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。
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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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| 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 | 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 電気 | 導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。 | 3 | |
| 電場・電位について説明できる。 | 3 | |
| クーロンの法則が説明できる。 | 3 | |
| クーロンの法則から、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 3 | |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 3 | |
| 抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。 | 3 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 3 | |
| 工学基礎 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 技術者倫理(知的財産、法令順守、持続可能性を含む)および技術史 | 環境問題の現状についての基本的な事項について把握し、科学技術が地球環境や社会に及ぼす影響を説明できる。 | 1 | |
| 国際社会における技術者としてふさわしい行動とは何かを説明できる。 | 1 | |
| 全ての人々が将来にわたって安心して暮らせる持続可能な開発を実現するために、自らの専門分野から配慮すべきことが何かを説明できる。 | 1 | |