2024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 | 基礎物理学実験 | ||
|---|---|---|---|
| 設置学科 | 一般教育 | 学年 | 1年 |
| 担当者 | 大久保・中原 他 | 履修期 | 年間 |
| 単位 | 2 | 曜日時限 | 水曜1･2 |
| 校舎 | 船橋 | 時間割CD | P31A |
| クラス | 電気工学科・機械工学科 | ||
| 履修系統図 | 履修系統図の確認 | ||
概要
| 学修到達目標 | 様々な実験に自ら取り組み、基本分野である力学、熱学、電磁気学など各分野への理解を深め、工学実験における基礎的器具の使用が出来るようになること、また、報告書作成の基本を習得し、作成できることを目標とする。加えて、コンピュータを用いての計測・表示・視覚化も実習する。 |
|---|---|
| 授業形態及び 授業方法 |
対面授業 前期は力学系実験を主（講義と連動させる為）とし、後期は波動・熱・電磁気学の実験を実施する。実験とその報告の為の基礎力を養う実習は、内容などにより、3人/班,2人/班,1人/班などで行う。実験出席とは、実験のみではなく、定められた形式に乗っ取った報告書の提出までが実験実習であることに留意すること。 |
| 履修条件 | ・基礎教育科目 ・物理学科と航空宇宙工学科は必修科目(その他の学科は選択科目） ・実験科目は準備・実験・議論検討考察・報告・振り返りを一つのセットとして学ぶ科目であり、そのため報告書作成を実践的に学ぶということを理解しなければならない。本科目では、穴埋め式報告書作成から始めて、ステップを踏んで報告書の書き方を学ぶ。前期3テーマ(B-1～3)に関して手書きで報告書を作成し基本を学ぶ。後期は手書き又はワープロソフト（印刷して提出）で、より実践的な報告書作成をする。 |
| ディプロマ・ポリシー（DP）及びカリキュラム・ポリシー（CP）との関連 | 本授業科目はDP1・3・4・7及びCP1・3・4・7に該当しています。 |
授業計画
| 第1回 | ＜注意：初回のみ2時限で基礎物理学実験と化学実験など他の同時開講科目の両方を行うので、時間・場所は一般教育ガイダンス時に配布した資料を参照すること＞ 【A-0】実験リテラシ (1)基礎物理実験の進め方・必要事項を学ぶ（ガイダンス）） (2)ノギスの使用方法の学修（動画）＋実習（【課題プリント】） | 【事後学習】後日返却される【課題プリント】の指摘内容を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事後学習】1時間 |
|---|---|---|---|
| 第2回 | 【A-1】フックの法則 ・簡易な装置でフックの法則を学ぶ、測定データを表にまとめる（表の書き方の学修）。 ・グラフの書き方を学修する。 ・データ処理・解析としてグラフを描き、バネ定数を求める。 ※【レポートα】添削・評価されて返却される。1回は再提出できる。 | 【事後学習】後日返却される穴埋め式報告書の指摘内容を理解し修正する。場合によって再提出する。 | 【事後学習】2時間 |
| 第3回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第4回 | 【A-2】誤差演習 ・誤差論について学修し、【課題プリント】で実習し提出。 ・マイクロメータの使用方法を学修し、【課題プリント】で実習し提出。 ・報告書の詳しい書き方を学修し、切り貼り式予習報告書作成によって報告書パーツを適切に配置できるようになる （次回【A-3】の実験の予習報告書を切り貼り式予習報告書のパーツシールを用いて作成する）。 | 【事後学習】後日返却される【課題プリント】の指摘内容を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事後学習】2時間 |
| 第5回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第6回 | 【A-3】単振り子 ・単振り子の等時性等について実験によって学ぶ。 ・【A-2】の最後に作成した【A-3】の予習報告書に実験結果・解析・考察などを追記し最終報告書を完成させる。 ※【レポートα】添削・評価されて返却される。1回は再提出できる。 | 【事前学修】ガイドブックの【A-3】の内容を読み込んでくる。 【事後学修】実験時間内に終わらなかった報告書の整理を行い最終報告書を作成・提出する。後日返却される最終報告書の指摘事項を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事前学修】1時間 【事後学修】1時間 |
| 第7回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第8回 | 第8回～13回では、【B-1】ヤング率、【B-2】慣性モーメント、【B-3】浮力の３テーマの実験を行う（2時限連続で1テーマ）。実験順番は下記のように3パターン（4群）ある（各学生がどの群かは【A-3】までには明示する）。 1,4群：第8回【B-1】→第10回【B-2】→第12回【B-3】 2群：第8回【B-2】→第10回【B-3】→第12回【B-1】 3群：第8回【B-3】→第10回【B-1】→第12回【B-2】 ※各人の課題割り当て表により実験内容が変わる。ガイドブックの表紙に記入した一覧で、いつ何の実験を行うのか確認すること。 【B-1】物体が弾性変形するとき、応力は歪みに比例する、というフックの法則を理解する。特に、一方向の伸び、あるいは縮みの変形に対する弾性定数であるヤング率の意味を考え、金属棒のたわみの大きさを光りてこを用いて測定し、ヤング率を求める。 