科目基礎情報

学校 都城工業高等専門学校 開講年度 2017
授業科目 物理
科目番号 0021 科目区分 一般 / 必修
授業形態 授業 単位の種別と単位数 履修単位: 3
開設学科 機械工学科 対象学年 2
開設期 通年 週時間数 3
教科書/教材 物理(数研出版社)、物理基礎(数研出版社)、リードLightノート物理基礎、リードLightノート物理、配付プリント
担当教員 惠下 斂

到達目標

1)アクテイブラーニングを導入した授業を行うので事前に予習をすること。
2)実験レポートは提出期限日までに提出すること。
3)物理実験のレポートが不合格となった学生の再試験は実施しない。
1)数学の三角関数、三角比、1次及び2次関数、ベクトル等については理解しておくこと。
2)特に予習や復習に重点をおいて学習すること。

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科学史については、自然科学の歴史的な観点を理解でき、説明できる。科学史については、自然科学の歴史的な観点を理解できる。科学史の一部は、理解し、説明することができる。
評価項目2物理法則の数式を説明することができ、問題を解くことができる。重要な物理法則が説明でき、その法則を用いて、物理量を計算することができる。重要な物理法則の一部の説明はできる。
評価項目3表やグラフを正しく完成でき、「考察」を自分の言葉を用いて表現することができる。データ整理を行い、定められた形式でレポートを期日までに完成させることができる。実験レポートの実験方法や結果までは完成させることができる。

学科の到達目標項目との関係

学習・教育目標・サブ目標との対応 2-1 説明 閉じる

教育方法等

概要:
自然科学の基礎となる物理学の基本概念や原理に対する理解を深め工学を学ぶための基本的な考え方を養成する。
授業の進め方・方法:
1)アクテイブラーニングを導入した授業を行うので事前に予習をすること。
2)実験レポートは提出期限日までに提出すること。
3)物理実験のレポートが不合格となった学生の再試験は実施しない。
1)数学の三角関数、三角比、1次及び2次関数、ベクトル等については理解しておくこと。
2)特に予習や復習に重点をおいて学習すること。
注意点:
物理実験のレポートが不合格となった学生の再試験は実施しない。

授業計画

授業内容 週ごとの到達目標
前期
1stQ
1週 (阿部)授業計画の説明
1)科学史
1)宇宙創成から人類の誕生、古代ギリシャから近代物理までを学び物理学の理解を深める。
2週 1)科学史
3週 1)科学史
4週 2)熱とエネルギー 2)絶対温度、熱容量、比熱の計算をし、熱量保存則を理解する。
5週 温度、熱と熱平衡、熱と仕事 熱力学の基本法則やジュールの法則の基本気体の運動に関する法則を理解する
6週 ジュールの実験、熱の仕事等量 W=JQの式を理解する。ジュール熱の測定の実験
7週 熱力学の第1、2法則、エネルギー 熱力学の法則や可逆・不可逆変化の理解する。
8週 ボイル・シャルルの法則、理想気体の状態方程式
気体の内部エネルギー、熱機関,大気圧
ボイル・シャルルの法則やPV=nRTについての説明。
圧力、大気圧、トリチェリーの実験を理解する。
2ndQ
9週 前期中間試験
試験答案の返却及び解説
10週 3)波動
波の性質、定常波、干渉、波の式
3)波の波長、周期、振動数、速さを理解する。
縦波横波の違い、波の重ね合わせ、独立性干渉
11週 波の反射と屈折、縦波と横波 波の反射、屈折を理解する。
12週 4)音波 音の回折や干渉、ドップラー効果についての基本問題が解けるようにする
13週 音の速さ、反射、屈折、回折、干渉
14週 弦の固有振動、気柱の共鳴 気柱共鳴の実験を行う。
15週 ドップラー効果、定常波
ホイヘンスの原理、波の反射と屈折
16週 試験答案の返却及び解説
後期
3rdQ
1週 5)光波 光速度の測定や光の特徴を理解する。
2週 光速度、光の回折と干渉、レンズ レンズ,ヤングのダブルスリットの実験
3週 光速度、光の回折と干渉、レンズ
4週 偏光、光の分散 偏光・光のスペクトル・光の回折を理解する
5週 偏光、光の分散
6週 6)流体の力学、圧力、パスカルの原理 気体や液体について圧力、浮力、揚力などの流体に働く力についての理解を深める。
7週 ベルヌーイの法則、粘性、Re数
8週 後期中間試験
試験答案の返却及び解説
4thQ
9週 7)実験
 実験の説明
実験を通して物理の理解を深める。
10週 (1) 固体の比熱の測定 実験終了後は実験報告書を作成し提出する。
11週 (2) 振り子の等時性 有効数字を考慮してデータを集計できる。
12週 (3) ジュールの実験 実験報告書(レポート)は決められた書式で作成できる。
13週 (4) 落下運動と空気抵抗あるいは放射線の測定
14週 (5) 電子レンジによる蛍光体の合成とその特性
15週 (6)英語購読演習
16週

