【 2005 年度 授業概要】

科　　　目			物理 ( Physics )
担当教員			大多喜 重明
対象学年等			機械工学科・2年B組・通年・必修・3単位
学習・教育 目標			工学系複合プログラム	ＪＡＢＥＥ基準１（１）
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授業の概要 と方針			物理的な事物・現象についての観察、実験や課題研究などを通して、物理学的に探究する能力と態度を育てるとともに基本的な概念や原理・法則の理解を深め、それを活用する能力を育成する。第二学年では、演示実験を行いながら、熱力、波動、電磁気、原子物理の基礎を教授する。
到 達 目 標		1	授業計画に記した授業内容を理解し、実験などで、その活用ができる。
		2	真の平均値が得られる量と原理的にそれが得られない量の区別ができ、それぞれの誤差の見積もりができる。
		3	図書館や情報センター等を利用して必要な情報を入手し、課題についての説明が自分のことばを取り入れて出来る。
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評 価 方 法 と 基 準	到 達 目 標 毎	1	中間・定期試験とレポートで、授業内容の理解度を評価する。試験では、基礎40%、応用60%の割合で出題し、70%正答を標準とする。学生実験とレポートで、その活用を評価する。
		2	公差（母平均の区間推定）と誤差の伝播則を理解し、計算が出来る。レポートで評価する。
		3	図書館や情報センター等を利用して必要な情報を入手し、課題についての説明ができる。
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	総 合 評 価		評価は試験成績７０％、レポートおよび授業中の演習３０％の割合で総合評価する。
テキスト			「高専の物理[第５版]」和達三樹監修（森北出版） 「高専の物理問題集[第３版]」田中冨士男編著（森北出版）
参考書			「物理の基礎」長岡洋介著（東京数学社） 「理化学辞典」長倉三郎他編集（岩波書店） 「理科年表」国立天文台編集（丸善）
関連科目
履修上の 注意事項			テキストに従って、授業を進めるので、予習をすること。問題演習を行い、学んだことを定着させることも大切である。授業では数式をよく使う、また、人の考えを受け取る力と自分の考えを伝える力も必要である。「数学」や「国語」もよく勉強すること。

