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】 授業の前半では黒板を用いて学習内容の説明を行い、必要に応じて演示実験を行う。後半は問題演習を中心としたグループワークを行う。グループで教え合いながら前半で学んだ内容に沿った演習問題に取り組む。理解度の確認のため、前後期で3-4回ずつ小テストを行う。
【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）ミクロの世界と量子力学 |
実験事実に基づいてミクロの世界で起こることを学ぶ。特に応用物理実験で扱う光電効果について理解する。
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| 14週 |
（２）波動関数と確率分布関数１ |
量子力学における波動関数とは何かを理解する。
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| 15週 |
（３） 波動関数と確率分布関数２ |
シュレディンガー方程式が与える波動関数と、電子の位置などを測定した際の確率の関係について理解する。
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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 |
（１０） 交流発電機のしくみ、自己誘導 |
交流発電機のしくみ、自己誘導について理解する。
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| 14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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| 15週 |
（１１）まとめと問題演習 |
これまでの復習をして演習問題が解けること。
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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 | |