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。
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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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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 | 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 | |
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 |
電場・電位について説明できる。 | 3 | |
クーロンの法則が説明できる。 | 3 | |
クーロンの法則から、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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 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。 | 3 | 後1,後6,後7 |
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 | |
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 | |
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 | |
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 | |
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 | |
共同実験における基本的ルールを把握し、実践できる。 | 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 | |