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科目の基本情報
| 開講年度 | 2023 年度 | |
|---|---|---|
| 開講区分 | 共通教育・専攻基礎科目 | |
| 受講対象学生 |
学部(学士課程) : 1年次 機械工学コース |
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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 | libr-fndt-PHYS1511-002
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| 開放科目 | 非開放科目 | |
| 分野 | ||
| 分類・領域 |
教養基盤科目・基礎教育 (2022（令和4）年度〜2015（平成27）年度入学生対象) |
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| 開講学期 |
後期 |
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| 開講時間 |
金曜日 5, 6時限 |
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| 授業形態 |
ハイブリッド授業 * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい
「オンライン授業」・・・オンライン会議ツール等を利用して実施する同時双方向型の授業 |
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| 開講場所 | 工学部校舎(時間割にて指定) | |
| 担当教員 | 早川 聡一郎(工学部) | |
| Soichiro Hayakawa | ||
| SDGsの目標 |
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| 連絡事項 | * 状況により変更される可能性があるので定期的に確認して下さい |
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学修の目的と方法
| 授業の概要 | 力学は，機械工学で取り扱う様々な物体の運動を記述する最も基礎となる学問である．力学で扱う物体は質点，質点系，剛体，流体など様々であるが，本講義では質点の運動に絞って，運動を記述する考え方，運動を方程式として表す方法，方程式の解き方などを基礎から順に解説し，演習も交えて学習をする．高等学校で得た知識とも重なる部分が多いが，それらも確認しながら講義を進める． |
|---|---|
| 学修の目的 | 質点の各種運動について理解し，運動方程式を構築し，物体運動が理解できるようになることを目的とする。 |
| 学修の到達目標 | 本講義で到達できるレベルは，例えばFE試験の力学・機構学に関する問題が解けるレベルがあげられる． |
| ディプロマ・ポリシー |
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| 成績評価方法と基準 | 出席は必要条件であり，7割以上出席した者に対して単位を与える． 評価は，基本的には期末試験の成績で行い，宿題やレポートを実施した場合にはその評価を期末試験の成績に加味したものを総合成績点数（100点満点）とする。総合成績点数/10を最終成績とし，最終成績6以上を合格とする。 |
| 授業の方法 | 講義 |
| 授業の特徴 |
Moodleを活用する授業 |
| 授業改善の工夫 | 当科目が重要な「自然科学」の基礎教養科目であることを強調し，演習科目ではないが，演習時間を毎時間必ず設けることで学習内容の理解深める．毎回の授業の初めには前回行った内容を簡潔に示し，さらに，その回の講義のポイントについて最初に簡潔に説明することで，その回の授業への導入が容易になるようにする． また、学生の演習結果を毎回確認することで学生の理解度の状況を把握して、必要と思われる場合には説明を追加するなど対応して、学生の理解を深めるようにしている。 |
| 教科書 | 新物理学ライブラリ２，力学［新訂版］（阿部龍蔵，サイエンス社） |
| 参考書 | 高校課程の物理の教科書、力学（原島鮮、裳華房）、力学の考え方（砂川重信、岩波書店） |
| オフィスアワー | 水曜日５，６限に，早川教員室（工学部機械創生棟2306号室）で対応する予定であるが，事前に電子メールにより必ず連絡し確認をすること． |
| 受講要件 | 本講義は機械工学コースの学生向けとして，特別に開講時期を後期に変更し実施しております．こうしたことから，前期の他コース向けの基礎物理学Iを受講した学生が本講義を受講することは一切認めていません． また，本講義は他コース向けと比べて内容が一部異なり，なおかつ難易度が高い内容で実施しています．前期に何らかの都合で基礎物理学Iを受講していなかった場合には，講義内容の難易度が高いことを理解した上でクラス担任に相談をして，クラス担任より本講義の受講の可否の確認を早川に行って貰って下さい． |
| 予め履修が望ましい科目 | 特になし |
| 発展科目 | 工業数学I及び演習，工業数学III，力学，機械力学及び演習 |
| その他 |
授業計画
| MoodleのコースURL |
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| キーワード | 静力学，運動の法則，質点の力学 |
|---|---|
| Key Word(s) | Statics，Newtonian mechanics，Point mass mechanics |
| 学修内容 | 第１回 力学とは？ 力学が機械工学としてどのように使われるか，その位置づけを説明するとともに，講義全体の流れを示す． 第２，３回 質点の運動（ベクトルの取り扱い） 質点の運動を記述する最も基本的な考え方であるベクトルについて，演算方法およびそれを使った，質点の位置，速度，加速度の記述法について解説する． 第４回 質点の運動（座標系） ベクトルにより質点を記述するための座標系について説明する． 第５，６回 運動の法則 物体の運動を支配する最も基礎的な法則について，高等学校の知識も確認しながら説明する．そして，運動を記述する最も基礎となる運動方程式について説明する． 第７回 束縛運動 摩擦や反力など、物体が何らかの拘束を受けるときの運動について説明する。 第８回 運動量と力積 物体の運動を表す別の記述として、運動量がある。それと、衝突などにみられる物体が力が作用したときの力積の考え方について説明する。 第９回 仕事と仕事率 物体が運動するときの仕事について、その定義を示すとともに、考え方、計算方法について説明する。 第１０回 保存力とポテンシャル 第１１回 力学的エネルギー保存則 第10回と11回では保存力、ポテンシャルの考え方とそれにより導かれる、力学的エネルギー保存則について説明する。 第１２回 万有引力 地球など質量がある者は万有引力が働く。その意味、計算方法について説明する。 第１３回 相対運動（並進座標系のおける運動方程式） 第１４回 相対運動（２次元の回転座標系） 第１５回 ベクトル積 観測者が動いている座標系上にいる場合は、仮想的な力が発生し、静止（慣性）座標系とは異なる物体の記述方法が必要である。第13回では動いている並進座標系から第14回では回転座標系からみたときの物体の記述法について説明する。第15回では回転座標系での相対運動を理解するためのベクトル積について説明する。 第１６回 定期試験 |
| 事前・事後学修の内容 | 第１回 力学とは？ 予習：高校の力学，復習：力学の応用分野の調査 第２，３回 質点の運動（ベクトルの取り扱い） 予習：教科書1.1～1.3の理解，復習：対応する章末問題の解答 第４回 質点の運動（座標系） 予習：教科書1.4～1.5の理解，復習：対応する章末問題の解答 第５，６回 運動の法則 予習：教科書2.1～2.2の理解，復習：対応する章末問題の解答 第７回 束縛運動 予習：教科書2.3の理解，復習：対応する章末問題の解答 第８回 運動量と力積 予習：教科書2.6の理解，復習：対応する章末問題の解答 第９回 仕事と仕事率 予習：教科書3.1の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１０回 保存力とポテンシャル 予習：教科書3.2の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１１回 力学的エネルギー保存則 予習：教科書3.3の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１２回 万有引力 予習：教科書4の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１３回 相対運動（並進座標系のおける運動方程式） 予習：教科書5.1の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１４回 相対運動（２次元の回転座標系） 予習：教科書5.2の理解，復習：対応する章末問題の解答 第１５回 ベクトル積 予習：教科書5.3の理解，復習：対応する章末問題の解答 |
| 事前学修の時間:90分/回 事後学修の時間:150分/回 |