授業科目

物理学概論
General Physics 

担当者

教授   長澤 倫康
前 木1

単位

2

到達目標

本講義の到達目標は、受講生が物理学の基本となる法則を理解してその適用方法を身に付け、多様な自然現象の一部を説明できるようになることです。具体的には簡単な例題に答えられることで、特に、熱、熱力学の諸法則、電気や磁気の性質と相互の関係、電気回路、光すなわち電磁波などを理解することです。
また、理学部のカリキュラム・ポリシーに従って2年次以降の専門科目を学ぶための、理学の基礎を身に付ける役割を持っています。物理学を専門としたい者は、本科目だけで物理の基礎修得を済ませることは不十分であり、力学や電磁気学などを履修することが望ましいです。

授業内容

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。本講義では、下記の使用書に従って、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。

授業計画

高校での物理未履修者は、あらかじめ「基礎物理学I」を履修しておくことが強く望まれます。教科書は指定しますが、自分にとってわかりやすい本を自ら見出して熟読することが、物理学の理解への大きな助けとなります。また、ただ講義を聴くだけではなく自分の手で実際に問題を解いてみることも必須ですが、授業内に演習の時間を設けることが難しいので、使用書の演習問題に各自取り組んで下さい。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、以下の各回の記述を参考に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1回 物理学とは 【予習】使用書の第0章を読み、特に単位と次元の概念に触れておきましょう。
第2回 熱 【予習】使用書の第14章を読み、比熱の意味、気体の状態方程式の扱い方に慣れましょう。
第3回 熱力学 【予習】使用書の第15章1、2節を読み、広い意味で熱とエネルギーが同じであることを理解しましょう。
第4回 熱力学の法則 【予習】使用書の第15章3、4節を読み、広い意味では同じである熱とエネルギーの違いを知りましょう。
第5回 電磁気 【予習】使用書の第16章1、2節を読み、電気の基本的な概念に触れましょう。
第6回 真空中の静電場 【予習】使用書の第16章3、4節を読み、「場」を導入して力の伝達を解釈する見方に慣れましょう。
第7回 導体と静電場 【予習】使用書の第17章を読み、電荷を蓄えることのできる素子の仕組みを理解しましょう。
第8回 誘電体と静電場 【予習】使用書の第18章を読み、物質内の電荷の影響を比誘電率として取り込む形式を知っておきましょう。
第9回 電流 【予習】使用書の第19章1、2、3節を読み、電流や電圧、抵抗の概念に慣れておきましょう。
第10回 電流と回路 【予習】使用書の第19章4、5節を読み、複雑な回路に流れる電流も数学的手法で求まることを理解しましょう。
第11回 電流と磁場 【予習】使用書の第20章5節までを読み、電流と磁場や電流相互間および磁場相互間に働く力を整理しておきましょう。
第12回 電磁誘導 【予習】使用書の第21章を読み、電流と磁場変化の関係を理解しましょう。
第13回 マクスウェル方程式と電磁波 【予習】使用書の第22章1、2節を読み、電気と磁気がお互いに関係し合うことを学びましょう。
第14回 相対性理論・量子力学入門 【予習】使用書の第23、24、25章に目を通し、これまで学んだ物理だけでは理解できない自然現象があることを知りましょう。

授業運営

講義形式により、課題の配布は dotcampus を通じて行います。
使用書の該当部分を予習することを推奨しますが、より重要なのは復習の方です。なじみのない概念や初めて聞いた用語などは曖昧なままにせず、その意味や使い方を丹念に修得して下さい。そのための一助となる課題を用意しますので、ただ答えを覚えるのではなく、解き方を他人に説明できる程度に深く理解して、適用すべき状況で正しく思い出せるようにして下さい。

評価方法

期末試験の成績によって決定します。

オフィスアワー

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。
なお、授業中の質問も歓迎します。

使用書

原康夫『物理学基礎』第5版[学術図書出版社]2016年

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