【授業計画（ 物理 ）】

週	上段：テーマ／下段：内容（目標、準備など）
1	温度と熱
	物体が熱い冷たいという人間の感覚を数値として表したものが温度である。温度を測る方法、温度とは何かについて考える。
2	熱量
	前回で学んだように、熱量はエネルギーの一つの形態である。熱容量と比熱に加えて、固体と液体の膨張率について教授する。
3	気体の運動１(理想気体の法則)
	温度や熱量が分子の運動とどのように関係があるかを考える。気体の状態を表す圧力、体積、温度は互いに独立な量ではなく、このうち２つが決まるとそれに応じて、残りの１つが決まる。このことについて、教授する。
4	気体の運動２(気体の分子運動)
	分子の運動を詳しく調べることによって、温度、圧力、熱量の出入りといった巨視的な量と微視的な分子運動とのがよりはっきりする。ここではもっとも取り扱いが簡単な理想気体について考える。
5	内部エネルギー、熱力学の第１法則
	摩擦があるときには、力学的エネルギーが減少する。これはエネルギーが消滅するのではなく、熱エネルギーに転化するのである。熱エネルギーまで含まると、エネルギーは増えたり減ったりせず、保存する。このことについて教授する。
6	熱力学過程、熱力学の第２法則
	気体の加熱・冷却、圧縮・膨張による状態の変化を熱力学過程という。ガソリンエンジンや蒸気機関などの熱機関は、熱力学過程によって、熱エネルギーを仕事に変える。熱エネルギーを、すべて、仕事に変えることが出来るだろうか。このことについて考える。
7	学生実験(細線直径の測定、公差)
	目盛りを読んで直接測定する量（直接測定量）と、測定理論式にその結果を代入して計算で求める量（間接測定量）がある。公差の復習とともに、このことについて教授する。（実験題目は現在開発中の題目に変更することがある。また、実験はレポートを課すので、試験直前週にならないよう実施日を調整する。）
8	中間試験とその解説
	試験とその解説を行う。
9	横波と縦波、正弦波、重ね合わせの原理
	波には、波を伝える媒質の各点の振動方向と波の進行方向が垂直な横波とそれが平行な縦波がある。媒質の変位が位置と時刻の正弦関数で表される波を正弦波という。二つの波が重なったとき、媒質の変位はどうなるか。これらについて教授する。
10	反射による波の位相の変化、定常波
	反射による波の位相の変化、右にも左にも進まい定常波について教授する。
11	干渉、回折、反射、屈折
	水面に出来るの波の干渉、回折、反射と屈折について、ホイヘンスの原理とともに教授する。
12	音波１(うなり、共鳴)
	これまでに学んだ波性質から、うなり、共鳴などを考える。
13	音波２(ドップラー効果)
	緊急車両がサイレンを鳴らして近づくときと遠ざかるときでは、音の高さが異なる。このことについて考える。
14	光波１(反射、屈折、回折、干渉)
	虹はなぜ出来るか。シャボン玉に色が付くのはなぜか。光波について、反射、屈折、回折、干渉を考える。
15	光波２(偏光、分散、散乱)
	光は横波であるが、自然光は進行方向に垂直な面であらゆる方向に振動している。一つの方向に振動が偏った光をつくるとどのようなことが起きるだろうか。また、夕日は赤く、空はなぜ青いのか。これらについて教授する。
16	光学機器(レンズ、レーザー)
	鏡、めがね、光ファイバー、レーザーなどの光学機器について解説する。
17	静電界１(静電気力、電界１)
	毛皮で琥珀を摩擦すると紙片などを引き付けたり、ある種の鉱石が鉄を引き付けたりすることは紀元前のギリシャ時代から知られていた。電気と磁気の科学的な研究は17世紀ごろから始まり、現在、多種多様な電気電子機器を生み出した。この回では、静電気力について考える。
18	静電界２(電界２、電位差)
	電気を帯びた物体に電気力を及ぼす性質をもつ空間を電界または電場という。電界は大きさ（強さ）と向きをもつ電界ベクトルで表される。電界、ガウスの定理、電位差について教授する。
19	静電界３(コンデンサー)
	一対の導体（電気をよく通す物質）を対向させて、導体に電気を蓄える装置をコンデンサーという。コンデンサーの性質について教授する。
20	直流１(電圧と電流、直流回路１)
	オウムの法則の復習、キルヒホッフの法則の紹介（予習が出来る程度）、抵抗の性質の説明を行う。
21	直流２(直流回路２、半導体)
	キルヒホッフの法則と半導体について教授する。
22	電流と磁界１(磁界、磁力線)
	電気を帯びたもののまわりの空間には電界があることを学んだ。同様に、磁気を帯びたもののまわりには磁界ができる。また、電磁石のように、電流のまわりにも磁界ができる。これらについて考える。
23	中間試験とその解説
	試験とその解説を行う。
24	電流と磁界２(ローレンツ力)
	フレミングの左手の法則（中指が電流、人差し指が磁界、親指が力）を既に知っている学生も多いが、このことと磁界中を運動する荷電粒子にはたらく力（ローレンツ力）について教授する。
25	電磁誘導の法則、相互誘導、自己誘導
	ファラデーは、一定の強さの磁界のまわりには電流が発生せず、磁界が変化したときにそばにおかれたコイルに電流が流れることを見出した。この現象を電磁誘導という。このことについて教授する。
26	交流回路、電磁波
	抵抗、コイル、コンデンサーからなる簡単な回路に交流電圧を加えたときの様子について考える。自己誘導のため、コイルは抵抗と同じ働きをする。また、コンデンサーは交流を通す。そのときの抵抗値（リアクタンス）などについて教授する。
27	学生実験(ボルダの振り子、誤差伝播)
	実験値には、直接測定量と間接測定量がことを前期に学んだ。間接測定量について、誤差の伝播則を教授する。（実験題目は現在開発中の題目に変更することがある。また、実験はレポートを課すので、試験直前週にならないよう実施日を調整する。）
28	電子と光
	光の波動性と電子の粒子性について学んだ。ここでは、どちらも波動性と粒子性をあわせ持つことを教授する。
29	原子と原子核
	原子は原子核と電子からなり、原子核は陽子と中性子からなる。水素原子の構造、放射能や核エネルギーについて教授する。
30	素粒子
	陽子と中性子からなる原子核は陽子間の電気的斥力よりはるかに強い核力によってまとまっていることを学んだ。ここでは、核力がどうして生じるかと共に、素粒子とそれを構成すると考えらている基本粒子（クォーク）について教授する。
備 考	中間試験・定期試験を実施する。