力学1のシラバス情報

科目名称
Course title(Japanese)
力学1 科目番号
Course number
12PHMEC101
科目名称(英語)
Course title(English)
Classical Mechanics 1
授業名称
Class name
力学1
教員名 松下 恭子
Instructor
開講年度学期 2022年度 後期
Year/Semester
曜日時限 火曜2限 水曜4限
Class hours
開講学科
Department
理学部第一部 物理学科
外国語のみの科目
(使用言語)
Course in only foreign
languages (languages)
-
単位
Course credit
4.0 授業の主な実施形態
Main class format
ブレンド型授業/Blended format
概要
Descriptions
物理学では、現象を数量化して方程式で表わすことが非常に重要になる。力学1は高校物理から大学物理への橋渡しとして、自然現象を数理的に扱うことにより、そこから法則を見いだす物理学の方法を学ぶ。
目的
Objectives
力学の数式的な取り扱いとその物理的考え方の基本を理解する。

本学科のカリキュラム・ポリシー5「基礎に関する必修科目」となる。また、本学科ルーブリックの評価軸1の「基礎学力」の項目に該当する科目である。
到達目標
Outcomes
1. 質点の運動を微分方程式で表し、それを解くことにより運動を記述できるようになる。
2. 振動現象を定量的に扱うことができるようになる。
3. ケプラーの法則の数学的表現とその物理的な意味がわかるようになる。
4. 運動座標系における運動の扱いができるようになる。 
履修上の注意
Course notes prerequisites
基礎科目なので授業には必ず出席すること。
アクティブ・ラーニング科目
Teaching type(Active Learning)
課題に対する作文
Essay
- 小テストの実施
Quiz type test
ディベート・ディスカッション
Debate/Discussion
- グループワーク
Group work
-
プレゼンテーション
Presentation
- 反転授業
Flipped classroom
-
その他(自由記述)
Other(Describe)
-
準備学習・復習
Preparation and review
各授業で扱う教科書の単元が示されているので、事前に1時間程度教科書をよく読んでおくこと。
講義は板書が中心であるが、講義内容のポイントをまとめたスライドをLETUSに掲載しておくので、
講義前に印刷する、タブレット、PCで閲覧できるなどの準備を行うこと。
講義ノートやスライドを元に1時間程度復習しておくこと
成績評価方法
Performance grading
policy
前半と後半の到達度評価試験(3回)と授業内演習や小テストの成績を中心に評価する。
到達度評価試験(3回):80点
授業内演習や小テスト:20点

[フィードバック方法]
課題はLETUSから返却を行う
解答については講義中に解説を行うかLETUSに解答例を掲載する
学修成果の評価
Evaluation of academic
achievement
・S:到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A:到達目標を十分に達成している
・B:到達目標を達成している
・C:到達目標を最低限達成している
・D:到達目標を達成していない
・-:学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S:Achieved outcomes, excellent result
・A:Achieved outcomes, good result
・B:Achieved outcomes
・C:Minimally achieved outcomes
・D:Did not achieve outcomes
・-:Failed to meet even the minimal requirements for evaluation
教科書
Textbooks/Readings
・教科書を使用する場合は、MyKiTS(教科書販売サイト)から検索・購入可能ですので以下のURLにアクセスしてください。
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
 
・Search and purchase the necessary textbooks from MyKiTS (textbook sales site) with the link below.
https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/
参考書・その他資料
Reference and other materials
物理入門コース/演習 1 例解力学演習 戸田盛和、渡辺慎介著(岩波書店)
物理学I 物理学 編集委員会編  (丸善出版)

授業計画
Class plan
各項目の括弧内は教科書「力学」戸田盛和 著(岩波書店)の節に対応する.講義と演習の内容と順序は変更する場合がある.

