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物理学

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令和2年度以降入学者 物理学
令和元年度以前入学者 物理学1
教員名 川上隆輝
単位数    2 学年 1~4 開講区分 文理学部
科目群 総合教育科目
学期 後期 履修区分 選択
授業の形態 オンデマンド型の遠隔授業(スライド資料配信)
Blackboard ID︓20210133
授業概要 物理は自然界のルールを探る学問であり,本授業では物理の基本的な法則や知識をやさしく紹介する。具体的には,「力と運動」,「気体と熱」,「波」,「電気と磁気」,「原子と光」といった高校の物理で学ぶ内容を復習しつつ,さらに一歩踏み込んだ大学レベルの内容をあまり数式を使わず,身近な現象を用いて解説する。
授業のねらい・到達目標 自然現象を理解する上で必須である「力と運動」と「電気と磁気」に関連した物理学の基本的概念を理解し,自然界の成り立ちを理解する。「力と運動」と「電気と磁気」は古典物理学と呼ばれるが,これを理解しただけでは,例えば,新聞の科学欄に掲載されるような物理に関連した最新のテクノロジーを駆使した製品や科学の発見の内容を理解することができないこともある。このような記事を理解できるようになるために「原子と光」のような量子力学と呼ばれるミクロの世界がどんな物理の法則に従っているかを学び,我々の日常の常識とは異なる不思議なミクロな物理の世界を理解し,イメージできるようにする必要がある。
この科目は文理学部のディプロマポリシーDP3,DP4,DP5及びカリキュラムポリシーCP3,CP4,CP5に対応している。
仮説に基づく課題や問題を提示し,客観的な情報を基に,論理的・批判的に考察することの重要性を説明できる。(A-3-1)
事象を注意深く観察して,解決すべき問題を認識できる。(A-4-1)
新しいことに挑戦する気持ちを持つことができる。(A-5-1)
授業の方法 授業の形式:【講義】
高校の物理の授業のような公式の暗記と問題の解き方を学ぶのではなく,身近な自然現象や物体の運動を取り上げて,その自然現象や物体の運動を説明する。物理法則の使い方や考え方を教えるが,細かな計算テクニックを教えることはあまりしない。
Blackboardを通して,オンデマンド教材を配信する(15分程度×2または3)。
受講生はその教材を視聴し,毎回,確認テストを受け解答する。
また,Blackbosrdの掲示板機能を通して「質問」の機会を提供する。
授業中に言葉の意味が分からなかったり,物理が理解できないときはBlackboardを通して質問してもらえれば学生のレベルに合わせて対応する。
本授業の事前・事後学習は、各2時間の学習を目安とする。
授業計画
1 ガイダンス(授業テーマや到達目標および授業の進め方について説明する。残りの時間で,授業を行う。授業の雰囲気を知ってもらい,受講するかどうかの判断材料にしてもらう)
【事前学習】シラバスの内容を事前に確認し、授業全体の流れを理解すること (2時間)
【事後学習】物体の運動について考察する (2時間)
2 力と運動:作用・反作用の法則について学ぶ
【事前学習】作用・反作用の法則について調べる (2時間)
【事後学習】運動量保存の法則について理解し,説明できるようにする (2時間)
3 力と運動:エネルギーと摩擦について学ぶ
【事前学習】物理で扱うエネルギーの種類について調べる (2時間)
【事後学習】摩擦や空気抵抗について理解し,説明できるようにする (2時間)
4 力と運動:ベルヌーイの定理と揚力について学ぶ
【事前学習】飛行機が飛べる理由を調べる (2時間)
【事後学習】空に浮かぶ熱気球と空を飛ぶ飛行機の違いについて理解し,説明できるようにする (2時間)
5 気体と熱:圧力について学ぶ
【事前学習】圧力の原理について調べる (2時間)
【事後学習】気体分子の運動の観点から圧力や温度について理解し,説明できるようにする (2時間)
6 気体と熱:状態方程式と熱機関について学ぶ
【事前学習】熱エネルギーを運動エネルギーに変換する方法を調べる (2時間)
【事後学習】効率よくエネルギーを電気に変える方法について考える (2時間)
7 波:光と音について学ぶ
【事前学習】光や音などの様々な波を横波と縦波で分類する (2時間)
【事後学習】横波と縦波の性質を理解し,説明できるようにする (2時間)
8 電気と磁気:電場と磁場について学ぶ
【事前学習】静電気力と磁気力の違いについて調べる (2時間)
【事後学習】物理の世界で空間の性質をあらわす「場」についてイメージできるようにする (2時間)
9 電気と磁気:電気で磁石ができることを学ぶ
【事前学習】磁石は何でできているかについて調べる (2時間)
【事後学習】電気で磁石ができ,磁石から電気が取り出せることを理解し,説明できるようにする (2時間)
10 原子と光:ウィーンの変位則とプランクの「量子仮説」について学ぶ
【事前学習】天体の表面温度の測定の仕方について調べる (2時間)
【事後学習】光を発する粒子の振動のエネルギーは,とびとびの不連続の値しかとらないことをイメージできるようにする (2時間)
11 原子と光:「波と粒子の二重性」について学ぶ
【事前学習】光が波ではなく,粒子の振る舞いをする現象を調べる (2時間)
【事後学習】「波と粒子の二重性」についてイメージできるようにする (2時間)
12 原子と光:量子論的な原子模型について学ぶ
【事前学習】電子が原子核のまわりをまわる粒子であるとなぜ安定した軌道にならないのかについて調べる (2時間)
【事後学習】電子を粒子ではなく波として扱うと説明できる現象を理解し,説明できるようにする (2時間)
13 原子と光:放射能に関する単位について学ぶ
【事前学習】放射線の種類を調べ,分類する (2時間)
【事後学習】放射能に関する単位について理解し,説明できるようにする (2時間)
14 原子と光:放射線の物質との反応について学ぶ
【事前学習】放射線を物質にあてるとどのような反応を起こすかについて調べる (2時間)
【事後学習】放射線の性質を理解し,説明できるようにする (2時間)
15 まとめ:これまでの復習・解説を行い,授業内テストを行う
【事前学習】これまでの授業を復習する (2時間)
【事後学習】日常の様々な現象を物理を用いてイメージできるようにする (2時間)
その他
成績評価の方法及び基準 授業内テスト:第15回のときに授業内テストを行う。(30%)、授業参画度:第1回から第14回は,オンデマンド教材の視聴状況と確認テストの解答状況を授業参画度として評価する。(70%)
授業内テストは他の受講生の解答を参考にしなければ,何を参照にしても構わない。
確認テストは期日を設けて提出してもらう。確認テストの提出が遅延になった場合は出席としては扱わない。
出席回数が十分でない場合は成績評価の対象としない。
オフィスアワー Blackboardを通しての質問などを受ける。

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