授業科目

物理学概論A
General Physics A

担当者

教授   長澤 倫康
前 火1-木1
講師   朝日 一
前 火1-木1

単位

4

到達目標

 この講義ではまず、物理学的ものの見方、物理学の基本法則を理解することを目的とし、力学の基本法則に基づき物体の運動を理解できる基礎的考え方を身につけることを目標とします。
 続いて、受講生が熱力学や電磁気学の基礎的なことを理解することが次なる目標です。具体的には、簡単な例題に答えられるようになることです。そのことを通し、「熱力学の諸法則」「電気や磁気の性質と相互の関係」「電磁波」など、古典力学の範囲を超えた広がりを持つ重要な諸概念を理解して、より高度な学問を学ぶ基礎をつくることです。
 本講義はすべての理系学問の基礎となりますので、しっかり学んで下さい。

授業内容

 使用書に沿って、力学、振動、波動についての講義を朝日が、熱力学および電磁気学の講義を長澤が行います。
 朝日担当分では、下記の授業計画に沿って、力学(ニュートン力学)、波動について学びます。運動の法則から始まりそれに基づく物理現象、例題による適用例を説明します。当日の授業の進め方としては、前回講義のまとめ、当日講義の概要を示した後、講義を行います。さらに、理解を助けるために、原則毎回当日の講義に関連したレポート宿題を出します。
 長澤担当分では、下記使用書に従って、基礎的な物理学のうち熱力学および電磁気学の分野を概説します。さらには、より発展的な物理学への導入として、相対性理論や量子力学の初歩にも簡単に触れます。物理学は、少ない法則を基礎として広い応用範囲を持つ、工学や他の自然科学の基礎となる学問であり、自然科学について理解力・思考力を高めるために必要不可欠な科目です。教科書をよく読んで来ることが望まれ、講義ではこの教科書を反復するのではなく、重要で基礎的な部分を別の言葉で説明します。

授業計画

【朝日担当分】
上記の授業目的を達成するため以下の項目について、番号順で計14回の講義を行う。ただし、進み具合に応じて、適宜、内容を調整します。また、理解を助けるために原則毎回当日の講義に関連したレポート宿題を出します。当日講義の復習を行った上で、宿題問題を解いて下さい。宿題解答(A4用紙に記入のこと)は次回授業開始直前に提出して下さい。次回の講義の中でレポート宿題の解説を行います。また、講義終了時に次回の講義概要を示しますので、予習を勧めます。なお、復習、予習には約4時間の自己学習を想定しています。
第 1回 運動の表し方:ガイダンス、位置ベクトル、速度、加速度
第 3回 運動の法則:慣性の法則、ニュートンの運動方程式、作用反作用の法則
第 5回 力と運動:ニュートンの運動方程式を解く
第 7回 力と運動:力学的エネルギー保存則、粘性抵抗、慣性抵抗
第 9回 力と運動:摩擦力、垂直抗力、運動量と力積
第11回 振動:単振動、減衰振動、強制振動
第13回 仕事とエネルギー:仕事、エネルギー
第15回 仕事とエネルギー:エネルギー保存則
第17回 質点の回転運動:力のモーメント、角運動量、回転運動の法則
第19回 質点の回転運動:中心力、角運動量の保存則、ケプラーの法則
第21回 質点系の運動:重心の運動方程式、運動量保存則、衝突
第23回 見かけの力:慣性系と非慣性系、見かけの力、遠心力、コリオリの力
第25回 波動:横波と縦波、波長、振動数、反射、屈折、ドップラー効果
第27回 光:波動性、粒子性、全反射、分散、回折

【長澤担当分】
各回の講義内容は一応次のように予定していますが、時間の関係で若干前後する場合もあります。使用書の該当部分を予習することは授業を理解する助けとなるので、推奨します。また、課題を dotcampus を通じて配布しますので、毎回必ず復習をして下さい。予習と復習を合わせて4時間程度の自己学習を想定しており、事前に使用書の該当部分に目を通してわからない点を明確にして授業に臨み、講義ノートを活用して使用書等を参照しなくても課題を解けるようにして下さい。
第 2回 物理学とは
第 4回 熱
第 6回 熱力学
第 8回 熱力学の法則
第10回 電磁気
第12回 真空中の静電場
第14回 導体と静電場
第16回 誘電体と静電場
第18回 電流
第20回 電流と回路
第22回 電流と磁場
第24回 電磁誘導
第26回 マクスウェル方程式と電磁波
第28回 相対性理論・量子力学入門

授業運営

質問は、講義中でも、何時でも歓迎します。

評価方法

【朝日】期末テストを80%、宿題のレポートを20%で評価します。
【長澤】期末試験の成績によって決定します。

オフィスアワー

【朝日】講義のある火曜1限終了後から昼時間までは、6号館の講師控室にいるので質問して下さい。また、講義でメールアドレスを公開するので、そこへの質問は、メールで個別に答えます。
【長澤】自室(2-223)または卒業研究生実習室(6-227)にて、木曜日2限に応じます。

使用書

原康夫『物理学基礎』第5版(旧版可)[学術図書出版社]2016年

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