| 科目名 |
力学基礎 |
| クラス |
− |
| 授業の概要 |
ケプラー、ガリレオ、ニュートンらによる力学の形成の歴史を学ぶ。特に万有引力の発見に関連する、世界観の発展について述べる。また今年度から熱統計力学の時間を設定する。 |
| 授業の到達目標 |
物理学の基礎となる力学の形成の歴史を知る。地球の半径、地球と月の距離の測定から万有引力の法則の発見に至る筋道を理解する。地球と太陽の距離の計測が、光の速度の概算に至った道筋を理解する。地動説が、速度と加速度、力の関係を導いたことを知る。 |
| 授業計画 |
各テーマにふさわしいと思われる演示実験を行い、その結果を予想する簡単な問題を提示する。
| 回 |
内容 |
| 1 | 力学の世界 |
| 2 | 落下物の法則、変化率 （モンキーハンティング） |
| 3 | 慣性、ベクトル （フーコーの振り子） |
| 4 | ニュートンの法則、リンゴと月 （ ねじればかりの実験） |
| 5 | 円運動、基本的な力 （ 重りとパイプで回転角速度と張力の相関を調べる） |
| 6 | 重力、電気力、磁気力 （ 振り子の実験、減衰振動をPythonでシミュレーション ） |
| 7 | エネルギーの保存 （スーパーボール団子、力学台車で質量 3:1 衝突の観察） |
| 8 | ポテンシャルエネルギー、運動量の保存 （ビリヤードでの力学現象の観察） |
| 9 | 共鳴、調和振動 （ストロボスコープで音叉の動きを観察） |
| 10 | 波、角運動量 （ドップラー効果について検証する） |
| 11 | ケプラーの三法則、ケプラー問題、膨張宇宙論 （火星の軌道を観測データから再構成） |
| 12 | 剛体の運動、コマの運動 （地球ゴマや、自転車の車輪の歳差運動、板と壁の実験） |
| 13 | 剛体の転がり運動 （円筒、円柱、球の転がり加速度の比較） |
| 14 | 豆電球の発熱とプランクの公式 （豆電球の抵抗と温度の計測） |
| 15 | ダイヤモンドの比熱とアインシュタインの比熱式 |
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| テキスト・参考書 |
テキスト：基礎物理コース 力学 江幡ほか著 学術図書出版社 |
| 自学自習についての情報 |
力学現象について興味深いと思われる実験を提案してください。自分のPCにgnuplotやgobot, nodeなどを入れてみてください。 |
| 授業の形式 |
理論的な説明、ビデオを使っての解説ののち、簡単な実験を行い理解を深める。 |
| アクティブラーニングに関する情報 |
自分の持ち込みPCでarduinoを使った計測実験、外部機器制御などの演習も行います。 |
| 評価の方法（評価の配点比率と評価の要点） |
実験の取り組み方（２０％）期末テスト（８０％）を総合して行う。 |
| その他（授業アンケートへのコメント含む） |
モバイルノートを活用してシミュレーション、作図などを行う |
| 担当講師についての情報（実務経験） |
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