2021年 理工学部 シラバス - 精密機械工学科
設置情報
科目名 | 物理学Ⅰ演習 | ||
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設置学科 | 精密機械工学科 | 学年 | 1年 |
担当者 | 中原・田邉 他 | 履修期 | 前期 |
単位 | 1 | 曜日時限 | 火曜4 |
校舎 | 船橋 | 時間割CD | G24A |
クラス | 1,2 |
概要
学修到達目標 | 物理学 I で学んだニュートン力学の諸概念や法則を、基本的な演習問題を自ら解くことにより身につけ、より理解を深める。 |
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授業形態及び 授業方法 |
この授業は「ハイブリッド型授業」として実施する。物理学Iの講義の進度に沿った演習問題が出されるので、毎回その演習問題を解き、その後模範解答と照らし合わせることで、自分がどこをわかっていなかったのか確認しながら授業内容の理解を深める。具体的には、どのような演習問題を解くかは毎回授業の前に公開されるので、対面授業に出席する回は交代で学生が黒板に解答を書き(板書)、教員がその解答をその場で添削して正しい解答について解説する。オンラインで授業を受ける回は、各自が授業時間内に演習問題を解きオンライン経由で演習レポートとして提出し、その後CSTポータルIIにて公開される模範解答と照らし合わせる。また、対面授業に出席するもののその回に板書を行わない学生に対しては板書中に小テストを実施して各自の理解度をチェックする。そして15回目の授業の最後に出された総合レポートを解いて期日までに提出することでニュートン力学をきちんと理解したか確認する。 |
履修条件 | 基礎教育科目。選択科目。 物理学 I を並行して履修すること。 |
授業計画
第1回 | ガイダンス:この演習の授業でニュートン力学をどう学ぶのか説明する。 物理量と次元、ベクトル、座標系に関する演習問題を解き、演習レポートとして提出する。 【事前学習】物理量と次元、ベクトル、座標系の演算に関して物理学 I の講義内容を確認する。(30分) 【事後学習】物理量と次元、ベクトル、座標系に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
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第2回 | 微分と積分、位置ベクトルと速度と加速度に関する演習問題を解き、対面授業を受ける回は交代で学生が板書を行った上で教員による模範解答の解説を聞き、オンラインで授業を受ける回は各自が演習レポートとして提出する。また、対面授業に出席するもののその回に板書を行わない学生に対しては小テストを実施する。 【事前学習】微分と積分、位置ベクトルと速度と加速度に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】微分と積分、位置ベクトルと速度と加速度に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第3回 | 運動の法則、自由落下、発見法を用いた微分方程式の解法に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】運動の法則、自由落下、発見法を用いた微分方程式の解法に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】運動の法則、自由落下、発見法を用いた微分方程式の解法に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第4回 | 斜方投射、粘性抵抗力を受ける物体の運動、積分法を用いた微分方程式の解法に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】斜方投射、粘性抵抗力を受ける物体の運動、積分法を用いた微分方程式の解法に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】斜方投射、粘性抵抗力を受ける物体の運動、積分法を用いた微分方程式の解法に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第5回 | 空気抵抗がある場合の落下運動、特性方程式を用いた微分方程式の解法に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】空気抵抗がある場合の落下運動、特性方程式を用いた微分方程式の解法に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】空気抵抗がある場合の落下運動、特性方程式を用いた微分方程式の解法に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第6回 | 単振動、2階線形微分方程式の解法に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】単振動、2階線形微分方程式の解法に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】単振動、2階線形微分方程式の解法に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第7回 | 減衰振動、過減衰、臨界減衰、強制振動と共振に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】減衰振動、過減衰、臨界減衰、強制振動と共振に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】減衰振動、過減衰、臨界減衰、強制振動と共振に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第8回 | 仕事とエネルギー(仕事の定義、エネルギー積分、運動エネルギー)に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】仕事とエネルギー(仕事の定義、エネルギー積分、運動エネルギー)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】仕事とエネルギー(仕事の定義、エネルギー積分、運動エネルギー)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第9回 | 