1. 物体にはたらく力を作図し、物体にどのような力がはたらくか理解できる。
2. 物体の運動を学ぶ上で基本となる物理量を求めることができる。
3. 物体の運動を法則に従って理解し、説明することができる。
4. 熱力学を学ぶ上で基本となる物理量を求めることができる。
5. 気体の法則を理解し、気体の現象を説明できる。
6. 等速円運動・単振動がどのような運動か理解し、数式等で表すことができる。
概要:
小・中学校の理科で定性的に学んだことを身の周りの様々な現象を、物理法則で表せるようになる。しかし、数式に数値を代入して値を求める＝授業内容を理解した、ということではない。式が何を意味しているのか、ということも理解しておくことが重要となる。
また、結果を丸暗記するのではなく、導く過程を学ぶことで数式と現象の結びつきを理解する。本授業を通して、物理的な理解の仕方・考え方を学び、将来、専門科目を学ぶ上で必要な基礎知識・基礎学力・思考力を身につける。
授業の進め方・方法:
教科書の内容にそって進めていくが、授業中に教科書を開いて読むようなことはほとんどない。板書やプレゼン資料、実験を用いての講義が主となる。たまに教科書を開いて写真や図を見る程度である。
授業の進行は授業の内容が教科書のどこに当たるか、次に何を学習するかは、その都度、授業において指示するので、授業中だけでなく自分でも教科書を見て、学習すること。また、中学・高校の数学を使うので、復習しておくことを勧める。
注意点:
前期及び後期に関しては、定期試験と演習・レポートから評価する(中間試験20%、後期試験70%、レポート10%)。
評価は、前期成績50%・後期成績50%で総合評価し、60点以上を合格とする。
原則的に再試験は行わない。
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
物体の運動①変位, 速さと速度 |
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理解している。
速度と加速度について説明できる。
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| 2週 |
物体の運動②速度の合成、相対速度 |
同一直線上を等速運動する2物体について、相対速度を求めることができる。
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| 3週 |
物体の運動③加速度、等加速度直線運動 |
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。
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| 4週 |
物体の運動④自由落下 |
自由落下に関する計算ができる。
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。
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| 5週 |
物体の運動⑤水平投射、斜方投射 |
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。
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| 6週 |
力と運動①様々な力、力の合成・分解 |
物体に作用する力を図示することができる。
力の合成と分解をすることができる。
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| 7週 |
力と運動②力のつり合い、作用反作用の法則 |
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。
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| 8週 |
力と運動④慣性の法則、運動の法則 |
慣性の法則について説明できる。
運動方程式をたてることができる。
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| 2ndQ |
| 9週 |
力と運動⑤摩擦力 |
最大摩擦力に関する計算ができる。
動摩擦力に関する計算ができる。
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| 10週 |
力と運動⑥圧力・浮力、空気抵抗 |
浮力の大きさを求めることができる。
終端速度を求めることができる。
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| 11週 |
力と運動⑦力のモーメント |
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。
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| 12週 |
力と運動⑧重心 |
重心の定義について理解し、重心に関する計算ができる。
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| 13週 |
仕事とエネルギー①仕事・仕事率 |
仕事と仕事率に関する計算ができる。
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| 14週 |
仕事とエネルギー②力学的エネルギー |
仕事とエネルギーの関係について理解している。
運動エネルギー・位置エネルギーに関する計算ができる。
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| 15週 |
仕事とエネルギー③力学的エネルギー保存の法則 |
力学的エネルギー保存則について理解し、様々な物理量の計算に利用できる。
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| 16週 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
力と運動⑨運動量と力積 |
運動量の差が力積に等しいことを理解している。
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| 2週 |
力と運動⑩反発係数 |
反発係数とは何かを理解し、衝突前後の速度に関する計算ができる。
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| 3週 |
力と運動⑪運動量保存則と力学的エネルギー保存則 |
運動量保存則と力学的エネルギー保存則を用いて、２物体の衝突前後の速度を求めることができる。
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| 4週 |
力と運動⑫等速円運動の変位・速度 |
等速円運動をする物体の速度、角速度に関する計算ができる。
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| 5週 |
力と運動⑬向心力 |
等速円運動をする物体の加速度、向心力に関する計算ができる。
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| 6週 |
力と運動⑭慣性力、遠心力 |
慣性力・遠心力がどのような系ではたらく力なのかを理解し、向きや大きさを求めることができる。
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| 7週 |
力と運動⑮単振動 |
単振動における速度、加速度、力の関係を説明できる。
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| 8週 |
力と運動⑯万有引力 |
万有引力の法則を説明し、物体間にはたらく万有引力を求めることができる。
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| 4thQ |
| 9週 |
力と運動⑯万有引力の力学的エネルギー保存則 |
万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。
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| 10週 |
熱とエネルギー①熱量・比熱・熱容量 |
熱量保存の法則を用いて、比熱に関する計算をすることができる。
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| 11週 |
熱とエネルギー②気体の圧力・体積・温度 |
ボイルの法則、シャルルの法則を用いて、気体の圧力、温度、体積に関する計算ができる。
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| 12週 |
熱とエネルギー③気体の内部エネルギー、エネルギー保存則 |
熱力学第一法則について理解している。
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| 13週 |
熱とエネルギー④気体の状態変化 |
気体が様々な変化をする場合の、熱量・内部エネルギー・仕事を求めることができる。
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| 14週 |
熱とエネルギー⑤熱機関の熱効率 |
気体の圧力‐体積図から、熱機関の熱効率や、仕事・内部エネルギー・熱量を求めることができる。
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| 15週 |
熱とエネルギー⑥気体分子運動論 |
気体の内部エネルギーと気体分子の運動エネルギーとの関係を理解している。
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| 16週 |
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| 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 | 前1,前2 |
| 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2 |
| 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3 |
| 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1 |
| 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 | 前5 |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 3 | 前6,前10 |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 3 | 前6 |
| 重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 3 | 前6 |
| 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 | 前6 |
| 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 | 前8 |
| 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 | 前7 |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 3 | 前7 |
| 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 | 前9 |
| 最大摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前9 |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 3 | 前9 |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 3 | 前13 |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 前14 |
| 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 | 後3 |
| 物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 3 | 後1 |
| 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。 | 3 | 後1 |
| 運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 3 | 後2,後3 |
| 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。 | 3 | 後7 |
| 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 3 | 後7 |
| 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。 | 3 | 後5,後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. | 3 | 後8 |
| 万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 3 | 後9 |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | 前11,前12 |
| 角運動量を求めることができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | 前11,前12 |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | 前12 |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 熱 | 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 | 後15 |
| 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 | 後10 |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | 後10 |
| 熱量の保存則を表す式を立て、熱容量や比熱を求めることができる。 | 3 | 後10 |
| 動摩擦力がする仕事は、一般に熱となることを説明できる。 | 3 | 後11 |
| 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、体積に関する計算ができる。 | 3 | 後11,後13 |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | 後12 |
| 熱力学第一法則と定積変化・定圧変化・等温変化・断熱変化について説明できる。 | 3 | 後12,後13 |
| 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15,後12 |
| 不可逆変化について理解し、具体例を挙げることができる。 | 3 | 後14 |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 後14 |