Web Syllabus(講義概要)
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物理学
英文名Physics
科目概要2024年度 通年/4単位
授業対象[選択]RT専攻 火4
科目責任者古川 裕之
担当者古川 裕之※
備考L101-GN01

授業の目的

物理学の基本的概念および原理を体系的に学び、今日の科学技術、特に生命科学や医療分野で物理学がどのように適用されているかについての認識と理解を深める。そして、より普遍的な自然観、価値観を形成し、科学技術の利用とその方向性について、より的確に判断する力が養われることを目標とする。

教育内容

自然を支配する物理学の基本的法則のうち、力学、流体、波動、電磁気、原子などの分野について身近な現象や応用例を具体的に挙げ、演示実験等で体験しながら、数学的手法に偏らず直感的に物理法則が理解できるように講義する。

教育方法

【この授業は全て対面で実施します】
パワーポイントを用いて物理法則や計算方法を説明した後、関連する問題の演習とその解説を行う。そして、4~5回の講義毎にレポート課題を課し(全6回)、分野ごとの習熟度を確認する。また、物理法則の意味や内容の理解を深めるため、演示実験やコンピューター・シミュレーションを適宜行う。講義内容のほとんどは教科書に沿って進めるが、配布資料を用いて説明することもある。【フィードバックの方法】講義中に解いた演習プリントは講義終了時に回収(Google Classroomに提出)し、次回の講義冒頭におさらいする。また、質問もGoogle Classroomに投稿してもらい、次回の講義冒頭に回答する。そして、レポートは添削し、全て返却する。
【Google Classroomクラスコード】lygrto3

準備学習(予習・復習)

【授業時間外に必要な学習の時間:4時間】
予習(1時間30分):講義前に教科書の該当部分や配布資料に目を通し、講義内容の概要を把握しておくこと。そして、途中の式変形や例題の解答は自身の手を動かして確認しておくこと。
復習(2時間30分):講義後はノートや配布資料の見直しと要点の整理を行い、教科書・参考書の問題や配布された演習問題を解くこと。

授業内容(シラバス)