仕事とエネルギー(保存力、位置エネルギー、力学的エネルギー保存の法則)に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】仕事とエネルギー(保存力、位置エネルギー、力学的エネルギー保存の法則)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】仕事とエネルギー(保存力、位置エネルギー、力学的エネルギー保存の法則)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第10回 | 質点の角運動量と回転運動の法則に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】質点の角運動量と回転運動の法則に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】質点の角運動量と回転運動の法則に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第11回 | 2体問題(2体系の力学)に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】2体問題(2体系の力学)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】2体問題(2体系の力学)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第12回 | 質点系の力学に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】質点系の力学に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】質点系の力学に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第13回 | 剛体の力学(剛体の運動方程式、剛体が静止するための条件、剛体の慣性モーメント)に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】剛体の力学(剛体の運動方程式、剛体が静止するための条件、剛体の慣性モーメント)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】剛体の力学(剛体の運動方程式、剛体が静止するための条件、剛体の慣性モーメント)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第14回 | 剛体の力学(剛体の固定軸周りの回転、剛体の平面運動)に関する演習(授業形態は第2回と同じ) 【事前学習】剛体の力学(剛体の固定軸周りの回転、剛体の平面運動)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】剛体の力学(剛体の固定軸周りの回転、剛体の平面運動)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。(30分) |
第15回 | 加速度運動をする座標系から見た物体の運動(慣性力、遠心力、コリオリ力)に関する演習(授業形態は第2回と同じ)。授業の最後にニュートン力学をきちんと理解したかを確認するための総合レポート問題が提示されるので、解いて期日までに総合レポートとして提出する。 【事前学習】加速度運動をする座標系から見た物体の運動(慣性力、遠心力、コリオリ力)に関して物理学 I の講義内容を確認し、事前に公開された演習問題の解き方を各自が検討する。(30分) 【事後学習】加速度運動をする座標系から見た物体の運動(慣性力、遠心力、コリオリ力)に関する演習問題の模範解答がCSTポータルIIから公開されるので、自分の解答と照らし合わせ、できなかった問題を解きなおす。そして、授業の最後に物理学I演習で習った内容をきちんと理解したか確認するために総合レポート問題が出されているので、期日までに解いて総合レポートを作成して提出する。(120分) |
その他
教科書 |
指定しない。
配布する演習プリントによる。
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参考書 |
原康夫 『物理学基礎(ISBN 978-4-7806-0525-9)』 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(ISBN978-4-489-02319-4 C3042)』 東京図書 2019年 第1版
上記物理学 I の教科書と参考書を物理学 I 演習の参考書とする。
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成績評価の方法 及び基準 |
対面授業に参加する回は板書するか小テストを受け、オンラインで授業を受ける回は演習レポートを提出し、そして全員に対し15回目の授業終了時に出された総合レポート問題を解いて総合レポートを提出し、それらの結果から総合的に成績評価する。評価の基準は、毎回の板書・小テスト・演習レポートを合わせて70%、最後の総合レポートが30%とする。また、板書者には板書回数に応じて加点をする。 ※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 | 授業中に理解できないところがあった場合、質問内容を整理し随時質問すること。対面授業中だけでなくメールやCSTポータルII「Q&A」などから質問を受け付けます。オフィスアワーには研究室でも質問対応します。 |
研究室又は 連絡先 |
中原:nakahara.akio_AT_nihon-u.ac.jp(船橋校舎 1号館3階 131A室) 田邊:tanabe.makoto20_AT_nihon-u.ac.jp 浅井:asai.kazumi20_AT_nihon-u.ac.jp 松尾:matsuo.yosuke20_AT_nihon-u.ac.jp(船橋校舎 1号館3階 131A室) (注:メールアドレス中の _AT_ を @ に変えてください) |
オフィスアワー |
火曜 船橋 12:15 ~ 13:15 船橋校舎 1号館3階131A室(中原・松尾)
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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、少数の基礎法則から物理現象の様々な公式を論理的に導出することができる」という物理学の考え方を修得してください。 |