基礎の物理と実験  2007春  (授業予定は進行状況によって随時修正します)

質問掲示板→http://nkiso.u-tokai.ac.jp/comshum/
e-Learning サイト→http://nkiso.u-tokai.ac.jp/EPEL/PhysElearning.html
E-mail→shum@wing.ncc.u-tokai.ac.jp

コンセプト

力学の基本的な概念と科学技術を学ぶ上でぜひ押さえておきたい最も初歩の数理的技術を学びます。慣性と力、エネルギーの概念はすべての科学技術で共通的の基礎概念であり,かつ物理学で最も精密かつシンプルに定義されます。これらの概念をあいまいな感覚的な認識から明瞭なものにできるようにしてください.

この授業では,実験室での授業と,e-Learningによる自学自習とをあわせて行います.

学習の目標

全般:有効数字や代数式の取り扱い、単位、科学表記の確実な数値計算などの本当に必要な基礎力を養います。第1段階:変位・速度・加速度を身につけます.第2段階:力と運動を理解します.第3段階:仕事とエネルギーの初歩的な計算ができるようにします.

教科書

基礎物理学 原康夫著 学術図書出版

学内専用資料

←沼津校舎のLAN内限定の学習資料です.物理学の入門に役立ちます.
 
Date 内容 Date 内容
07/4/11 授業およびe-Learningガイダンス,基礎数理
ポイント:物理量の次元は、量の性質の違いを表す。異なる次元の量の積・商で新たな概念の量を作ることができる。物理量は数値×単位量の形式で書かれ、物理量の基準になるのが単位量である。国際的に共通に用いられる単位がSI単位。単位と組みで用いられる10のべきの呼称がSI接頭語。一つの接頭語と一つの単位の組でひとまとまりとして扱われ、このまとまりの間を・記号で区切る。単位につく指数はこのまとまり全体にかかるので、SI接頭語にもこの指数がかかることを忘れないように。
07/5/30 e-Learning
07/4/18 基礎数理
ポイント
:最小の桁にはじめて曖昧さが現れるように表記した数字を有効数字と呼ぶ。物理量は有効数字で表す。大きな数や小さな数を有効数字で表すためには、少数と10のべきの組み合わせによる科学表記を用いることが必須。単位換算には次の2種類がある。1. SI接頭語を10のべきに置き換えて単位にかかるべきをかける。2. 同じ量を異なる基準量をもとにして表す場合、分子分母に同じ量を換算する基準量を用いて表した数を配置して全体として1とした数を用いる。1=πrad/180°科学表記の和、差では、10のべきの大きい方をくくりだすことによって、有効数字を正しく扱うことができる。
07/6/6 中間試験(変位・速度・加速度)
垂直抗力  摩擦力
07/4/25 e-Learning 07/6/13 作用反作用 垂直抗力  摩擦力
07/5/2

ベクトル三角法と弧度法
ポイント
:ベクトルは大きさと向きを持ち、大きさゼロのゼロベクトルを定義することによって負のベクトルが得られる。ベクトルの大きさはゼロ以上で、正負の符号は向きに関係する。ベクトルは単位ベクトルの倍数としてあらわされる。任意のベクトルは、直交座標の各軸の正の向きを表す単位ベクトルである基本ベクトルの1次結合で表され、基本ベクトル表示と呼ばれる。

 弧度法は円弧で、円の半径と弧の長さが等しいときの弧の見込み角を角度 1 rad とする単位。角度は長さの比なので無次元だが、SI単位では特別に角度の単位として rad を規定している。2次元平面でベクトルの向きを角度で表すときは、tan の逆関数である arctan(ベクトルのy成分/ベクトルのx成分) を用いる。電卓などで計算するとき、ベクトルのx成分が負なら、結果の値に π rad を加える。ベクトルの大きさは、三平方の定理を応用して、((x成分)2+(y成分)2)1/2 となる。

07/6/20 力と仕事 
07/5/9 変位と速度速度と加速度
ポイント:位置ベクトルは始点を座標原点に、終点を位置座標として、原点から見た位置を表すベクトル。「変位」(ベクトル)は、初期位置を始点、最終位置を終点としたベクトルで、これらの位置の間の「移動」を表す。変位の大きさが「移動距離」。途中の経路に関係なく、初期位置と最終位置を直接つなぐのがポイント。
 変位を経過時間(スカラー)で割ったものが「平均の速度」(ベクトル)。速度の大きさが「平均の速さ」(スカラー)。運動を表すために時間の要素の重要性に着目したのはガリレオ。変位と速度は同じ向き。経過時間を0の極限とするとき、速度は位置ー時間グラフの接線の傾きとなり、位置の時間微分として得られる。
07/6/27 e-Learning
07/5/16 ニュートンの運動の法則(慣性, 力と加速度作用反作用
ポイント:速度変化(=最終速度ー初期速度)を経過時間で割った量が加速度(ベクトル)。加速度は速度の時間変化率である。加速度は速度変化の向きであり、速度の向きとは異なる。経過時間を0の極限とするときの加速度は、速度ー時間グラフの接線の傾きであり、速度の時間微分で表される。
 
07/7/4 中間試験(ニュートンの運動の法則)仕事とポテンシャルエネルギー
07/5/23 e-Learning 07/7/11 仕事とポテンシャルエネルギー
    補講期間 定期試験(仕事,エネルギー) 
 
授業システム

教室:授業は水曜日3時限は3-501コンピュータ実習室、4時限は2-301物理学実験室としますが、授業の進行により3、4時限とも物理学実験室とすることもあります.このページで広報しますので事前に確かめてください。

e-Learning上のスケジュール表でe-Learningの表記のある日は教室での講義はありません。その日の都合の良い時間に学内または自宅そのほかの場所で,各自e-Learningで学習していただきます。初歩の物理のサイト(http://nkiso.u-tokai.ac.jp/phys/matsuura/)のe-Learningで自習を進めて下さい。質問も随時受け付けています.受講者には自分自身のID(半角英数)とパスワードを決めてWebサイトで登録していただきます。

時間外学習のe-Learning: この授業は,授業時間外の自習に,常時e-Learningを活用していただくことを前提としています。e-Learningを行っていれば自然に試験準備にもなります。e-Learningには分散型反復学習のアドバイス機構があります。これを活用してドリルを反復学習すると効率的に知識が定着します。

成績評価
  1. e-Learningの学習状況全体を成績評価全体の20%に反映されます
  2. 毎回小テストを行います。小テストの得点は成績評価全体の40%分とします。必ず授業に出席してください。
  3. 中間試験と定期試験を行います。中間・定期試験の得点の合計を成績評価全体の40%分とします(定期試験が20%分)。なお、定期試験を欠席した人は、他の得点の合計が合格圏に達していたとしても「成績評価不能」となります。