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| 開講年度 | 2019 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 教養教育・教養基盤科目・基礎教育 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 1年次 工学部建築学コース向けの授業ですが，他の分野の方も歓迎します． |
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| 授業科目名 | 基礎物理学Ⅰ | |
| きそぶつりがくいち | ||
| Basic Physics I | ||
| 単位数 | 2 単位 | |
| ナンバリングコード | LIPHYS1
※最初の2文字は開講主体、続く4文字は分野、最後の数字は開講レベルを表します。 |
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 分野 | ||
| 開講学期 |
前期 |
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| 開講時間 |
月曜日 3, 4時限 |
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| 開講場所 | ||
| 担当教員 | 小竹 茂夫（工学研究科） | |
| KOTAKE, Shigeo | ||
| 授業の概要 | 力学は広い意味での物理学の根幹であり、細分化された各分野にもその痕跡を見ることができる。高校までの式を憶える物理学から、森羅万象は法則に支配された調和のある世界であることを理解し、自然観が改められることを期待する。 高校までの学習を背景として古典力学を中心として講義するが、日常での現象との関わりや、現代物理との関連についても適宜述べる。 |
|---|---|
| 学修の目的 | ･運動方程式を微分方程式で書き下せる。 ･運動方程式を微分・積分を使って解くことができる。 ･剛体の運動が理解できる ･単振動が理解できる ･古典力学と量子力学、相対性理論との違いが理解できる |
| 学修の到達目標 | ･高校までは公式の暗記に終わっていた力学だが、これを微分・積分を使った理解へと発展させる。 ･剛体の運動方程式により、斜面を転がる剛体の運動を理解できる。 ･単振動を運動方程式を解くことにより理解できる。 ･量子力学、相対性理論がどういった考えかたであるかが理解できる。 |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | Moodleの小テスト（10点満点）をp点，授業のレポート（10点満点）をq点、期末試験（80点満点）をr点とし、100*(p+q+r)/(p+q+80)点を評価点とする。 ただし、出席等の状況も考慮し、総合的に判断する。 |
| 授業の方法 | 講義 演習 |
| 授業の特徴 |
Moodleを活用する授業 その他、能動的要素を加えた授業（ミニッツペーパー、シャトルカードなど） |
| 授業改善の工夫 | 書画カメラを使ってノートを映し出しながら授業を進める．毎回のノートはMoodleにて閲覧可能とする． Moodleの小テストをおこなう。 小テストで正誤問題を解くことにより，力学の知識を定着させる。 毎回，授業のレジュメを配る． レジュメをMoodleにて配布する． 書画カメラを使うことにより，毎回の授業ノートを公開する． 微分方程式による力学の理解が難しいため，ここを丁寧に教えることとする。 逆に剛体の力学は入門的な理解にとどめ，初歩的な問題を解くだけとする。 振動現象は理解しにくいため省き，量子力学や相対性理論等，現代物理との関係について講義する。 |
| 教科書 | ・原康夫著 「物理学基礎」 学術図書出版社 (ISBN 978-4-7806-0217-3) ・原康夫，右近修治著 「物理学演習問題集 力学編」 学術図書出版社 (ISBN 978-4-7806-0170-1) |
| 参考書 | なっとくする一般力学 小暮陽三著 講談社 （Maruzen eBook Library） 力学 （物理学講義） 松下貢著 裳華房 （Maruzen eBook Library） 基礎解説力学 （※） 守田治著 朝倉書店 （Maruzen eBook Library） 単位が取れる力学ノート （単位が取れるシリーズ） 橋元淳一郎著 講談社 （Maruzen eBook Library） 単位が取れる力学演習帳 （単位が取れるシリーズ） 橋元淳一郎 講談社 （Maruzen eBook Library） |
| オフィスアワー | 毎週月曜日12:20〜14:30、場所 工学部機械棟2F 2211号室 |
| 受講要件 | 特になし |
| 予め履修が望ましい科目 | 特にないが、高校までの力学を復習しておくこと |
| 発展科目 | 科学史や力学史の統合教育科目を受講すると、別の視点から力学を見ることができる。 |
| その他 | 特になし |
| 各回 共通 |
MoodleのコースURL |
https://portal.mie-u.ac.jp/moodle2/course/view.php?id=296 |
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| 第1回 | 概要 | 「力学はどう発展してきたのか」 |
|---|---|---|
| 授業時間内の学修内容 | 「力学はどう発展してきたのか」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 力学史（History of mechanics） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 小テスト 2. 科学とは,アブダクションループ(仮説生成)を持つ 論理構造です。その例を 2 つ挙げ,それらがどのよう にアブダクションループを形成しているか,論じてく ださい。 3. 「科学論文」にまつわる誤解と真実(Moodle にリンク あり)を読んで,感想を書いてください. |
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| 自由記述欄 | 毎回の授業に関する演習をレジュメの最後に記します。数回分をまとめて提出してもらいますので，ルーズリーフ等にやっておいてください。数週間後に集めます。自筆で書くこと．他人やどこかのサイトのコピペは評価が低いです。 | |
| 第2回 | 概要 | 「様々な物理量」，「位置,速度,加速度」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「様々な物理量」，「位置,速度,加速度」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 位置(position), 速度(velocity), 加速度(acceleration), SI単位系 (SI unit system) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 演習問題集 1A.11,1A.12,1A.13,1C.2 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第3回 | 概要 | 「ニュートンの運動方程式と運動の法則」，「等速直線運動，等加速運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「ニュートンの運動方程式と運動の法則」，「等速直線運動，等加速運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | ニュートンの運動方程式（Newton's equation of motion） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 演習問題集p14,2B.7,演習問題集p20,3B.2,3B.3 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第4回 | 概要 | 「重力下の直線運動」と「放物線運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「重力下の直線運動」と「放物線運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 放物線運動（）， ニュートンの運動方程式（Newton's equation of motion） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題集p 14,2B.7,演習問題集p 20,3B.2,3B.3 2. 放物運動における x(t),y(t),vx(t),vy(t) および x(t), y(t) の関係式をニュートンの運動方程式から求め た微分方程式より独力で導け |
