,A-1:工学に関する基礎知識として,自然科学の幅広い分野の知識を修得し,説明できること」である。本科目は大学相当の内容を含む科目で,技術者教育プログラムの履修認定に関係する。
授業の進め方・方法:
板書を中心に授業を進めるが,理解を深めるためにできるだけ学生間で議論することを促す。物理概念の理解に重きを置いた授業を行う。課題レポートを課し,学生の理解度を確認しながら授業を進める。
注意点:
本科目は必修科目のため,学年課程修了のためには履修(欠席時間数が所定の授業時間数の3分の1以下)が必須である。
4回の定期試験成績を70%(均等評価),平素の演習,レポートなどを30%とする。成績不振者には補講と再試験を課して,60点を上限に定期試験の成績を置換する。学習到達度試験成績は学年末試験に30%の重みで加える。10分を超える遅刻は四半期ごとの成績評価の際に1回につき2点減点。
関係式を暗記しても役に立たない。自らの手で問題を解き,悩むことが理解の早道である。遅刻の回数が多い場合は,警告を行った後,欠席扱いとすることがある。
4回の定期試験成績を70%(均等評価),平素の演習,レポートなどを30%とする。成績不振者には補講と再試験を課して,60点を上限に定期試験の成績を置換する。学習到達度試験成績は学年末試験に30%の重みで加える。10分を超える遅刻は四半期ごとの成績評価の際に1回につき2点減点。
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 | |
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 | 前4 |
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4 |
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 | 前3 |
物体の変位、速度、加速度を微分・積分を用いて相互に計算することができる。 | 3 | |
平均の速度、平均の加速度を計算することができる。 | 3 | |
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 | |
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 | |
物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | |
力の合成と分解をすることができる。 | 3 | |
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | |
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 | |
質点にはたらく力のつりあいの問題を解くことができる。 | 3 | |
慣性の法則について説明できる。 | 3 | |
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 | |
運動方程式を用いた計算ができる。 | 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 | |
運動の法則について説明できる。 | 3 | |
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 | |
最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | |
仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | |
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | |
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 | |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 2 | |
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。 | 2 | |
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 2 | |
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。 | 1 | 前12 |
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 1 | 前5,前6 |
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。 | 1 | 前5,前6 |
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. | 1 | 前9,前10 |
万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 1 | 前11 |
力のモーメントを求めることができる。 | 1 | 前1 |
角運動量を求めることができる。 | 1 | |
角運動量保存則について具体的な例を挙げて説明できる。 | 1 | |
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 1 | 前2 |
重心に関する計算ができる。 | 1 | 前2 |
一様な棒などの簡単な形状に対する慣性モーメントを求めることができる。 | 1 | |
剛体の回転運動について、回転の運動方程式を立てて解くことができる。 | 1 | |