応用物理2

科目基礎情報

学校 弓削商船高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 応用物理2
科目番号 0101 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 学修単位: 2
開設学科 電子機械工学科 対象学年 5
開設期 前期 週時間数 2
教科書/教材 物理学基礎: 原康夫(学術図書出版)
担当教員 森 耕太郎

到達目標

4年生までに学んだ物理学からさらに発展的な内容を習得する。さまざまな物理現象が工学の場面でどのように応用されているかを理解する。

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
熱と分子運動の関係を説明できる。熱は分子運動によってもたらされることを、マクスウェル・ボルツマン分布を用いて説明できる。熱は分子運動によってもたらされることを、具体的な方程式を書き下せないがその大枠を知っている。熱は分子運動によってもたらされることを知らない。
熱力学の第1/第2法則の意味を説明できる。熱力学の第1/第2法則の意味を説明でき、カルノーサイクルとの関連を知っている。熱力学の第1/第2法則について、具体的な方程式を書き下せないがその大枠を知っている。熱力学の第1/第2法則の意味を知らない。
可逆・不可逆変化とエントロピーの意味を説明できる。可逆変化と不可逆変化の違いを、エントロピーの概念を用いて説明できる。エントロピーについては詳しく説明できないが、可逆・不可逆変化の違いは説明できる。可逆変化と不可逆変化の違いを説明できない。
電荷と電界についての物理量を計算できる。電荷と電界・電位の関係について、クーロンの法則やガウスの法則を用いて説明できる。電荷と電界・電位の関係について、具体的な方程式を書き下せないがその大枠を知っている。電荷と電界・電位にどのような関係があるかを知らない
電流と磁界についての物理量を計算できる。電流と磁界の関係について、ビオ・サヴァールの法則やアンペールの法則を用いて説明できる。電流と磁界の関係について、具体的な方程式を書き下せないがその大枠を知っている。電流と磁界にどのような関係があるかを知らない。

学科の到達目標項目との関係

専門 A1 説明 閉じる
専門 A2 説明 閉じる
教養 B2 説明 閉じる
教養 D1 説明 閉じる
教養 D2 説明 閉じる

教育方法等

概要:
全ての工学の基礎という位置付けから、物理学の諸現象を理解することを目指す。
授業の進め方・方法:
講義を基本とし、理解を助けるために板書、計算問題による演習を実施する。
注意点:
1単位当たり30時間の自学自習を必要とする。
物理、電磁気学、流体力学、熱力学、振動工学、エネルギー工学と関連する.

実務経験のある教員による授業科目

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 ガイダンス
熱と温度
授業全体の流れを把握し、学習への動機付けができる。
熱平衡と熱容量、比熱について説明できる。
2週 熱の移動
気体の分子運動論
熱の移動の仕方(対流、伝導、放射)について説明できる。
気体の分子運動と平均速度について理解できる。
3週 熱力学の第一法則 熱力学第一法則を式で表し、図示することができる。
4週 熱力学の第二法則
熱機関とその効率
熱力学第二法則の意味を説明できる。
カルノーサイクルに代表される熱機関の効率を計算できる。
5週 熱機関とその効率
エントロピー増大の原理
冷凍サイクル、ヒートポンプについて理解できる。
エントロピーという状態量を理解できる。
6週 自由エネルギー ヘルムホルツとギブズの自由エネルギーについて理解できる。
7週 中間試験
8週 成績周知
電荷と電荷保存則
正電荷、負電荷を理解する。
2ndQ
9週 クーロンの法則
電場
クーロンの法則と重ね合わせの原理を理解する。
電場について理解し、電気力線を作図できる。
10週 電場のガウスの法則 電気力線束の定義を理解し、ガウスの法則を説明できる。
11週 電位 電位の性質について理解し、等電位線について説明できる。
12週 磁場のガウスの法則
電流の作る磁場
磁気力と磁場の関係、磁力線について説明できる。
電流の周りに生じる磁場について説明できる。
13週 ローレンツ力
電流に作用する力
荷電粒子に作用する力を説明できる。
フレミングの法則からモータの作動原理を説明できる。
14週 磁性体がある場合の磁場 反磁性体、常磁性体、強磁性体の特徴を理解し、ビオ・サバールの法則を説明できる。
15週 成績周知
16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70000030100
基礎的能力500000050
専門的能力200000020
分野横断的能力000003030