1. ベクトル，微分，積分などを用いて古典力学に関わる基本的な量について説明できる
2. 相対性理論の視点から時空について説明ができるようになる
3. 熱力学の基本，特にエントロピーの概念を習得し，熱機関を理解する
4. 古典論と量子論の違いについて基本的事項を理解する
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
ベクトル解析 |
ベクトルに関する基本的演算を理解する
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| 2週 |
運動方程式 |
速度，加速度を理解し，運動方程式を適切な条件下で解くことができる
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| 3週 |
振動現象 |
保存力，ポテンシャルと力学的エネルギー保存の法則を理解する
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| 4週 |
束縛運動 |
摩擦力の定義とそれを含む問題の解き方を理解する
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| 5週 |
仕事とエネルギー(1) |
保存力とポテンシャルを理解する
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| 6週 |
仕事とエネルギー(2) |
力学的エネルギー保存則とそれを用いた問題が解けるようになる
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| 7週 |
万有引力と惑星の運動 |
ケプラーの法則を理解する
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| 8週 |
ガリレイ変換と回転座標系 |
加速度系を理解し，コリオリ力を求めることができるようになる
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| 2ndQ |
| 9週 |
中間試験 |
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| 10週 |
運動量と角運動量 |
運動量と角運動量の定義をおさえ，その保存則を理解する
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| 11週 |
慣性モーメント |
慣性モーメントの求めることができ，その意味を理解する
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| 12週 |
剛体の運動 |
質点の力学との違いを理解し，代表的な剛体の問題を解けるようになる
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| 13週 |
相対性理論(1) |
ローレンツ変換をもとにして，ニュートン力学との違いを理解する
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| 14週 |
相対性理論(1) |
ローレンツ収縮等の相対論の結果を理解する
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
答案返却 |
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
温度と状態方程式 |
温度の定義と理想気体の状態方程式を理解する
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| 2週 |
熱力学第1法則 |
力学的エネルギー保存則との違いを理解する
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| 3週 |
熱容量と比熱 |
固体の熱容量と比熱を理解し，求めることができるようになる
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| 4週 |
カルノーサイクル |
熱機械の役割とその特徴を理解する
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| 5週 |
熱力学第2法則 |
熱的現象の特徴である熱力学第2法則を正しく理解する
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| 6週 |
エントロピー |
熱力学第２法則に必要なエントロピーの概念を理解する
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| 7週 |
マックスウェルの関係式 |
熱的ポテンシャルをもとにエントロピーの計算を他の状態量から求める方法を理解する
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| 8週 |
中間試験 |
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| 4thQ |
| 9週 |
解析力学(1) |
ラグラジアンの定義より，最少作用の原理とニュートンの運動方程式の等価性を理解する
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| 10週 |
解析力学(2) |
オイラー・ラグランジュ方程式の具体的な応用を理解する
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| 11週 |
解析力学(3) |
ハミルトニアンの定義を確認し，正準方程式を理解する
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| 12週 |
古典力学の限界 |
固体の比熱問題や長岡・ラザフォード模型における問題点を理解する
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| 13週 |
前期量子論 |
原子模型とボーアの量子論を理解する
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| 14週 |
量子力学 |
シュレーディンガー方程式，固有値，波動関数の意味を理解する
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| 15週 |
定期試験 |
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| 16週 |
答案返却 |
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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。 | 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。 | 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 物体に作用する力を図示することができる。 | 2 | |
| 力の合成と分解をすることができる。 | 2 | |
| 重力、抗力、張力、圧力について説明できる。 | 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。 | 2 | |
| 慣性の法則について説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 運動方程式を用いた計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 最大摩擦力に関する計算ができる。 | 2 | |
| 動摩擦力に関する計算ができる。 | 2 | |
| 仕事と仕事率に関する計算ができる。 | 2 | |
| 物体の運動エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
| 重力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
| 弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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. | 2 | |
| 万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。 | 2 | |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 2 | |
| 角運動量を求めることができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 2 | |
| 重心に関する計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 2 | |
| 波動 | 波の振幅、波長、周期、振動数、速さについて説明できる。 | 2 | |
| 横波と縦波の違いについて説明できる。 | 2 | |
| 波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 2 | |
| 波の独立性について説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 2 | |
| ホイヘンスの原理について説明できる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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)。 | 2 | |
| 共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 2 | |
| 光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| クーロンの法則を説明し、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。 | 2 | |
| オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。 | 2 | |
| 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。 | 2 | |
| ジュール熱や電力を求めることができる。 | 2 | |