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授業の目標
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物理学は、時間や空間を含めた自然を構成する物質や自然界の多様な現象を定量的に捉え、その仕組みや法則を数学的形式で表現できるようにするものである。本講義では、熱力学、振動、波動及び光学の基礎について学修する。これらの基礎的概念を十分に理解して理論的な推論が出来る能力を身に付けると同時に、数学的手法を用いて基礎的な問題を解く能力を修得する事を目標とする。
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到達目標
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本講義では、以下の項目が十分に理解され、説明できることが最低限の到達目標である。
(1) 熱力学第一法則・第二法則とそれらに関連する現象について、数式を用いて定量的に説明できる。 (2) 単振動している物体の運動について、数式を用いて定量的に説明できる。 (3) 力学波の媒質の運動について、数式を用いて定量的に説明できる。 (4) 波の共鳴やドップラー効果について、数式を用いて定量的に説明できる。 (5) 光の反射、屈折、偏光、回折について、数式を用いて定量的に説明できる。
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身につく能力
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<全学ディプロマ・ポリシー>
【知識・理解・技術】 1.各専門分野の知識・技術を習得し、活用する力を身につけている
○【教養・基礎的能力】 2.幅広い教養と、外国語能力、情報活用能力、コミュニケーション能力などの基礎的能力を身につけている
【態度・志向性】 3.多様な価値観を有する人々と倫理観・責任感をもって協働することができる
【態度・志向性】 4.時代の変化に主体的に対応するため継続的に学び、自律的に行動することができる
【問題発見・解決能力】 5.専門の知識・技術及び基礎的能力を統合し活用して、問題を発見し解決する能力を身につけている
【グローカル・創造的思考力】 6.地域的・国際的視点をあわせもち、また、新たな価値を想像する力を身につけている
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授業の概要
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3名の教員が,それぞれの分担内容(「授業の計画」参照)について講義をする。また,熱力学、振動、波動、光学に関する分野で重要な法則や数式の成り立ちをしっかり理解した上で、理解を深めるための演習・課題を課す場合もある。
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授業の計画
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■熱力学分野(担当:長谷川兼一)
第1週 熱力学1:温度目盛り,熱膨張,温度と熱
第2週 熱力学2:熱力学第一法則,伝熱機構,アヴォガドロ数
第3週 熱力学3:理想気体,圧力,温度,気体分子の速度
第4週 熱力学4:並進運動エネルギー,気体のモル比熱,断熱膨張
第5週 熱力学5:エントロピーと熱力学第二法則
第6週 熱力学分野の中間試験及び振り返り
■振動・波動分野(担当:菅野秀人)
第7週 振動1: 単振動,単振動における力の法則,単振動のエネルギー,回転単振動
第8週 振動2: 振り子,単振動と等速円運動,減衰単振動,強制振動と共鳴
第9週 波動1:波の種類,波の速さ,重ね合わせの絵原理,定在波
第10週 波動2:音波,音波の伝播・干渉,騒音レベル
第11週 波動3:ドップラー効果,衝撃波
第12週 振動・波動分野の中間試験及び振り返り
■光学分野(担当:竹内仁哉)
第13週 光学1:電磁波、反射と屈折
第14週 光学2:全反射、偏光、反射による偏光、色分散
第15週 光学3:回折
第16週 定期試験
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授業時間外学修の指示
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講義は,授業計画に沿って進める。予習すべき範囲については,該当する内容の資料を配付するなどして,毎回の講義にて指示する。
また,講義の内容が定着するよう充分に復習をするとともに,毎回出題する課題レポートを期限までに全て提出すること。
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成績評価の方法
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「授業の目標」に掲げた(1)~(5)の項目に関する理解度と達成度を,各分野の講義にて課す課題(10%),3回の中間試験(それぞれ30%)に基づき総合的に判定し,成績を評価する。
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テキスト・参考書等
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テキスト D. ハリディ、R. レスニック、J. ウォーカー著 (野﨑光昭監訳) 『物理学の基礎[2] 波・熱』 培風館 3,100円+税 ISBN 978-4-5630-2256-3
参 考 書 小出昭一郎著 『物理学(三訂版)』 裳華房 税抜2,200円 ISBN 978-4-7853-2074-4 R. P. ファインマン、R. B. レイトン、M. L. サンズ著 (富山小太郎訳) 『ファインマン物理学Ⅱ 光 熱 波動』 岩波書店 税抜3,800円
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履修上の留意点
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・高校物理(および物理基礎)、物理学Ⅰの内容を良く復習しておくこと。 ・高校数学、解析学Ⅰ・Ⅱ(微分積分Ⅰ・Ⅱ)の内容を良く復習し、数式処理(三角関数、指数関数、対数関数、微積分など)について熟練しておくこと。
【manabaの利用法】 授業の連絡、課題や演習問題の出題・提出などに利用する。
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資料
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備考
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上記テキストに含まれていない内容も取り扱うが、その際はプリントを配布する。
*読替科目:B27以前の学生の「物理学Ⅱ(建築・経営)」に対応する。 但し、R8年度中の「物理学Ⅱ〈建築・経営〉」の開講はないため、R9前期に開講される「物理学Ⅱ〈建築・経営〉」を履修すること。
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