| 科目名[英文名] | |||||
| 物理学基礎および演習 [Fundamental Physics & Practices] | |||||
| 区分 | 工学部専門科目等 | 選択必修 | 単位数 | 3 | |
| 対象学科等 | 対象年次 | 1～4 | 開講時期 | 後学期 | |
| 授業形態 | 後学期 | 時間割番号 | 021712 | ||
| 責任教員 [ローマ字表記] | |||||
| 田中 洋介 [TANAKA Yosuke] | |||||
| 所属 | 工学部 | 研究室 | メールアドレス | ||
| 概要 |
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概要：物理学は、様々な科学、工学の基礎であり、電気電子工学のあらゆる分野に関わっています。本科目では、力学分野を中心に、演習を交えた学習を行います。 目標：力学分野について、既に持っている高校レベルの知識を肉付けし、微分方程式、ベクトル解析を用いた数理的処理ができるようになることを目指します。 |
| 到達基準 |
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1.古典力学の法則（ニュートンの運動の法則）を正確に理解し、運動方程式を正しく立て、解くことができること 2.仕事とエネルギー、角運動量の概念と定義、剛体の力学を理解し、具体的な問題に適用できる． |
| 授業内容 |
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学生諸君の理解に応じて、多少の変更はあります。 原則として、毎回、テーマに沿った演習を行い、宿題を出します。 第1回：はじめに、運動の表し方(1)（教科書p.1~p.22） 力学とは何かについて述べる。物体の運動を表す基本としての位置の表し方、そのために必要なベクトルの演算について学ぶ。 第2回：運動の表し方(2)(教科書p.23~p.38) 運動している物体が、時間と共に位置を変えていく様子を数学的に表すには、速度と加速度を用いる。速度と加速度の定義と、ベクトル量の時間微分について学ぶ。 第3回：運動の3法則(教科書p.38~p.56) 運動の3法則は、ニュートン力学のエッセンス。運動量をもとにして、運動の法則を概観する。また、運動の法則を意識して、様々な運動を考える。 第4回：いろいろな運動(1)(教科書p.57~76) 代表的な質点の運動の第一弾として放物運動、単振動等を扱う。微積分を用いた運動の取り扱いが、いかに便利かを体感してほしい。 第5回：いろいろな運動(2)(教科書p.77~94) 代表的な質点の運動の第二弾は、より複雑な運動を扱う。空気抵抗のもとでの放物体の運動、減衰振動、強制振動等。 第6回：エネルギーとその保存則(教科書p.95~112) エネルギー保存則という強力な法則のもとで、仕事とエネルギーの観点から運動を捉えなおすことができる。ベクトル解析の表現を利用すると、エネルギー保存の条件がすっきりと表現できるようになる。これらについて説明する。 第7回：角運動量とその保存則(教科書p.113~132) ここでは、角運動量が主人公となる。角運動量とその保存則を中心に説明を進める。面積速度、中心力、ケプラーの3法則等について学ぶ。つまづき易い項目なので、よく復習するように。 第8回：非慣性系と見かけの力(教科書p.133~144) 動いている観測者から運動を見ると、「見かけの力(慣性力)」が現れる。観測者が直線運動をしているときの他、回転運動をしているときについても考える。講義後、回転座標系での『遠心力』、『コリオリの力』は、特によく復習するように。 第9回：質点系の運動(教科書p.145~168) 中間試験までは、質点の運動を扱ったが、ここからは、2つ以上の質点や、連続体の運動を扱う。その際、「重心」に着目すると、見通しが良くなる。重心の運動は運動量保存則と密接な関係にある。それらを中心に学習を進める。 第10回：復習 第11回：中間試験 第1回から第9回までの内容から出題。 第12回：剛体の運動(I)(教科書p.169~195) 特に回転運動を中心に剛体の運動を扱う。慣性モーメントを中心に演習を行なう。 第13回：剛体の運動(II)(教科書p.169~195) ヨーヨーの運動、コマのみそすり運動をとりあげる。 第14回：総復習 中間試験以降の内容を中心に総復習。 第15回：期末試験 中間試験以降の内容を主に出題する。但し、それらの内容は中間試験以前の内容に基づいているため、中間試験以前の内容についての知識は当然必要となる。 |
| 履修条件・関連項目 |
| 1年次前期の微分方程式の復習をすること。高校レベルの物理学の知識があることを前提に講義を進める。 |
| テキスト・教科書 |
| 永田一清「新･基礎 力学」サイエンス社 ISBN4-7819-1097-1 |
| 参考書 |
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大槻義彦「改訂新版 物理学I」学術図書出版社 ISBN4-87361-012-5 鈴木賢治、伊藤裕一「ファイリングノート 物理学演習I-力学-」 ISBN4-87361-054-0 など |
| 成績評価の方法 |
| 小テスト、演習等を含む平常点約5割、 定期試験（中間試験＆期末試験）で約5割、全体で約6割の得点を合格点とする。 |
| 教員から一言 |
| 論理的思考が重要。疑問を大切にし、深く考えることを楽しむようになることを期待します。授業は、そうした思考の道具(基本法則や数学)や、思考の筋道の例を提供する場です。 |
| キーワード |
| 力学 |
| オフィスアワー |
| 火曜日18：30〜19：00 新1号館2階田中研究室 |
| 備考１ |
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過去の成績分布は以下の通り： 2014年度:S(6%),A(24%),B(26%),C(16%),D(28%) 2015年度：S(10%),A(29%),B(29%),C(12%),D(20%) 2016年度：S(5%),A(10%),B(14%),C(8%),D(13%) 2017年度：S(13%),A(22%),B(27%),C(23%),D(15%) |
| 備考２ |
| 参照ホームページ |
| 開講言語 |
| 日本語 |
| 語学学習科目 |
| 更新日付 |
| 2018/03/23 18:59:20 |