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| 自由記述欄 | ||
| 第5回 | 概要 | 「粘性抵抗下の運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「粘性抵抗下の運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 粘性抵抗（damping） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 演習問題集p 21,3B.4,3C.1 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第6回 | 概要 | 「単振動と単振り子」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「単振動と単振り子」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 単振動(Oscillation) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 演習問題集p 23,4B.4,4B.5,4B.7 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第7回 | 概要 | 「機械的エネルギーの保存則」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「機械的エネルギーの保存則」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | エネルギー保存則(energy conservation law) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 演習問題集p 31,5B.7,5C.8 | |
| 自由記述欄 | ||
| 第8回 | 概要 | 「重力と人工衛星の力学」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「重力と人工衛星の力学」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 重力(graviation) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題集 p.31 5C4, 5C.5, 5C.8 2. 万有引力方程式より,地上の重力加速度を求めよ. 3. 地球は 1 に日 1 回まわっているのに遠心力を感じない 理由を述べよ. 4. ロケットは赤道近くから打ち上げる方が有利である.そ の理由を述べよ. 5. 重力下では,光が曲がることをアインシュタインは予 測した.どうして曲がると言えるのだろうか? |
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| 自由記述欄 | ||
| 第9回 | 概要 | 「慣性系と加速度系(非慣性系)」と「相対性理論」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「慣性系と加速度系(非慣性系)」と「相対性理論」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 慣性系(inertial frame), 加速度系(non-inertial frame) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 慣性系と非慣性系の違いを述べよ. 2. 慣性系に対するニュートン力学と相対性理論の違いを 述べよ. 3. 非慣性系に対するニュートン力学と相対性理論の違い を述べよ. 4. 運動エネルギーに対するニュートン力学と相対性理論 の違いを述べよ. 5. 重力下では,光が曲がることをアインシュタインは予 測した.どうして曲がると言えるのだろうか? 6. 遠心力とコリオリの力はどのようなものか,述べよ. |
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| 自由記述欄 | ||
| 第10回 | 概要 | 「質点の回転」と「力のモーメントと角運動量」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「質点の回転」と「力のモーメントと角運動量」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 回転(rotation), 力のモーメント(moment of a force), 角運動量(angular momentum) | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題集p 33,6A.2,6A.3,6B.1 2. 演習問題集p 39,8A.1~8A.5 3. 演習問題集p 32,例題 6.1 |
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| 自由記述欄 | ||
| 第11回 | 概要 | 「重心」と「質点系」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「重心」と「質点系」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 重心（center of gravity）， 質点系（system of particles） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題集p 35,7A.1,7A.2,7A.3 2. 演習問題集p 39,8A.1~8A.5 (前にも示しました) 3. 演習問題集p 41,8C.1 |
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| 自由記述欄 | ||
| 第12回 | 概要 | 「剛体の釣り合い」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「剛体の釣り合い」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 剛体（rigid body） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 前回と同じ | |
| 自由記述欄 | ||
| 第13回 | 概要 | 「固定軸周りの剛体の回転運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「固定軸周りの剛体の回転運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 剛体の回転運動（rotational dynamics of rigid body） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題集p 35,7A.1,7A.2,7A.3 2. 演習問題集p 39,8A.1~8A.5 (前にも示しました) 3. 演習問題集p 41,8C.1 4. 演習書 p.37 例題 8.1, 5. 演習書 p.38 例題 8.2, 6. 演習書 p.41 8C5 |
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| 自由記述欄 | ||
| 第14回 | 概要 | 「剛体の重心周りの慣性モーメントの計算」，「固定軸周りの剛体の回転運動」と「中心対称性の良い剛体の平面運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「剛体の重心周りの慣性モーメントの計算」，「固定軸周りの剛体の回転運動」と「中心対称性の良い剛体の平面運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 剛体の回転運動（rotational dynamics of rigid body） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | ||
| 自由記述欄 | ||
| 第15回 | 概要 | 「固定軸周りの剛体の回転運動」と「中心対称性の良い剛体の平面運動」 |
| 授業時間内の学修内容 | 「固定軸周りの剛体の回転運動」と「中心対称性の良い剛体の平面運動」 | |
| キーワード(Key Word(s)) | 剛体の回転運動（rotational dynamics of rigid body） | |
| 事前学修の内容 | ||
| 事後学修の内容 | 1. 演習問題 8B1,8B2,8B4 2. 演習書 p.41 8B8,8C1 |
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| 自由記述欄 |