【B-2】十分固い大きさのある物体（剛体）の重心を通る固定軸に関する慣性モーメントを、微小振動の周期の測定（２本づり法）および形状の測定という２つの方法によって求める。 【B-3】アルキメデスの原理を用いて浮力や物体の密度について測定を行う。 ※【レポートα】添削・評価されて返却される。1回は再提出できる。 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書を添削に従い修正し、実験結果を添付し、考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。後日返却される最終報告書の指摘事項を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1時間 |
| 第9回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第10回 | 1,4群：第10回【B-2】， 2群：第10回【B-3】， 3群：第10回【B-1】 ※詳細は8回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書を添削に従い修正し、実験結果を添付し、考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。後日返却される最終報告書の指摘事項を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1時間 |
| 第11回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第12回 | 1,4群：第12回【B-3】， 2群：第12回【B-1】， 3群：第12回【B-2】 ※詳細は8回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書を添削に従い修正し、実験結果を添付し、考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。後日返却される最終報告書の指摘事項を理解し修正する。場合によっては再提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1時間 |
| 第13回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第14回 | ノギス・マイクロメータの読取試験により学修・技能の定着度を測り、不足している場合には追加実習をする。また、これまでの報告書を修正する時間とする。 【読取試験】1回目の結果は時間内に講評する。 | 【事前学修】ガイドブックを見直してノギス・マイクロメータの読み取り方法を復習する。 | 【事前学修】0.5時間 |
| 第15回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第16回 | 第16回～第25回では、【C-1】光の干渉、【C-2】直流回路、【C-3】交流回路、【C-4】ジュール熱、【C-5】金属と半導体の電気抵抗の実験を下記のように行う。 1群：第16回【C-1】→第18回【C-2】→第20回【C-3】→第22回【C-4】→第24回【C-5】 2群：第16回【C-2】→第18回【C-3】→第20回【C-4】→第22回【C-5】→第24回【C-1】 3群：第16回【C-4】→第18回【C-5】→第20回【C-1】→第22回【C-2】→第24回【C-3】 4群：第16回【C-5】→第18回【C-1】→第20回【C-2】→第22回【C-3】→第24回【C-4】 【C-1】光の基本的な性質である干渉について考察するため、干渉現象を示すニュートン・リングよりレンズの曲率半径を求める。また、コンピュータによる簡単な画像解析とデータ処理を学ぶ。 【C-2】オームの法則やブリッジ回路の特性を実習する。 【C-3】簡単な直流回路・交流回路の電圧をアナログテスタやデジタルテスタを用いて測定する。また、交流回路ではデジタルオシロスコープを用いて電圧の波形観察を行う。 【C-4】電気エネルギーが熱エネルギーに変化する際のエネルギー保存則を用いて熱の仕事当量J を求める。 【C-5】金属と半導体の電気抵抗の温度特性を理解する。片対数グラフの使用になれる。また、抵抗の測定データをデジタル化し、コンピュータに取り込む方法を学び、さらにはグラフ化などの処理を学ぶ。 ※【レポートβ】成績の証拠として８年間保存となりますので返却しません。評価に関しては個別に開示します。 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書に実験結果・考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1.5時間 |
| 第17回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第18回 | 1群：第18回【C-2】， 2群：第18回【C-3】， 3群：第18回【C-5】， 4群：第18回【C-1】 ※詳細は16回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書に実験結果・考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1.5時間 |
