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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
授業形態 対面授業
Blackboard ID 20233020
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高校の授業のような形式にとらわれず復習しつつ，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ことを目標とする。
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)
授業の形式 講義
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。
対面授業は，パワーポイントを使って授業を行う。
対面授業への対面参加が困難な学生（学部が定めた条件に合致する学生）は，教員の許可をうけて，オンデマンド型で授業に参加することができる。オンデマンドでの授業は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程度）。
受講生は授業を受講した後に，毎回，Blackboardを用いて確認テストを解いてもらう。
質問がある場合は，授業終了後またはメールで受けつける。
授業中に用いた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，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。
履修条件 「CHIPSによる抽選を行う」

物理が不得意な理系の学生や文系の学生向き。
抽選科目に指定する。本授業を希望する学生は教室定員を上回るほど多くはないが，昨年度は，他の抽選科目で落選した学生が後から殺到し，教室定員を上回る学生が履修することになり，本来行うはずであった対面授業がうまく機能しなかった。本年度は抽選を行い，本授業を希望する学生の授業環境を整える。
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，次週から授業で展開するミクロな物理の世界を垣間見てもらうが，日常生活とかけ離れ，普段の生活と考え方を切り替える必要がある場面が度々登場する。このようなミクロな世界の物理を学ぶことに興味を持ち，授業に出席する意義が見いだせるか判断する材料にしてもらう）(A-5-1)
【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】ミクロの世界とマクロの世界の違いを考察する （2時間）
【授業形態】対面授業
2 量子論を理解するために必要な二つの重要な事項「波と粒子の二重性」と「状態の重ね合わせ」について講義する(A-3-1, A-4-1, A-5-1)
【事前学習】光の干渉について調べる （2時間）
【事後学習】波の性質について波長で分類しその性質を説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
3 プランクの「量子仮説」について講義する(A-3-1, A-4-1, A-5-1)
【事前学習】黒体放射とは何かについて調べる （2時間）
【事後学習】「量子仮説」の考え方のどのような部分が革新的であるかについて説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
4 原子模型について講義する(A-3-1, A-4-1, A-5-1)
【事前学習】ラザフォードの原子模型とは何かについて調べる （2時間）
【事後学習】電子を粒子として考えると，電子が原子核のまわりをまわり続けることができない理由を説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
5 「シュレーディンガー方程式」について講義する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】シュレーディンガーはどのような発見をした物理学者かについて調べる （2時間）
【事後学習】「シュレーディンガーのネコ」とはどのような思考実験かについて説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
6 「量子コンピューター」について講義する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】通常のコンピューターと量子コンピューターの違いについて調べる （2時間）
【事後学習】「量子ビット」とはどのようなものかについて説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
7 空の色：光の性質について学ぶ(A-5-1)
【事前学習】空の色は何で決まるか考える。 （2時間）
【事後学習】空や雲の色について考察する （2時間）
【授業形態】対面授業
8 揚力と浮力：簡単な流体力学と気体の運動について学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【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）
【授業形態】対面授業
9 物理とスポーツ(1,2,3,4)：熱力学や流体力学を用いて，スキューバダイビング，波乗り，変化球について学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】スキーのジャンプの着地点が斜面になっているのはなぜか考える （2時間）
【事後学習】水の相図を理解して，スキー板やスノーボードが雪の上を滑ることができる原理を説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
10 身のまわりの物理(1,2,3,4)：熱機関や結晶構造について学び，冷蔵庫，エアホッケー，鉛筆と消しゴムについて理解する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】冷蔵庫の中がなぜ冷えるのかについて考える。 （2時間）
【事後学習】鉛筆で文字が書ける原理を理解し，説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
11 物理と自然現象(1,2,3,4)：発光現象や凝縮熱を学び，オーロラとフェーン現象について理解する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】発光現象とは何かについて調べる （2時間）
【事後学習】オーロラが現れる原理を理解し，説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
12 リニアモーターカーと磁石：磁石の性質を学び，リニアモーターカーが車輪で走る鉄道より速く走行できることを理解する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】リニアモーターカーの走行原理を調べる （2時間）
【事後学習】リニアモーターカーが走行できる原理を理解し，説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
13 LEDと光ファイバー：光が発生する原理を理解する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】光を発生させる装置にはどのような種類があるか調べる （2時間）
【事後学習】LEDの原理を理解し，説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
14 放射線と物理(1,2,3,4)：原子核について学び，放射線の種類を理解する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】放射線について調べる （2時間）
【事後学習】α線，β線，γ線がどのようなものでできているか理解し，それぞれの性質について説明できるようにする （2時間）
【授業形態】対面授業
15 放射線と物理(5)：放射線の人体への影響を学ぶ。最後に，これまで学んだ物理に関して学期末テストを行う(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【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）
【授業形態】オンデマンド型授業
その他
教科書 なし
参考書 参考書が必要な学生はメールで連絡をしてもらえれば対応する。
成績評価の方法及び基準 授業内テスト:第15回のときにオンデマンド型授業で学期末テストを行う。(30%)、授業参画度:第1回から第14回は，対面授業の出席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%)
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扱いしないこともある。
教員の許可をもらってオンデマンド型で受講する学生は，授業の教材の視聴状況と確認テストの得点を総合的に評価して授業参画度とする。
オフィスアワー 対面の場合は授業終了後，オンデマンドの場合はメールで質問を受ける。

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