物理I

科目基礎情報

学校 熊本高等専門学校 開講年度 令和06年度 (2024年度)
授業科目 物理I
科目番号 0024 科目区分 一般 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 3
開設学科 共通教育科(八代) 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 3
教科書/教材 「総合物理①②」 國友正和他著 数研出版  「リードLightノート物理基礎」「リードLightノート物理」 数研出版  「フォローアップドリル物理基礎(運動の表し方・力・運動方程式)」 「フォローアップドリル物理基礎(仕事とエネルギー・熱)」 数研出版 「フォローアップドリル物理(力と運動・熱と気体)」 数研出版
担当教員 東田 洋次

到達目標

1. 平面運動の速度・加速度について理解し,さまざまな物体の運動に適応できる。
2. 力の概念と力のつり合いについて,正しく理解し適用することができる。
3. 運動の法則を理解し、物体の運動に対してこの法則を的確に応用できる。
4. 仕事とエネルギーについて明確な概念を持ち、力学的エネルギー保存の法則を適用できる。
5. 熱とエネルギーの概念を用いて簡単な問題を解くことができる。
6. 波動について正しく理解し、波の色々な性質(反射、屈折、回折、干渉)を問題に適用できる。

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
1. 平面運動の速度・加速度について理解し,さまざまな物体の運動に適応できる。さまざまな問題に平面運動の速度・加速度の概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な平面運動の問題を解くことができる。基本的な平面運動の問題を解くことができない。
2. 力の概念と力のつり合いについて、正しく理解し適用することができる。さまざまな問題に力のつりあいの概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な力のつりあいの問題を解くことができる。基本的な力のつりあいの問題を解くことができない。
3. 運動の法則を理解し、この法則を的確に応用できる。さまざまな問題に運動の法則の概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な運動の法則の問題を解くことができる。基本的な運動の法則の問題を解くことができない。
4. 仕事とエネルギーについて明確な概念を持ち、力学的エネルギー保存の法則を適用できる。さまざまな問題にエネルギー保存の法則の概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な力学的エネルギー保存の法則の問題を解くことができる。基本的な力学的エネルギー保存の法則の問題を解くことができない。
5. 熱とエネルギーの概念を用いて簡単な問題を解くことができる。さまざまな問題に熱とエネルギーの概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な熱とエネルギーの問題を解くことができる。基本的な熱とエネルギーの問題を解くことができない。
6. 波動について正しく理解し、波の色々な性質を問題に適用できる。さまざまな問題に波動の概念を正しく適応し,解くことができる。基本的な波動の問題を解くことができる。基本的な波動の問題を解くことができない。

学科の到達目標項目との関係

教育方法等

概要:
物理は自然現象を観察し,物体のもつ色々な物理量の間に成り立つ関係をしらべる学問であり,工学の基礎となる重要な科目である。各種の物理量について正しく理解し,その間に成り立つ関係や法則を的確に応用できる力を身につける。
授業の進め方・方法:
毎回の授業は,説明や問題演習,確認テストで構成される。まず短い説明をした後,グループで問題演習をし,学生間で教えあいながら理解してもらう。そして授業の最後に確認テストを行い,学んだことを確認してもらう。また,単元ごとに適宜小テストを実施する。
注意点:
〇自学について
(事前学習)授業計画の授業内容および到達目標を確認の上,教科書の該当箇所に目を通しておくこと。
(事後学習)毎回教科書を見直しその日理解できなかった点を学習するとともに,問題集に取り組み学習内容を定着させるよう努めること。

