概要:
微分積分学を用いたニュートン力学を学ぶ．微分を用いた質点の運動方程式を立て，解くことについて学習する．また、大きさがある物体の運動方程式についても学び，慣性モーメントが計算できるようになることを目的としている．
（科目情報）
授業時間：46.5時間
関連科目：物理Ⅱ，応用物理Ⅱ，物理学特論，宇宙地球科学
授業の進め方・方法:
空気抵抗のある物体の投げ上げ運動や、単振り子などの単振動など基本的な運動について、実際に微分を用いた質点の運動方程式を立て解くことを実践し、解法を解説する。後半では剛体の運動について学習し、多重積分を用いた慣性モーメントの計算などを身につける。
以上について、レポート課題を通じて学習ができ、自ら解析し問題を解く力を養う。
（実験レポートについて）
実験レポート点が6割以上であることを，単位取得の条件とする．
（再試験について）
再試験は再試験期間に1回のみ実施する．
注意点:
（履修上の注意）
微分積分学は，一般的な運動の記述のために必要不可欠な道具である．数学と物理学の知識を総動員し，物理現象の「微分積分を用いた数学的記述」に慣れるようにする.そのためにも微分積分学の復習は不可欠である．
（自学上の注意）
課題は自力で解いた後，自己採点し提出する．自己学習を通じ学習意欲と取組姿勢の分かるレポートの作成を心がける．間違ったところは，間違えた理由を明記した上で，必ずやり直す．ただし課題は，期限を過ぎ解答を配った後も受け取るが，無効とする。つまり評価点は0になる．
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
質点と座標系 |
質点と座標系について理解できる
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| 2週 |
変位・速度・加速度 |
変位・速度・加速度の定義を理解できる
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| 3週 |
変位・速度・加速度 |
変位・速度・加速度の定義を理解できる
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| 4週 |
ニュートンの運動の法則 |
微分を用いたニュートンの運動方程式について理解できる
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| 5週 |
簡単な運動 |
斜方投射、斜面を滑る拘束系の運動など，一定の力が働いているときの質点について，ニュートンの運動方程式を立てて解くことができる
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| 6週 |
簡単な運動 |
空気抵抗などがある質点の運動について，ニュートンの運動方程式を立てて解くことができる
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| 7週 |
単振動 |
単振り子の運動方程式をたてて，解くことができる．
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| 8週 |
単振動 |
調和振動子の運動方程式を立てて，解くことができる．
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験
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| 10週 |
前期中間試験の解答と解説
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分からなかった部分を把握し，理解できる．
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| 11週 |
仕事 |
エネルギーと仕事の概念を理解する
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| 12週 |
保存力と位置エネルギー |
ポテンシャルエネルギーの定義と保存力について，理解できる．
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| 13週 |
運動エネルギー |
運動エネルギーについて理解し，仕事と運動エネルギーの変化の関係を導くことができる．
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| 14週 |
力学的エネルギー保存則 |
力学的エネルギー保存則を理解し，ニュートンの運動方程式から導くことができる．
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| 15週 |
前期期末試験
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| 16週 |
前期期末試験の解答と解説
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分からなかった部分を把握し理解できる．
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
実験の説明 |
実験の説明を行う．
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| 2週 |
実験第一回
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直線電流による磁界，比電荷の測定，
コンデンサー，ニュートン環，
ボルダの振り子，
地磁気の水平分力，光の波長．
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| 3週 |
実験第二回 |
直線電流による磁界，比電荷の測定，
コンデンサー，ニュートン環，
ボルダの振り子，
地磁気の水平分力，光の波長．
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| 4週 |
実験第三回
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直線電流による磁界，比電荷の測定，
コンデンサー，ニュートン環，
ボルダの振り子，
地磁気の水平分力，光の波長．
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| 5週 |
運動量と力積
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運動量の力積の定義について理解できる．
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| 6週 |
運動量保存 |
運動方程式から運動量保存則を導くことができる．
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| 7週 |
質点系の運動 |
質点系の運動方程式について理解できる．
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| 8週 |
力のモーメント |
力のモーメントの定義を，外積を用いて理解できる．
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| 4thQ |
| 9週 |
角運動量 |
角運動量の定義を，外積を用いて理解できる．
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| 10週 |
回転運動の方程式 |
質点の回転を，回転の運動方程式を使って記述できることを理解する．
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| 11週 |
剛体のつりあい |
剛体のつりあい状態を調べ，理解する．
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| 12週 |
剛体のつりあい |
剛体のつりあい状態を調べ，理解する．
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| 13週 |
慣性モーメント |
慣性モーメントを理解し，計算する.
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| 14週 |
慣性モーメント |
慣性モーメントを理解し，計算する.
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| 15週 |
後期期末試験 |
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| 16週 |
後期期末試験の解答と解説 |
分からなかった部分を把握し理解できる．
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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 | 力学 | 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 力のモーメントを求めることができる。 | 3 | |
| 角運動量を求めることができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 剛体における力のつり合いに関する計算ができる。 | 3 | |
| 重心に関する計算ができる。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 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。 | 3 | |
| 物理実験 | 物理実験 | 実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 3 | |
| 有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 3 | |
| 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 | |
| 電磁気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 | |
| 電子・原子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 | |
| 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) | 実験データの分析、誤差解析、有効桁数の評価、整理の仕方、考察の論理性に配慮して実践できる。 | 3 | |
| 実験テーマの目的に沿って実験・測定結果の妥当性など実験データについて論理的な考察ができる。 | 3 | |
| 実験ノートや実験レポートの記載方法に沿ってレポート作成を実践できる。 | 3 | |
| 実験データを適切なグラフや図、表など用いて表現できる。 | 3 | |
| 実験の考察などに必要な文献、参考資料などを収集できる。 | 3 | |
| レポートを期限内に提出できるように計画を立て、それを実践できる。 | 3 | |