担当者項目内容
1古川 裕之
単位と次元
授業目標、授業方法、成績評価の説明。物理量の基本単位、次元、不確かさ。
2古川 裕之
力のつり合い
力の合成と分解、作用反作用、重力、弾性力、張力、抗力、静止摩擦力、動摩擦力。
3古川 裕之
大きさのある物体1
ベクトルの内積と外積、剛体にはたらく力、力のモーメント、関節や筋肉による力のつり合い、重心。
4古川 裕之
大きさのある物体2
物体の変形、応力、ひずみ、ヤング率、ポアソン比、体積弾性率、剛性率。
5古川 裕之
運動の表し方
平均の速さ、瞬間の速さ、速度、移動距離、平均の加速度、瞬間の加速度、相対速度。
6古川 裕之
運動の法則
ニュートンの運動の3法則、1次元の等加速度直線運動。
7古川 裕之
いろいろな運動1
斜方投射、放物運動、摩擦力がはたらく場合の運動、空気抵抗がはたらく場合の運動。
8古川 裕之
いろいろな運動2
角加速度、等速円運動、惑星の運動。
9古川 裕之
いろいろな運動3
単振動、単振り子。
10古川 裕之
仕事とエネルギー
仕事、仕事率、運動エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギー、力学的エネルギーの保存則。
11古川 裕之
剛体の運動
剛体の回転、慣性モーメント、剛体の平面運動。
12古川 裕之
運動量
運動量、力積、運動量保存の法則、はね返り係数。
13古川 裕之
流体の表し方
圧力、大気圧、血圧計、パスカルの原理、アルキメデスの原理、ベルヌーイの定理、トリチェリの定理、粘性のある流体の運動。
14古川 裕之
問題演習1
前期に学習した内容についての演習を行う。
15古川 裕之
前期のまとめ
前期のまとめを行う。
16古川 裕之
波の表し方
波の性質、正弦波、横波、縦波、波のエネルギー。
17古川 裕之
波の進み方
波の重ね合わせ、定常波、波の反射、ホイヘンスの原理、波の回折、波の干渉。
18古川 裕之
音波1
音の3要素、弦の振動、気柱の振動。
19古川 裕之
音波2
ドップラー効果、超音波血流計。
20古川 裕之
光波1、光波2
光のいろいろな性質(反射、屈折、散乱、偏光)、光の干渉。
21古川 裕之
光波3、レンズの性質
レーザ、レンズの結像公式、人眼の構造とはたらき。
22古川 裕之
静電場
電荷、クーロンの法則、物質の電気的性質、電場、電気力線、電位。
23古川 裕之
電流と磁場1
電流、導体内の電場と電流、ジュール熱、オームの法則。
24古川 裕之
電流と磁場2
磁気力、磁場、磁力線、物質の磁気的性質、電流の作る磁場、ローレンツ力、電磁誘導の法則。
25古川 裕之
直流回路
直流電源、電気抵抗、コンデンサー、キルヒホッフの法則、時定数。
26古川 裕之
交流回路
交流電源、実効値、リアクタンス、インダクタンス、共振。
27古川 裕之
光と電子
光電効果、光量子仮説、X線、コンプトン効果、電子の波動性。
28古川 裕之
原子核と放射線
原子の構造、原子核、原子核崩壊と放射線、半減期、放射線の利用。
29古川 裕之
問題演習2
後期に学習した内容についての演習を行う。
30古川 裕之
後期のまとめ
後期のまとめを行う。
No. 1
担当者
古川 裕之
項目
単位と次元
内容
授業目標、授業方法、成績評価の説明。物理量の基本単位、次元、不確かさ。
No. 2
担当者
古川 裕之
項目
力のつり合い
内容
力の合成と分解、作用反作用、重力、弾性力、張力、抗力、静止摩擦力、動摩擦力。
No. 3
担当者
古川 裕之
項目
大きさのある物体1
内容
ベクトルの内積と外積、剛体にはたらく力、力のモーメント、関節や筋肉による力のつり合い、重心。
No. 4
担当者
古川 裕之
項目
大きさのある物体2
内容
物体の変形、応力、ひずみ、ヤング率、ポアソン比、体積弾性率、剛性率。
No. 5
担当者
古川 裕之
項目
運動の表し方
内容
平均の速さ、瞬間の速さ、速度、移動距離、平均の加速度、瞬間の加速度、相対速度。
No. 6
担当者
古川 裕之
項目
運動の法則
内容
ニュートンの運動の3法則、1次元の等加速度直線運動。
No. 7
担当者
古川 裕之
項目
いろいろな運動1
内容
斜方投射、放物運動、摩擦力がはたらく場合の運動、空気抵抗がはたらく場合の運動。
No. 8
担当者
古川 裕之
項目
いろいろな運動2
内容
角加速度、等速円運動、惑星の運動。
No. 9
担当者
古川 裕之
項目
いろいろな運動3
内容
単振動、単振り子。
No. 10
担当者
古川 裕之
項目
仕事とエネルギー
内容
仕事、仕事率、運動エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギー、力学的エネルギーの保存則。
No. 11
担当者
古川 裕之
項目
剛体の運動
内容
剛体の回転、慣性モーメント、剛体の平面運動。
No. 12
担当者
古川 裕之
項目
運動量
内容
運動量、力積、運動量保存の法則、はね返り係数。
No. 13
担当者
古川 裕之
項目
流体の表し方
内容
圧力、大気圧、血圧計、パスカルの原理、アルキメデスの原理、ベルヌーイの定理、トリチェリの定理、粘性のある流体の運動。
No. 14
担当者
古川 裕之
項目
問題演習1
内容
前期に学習した内容についての演習を行う。
No. 15
担当者
古川 裕之
項目
前期のまとめ
内容
前期のまとめを行う。
No. 16
担当者
古川 裕之
項目
波の表し方
内容
波の性質、正弦波、横波、縦波、波のエネルギー。
No. 17
担当者
古川 裕之
項目
波の進み方
内容
波の重ね合わせ、定常波、波の反射、ホイヘンスの原理、波の回折、波の干渉。
No. 18
担当者
古川 裕之
項目
音波1
内容
音の3要素、弦の振動、気柱の振動。
No. 19
担当者
古川 裕之
項目
音波2
内容
ドップラー効果、超音波血流計。
No. 20
担当者
古川 裕之
項目
光波1、光波2
内容
光のいろいろな性質(反射、屈折、散乱、偏光)、光の干渉。
No. 21
担当者
古川 裕之
項目
光波3、レンズの性質
内容
レーザ、レンズの結像公式、人眼の構造とはたらき。
No. 22
担当者
古川 裕之
項目
静電場
内容
電荷、クーロンの法則、物質の電気的性質、電場、電気力線、電位。
No. 23
担当者
古川 裕之
項目
電流と磁場1
内容
電流、導体内の電場と電流、ジュール熱、オームの法則。
No. 24
担当者
古川 裕之
項目
電流と磁場2
内容
磁気力、磁場、磁力線、物質の磁気的性質、電流の作る磁場、ローレンツ力、電磁誘導の法則。
No. 25
担当者
古川 裕之
項目
直流回路
内容
直流電源、電気抵抗、コンデンサー、キルヒホッフの法則、時定数。
No. 26
担当者
古川 裕之
項目
交流回路
内容
交流電源、実効値、リアクタンス、インダクタンス、共振。
No. 27
担当者
古川 裕之
項目
光と電子
内容
光電効果、光量子仮説、X線、コンプトン効果、電子の波動性。
No. 28
担当者
古川 裕之
項目
原子核と放射線
内容
原子の構造、原子核、原子核崩壊と放射線、半減期、放射線の利用。
No. 29
担当者
古川 裕之
項目
問題演習2
内容
後期に学習した内容についての演習を行う。
No. 30
担当者
古川 裕之
項目
後期のまとめ
内容
後期のまとめを行う。