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 平面運動と放物運動 平面運動の速度・加速度について理解し,さまざまな物体の運動(水平投射,斜方投射等)に適応できる。
2週 いろいろな力 重力,垂直抗力,摩擦力,張力,弾性力,摩擦力を理解し,その値を算出できる。
3週 力の合成・分解とつりあい 力を合成・分解することができ,力のつりあいの式を立てて問題を解くことができる。
4週 作用・反作用の法則 作用・反作用の法則について理解し,つりあいと区別できる。
5週 運動の法則(1) 運動の3法則を理解し,運動方程式を立てることができる。
6週 運動の法則(2) 基本的な問題について,運動方程式を立てて計算ができる。
7週 運動の法則(3) さまざま問題について,運動方程式を立てて計算ができる。
8週 前期中間試験
2ndQ
9週 試験返却と解説、まとめ 試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
10週 摩擦力
静止摩擦力,最大摩擦力,動摩擦力に関する計算ができる。
11週 圧力と浮力 圧力(大気圧,水圧)と浮力について理解し,その値を算出できる。
12週 力のモーメント 剛体にはたらく力のモーメントを計算できる。
13週 剛体のつりあい(1) 剛体にはたらく力について,つりあいの式を立て問題を解くことができる。
14週 剛体のつりあい(2) 剛体にはたらく力について,つりあいの式を立て問題を解くことができる。
15週 前期定期試験
16週 試験返却と解説、まとめ 試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
後期
3rdQ
1週 重心 物体の重心を計算できる。
2週 仕事と仕事率 仕事と仕事率について,その値を算出できる。
3週 運動エネルギー・位置エネルギー 運動エネルギー・位置エネルギーに関する計算ができる。
4週 力学的エネルギー保存則 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。
5週 比熱と熱容量 温度と熱運動について説明でき,物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。
6週 ボイルシャルルの法則 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。
7週 熱力学第一法則 熱力学第一法則について説明できる。
8週 後期中間試験
4thQ
9週 試験返却と解説、まとめ
熱力学第二法則
試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。
エネルギーが変換することや不可逆変化について説明でき,熱効率に関する計算ができる。
10週 波のグラフ 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。
11週 縦波と横波,定在波 横波と縦波の違いについて説明できる。波の重ね合わせの原理と定在波について説明できる。
12週 波の反射,干渉,屈折,回折 波の反射、干渉,屈折、および回折について説明できる。
13週 音波 うなり,固有振動と共振・共鳴,ドップラー効果について説明できる。
14週 光波 光の反射,屈折,全反射,分散,散乱,偏光,干渉について説明できる。
15週 後期定期試験
16週 試験返却と解説、まとめ 試験を見直すことで,間違えた点を理解するとともにこれまで学んだことを復習する。

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
基礎的能力自然科学物理物理水平投射、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1
物体に作用する力を図示することができる。3前2
力の合成と分解をすることができる。3前3
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。3前2
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2
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前3,前11
慣性の法則について説明できる。3前5
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4
運動方程式を用いた計算ができる。3前6
運動の法則について説明できる。3前7
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10
最大摩擦力に関する計算ができる。3前10
動摩擦力に関する計算ができる。3前10
仕事と仕事率に関する計算ができる。3後2
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。3後3
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後3
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。3後3
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4
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9
力のモーメントを求めることができる。3前12
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。3前13,前14
重心に関する計算ができる。3後1
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5
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5
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。3後5
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5
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5
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6
気体の内部エネルギーについて説明できる。3後6
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7
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後9
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9
熱機関の熱効率に関する計算ができる。3後9
波動波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。3後10
横波と縦波の違いについて説明できる。3後11
波の重ね合わせの原理について説明できる。3後11
波の独立性について説明できる。3後11
2つの波が干渉するとき、互いに強めあう条件と弱めあう条件について計算できる。3後12
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。3後11
ホイヘンスの原理について説明できる。3後12
波の反射の法則、屈折の法則、および回折について説明できる。3後12
弦の長さと弦を伝わる波の速さから、弦の固有振動数を求めることができる。3後13
気柱の長さと音速から、開管、閉管の固有振動数を求めることができる(開口端補正は考えない)。3後13
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。3後13
一直線上の運動において、ドップラー効果による音の振動数変化を求めることができる。3後13
自然光と偏光の違いについて説明できる。3後14
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。3後14
波長の違いによる分散現象によってスペクトルが生じることを説明できる。3後14
物理実験物理実験熱に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。3後7
波に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。3後10
光に関する分野に関する実験に基づき、代表的な物理現象を説明できる。3後14

評価割合

試験その他(課題等)合計
総合評価割合8020100
基礎的能力8020100
専門的能力000