2020年 理工学部 シラバス - 教養教育・外国語・保健体育・共通基礎
設置情報
科目名 | 物理学Ⅰ | ||
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設置学科 | 一般教育 | 学年 | 1年 |
担当者 | 中原 明生 | 履修期 | 後期 |
単位 | 2 | 曜日時限 | 金曜5 |
校舎 | 船橋 | 時間割CD | S55D |
クラス | 再履修 |
概要
学修到達目標 | 本講義では物理の基礎である「力学」を学ぶ。高校までの物理の学習は公式を覚えることが主だったかもしれないが、本講義では「物理の考え方」自身を身に付けることに重きを置く。基礎的な運動方程式はすべて微分方程式として表現されているので、微分方程式を数学的に解くことによって、論理的に力学の各公式が導出されることを理解する。 |
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授業形態及び 授業方法 |
基本的にはシラバスに従い力学の講義を進めるが、必要に応じて随時ベクトル・微分・積分などの講義をおこない、理解を深める。 |
履修条件 | 選択科目 物理学I演習を並行して履修することが望ましい。 |
授業計画
第1回 | ガイダンス。ニュートン力学で何を学ぶのか説明する。 物理量の次元と単位。 数学的準備1:ベクトル、座標系、内積と外積。 課題レポートの提出。 【事前学習】シラバスの内容を確認の上,授業に臨むこと。再履修科目なので、以前習った力学の授業の内容を一通り復習をしておくことが望ましい。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
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第2回 | 数学的準備2:微分と積分。 位置ベクトル、速度、加速度の概念。 等速運動、等速度運動、等加速度運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】微分と積分について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第3回 | ニュートンの運動の3法則。 力積と運動量の変化、運動量保存の法則。 物体の運動の求め方。 微分方程式の解法1:発見的解法。 課題レポートの提出。 【事前学習】ニュートンの運動の3法則について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第4回 | 一様な重力を受ける物体の運動。 粘性抵抗力を受ける物体の運動。 微分方程式の解法2:積分を用いた解法。 課題レポートの提出。 【事前学習】一様な重力を受ける物体の運動と粘性抵抗力を受ける物体の運動について復習しておくこと(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第5回 | 一様な重力と粘性抵抗力を同時に受ける物体の運動。 微分方程式の解法3:特性方程式を用いた解法。 課題レポートの提出。 【事前学習】一様な重力と粘性抵抗力を同時に受ける物体の運動について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第6回 | 単振動:バネの復元力を受ける物体の運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】単振動について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第7回 | 減衰振動、過減衰、臨界減衰:バネの復元力と粘性抵抗力を同時に受ける物体の運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】減衰振動、過減衰、臨界減衰について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第8回 | 回転運動と角運動量。 角運動量保存の法則。 課題レポートの提出。 【事前学習】回転運動と角運動量について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第9回 | 仕事とエネルギー(前半)。 課題レポートの提出。 【事前学習】仕事の概念について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第10回 | 仕事とエネルギー(後半)。 課題レポートの提出。 【事前学習】運動エネルギー、保存力、位置エネルギー、力学的エネルギー保存の法則について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第11回 | 2体問題:力を及ぼし合う2個の質点の運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】2体問題について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第12回 | 質点系:力を及ぼし合う質点集団の運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】質点系について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第13回 | 剛体の運動(前半)。 課題レポートの提出。 【事前学習】剛体の運動を記述する方程式について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第14回 | 剛体の運動(後半)。 課題レポートの提出。 【事前学習】剛体の運動の具体例について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
第15回 | 相対運動:加速度運動をする座標系から見た物体の運動。 課題レポートの提出。 【事前学習】相対運動、慣性力、遠心力、コリオリ力について復習しておくこと。(120分) 【事後学習】授業で習った内容をきちんと復習すること。課題レポートの提出後には模範解答の解説動画が公開されるので、きちんと視聴し理解すること。(120分) |
その他
教科書 | |
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参考書 |
原康夫 『物理学基礎』 学術図書 2016年 第5版
井口英雄、佐甲徳栄、相馬亘、中原明生 『改訂版 理工系のための力学』 東京図書 2019年 第1版
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成績評価の方法 及び基準 |
毎回提出する課題レポートの結果で評価する。 ※新型コロナウイルスの影響に伴い変更の可能性がある。変更の場合は授業時に伝達する。 |
質問への対応 | 直接研究室に質問に来てください。メールでも受け付けます。 |
研究室又は 連絡先 |
船橋校舎1号館3階131A室 e-mail : nakahara.akio_AT_nihon-u.ac.jp (_AT_を@に変えてください) http://www.phys.ge.cst.nihon-u.ac.jp/~nakahara |
オフィスアワー |
金曜 船橋 12:15 ~ 13:15 1号館3階 131A室
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学生への メッセージ |
大学以降、身に付けるべき知識は数限りないので、公式の丸暗記という手法はいずれ破綻します。理論的な考え方をきちんと身に付けていれば、少数の基礎方程式から物理のあらゆる公式が論理的に導出することができる、という理論物理の概念を修得してください。 |