物理学基礎I

講師時田 恵一郎 教授
開講部局教養教育院 2023年度春学期
対象者情報学部1年生
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授業の目的

本授業科目は,自然科学系分野の学問体系を認識するとともに,自主的判断能力を培うことが目的である。

授業の到達目標

本授業科目においては,物理学を学ぶ上で最も基本となる力学の基礎を学ぶ。そこでは,力学における物理学的な概念や,自然界におけるさまざまな現象の本質を分析し,基本法則によって理解するという物理学的な方法論を学ぶことを目的とする。同時に力学を理論的に記述するために用いられるベクトル解析,微分・積分,微分方程式などの数学的方法についても修得する。

授業の工夫

毎回一般の教科書よりも詳しい資料を配布して,教室ではそれにタブレットでメモや図を追記しつつ,コロナなど様々な事情により教室に来ることができない学生向けにZoomで同時配信も行っています.また,例題の解のアニメーションを見せたり,解の可視化なども行い直感的な理解を促しています.さらに毎回ノート作成と演習問題解答を課題に出しています.TACTのフォーラムやレポートの中に質問を書くように促し,全ての質問に対する回答をTACTのフォーラムに全員向けに公開しています.ノートの作成は,学生が各自ちゃんと考えながら数式の計算をしたり,各自のパソコンにインストール不要なWolframAlphaなどの数式処理・グラフ描画Webアプリを使って解の可視化をするよう促しています.演習問題には解答例も付けて,各自で自己採点して自分が理解していなかった点をレポートに明記するように促しています.それらの総合的な学修に対して平常点を付けて(15回),TACTの成績表にフィードバックして各自の理解度を確認できるようにしています.

担当教員からのメッセージ

物理学はほぼすべての科学・技術の基礎となっています。また,物理学は記憶・記録の体系ではなく,単純な法則から多様な現象へと論理の幹や枝を伸ばす体系です。よって,その学修に際しては,自ら手を動かして,数学的にギャップのない論理の道筋をたどる体験が必須となります。その上で,さらにその論理の行き着く先の結果を表す数式の意味する物理的な内容を吟味することにより,真の理解への道が開かれます。この講義を通じて,現代社会・現代文明を支える物理学の巨人たち(ニュートン、他)の成功例を体感し,次世代の成功へとつなげていって欲しいと願っています。

教科書

教科書は指定しないが,毎回の授業で演習問題とその解答例を含む講義資料を配布する。

課外学修等

  • 授業で扱った範囲の演習問題ないしは文献資料や使用テキストを課外学修で消化しておくこと。
  • 授業後に毎回,宿題を課すので,締め切りまでに提出すること。

講義資料

01-1 講義計画と履修上の注意
01-2 古典力学の成り立ち
01-3 微積分
02-1 古典力学の位置付け
02-2 ベクトル
03-1 座標と座標系
03-2 質点の運動
04 運動の法則と運動方程式
05 保存力
06-1 物理量の単位と単位系
06-2 ニュートンの運動の法則(続)
06-3 演習問題:単振動と質量の相対測定
07-1 球殻による万有引力のポテンシャル
07-2 演習問題:単振り子と振り子の等時性
07-3 演習問題:単振動の一般解と減衰振動
07-4 演習問題:単振動の一般解と減衰振動 問5の補足
08 楕円
09 2次元平面上の中心力と運動方程式
10 ケプラーとニュートンの偉業
11 万有引力の法則からケプラーの法則へ
12 演習問題:抵抗をおよぼす媒質中での物体の運動
13 角運動量(再)
14 質点系
15 質点系(2)


クリエイティブ・コモンズ・ライセンス
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投稿日

September 01, 2023