| 第19回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第20回 | 1群：第20回【C-3】， 2群：第20回【C-4】， 3群：第20回【C-1】， 4群：第20回【C-2】 ※詳細は16回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書に実験結果・考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1.5時間 |
| 第21回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第22回 | 1群：第22回【C-4】， 2群：第22回【C-5】， 3群：第22回【C-2】， 4群：第22回【C-3】 ※詳細は16回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書に実験結果・考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1.5時間 |
| 第23回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第24回 | 1群：第24回【C-5】， 2群：第24回【C-1】， 3群：第24回【C-3】， 4群：第24回【C-4】 ※詳細は16回を参照 | 【事前学修】予習報告書を作成する。 ※当日持参できない場合は受講できない。 【事後学修】予習報告書に実験結果・考察などを加えた最終報告書を作成し１週間以内に提出する。 | 【事前学修】1.5時間 【事後学修】1.5時間 |
| 第25回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第26回 | 第26回～第29回では、【D-1】等電位線、【D-2】電気抵抗率の実験を対面にて行う。 1,2群：第26回【D-1】→第28回【D-2】 3,4群：第26回【D-2】→第28回【D-1】 【D-1】炭入黒紙上に電流を流したときの等電位線を書き、電流線を書くことによって電気の流れを視覚的に理解する（平行電極、平行電極で紙に穴、点電極の３種）。時間内に簡易な最終報告書を作成する。 【D-2】異なった直径の金属線の電気抵抗をいろいろな長さで測定し，電気抵抗と長さ・直径・断面積の関係や電気抵抗率について結果をまとめる。またグラフの取り扱いやデータ解析法も確認する。時間内に簡易な最終報告書(課題プリント)を作成する。 ※【レポートγ】成績の証拠として８年間保存となりますので返却しません。基本的には実験時間内で評価・講評される（時間内に終わらなかった場合は別途指示）。 | 【事前学修】予習報告書の作成は不要。ガイドブックを熟読してくること。 | 【事前学修】0.5時間 |
| 第27回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第28回 | 1,2群：第28回【D-2】， 3,4群：第28回【D-1】 ※詳細は26回を参照 | 【事前学修】予習報告書の作成は不要。ガイドブックを熟読してくること。 | 【事前学修】0.5時間 |
| 第29回 | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） | 同上（連続時限） |
| 第30回 | 【実験振り返り】実験の振り返りを行う | 【事前学修】ガイドブックやノートを見直して実験を振り返ること。 | 【事前学修】0.5時間 |
その他
| 教科書 |
『専用ガイドブック』
専用ガイドブックを配布
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|---|---|
| 参考書 |
データシート冊子を配布
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| 成績評価の方法 及び基準 |
下記の総合評価とする。ただし【読取試験】と【実験振り返り】の合計が2点未満の場合は前項の点によらず不合格となる。尚、【課題プリント】【読取試験】【実験振り返り】は「合格」「準合格」「不合格」の３段階評価とし、「準合格」は「合格」の点の半分とする。【レポートα】は「優」「良」「可」「不可」の４段階評価とし、「良」は「優」の点の2/3、「可」は「優」の点の1/3とする。 (1)【A-0】,【A-2】の実習各1点＋【課題プリント】2点×2 (2)【A-1】,【A-3】,【B-1～3】の実習各2点＋【レポートα】各6点×5 (3)【読取試験】2点 (4)【C-1～5】の実習各2点＋【レポートβ】各8点×5 (5)【レポートγ】各4点×2 (6)【実験振り返り】2点 |
| 質問への対応 | 〒274-8501船橋市習志野台7-24-1 日本大学理工学部一般物理船橋校舎1号館2F 物理実験準備室（125室） 月～金（10:00-15:30）対応 |
| 研究室又は 連絡先 |
同上、047-469-5211 cst.kb-jikken@nihon-u.ac.jp |
| オフィスアワー |
月曜 船橋 10:00 ～ 15:30
火曜 船橋 10:00 ～ 15:30
水曜 船橋 10:00 ～ 15:30
木曜 船橋 10:00 ～ 15:30
金曜 船橋 10:00 ～ 15:30
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| 学生への メッセージ |
・ガイドブック、データシートだけでなく、入学時配布の関数電卓を必ず持ってくる事。 ・連絡、報告、相談は物理実験準備室（125室）で出来るが，まずメールにて相談するようにしましょう。 ・実験室の割り振りやグループ分け、学生の呼び出しのために、学科・学生番号を学内の掲示板に掲示することがあります。 |