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物理学

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令和７年度以降入学者 物理学
令和２年度以降入学者 物理学
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 前期 履修区分 選択
授業形態 対面授業
授業概要 物理は、自然界がどのような法則に従って動いているのかを探究する学問です。本授業では、物理を初めて学ぶ学生や高校物理を十分に履修していない学生にも配慮し、物理の基本的な考え方や法則をやさしく紹介します。
具体的には、「力と運動」「気体と熱」「波」「電気と磁気」「原子と光」といった高校物理の主要なテーマを、高校の授業形式にとらわれずに分かりやすく復習しつつ、大学レベルの視点から一歩進んだ内容も扱います。数式の扱いは最小限にとどめ、身近な現象や日常生活の例を多く用いることで、抽象的な概念を直感的に理解できるように進めます。
理系・文系を問わず、物理を通して自然の仕組みを理解する力を養い、科学的なものの見方を身につけることを目指す授業です。
授業のねらい・到達目標 本授業では、自然現象を理解する上で必須となる「力と運動」や「電気と磁気」といった古典物理学の基本概念を身につけ、自然界がどのような法則に基づいて成り立っているのかを理解することを目指します。しかし、古典物理学だけでは、新聞やニュースで紹介される最新の技術革新や現代科学の成果を十分に理解できない場合があります。そこで本授業では、さらに「原子と光」に代表される量子力学の基礎も取り上げ、ミクロの世界がどのような物理法則に従っているのかを学びます。
これらを通じて、身のまわりの現象から先端テクノロジーまでを、科学的な視点で考えられる力を育成します。数式の使用は最小限にとどめ、直感的に理解できるよう丁寧に解説するため、文系学生や高校物理を未履修の学生でも安心して学べる内容です。最終的には、自然現象をどの物理法則で説明できるかを自分で判断し、ミクロの世界の不思議をイメージできるようになることを到達目標とします。
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 本授業では、高校物理に見られるような公式の暗記や計算問題の解法を中心とした学習ではなく、身近な自然現象や物体の運動を題材として取り上げ、それらをどの物理法則で説明できるのかを考える力を養います。物理法則の基本的な使い方や考え方を丁寧に解説しますが、細かな計算テクニックの習得を目的とはしません。
対面授業では、パワーポイントを用いて視覚的に理解しやすい形で講義を進めます。対面での受講が困難な学生（学部が定めた条件を満たす学生）は、教員の許可を得たうえでオンデマンド形式で授業に参加することができます。オンデマンド授業は Canvas LMS を通して配信し、1 回の授業につき 15 分程度の動画を 2～3 本視聴して学習します。
受講後は、毎回 Canvas LMS 上で確認テストに取り組んでもらいます。質問がある場合は、授業終了後の時間帯やメールで受け付けます。授業中に出てきた言葉の意味が分からない場合や、物理の内容が理解しにくい場合には、学生一人ひとりの理解度に応じて個別にサポートします。
なお、事前・事後学習の時間はそれぞれおよそ 2 時間 を目安とします。授業中には出席を取り、積極的な参加を重視した授業運営を行います。
履修条件 本科目は 抽選科目に指定されています。定員を超えた場合は、大学が定める方式に従い CHIPS による抽選を実施します。抽選申請期間や手続き方法の詳細は COMITS2 に掲載されていますので、必ず確認してください。
本授業は、物理が苦手な理系学生や 科学に興味のある文系学生を主な対象としています。文系の学生も多く受講しているため、数式の使用は最小限にとどめ、イラストや具体的な例を用いて分かりやすく説明します。
なお、物理学科の学生は履修できません。
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 （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）
【担当教員】川上隆輝
【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）
【担当教員】川上隆輝
【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）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
4 光の波と粒子の二重性について講義する(A-3-1, A-4-1, A-5-1)
【事前学習】光電効果について調べる （2時間）
【事後学習】光の粒子性について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
5 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】原子の構造について調べる （2時間）
【事後学習】原子模型について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
6 「シュレディンガー方程式」について講義する(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】電子の干渉について調べる （2時間）
【事後学習】シュレディンガーの猫について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
7 不確定性原理について学ぶ(A-5-1)
【事前学習】レーザー光線でマクロの物質（ボール）とミクロの物質（酸素分子）の位置と運動量を測定したときの違いについて考える （2時間）
【事後学習】不確定性原理について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
8 量子コンピューターについて学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】量子コンピューターと通常のコンピューターの違いを調べる （2時間）
【事後学習】量子コンピューターについて説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
9 空が青い理由について学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】空が青い理由について考える （2時間）
【事後学習】夕焼けが赤くなる理由を説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
10 飛行機が空を飛べる理由について学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】飛行機が空を飛べる理由について考える。 （2時間）
【事後学習】揚力について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
11 身近な周りにある事柄を物理で説明できることを学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】圧力鍋を使うと調理時間を短くできる原理について調べる （2時間）
【事後学習】電磁調理器で温められる原理を説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
12 身のまわりの自然現象を物理を用いて学ぶ(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】地磁気が存在する理由を調べる （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）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
13 放射線と物理：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）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
14 放射線と物理：放射線の人体への影響を学ぶ。(A-3-1，A-4-1，A-5-1)
【事前学習】放射線の人体への影響を調べる （2時間）
【事後学習】放射線の扱い方について説明できるようにする （2時間）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
15 放射線と物理：身近にある放射線をどのように扱うかを学ぶ。最後に，これまで学んだ物理に関して学期末テストを行いフィードバックする(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）
【担当教員】川上隆輝
【授業形態】対面授業
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回のときに対面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，対面での授業に参加し，確認テストの答案を採点して総合的に判断する。(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減点する。
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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