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物理力学速度と加速度の概念を説明できる。2
直線および平面運動において、2物体の相対速度、合成速度を求めることができる。2
等加速度直線運動の公式を用いて、物体の座標、時間、速度に関する計算ができる。2
平面内を移動する質点の運動を位置ベクトルの変化として扱うことができる。1
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。1
自由落下、及び鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。2
鉛直投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。1
水平投射、及び斜方投射した物体の座標、速度、時間に関する計算ができる。1
物体に作用する力を図示することができる。1
力の合成と分解をすることができる。2
重力、抗力、張力、圧力について説明できる。2
フックの法則を用いて、弾性力の大きさを求めることができる。2
慣性の法則について説明できる。1
作用と反作用の関係について、具体例を挙げて説明できる。1
運動方程式を用いた計算ができる。1
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。1
静止摩擦力がはたらいている場合の力のつりあいについて説明できる。1
最大摩擦力に関する計算ができる。1
動摩擦力に関する計算ができる。1
仕事と仕事率に関する計算ができる。1
物体の運動エネルギーに関する計算ができる。1
重力による位置エネルギーに関する計算ができる。1
弾性力による位置エネルギーに関する計算ができる。1
力学的エネルギー保存則を様々な物理量の計算に利用できる。1
物体の質量と速度から運動量を求めることができる。1
運動量の差が力積に等しいことを利用して、様々な物理量の計算ができる。1
運動量保存則を様々な物理量の計算に利用できる。1
周期、振動数など単振動を特徴づける諸量を求めることができる。1
単振動における変位、速度、加速度、力の関係を説明できる。1
等速円運動をする物体の速度、角速度、加速度、向心力に関する計算ができる。1
万有引力の法則から物体間にはたらく万有引力を求めることができる.1
万有引力による位置エネルギーに関する計算ができる。1
力のモーメントを求めることができる。1
角運動量を求めることができる。1
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。1
剛体における力のつり合いに関する計算ができる。1
重心に関する計算ができる。1
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。1
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。1
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。2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。2
物体の熱容量と比熱を用いた計算ができる。2
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。2
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。1
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。1
気体の内部エネルギーについて説明できる。1
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。1
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。2
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。1
熱機関の熱効率に関する計算ができる。2
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
横波と縦波の違いについて説明できる。2
波の重ね合わせの原理について説明できる。2
波の独立性について説明できる。2
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。2
定常波の特徴(節、腹の振動のようすなど)を説明できる。2
ホイヘンスの原理について説明できる。1
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。1
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。2
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)。1
共振、共鳴現象について具体例を挙げることができる。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
自然光と偏光の違いについて説明できる。2
光の反射角、屈折角に関する計算ができる。3
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。1
電気導体と不導体の違いについて、自由電子と関連させて説明できる。3
クーロンの法則を説明し、点電荷の間にはたらく静電気力を求めることができる。3
オームの法則から、電圧、電流、抵抗に関する計算ができる。2
抵抗を直列接続、及び並列接続したときの合成抵抗の値を求めることができる。2
ジュール熱や電力を求めることができる。1
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。2
安全を確保して、実験を行うことができる。3
実験報告書を決められた形式で作成できる。2
有効数字を考慮して、データを集計することができる。2
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。1
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。1
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。1
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。1
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、工学についての基礎的原理や現象を、実験を通じて理解できる。1
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。1
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。1
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。1
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。1
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。1

評価割合

定期試験小テストレポート合計
総合評価割合80020100
知識の基本的な理解450550
思考・推論・創造 へ の 適 応 力350540
汎用的技能0000
態度・志向性 (人間力)0000
総合的な学習経験 と創造的思考力001010