到達目標
１．熱力学第１、第２法則を理解し、関連した問題を解析的手法で解き、定量的解を得ることができる。
２．エントロピーと熱力学基本法則を理解し、関連した問題を解析的手法で解き、定量的解を得ることができる。
３．原子の世界に関する簡単な問題を定式化し、定量的解を得ることができる。
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 |
| 到達目標1 | 熱力学第１、第２法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で解き、定量的解を得られる。 | 熱力学第１、第２法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で考察し、定性解をえられる。 | 熱力学第１、第２法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で考察し、解を得ることができない。 |
| 到達目標2 | エントロピーと熱力学基本法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で解き、定量的解を得られる。 | エントロピーと熱力学基本法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で考察し、定性解をえられる。 | エントロピーと熱力学基本法則を理解し、関連した問題を代数・解析的手法で考察し、定性解を得ることができない。 |
| 到達目標3 | 原子の世界に関する簡単な問題を、代数・解析的手法で定式化し、定量的解を得ることができる。 | 原子の世界に関する簡単な問題を、代数・解析的手法で考察し、定性解を得ることができる。 | 原子の世界に関する簡単な問題を、代数・解析的手法で考察し、定性解を得ることができない。 |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
本講義は、自然科学の基本となる古典物理学の中で、１９世紀に確立した熱力学について、数学的手段を強化して一貫した論理体系として把握させる。次に現代物理学への序説として、原子物理学の基本知識を習得する。演習問題を多く取り入れることで問題解決能力を養い、工学分野への応用能力を身につける。
授業の進め方・方法:
授業内容は授業計画を参照すること。基本的に講義形式をとる。板書が主体であるが，関連資料のスライド紹介も取り入れる．学生への発問はするので（3-5回/1コマ），積極的に答えること。指名されない学生も積極的に考えること。計15回（計約60問）の課題は、自主的に考えて解き問題解法の力を養うこと。
注意点:
４年生までの数学と「応用物理１，２」までに学んだ物理の内容を前提として活用するので、これらの内容をしっかり復習しておくこと。また授業各回毎に出された課題の実施を含む自学自習が不可欠である。授業時間内に自学自習課題の解説を十分に行うことは不可能なので、疑問点があれば質問に来ること。質問にあたっては、先ず自分で調べ考えてみて、何が理解できなかったのかをはっきりさせてから質問に来ること。
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 |
熱力学の基礎 |
熱力学の基礎概念を理解し定性的説明と計算ができる
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| 2週 |
熱力学の基礎 |
理想気体と状態方程式に関する計算ができる
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| 3週 |
熱力学の基礎 |
熱力学第１法則に関する問題を代数もしくは解析的手法で計算できる
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| 4週 |
熱力学の基礎 |
熱力学第２法則に関する問題を代数もしくは解析的手法で計算できる
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| 5週 |
熱力学の応用 |
エントロピーに関する問題を代数もしくは解析的手法で計算できる
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| 6週 |
熱力学の応用 |
不可逆過程を含む熱力学的問題を代数もしくは解析的手法で計算できる
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| 7週 |
熱力学の応用 |
不可逆過程を含む熱力学的問題を代数もしくは解析的手法で計算できる
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| 8週 |
中間試験 |
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| 2ndQ |
| 9週 |
熱力学の応用 |
一般の熱機関の効率・クラペイロン-クラウジウスの法則に関する計算ができ熱力学的問題に適用し代数・解析的解を得ることができる
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| 10週 |
熱力学の応用 |
ヘルムホルツの自由エネルギーを計算しここから熱力学的諸量を定量的に算出することができる
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| 11週 |
原子物理学 |
X線（発生、スペクトル、回折）と電子（トムソン、ミリカンの実験）に関して各種計算ができる
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| 12週 |
原子物理学 |
光の粒子性（光電効果）、電子の波動性（電子線回折）に関する各種計算ができる
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| 13週 |
原子物理学 |
原子の構造（トムソン、長岡-ラザフォード、ボーアの各モデル）を理解し水素原子のスペクトルを計算できる
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| 14週 |
原子物理学 |
特殊相対性理論における運動量、運動エネルギーを理解し簡単な計算ができる
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| 15週 |
原子物理学 |
コンプトン散乱の現象を理解し相対論的補正を入れた各種計算ができる
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| 16週 |
期末試験答案返却 |
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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
| 試験 | 発表 | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
| 総合評価割合 | 70 | 0 | 0 | 0 | 0 | 30 | 100 |
| 基礎的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 25 |
| 専門的能力 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 20 | 50 |
| 分野横断的能力 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 5 | 25 |