概要:
主に熱や波動に関する物理現象をどうやって数式で表わすかに力点を置く.できるだけ多くの物理現象に触れるようにするために,授業中に演示実験をたくさんする.なぜこのような理論がうまれてきたのかを考えることによって物理的なものの見方に慣れるようにする.教科書を読み予習してくることを前提として,講義を進める.
授業の進め方・方法:
本講義は,前期が週2コマ,後期が週1コマとなっている.授業中に演示実験をすることで,できるだけ多くの物理現象に触れて理解を深められたい.
(事前学習)
前もって教科書を読んでおき,問題集の「基礎チェック」で基礎項目の理解度をチェックする.
注意点:
(履修上の注意)
教科書だけではどうしても理解が深まらないので,問題集を課し適宜宿題とする.自己採点後提出する.教室で解説することもある.
(自学上の注意)
問題集専用ノートをつくり,自ら進んで問題集の基本例題を参考に,基本問題を解く.
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
前期 |
1stQ |
1週 |
熱と熱量 |
温度と熱について学ぶ.熱容量や比熱の定義を理解し,それらを利用できる.
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2週 |
熱と物質の状態 |
物質の三態を理解し,潜熱の計算ができる.膨張率の定義を理解する.
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3週 |
熱と仕事,気体の法則 |
熱の一部を仕事に変えることができることが理解できる.気体の状態方程式を使うことができる.
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4週 |
気体分子の運動 |
温度と気体の分子運動の関係を理解することができる.
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5週 |
気体の状態変化 |
内部エネルギーを理解し,熱力学第一法則を使うことができる.気体のモル比熱を理解できる.
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6週 |
エネルギーの移り変わり |
エネルギーの変換と保存が理解できる.熱機関を理解し,熱効率を計算できる.
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7週 |
物理実験 (1) 運動量保存の法則 (2) 単振り子の周期 |
実験を行い,実験器具・実験操作に慣れると共に,物理現象・公式を確認し,測定と誤差について理解する.
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8週 |
物理実験 (3) 金属比熱の測定 (4) 力学的エネルギー保存の法則 |
実験を行い,実験器具・実験操作に慣れると共に,物理現象・公式を確認し,測定と誤差について理解する.
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2ndQ |
9週 |
前期中間試験 |
到達目標(1)
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10週 |
物理実験 (5) おんさの振動数の測定 |
実験を行い,実験器具・実験操作に慣れると共に,物理現象・公式を確認し,測定と誤差について理解する.
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11週 |
波と媒質の運動 |
波の基本的な物理量(波長,振動数,速さなど)を理解し,状況に合わせて使うことができる.
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12週 |
波と媒質の運動 |
直線上を伝わる波の基本的なこと(波長,振動数,速さなど)を使うことができる.
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13週 |
正弦波の式, 波の伝わり方 |
波の干渉と重ね合わせの原理,反射による位相の変化,定常波を理解し使える.
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14週 |
波の伝わり方 |
ホイヘンスの原理を理解し,波の干渉・回折・反射・屈折に関することを理解できる.
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15週 |
前期期末試験 |
到達目標(2)
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16週 |
前期期末試験の解答と解説 |
誤答や分からなかった問題を復習し,次回同様の問題を解く際は正答することができる.
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後期 |
3rdQ |
1週 |
音の性質 |
音波の反射・屈折について理解する.
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2週 |
音の性質 |
音波の回折・干渉・うなりについて理解できる.
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3週 |
発音体の振動と共振・共鳴 |
弦や気柱の振動が理解できる.
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4週 |
発音体の振動と共振・共鳴 |
物体の固有振動について学び,共振・共鳴を理解できる.
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5週 |
音のドップラー効果 |
ドップラー効果を理解する.
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6週 |
音のドップラー効果 |
ドップラー効果を理解する.
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7週 |
光の性質 |
光に関する基本事項を理解し,光の反射・屈折を理解する.
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8週 |
光の性質 |
光の分散と散乱について理解することができる.
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4thQ |
9週 |
後期中間試験 |
到達目標(2)
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10週 |
後期中間試験の解答と解説 |
誤答や分からなかった問題を復習し,次回同様の問題を解く際は正答することができる.
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11週 |
レンズと鏡 |
凸レンズと凹レンズによる像の性質を理解することができる.
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12週 |
光の干渉と回折 |
ヤングの実験,回折格子による干渉現象が理解できる.
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13週 |
光の干渉と回折 |
くさび形空気層における光の干渉現象が理解できる.
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14週 |
光の干渉と回折 |
薄膜やニュートンリングによる干渉現象が理解できる.
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15週 |
後期期末試験 |
到達目標(2)
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16週 |
後期期末試験の解答と解説 |
誤答や分からなかった問題を復習し,次回同様の問題を解く際は正答することができる.
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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 | 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。 | 3 | 前1,前3,前4 |
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 | 前1,前2,前5,前6 |
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 | 前5,前6 |
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。 | 3 | 前2,前8 |
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 | 前3,前4,前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 | 前5,前6 |
気体の内部エネルギーについて説明できる。 | 3 | 前3,前4,前5,前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 | 前5,前6 |
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 | 前3,前4,前5,前6,前8 |
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 | 前5,前6 |
熱機関の熱効率に関する計算ができる。 | 3 | 前5,前6 |
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 | 前10,前11,前12 |
横波と縦波の違いについて説明できる。 | 3 | 後1 |
波の重ね合わせの原理について説明できる。 | 3 | 前13 |
波の独立性について説明できる。 | 3 | 前13,前14 |
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 | 前14 |
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。 | 3 | 前10,前13,前14 |
ホイヘンスの原理について説明できる。 | 3 | 前14 |
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 | 前14 |
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3 |
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3 |
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3 |
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4,後5 |
自然光と偏光の違いについて説明できる。 | 3 | 後12 |
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。 | 3 | 後6 |
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8,後10 |
物理実験 | 物理実験 | 測定機器などの取り扱い方を理解し、基本的な操作を行うことができる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
力学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 | 前7,前8,前10 |
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 | 前7,前8,前10 |
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 | 前7,前8,前10 |
工学基礎 | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 工学実験技術(各種測定方法、データ処理、考察方法) | 物理、化学、情報、工学における基礎的な原理や現象を明らかにするための実験手法、実験手順について説明できる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
実験装置や測定器の操作、及び実験器具・試薬・材料の正しい取扱を身に付け、安全に実験できる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
実験・実習を安全性や禁止事項など配慮して実践できる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
個人・複数名での実験・実習であっても役割を意識して主体的に取り組むことができる。 | 3 | 前7,前8,前10 |
共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 3 | 前7,前8,前10 |