1 講義の概観と運動(1-1,1-2, 1-3)
講義の全体像と、空間、位置、速度、加速度の関係、特に微分と積分の関係を理解する
2 運動の法則(2-1 慣性,2-2 運動の法則,2-3 作用・反作用の法則,2-4 運動量と力積 )
ニュートンの運動の法則を理解し、運動方程式から運動量と力積の関係を導ける
     運動量と力積を利用した演習問題を解ける
3 運動とエネルギー 1 (3-1 直線上の運動, 3-2 斜面上の運動)
1次元の運動を微分方程式を用いて表し、解くことができる
4 運動とエネルギー 2 (3-5 2次元運動 3-3 単振動)
放物運動、一次元の単振動の運動方程式を表し、解くことができる
5 運動とエネルギー 3 (3-4 1次元の運動とエネルギー)
運動方程式からエネルギー保存則を導き、運動エネルギーとポテンシャルエネルギーを理解できる
エネルギー保存則を利用した演習問題を解ける
6 減衰振動 (物理学I 2.1.5)
減衰振動の運動方程式から解を導ける。 減衰振動の特性を理解する
7 減衰振動
    減衰振動の演習問題を解ける
8 強制振動(物理学I 2.1.6, 2.1.7)
強制振動の数学的扱いを学び,共振現象について理解する. 
9 運動とエネルギー4 (3-6 円運動, 3-8 仕事と運動エネルギー)
平面極座標による運動の表記を理解して、円運動などの演習問題を解けるようになる
  仕事を線積分により表現し,運動エネルギーと仕事との関係を理解できる.
10 運動とエネルギー5 (3-9 力のポテンシャルと力学的エネルギーの保存)
力学的エネルギー保存の法則理解し、利用して、演習問題を解ける
11 運動の法則・運動とエネルギーのまとめ   
運動の法則,運動とエネルギーに関する目標の到達度を試験により評価する.
12 惑星の運動と中心力1 (4-3 中心力と平面極座標)
平面極座標系での速度、加速度、運動エネルギー、角運動量
13 角運動量 (5 角運動量)
質点の運動に関して角運動量と力のモーメントの関係、角運動量保存則を理解する
14  惑星の運動と中心力 2 (4-1 ケプラーの法則,4-2 円・楕円・放物線・双曲線)
ケプラーの法則を学び,その数学的扱いのための準備をする.
円錐曲線,特に楕円の数学的表現を理解する.
15  惑星の運動と中心力 3 (4-4 ケプラーの法則から太陽の引力を導く)
楕円軌道から万有引力を導ける.
16 惑星の運動と中心力 4 (4-5 太陽の引力から惑星の運動を導く)
万有引力の法則から軌道方程式を導ける
17 惑星の運動と中心力 5 (4-6 惑星位置の時間変化)
力学的エネルギーと離心率,軌道の関係を理解できる.
18 惑星の運動と中心力 6 (4-8 クーロン力による散乱)
散乱における衝突パラメータを理解できる.
19 惑星の運動と中心力 7 (4-7 球体の物体によるポテンシャル)
 球対称の場合のポテンシャルについて理解する
20 惑星の運動と中心力のまとめ   
     惑星の運動に関する目標の到達度を試験により評価する.
21  質点系の運動 1 (6-1 運動量保存の法則,6-2 2体問題)
質点系の概念を理解し,質点系の運動方程式を記述できる.2体問題の扱い方を学ぶ.
22  質点系の運動 2 (6-3 運動エネルギー,6-4 角運動量)
質点系の運動エネルギーに対する保存則を導ける
23 質点系の運動 3 (6-4 角運動量)
質点系の角運動量に関する保存則を理解できる.
24 質点系の運動 4
 質点系の運動の演習問題を解ける
25  相対運動 1 (8-1 回転しない座標系,8-2 重心系と実験室系)
ガリレイ変換を理解する.重心系で運動を表現できる.
26  相対運動 2 (8-4 回転座標系)
     回転座標系での導関数と運動方程式を理解する.
27 相対運動 3 (8-6 運動座標系に対する運動方程式)
     運動座標系に対する運動方程式の導き方を理解する
28 相対運動 4 (8-7 地表近くでの運動)
     地球の自転の影響を入れた運動方程式を理解する
29 相対運動 5 (8-7 地表近くでの運動)
     高い塔からの落下運動やフーコーの振り子を数学的に扱える.
30  到達度評価試験と解説   
      質点系の運動,相対運動に関する目標の到達度を試験により評価するとともに、試験に対する解説を行う。
教職課程
Teacher-training course
本科目は、教育職員免許状取得(教科:理科)に必要な教科に関する科目の「物理学」区分に該当します。
ただし、教科に関する科目区分については、入学年度により異なるため、各自、入学年度または適用となる年度の学修簿により確認をしてください。
実務経験
Practical experience
-
教育用ソフトウェア
Educational software
-
備考
Remarks
991278W
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