到達目標
物体に作用する力,物体の運動,運動と仕事の関係などを理解できることを目標とする.
1.力,重心,慣性モーメント,エネルギーといった工学になじみの深い概念について理解できる.
2.積分を使って物体の重心が計算できる.
3.運動する物体に作用する力を把握し,運動方程式をたて,その解を求めることができる.
4.運動量保存の法則やエネルギー保存の法則を理解できる.また,これらの法則と運動方程式との関係を
捉えることができる.
5.上記の運動方程式や法則を用いて,実際の機械の運動を求めることができる.
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 |
力の表し方 | 一点に作用する力のつりあい
条件を説明できる. | 一点に作用する力の合成と分
解を図で表現でき,合力と分力
を計算できる. | 力は,大きさ,向き,作用する
点によって表されることを理
解できない. |
重心 | 立体の重心位置を計算できる. | 重心の意味を理解でき,平板の
重心位置を計算できる. | 重心の意味を理解できない. |
運動 | 運動の法則を説明できる. | 力,質量および加速度の関係を
運動方程式で表すことができ
る. | 運動の法則を理解できない. |
仕事,エネルギーと
動力 | 動力の意味を理解し,計算でき
る. | 仕事,エネルギーの意味を理解
し,計算できる. | 仕事,エネルギーの意味を理解
できない. |
学科の到達目標項目との関係
教育方法等
概要:
機械系学科において基礎的学問分野として位置づけられている「工業力学」を取り上げる.数学,物理の知識を用いながら,静力学,運動学および動力学の基礎を学ぶ.
授業の進め方・方法:
教科書に沿って進める.例題と演習問題を数多く自分およびグループで解かせる.
注意点:
・授業スケジュールを把握して,予習を行い,授業での説明を理解すること.ノートを用意し,時間をかけて数多くの問題を自分で解くこと.
・教員や友人が解いた解答例を見ながら理解しようとしてもあまり実力につながらない.この科目で時間をかけて自分で解く習慣を身に着けて欲しい.
・2020年度の前期中間試験の評価は形式的評価(課題提出状況による評価)とし,前期末試験以降は下記の評価割合で評価します.
授業の属性・履修上の区分
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
後期 |
3rdQ |
1週 |
動力学Ⅰ ニュートンの運動の法則,慣性力 |
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。 運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。
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2週 |
動力学Ⅱ 求心力,遠心力 |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。
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3週 |
剛体の動力学Ⅰ 角運動方程式,慣性モーメント |
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。
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4週 |
剛体の動力学Ⅱ 剛体の平面運動 |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。
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5週 |
運動量と力積Ⅰ |
運動量および運動量保存の法則を説明できる
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6週 |
運動量と力積Ⅱ |
運動量および運動量保存の法則を説明できる 物体が衝突するさいに生じる現象を説明できる。
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7週 |
まとめ |
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8週 |
〔中間試験〕 |
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4thQ |
9週 |
運動量と力積Ⅲ |
物体が衝突するさいに生じる現象を説明できる。
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10週 |
仕事・動力・エネルギーⅠ |
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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11週 |
仕事・動力・エネルギーⅡ |
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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12週 |
仕事・動力・エネルギーⅢ |
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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13週 |
振動Ⅰ |
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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14週 |
振動Ⅱ |
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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15週 |
〔学年末試験〕 |
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16週 |
学年末試験の返却と解説 |
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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 |
専門的能力 | 分野別の専門工学 | 機械系分野 | 力学 | 力は、大きさ、向き、作用する点によって表されることを理解し、適用できる。 | 2 | |
一点に作用する力の合成と分解を図で表現でき、合力と分力を計算できる。 | 2 | |
一点に作用する力のつりあい条件を説明できる。 | 2 | |
力のモーメントの意味を理解し、計算できる。 | 2 | |
偶力の意味を理解し、偶力のモーメントを計算できる。 | 2 | |
着力点が異なる力のつりあい条件を説明できる。 | 2 | |
重心の意味を理解し、平板および立体の重心位置を計算できる。 | 2 | |
速度の意味を理解し、等速直線運動における時間と変位の関係を説明できる。 | 2 | |
加速度の意味を理解し、等加速度運動における時間と速度・変位の関係を説明できる。 | 2 | |
運動の第一法則(慣性の法則)を説明できる。 | 2 | 後1 |
運動の第二法則を説明でき、力、質量および加速度の関係を運動方程式で表すことができる。 | 2 | 後1 |
運動の第三法則(作用反作用の法則)を説明できる。 | 2 | 後1 |
周速度、角速度、回転速度の意味を理解し、計算できる。 | 2 | |
向心加速度、向心力、遠心力の意味を理解し、計算できる。 | 2 | 後1 |
仕事の意味を理解し、計算できる。 | 2 | 後10 |
てこ、滑車、斜面などを用いる場合の仕事を説明できる。 | 2 | 後10 |
エネルギーの意味と種類、エネルギー保存の法則を説明できる。 | 2 | 後10 |
位置エネルギーと運動エネルギーを計算できる。 | 2 | 後10 |
動力の意味を理解し、計算できる。 | 2 | 後10 |
すべり摩擦の意味を理解し、摩擦力と摩擦係数の関係を説明できる。 | 2 | |
運動量および運動量保存の法則を説明できる。 | 2 | 後5 |
剛体の回転運動を運動方程式で表すことができる。 | 2 | 後4 |
平板および立体の慣性モーメントを計算できる。 | 2 | 後4 |
振動の種類および調和振動を説明できる。 | 2 | 後14 |
評価割合
| 試験 | レポート | 相互評価 | 態度 | ポートフォリオ | その他 | 合計 |
総合評価割合 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
基礎的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
専門的能力 | 80 | 20 | 0 | 0 | 0 | 0 | 100 |
分野横断的能力 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |