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物理学

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令和２年度入学者 物理学
令和元年度以前入学者 物理学１
教員名 大西楢平
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 課題研究型授業（power point による講義資料や動画及びpdファイル等による詳細説明資料をBlackBoardで配信。)

Blackboard ID︓ 水曜４限→20200151
授業概要 自然現象の基本法則を概説する。原子のミクロな世界から、惑星、天体、宇宙全体のマクロの世界まで、基本法則の発見に至った実験や観測事実と、物理学的解釈による法則の意味を解説する。基本的な古典物理学（力学と電磁気学）に加えて量子論や相対論による古典論の修正と展開について概説する。また、それに基づいて理解できる身近な自然現象や最近観測されている宇宙の現象について説明する。
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学と電磁気学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。物理学における最も基本となる万有引力とクーロン力がどのように自然を構成しているのか色々な事例において学習する。また相対性理論や不確定性原理など古典物理学の修正と展開を理解して、現代物理学の基本的なものの考え方を習得する。
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)
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。
授業の方法 随時そのテーマに関連した実験や観測データを示し、それからどのような法則化がなされたかを説明する形式で行う。数式だけではなくできる限り可視化して、基本法則に基づいたシミュレーション結果を紹介する。またで実験や考え方のイメージを動画を用いて説明する。講義ノートをBlackBoardにファイルで掲載し、レポート作成のための資料とする。レポート課題はテーマごとに提示し解答例を示す。本授業の事前・事後学習は、各２時間の学習を目安とする。
履修条件 履修者は抽選。
授業計画
1 講義全体のガイダンスと参考文献等必要な情報の説明。
【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】第２回以降の授業に備え物理学に関する参考書を調べておくこと （２時間）
2 第１章 Ｇ（ニュートン力学）
１－１　ガリレイの落体の法則の問題点とその意義。
【事前学習】講義ノートの力と運動の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート１の作成の準備をする （２時間）
3 １－２　ニュートンの運動法則と万有引力：ニュートンとりんご。
　　　　ケプラーの法則と宇宙の観測。
【事前学習】講義ノートの力と運動の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート１の作成の準備をする （２時間）
4 １－３　遠心力について：月はなぜ落ちてこないか。慣性力について。重力と等価原理。
【事前学習】講義ノートの慣性系の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート１の作成の準備をする （２間時間）
5 １－４　力学的エネルギーと運動の保存則。温度の考え方。レポート課題１提出（A-3)。
【事前学習】講義ノートの運動の保存則の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】レポート１を作成 （２時間）
6 第２章 e（電子の発見） ２－１　クーロンの法則。電荷の定義。
【事前学習】講義ノートの電磁気学の電子の発見部分を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート２作成の準備をする （２時間）
7 ２－２　電気と磁気。磁気とは何か。
【事前学習】講義ノートの電磁気学のマクスウェルの方程式の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート２作成の準備をする （２時間）
8 ２－３　電磁波と光。黒体放射の考え方と宇宙の温度。レポート課題２を提出（A-3)。
【事前学習】講義ノートの電磁気学の放射熱の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】レポート２を作成する （２時間）
9 第３章　古典物理学の修正と現代物理学の基本原理。
３－１　c　(光の速度）一定の原理。マイケルソンーモーリーの実験。
【事前学習】講義ノートの特殊相対性理論の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート３の作成の準備をする （２時間）
10 ３－２　相対性原理。等価原理と時空の概念の拡張。質量とエネルギー。レポート課題３を提出（A-3)。
【事前学習】講義ノートの一般相対性理論の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート３の作成の準備をする （２時間）
11 ３−３　　h　（プランク定数）不確定性原理と量子力学。
【事前学習】講義ノートの量子力学の資料を理解すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート３の作成の準備をする （２時間）
12 ３－４　光の波動性と粒子性について。
　　　　レポート課題４を提出（A－４、A-5)。
【事前学習】講義ノートの相対性理論と量子力学を復習すること （２時間）
【事後学習】講義ノートを復習してレポート４の作成の準備をする （２時間）
13 これまでの内容のまとめと解説を行いレポート課題について説明。
【事前学習】よくわからない事項や問題の質問を準備すること。 （２時間）
【事後学習】レポート課題とレポート作成時の注意事項をよく理解すること　 （２時間）
14 講義内容（第１章～第３章）に関する課題について、質疑応答及びフィードバックを行う。レポート課題提出締め切り（A-3,A-4,A-5) 。
（A-3)
【事前学習】第２回～第１３回までの内容を復習すること （２時間）
【事後学習】未提出レポート作成 （２時間）
15 これまでの復習・解説を行い授業の理解を深める。
（A-3,A-4,A-5)
【事前学習】未提出のレポートをまとめること （２時間）
【事後学習】物理学の基本原理を復習すること （２時間）
その他
教科書 講義ノートを配布する。
参考書 朝永振一郎 『物理学読本』 みすず書房 1993年 第２版
リチャード•P•ファインマン　(1)坪井忠二　訳　(2)富山小太郎　訳　 『ファインマン物理学　(1),(2)』 岩波書店 1986年
リチャード•P•ファインマン　(3)宮島 龍興　訳　　 『ファインマン物理学　(3)』 岩波書店 1986年
須藤　靖  『ものの大きさ　自然の階層•宇宙の階層 』 東京大学出版 2008年
リサ・ランドール 『 ダークマターと恐竜絶滅 』 NHK出版  2016年
講義期間中に随時紹介。
成績評価の方法及び基準 レポート:評価基準は課題研究のオリジナリティ、及び自分の言葉で考えた内容を正確に表現できること(60%)、授業参画度:テーマごとの疑問点への質問等を評価する。(40%)
配布資料と講義内容を主としたレポート課題をテーマごとに講義期間中に出題する。課題の内容に即した解答のみを受け付ける。BlackBoardの連絡事項を常にチェックすること。
オフィスアワー 随時。
備考 配布資料の内容をよく理解すること。

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