応用物理

科目基礎情報

学校	熊本高等専門学校	開講年度	2017
授業科目	応用物理
科目番号	0150	科目区分	専門 / 必修
授業形態	授業	単位の種別と単位数	学修単位: 2
開設学科	生物化学システム工学科	対象学年	5
開設期	通年	週時間数	1
教科書/教材	物理学基礎（学術図書）、電磁気学（培風館）、物理化学入門（東京教学社）
担当教員	中島 晃,二見 能資

到達目標

ガウスの法則を使って電場の計算ができる。
ビオサーバルの法則やアンペールの法則を使って磁束密度を計算することができる。
原子構造、原子核の構造を理解して、原子核の崩壊と放射線について説明できる。
気体の分子運動の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。
電気化学の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。

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
評価項目1	ガウスの法則を理解し、直線、平面、球状に分布した電荷の周りの電場の計算ができる。	ガウスの法則を使った電場の計算ができる。	ガウスの法則を使った電場の計算ができない。
評価項目2	ビオサーバルの法則とアンペールの法則の関係を理解し、これらを使った磁束密度の計算ができる。	ビオサーバルの法則やアンペールの法則を使って磁束密度を計算することができる。	ビオサーバルの法則やアンペールの法則を使って磁束密度を計算することができない。
評価項目3	自主的に情報収集を行い、講義で扱っていないことも含めて、原子構造、原子核の構造を理解して、原子核の崩壊と放射線について説明できる。	原子構造、原子核の構造を理解して、原子核の崩壊と放射線について説明できる。	原子構造、原子核の構造を理解して、原子核の崩壊と放射線について説明できない。
評価項目4	自主的に情報収集を行い、講義で扱っていないことも含めて、気体の分子運動の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。	気体の分子運動の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。	気体の分子運動の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができない。
評価項目5	自主的に情報収集を行い、講義で扱っていないことも含めて、電気化学の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。	電気化学の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができる。	電気化学の基礎的な法則を理解して、物理量を見積もることができない。

教育方法等

概要:

　本科目では、3年次までに学んだ物理Ⅰおよび物理Ⅱを基礎とし、生物化学システム工学科の特色に応じた内容として、電場、磁場、核化学、気体分子運動論、電気化学について深く学ぶ。
　講義では、生物化学システム分野を専攻する学生が興味をもち取り組めるよう、生命、物質、工学分野に関連する事項についても触れる。

授業の進め方・方法:

・本講義は、講義形式で実施し、教科書と資料を中心にポイントをまとめながら進める。
・講義では、前回分の復習、本題の説明、必要に応じた演習を行う。また、必要に応じて課題を課す。

注意点:

・講義前は、教科書に目を通しておく。
・講義後は、講義のノート、配布資料を基に、教科書の例題、章末問題をまず自分で考えること。その後、解答を参照して離解できなかった点を再度復習して、基本事項を着実に身に着けること。
・疑問点は、放置せずに質問にくること。質問はいつでも受け付けます。
・図書館を活用して、関連すると思われる本を見つけて読み、知見を広げてください。
・講義内容について、学友と議論を交わし、見識を深めてください。

授業計画

		週	授業内容	週ごとの到達目標
前期
	1stQ
		1週	ガイダンス	本講義の到達目標、評価、概要、講義の進め方、評価割合を確認する。
		2週	電気化学（電離度・電離定数）	酸化還元と電池反応を説明できる。
		3週	電気化学（電離度・電離定数）	電離度・電離定数
		4週	気体分子の分子運動論（実在気体）	理想気体の方程式と実在気体の方程式の違いを説明できる。
		5週	気体分子の分子運動論（エネルギー準位と確率分布）	運動エネルギーの量子化を踏まえて、確率分布を見積もれる。
		6週	気体分子の分子運動論（Boltzmann分布則）	Boltzmann分布則の導出。
		7週	気体分子の分子運動論（Maxwell－Boltzmann分布則）	Maxwell－Boltzmann分布則の導出。
		8週	気体分子の分子運動論（Maxwell－Boltzmann分布則）	Boltzmann分布則，Maxwell－Boltzmann分布則を式を用いてエネルギー差，分子の速度の分子数の比を見積もりができる。
	2ndQ
		9週	中間試験
		10週	核化学（原子核の構成）	原子核の構成を説明できる。
		11週	核化学（原子核の崩壊と放射線１）	原子核の崩壊によって放射線が放出されることを説明できる。
		12週	核化学（原子核の崩壊と放射線２）	アルファ崩壊とベータ崩壊の違いを説明できる。
		13週	演習（環境放射能の測定）	環境放射能を測定できる。
		14週	核化学（放射線・原子力の利用）	放射線や原子力エネルギーの利用例を説明できる。
		15週	定期試験
		16週	答案返却、解説
後期
	3rdQ
		1週	ガイダンス	授業の概要を確認する。
		2週	電磁気学（クーロンの法則）	クーロンの法則を理解する。
		3週	電磁気学（ガウスの法則）	ガウスの法則等、電場の基本法則を理解する。
		4週	電磁気学（導体）	導体と電場の関係をりかいする。
		5週	電磁気学（静電ポテンシャル）	静電ポテンシャルの概念を理解し、電場との関係式を理解する。
		6週	電磁気学（電気双極子）	電気双極子とその周りにできる電場について理解する。
		7週	まとめ
		8週	中間試験
	4thQ
		9週	電磁気学（コンデンサ）	コンデンサについて電磁気学的に理解する。
		10週	電磁気学（定常電流の保存則）	電流に関する基本法則を理解する。
		11週	電磁気学（キルヒホッフの法則)	電圧則、電流則について理解し、計算できる。
		12週	電磁気学（アンペールの法則）	電流の周りにできる磁場について理解する。
		13週	電磁気学（ビオサバールの法則）	電流素片の周りにできる磁場について理解する。
		14週	電磁気学（磁荷）	磁荷という概念を理解する。
		15週	定期試験
		16週	答案返却、解説

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	化学(一般)	化学(一般)	原子の構造(原子核・陽子・中性子・電子)や原子番号、質量数を説明できる。	3	前10
				同位体について説明できる。	3	前10
				放射性同位体とその代表的な用途について説明できる。	3	前14
				原子の相対質量が説明できる。	3	前10
				天然に存在する原子が同位体の混合物であり、その相対質量の平均値として原子量を用いることを説明できる。	3	前10

評価割合

	定期試験	課題	相互評価	態度	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	90	10	0	0	0	0	100
基礎的能力	20	0	0	0	0	0	20
専門的能力	50	10	0	0	0	0	60
分野横断的能力	20	0	0	0	0	0	20