到達目標

万有引力の法則、運動の法則、運動量保存の法則、力学的エネルギー保存の法則、ベルヌーイの法則、波の重ね合わせの原理、電気量の保存則、クーロンの法則などの物理学の基本的法則を、式や言葉を用いて説明することができる。また、いろいろな物理量の単位と定義を説明することができると共に、スカラー量とベクトル量を区別し、計算も行うことができる。

成績評価の方法と基準

試験方法:筆記試験 実施時期:試験期間内
前期・後期試験60%、レポート12%、授業態度28%を合計して評価する。なお、欠席は減点する。

学生へのメッセージ(その他注意等)

講義はパワーポイントを用いて行いますが、物理学の利用例や煩雑な計算は板書も併用して説明しますので、要点はノート等にメモして下さい。講義スライド、演習問題、配布資料等の公開、演習プリントの提出、及び質問の受付はGoogle Classroomを使って行います。

実務経験の授業への活用方法

企業における医療機器開発の経験を踏まえ、物理的思考の重要性及び物理学が医療機器にどのように適用されているのかを概説する。

教材

種別書名著者・編者発行所定価(円)
教科書医療系の基礎としての物理廣岡・崔・古川・吉村・山本学術図書出版2,420円
参考書新編物理学藤城敏幸東京教学社2,420円
教科書
署名
医療系の基礎としての物理
著者・編者
廣岡・崔・古川・吉村・山本
発行所
学術図書出版
定価(円)
2,420円
参考書
署名
新編物理学
著者・編者
藤城敏幸
発行所
東京教学社
定価(円)
2,420円