到達目標
・質点と剛体の運動の違いを理解できる
・熱力学的な考え方の習得
・マクスウェル方程式を用いて電場、磁場を求めることができる
・物質の粒子性、波動性について理解する
・水素原子のスペクトルを求めることができる
・電磁気学に関する様々な計算手法の習得
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 |
評価項目1
| 剛体の運動について適切な方法で解くことができる | 剛体と質点の運動の違いを理解している | 剛体と質点の運動の違いを理解できない |
評価項目2 | マクスウェルの方程式を用いて電磁気学の問題を解くことができる | マクスウェルのそれぞれの方程式の意味を理解している | マクスウェルの方程式が意味するものがわからない |
評価項目3 | 理想気体のエントロピーを求めることができる | カルノーの定理を理解し、説明できる | 熱力学第一法則がわからない |
評価項目4 | 原子のスペクトルについて理解し、水素原子のスペクトルを求めることができる | 量子力学のによって初めて説明される物理現象を理解する | コンプトン効果が理解できない |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
今まで学んできた物理関連講義を基礎とし、電気電子工学において重要である内容について再構築を行い、多角的視点からの知識及び思考法の習得を目的とする。今までの物理関連講義に比べ、より抽象度の増した物理を学ぶことで、物事をモデル化し理解する考え方を習得する。また、歴史的背景についても述べ、現在の物理学との繋がりについての理解も深める。
授業の進め方・方法:
授業は講義形式で進める。理解を深めるために適宜演習を行い、レポート課題を課す。
物理学は、講義を聴くだけでは理解しにくいため、自ら考え自ら手を動かすことが必要となる。身近な現象や日常的に使っている機器の原理を知ることも理解につながるため、身の回りの現象に興味を持ち観察することも重要である。
注意点:
60点を合格点とする。再試は行わない。点数配分は前期中間、前期期末、後期中間、後期期末それぞれ25%とする。
講義はこちらで用意したプリントとスライドを用いて進める。参考書などは次のものを含め、授業中に紹介する。
参考書: 「力学」(丸善スーパーラーニングシリーズ)「熱力学を学ぶ人のために」「マクスウェルの方程式」ダニエルフライシュ(岩波書店) 「量子力学」(丸善スーパーラーニングシリーズ)、成績評価は中間、期末試験、授業中の発表などを考慮。
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 |
力学 質点の力学(復習) |
一つの質点の運動について、運動方程式をたて、速度、加速度、運動量、エネルギーを求めることができる
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2週 |
力学 角運動量 |
角運動量と角運動量保存則について理解する
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3週 |
力学 質点系の力学、相対座標 |
相対座標と換算質量を用いて二質点の運動方程式をたて、解くことができる
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4週 |
剛体の力学 重心と重心座標 |
剛体とは何か理解し、剛体の重心を求めることができる
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5週 |
剛体の力学 慣性モーメント |
剛体の慣性モーメントを求めることができる
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6週 |
剛体の力学 剛体の運動方程式 |
剛体の運動方程式をたて、解くことができる
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7週 |
剛体の力学 演習 |
剛体の運動を適切な方法で求めることができる
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8週 |
熱力学 熱とエネルギー |
熱とは何かについて理解する
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2ndQ |
9週 |
熱力学 熱力学第一法則 |
熱力学第一法則を理解する
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10週 |
熱力学 熱力学第二法則 |
熱力学第二法則を理解する
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11週 |
熱力学 カルノーサイクルとカルノーの定理 |
熱機関について理解する
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12週 |
熱力学 可逆過程と不可逆過程 |
可逆、不可逆過程、準静的過程について理解する
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13週 |
熱力学 エントロピーと物理現象 |
エントロピーについて理解する
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14週 |
熱力学 熱力学ポテンシャルと熱力学関数 |
熱力学関数について理解する
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15週 |
熱力学 演習 |
熱力学の演習問題を適切な方法で解くことができる
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16週 |
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後期 |
3rdQ |
1週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 ガウスの法則の微分形 |
ガウスの法則の微分形を使って問題を解くことができる
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2週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 ガウスの法則の積分形 |
ガウスの法則の積分形を使って問題を解くことができる
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3週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 アンペールマクスウェルの法則1 |
アンペールマクスウェルの法則の微分形を使って問題を解くことができる
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4週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 アンペールマクスウェルの法則2 |
アンペールマクスウェルの法則の積分形を使って問題が解ける
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5週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 ファラデーマクスウェルの法則1 |
ファラデーマクスウェルの法則の意味を理解する
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6週 |
マクスウェル方程式を使った電磁気学 ファラデーマクスウェルの法則2 |
ファラデーの法則を用いて問題を解くことができる
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7週 |
マクスウェルの方程式を使った電磁気学 波動方程式と電磁波 |
マクスウェルの方程式から波動関数を求め、その意味を理解する
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8週 |
マクスウェルの方程式を使った電磁気学 演習 |
電磁気学の演習問題を適切な方法で解くことができる
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4thQ |
9週 |
前期量子論 光電効果 |
光電効果について理解する
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10週 |
前期量子論 光の二重性 |
光の二重性とスリットの実験について理解する
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11週 |
前期量子論 コンプトン散乱 |
コンプトン散乱について理解する
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12週 |
前期量子論 ドブロイ波 |
ドブロイ波について理解する
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13週 |
前期量子論 ボーアの原子モデル |
ボーアの原子モデルについて理解する
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14週 |
前期量子論 水素原子のスペクトル |
水素原子のスペクトルを求めることができる
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15週 |
前期量子論 演習 |
前期量子論の演習問題を適切な方法で解くことができる
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16週 |
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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 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 70 | 30 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
専門的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |