到達目標
1) 電磁気学における基礎概念を理解すること。
2) 電磁気に関する基本的な現象について定量的に説明できること。
3) 量子論とはどのようなものか、またその基本的な考え方を説明できること。
4) 実験で扱われる諸現象とその背後にある法則を説明できること。
5) 実験結果を正確に提示し、それについて考察したことを明解な文章で表現できること。
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 | 多くの物理概念・物理量を含んだ問題を解くことができる。 | 定義から物理概念が理解でき、物理量を計算できる。計算で求めた答えは単位付きで表示することができる。 | 物理量の定義を一部は説明することができる。定義式を用いた特定の計算はできる。 |
| 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。 | 重要な物理法則を用いて、問題を解くことができる。 | 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る。実験装置のしくみや実験の原理を説明することができる。 | 測定データから表やグラフを作成し、物理法則を用いて分析することができる。定められた形式で実験ノートを期日までに完成させることができる。 | 実験ノートに測定データの記録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
JABEE (c)
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JABEE B1
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教育方法等
概要:
電磁気学、量子論の基礎概念を身に付け、専門科目への応用の基礎をつくる。実験により物理現象の理解をさらに深めるとともに、実験ノート提出を通じて実験結果を考察し、文章により表現する力を発展させる。
授業の進め方・方法:
【座学】 前半の講義ではプロジェクターを用いて学習内容の説明を行う。必要に応じて映像資料を用いたり演示実験を行う。後半はグループワークを行う。グループで教え合いながら演習問題に取り組む。最後に確認テストおよび授業の振り返りを行う。
【実験】前・後期合わせて６回の実験を行う。実験結果およびその分析を実験ノートに記述し、毎回提出する。
注意点:
【座学】事後学習として授業ごとに課される課題、および教科書中の例題や章末問題に取り組むこと。授業プリントや課題を綴じるためのＡ４ファイルを用意すること。
【実験】実験準備ノートと実験書を事前に読み、しっかりと理解しておくこと。実験ノート未提出者の単位取得はできないものとする。また、実験ノート未提出で単位が取得できなかった学生の再試験は実施しない。
授業計画
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週 |
授業内容 |
週ごとの到達目標 |
| 前期 |
| 1stQ |
| 1週 |
１．電磁気学 第一部
（１） 電荷 |
物質の構成、電荷、クーロンの法則とそれを用いた静電気力の計算法について理解する。
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| 2週 |
（２） 電場 |
電場、電場の重ね合わせの原理、電気力線を理解する。
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| 3週 |
（２） 電場 |
ガウスの法則とそれを用いた電場の計算法を理解する。
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| 4週 |
（３） 電位 |
電場のする仕事、電位、電位差の定義と計算法を理解する。
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| 5週 |
（３） 電位 |
電場のする仕事、電位、電位差の定義と計算法を理解する。
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| 6週 |
（４） 導体と電場 |
静電誘導、静電遮へいについて理解する。
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| 7週 |
（５） コンデンサー |
コンデンサーのしくみ、電気容量について理解する。
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| 8週 |
これまでのまとめ |
これまで学んだ内容をおさらいする。
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| 2ndQ |
| 9週 |
前期中間試験
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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| 10週 |
（５） コンデンサー |
コンデンサーに蓄えられる静電エネルギーについて理解する。
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| 11週 |
（５） コンデンサー |
コンデンサーの接続について理解する。
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| 12週 |
応用物理実験１ |
電気に関する実験を行う。
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| 13週 |
２．量子論
（１）光の粒子性 |
物質の構造と、ミクロ世界とマクロ世界のつながりについて理解する。光の粒子性について理解する。
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| 14週 |
（２）電子の波動性 |
電子の波動性について学び、粒子と波動の二重性を理解する。
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| 15週 |
（３） 粒子性と波動性の不思議な現れ方 |
相補性の原理を理解する。波動関数とシュレディンガー方程式について学ぶ。
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| 16週 |
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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| 後期 |
| 3rdQ |
| 1週 |
３．応用物理実験２～６ |
実験内容の解説を行う。
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| 2週 |
３．応用物理実験２～６ |
１） ヤング率
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| 3週 |
３．応用物理実験２～６ |
2） 剛体の運動
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| 4週 |
３．応用物理実験２～６ |
3） 固体の線膨張率
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| 5週 |
３．応用物理実験２～６ |
4） ニュートンリング
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| 6週 |
３．応用物理実験２～６ |
5） 光電効果
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| 7週 |
３．応用物理実験２～６ |
実験内容のおさらいを行う
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| 8週 |
後期中間試験
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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| 4thQ |
| 9週 |
５．電磁気学 第二部
（６） 電流 |
電気抵抗、抵抗率、金属中の自由電子、オームの法則、ジュール熱について理解する。
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| 10週 |
（７） 電流と磁場 |
磁気力、磁場、磁力線、電流がつくる磁場について理解する。
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| 11週 |
（８） 電流にはたらく力 |
電磁力、ローレンツ力について理解する。
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| 12週 |
（９） 電磁誘導の法則 |
ファラデーの電磁誘導の法則について理解する。
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| 13週 |
（９） 電磁誘導の法則 |
電磁誘導を用いた交流発電機のしくみを理解する。
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| 14週 |
（１０） 自己誘導・相互誘導 |
自己誘導、相互誘導について理解する。
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| 15週 |
補足： アンペールの法則・ビオサヴァールの法則 |
アンペールの法則・ビオサヴァールの法則について学ぶ
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| 16週 |
試験答案の返却及び解説 |
試験問題の解説及びポートフォリオの記入
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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 | 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 | 後9 |
| 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 | 前1 |
| 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 | 後9 |
| 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 | 前12,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7 |
| 安全を確保して、実験を行うことができる。 | 3 | 前12,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7 |
| 実験報告書を決められた形式で作成できる。 | 2 | 前12,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7 |
| 有効数字を考慮して、データを集計することができる。 | 2 | 前12,後1,後2,後3,後4,後5,後6,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後2,後3,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後4,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後5,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後5,後6,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後7 |
| 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。 | 2 | 後1,後6,後7 |
評価割合
| 定期試験 | レポート | 合計 |
| 総合評価割合 | 80 | 20 | 100 |
| 知識の基本的な理解 | 40 | 10 | 50 |
| 思考・推論・創造への適応力 | 40 | 10 | 50 |
| 汎用的技能 | 0 | 0 | 0 |
| 態度・志向性 （人間力） | 0 | 0 | 0 |
| 総合的な学習経験 と創造的思考力 | 0 | 0 | 0 |