応用物理Ⅰ

科目基礎情報

学校 大分工業高等専門学校 開講年度 令和03年度 (2021年度)
授業科目 応用物理Ⅰ
科目番号 R03E311 科目区分 専門 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 2
開設学科 電気電子工学科 対象学年 3
開設期 通年 週時間数 2
教科書/教材 (教科書)配布プリント
担当教員 牧野 伸義

目的・到達目標

(1) 運動方程式を理解するとともに,運動方程式から保存則を導くことができる.(定期試験・課題)
(2) 力学の典型的で簡単な演習問題を,解くことができる.(定期試験・課題)
(3) 実験を通して,教科書で習ったことをより深く理解し,実験レポートの書き方を身につける.(実験レポート)

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運動方程式を理解するとともに,運動方程式から保存則を導くことができ,保存則を用いて問題を解くことができる.運動方程式を理解するとともに,運動方程式から保存則を導くことができる.運動方程式を理解するとともに,運動方程式から保存則を導くことができない.
評価項目2力学の典型的で簡単な演習問題を,複数の解法で解くことができる.力学の典型的で簡単な演習問題を解くことができる.力学の典型的で簡単な演習問題を解くことができない.
評価項目3実験を通して実験レポートを作成する際に,これまでの学習内容を踏まえて適切な考察をすることができる.実験を通して,教科書で習ったことをより深く理解し,実験レポートを書くことができる.実験を通して,教科書で習ったことをより深く理解し,実験レポートを書くことができない.

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標 (B1) 説明 閉じる

教育方法等

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.
授業の進め方と授業内容・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.
(事前学習)
教科書を読んで,教科書内の「問」を読んでできるものは解いておく.
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.

評価

(総合評価)
・(総合評価[web 授業を授業時間の1/4行った場合])
web 授業を行った場合,web授業の内容(板書等)を書いたノートの提出を求め,
課題点として総合評価の1割とする.
総合評価 = (3回の定期試験の平均点)×0.55 +(課題の平均点+実験レポート)×0.35+0.1(課題点[ノート提出])
・(総合評価 [web授業を行わなかった場合])
総合評価 = (3回の定期試験の平均点)×0.65 +(課題の平均点+実験レポート)×0.35
(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.資格は実験レポートに2回以上合格している者とする.

授業の属性・履修上の区分

アクティブラーニング
ICT 利用
遠隔授業対応
実務経験のある教員による授業

授業計画

授業内容・方法 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
2ndQ
9週 減衰振動
振動に摩擦が入ったときどのように減衰していくのか理解できる.
10週 仕事 エネルギーと仕事の概念を理解する.
11週 保存力と位置エネルギー 位置エネルギーの定義と保存力ついて,理解できる.
12週 位置エネルギーの意味 位置エネルギーから力が求められ,位置エネルギーの存在する条件を理解できる.
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.
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.
15週 前期期末試験
16週 前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.
後期
3rdQ
1週 実験の説明 実験の説明を行う.
2週 実験第一回
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.
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.
4週 実験第三回
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.
5週 運動量と力積
運動量の力積の定義について理解できる.
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.
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.
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.
4thQ
9週 (後期中間試験)
10週 角運動量 角運動量の定義を,外積を用いて理解できる.
11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.
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.
13週 慣性モーメント 慣性モーメントを理解し,計算する.
14週 剛体の回転運動 滑車の運動や剛体が坂を転がる運動を解くことができる.
15週 後期期末試験
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.

評価割合

試験実験レポートおよび課題ノート点小テスト合計
総合評価割合1107010-90100
基礎的能力(web授業を授業期間の1/4行った場合)45351010100
専門的能力00000
web授業をしなかったとき653500100
合計の数値の補正000-100-100