○物理学Ｉ（Physics I）[2104]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

あらゆる自然科学の基礎をなす古典力学を通して、自然現象をどのように捉え、表現するかを学ぶ。複雑に見える現象も、現象に本質的な少数の変数を見つけると、旨く説明できることに気が付く。基本的な変数の意味を理解することが大切である。受験で培われた、公式を暗記し数値を代入するという物理学像を払拭したい。
達成目標
１）力学における変数の意味、単位、次元を理解する。
２）ニュートンの運動方程式によって、初期条件が与えられると、それ以降の運動が一意的に決定するという、古典力学の仕組みを理解する。
３）力学の理解には、保存法則が大きな役割を果たしていることを理解し、保存則の起源についても考察する。
４）力学の理解を通じて、微分や積分が抽象的な概念ではなく、背後に物理的なイメージがあることを理解する。

＜授業計画＞

本年度は13回の授業が予定されている。（毎週火曜日2時限）

4月 8日　：物理学が対象とする自然界のスケール。長さ、時間、質量という基本的な次元。
　　　　　　単位。次元解析。
4月15日　：現象を記述するにふさわしい座標系である慣性系。座標系を決めたとき、
　　　　　　質点の速度、加速度がどう書けるか。運動量の意味。微分、ベクトルの意味。
4月22日　：ニュートンの３法則。運動方程式を解くとは。
5月 6日 ：運動方程式の解法。数値解法。微分方程式の解法。重力下の落下運動。雨滴の落下。
5月13日 ：振動現象（単振動、減衰振動）。
5月20日 ：仕事、運動エネルギー。
5月27日　：保存力、位置エネルギー、エネルギー保存則。
6月 3日　：中心力下の運動。角運動量の保存。ケプラーの法則。
6月10日　：力学の応用問題：脱出速度、宇宙の膨張。
6月17日　：質点系の扱い。重心運動と相対運動。運動量の保存。
6月24日　：衝突問題。剛体の力学。慣性モーメント。
7月 1日　：斜面を転がる円柱（固体、内部が液体、中空）を考える。
7月 8日　：力学の総復習
7月＊日　：定期試験

物理学Iで学ぶ古典力学は、あらゆる自然科学の基礎となる。工学技術のどの局面でも要となる学問であり、シンプルでありながら奥が深い。変数、式の意味はいろいろと使っているうちに理解が深まる。実際に問題を解くことが重要である。

＜成績評価方法及び水準＞

１）時間がある範囲で、授業の最後にその日の内容を題材に簡単な演習を実施する。（解答を提出）
２）適宜、演習問題を出し、宿題として解答レポートの提出を求める。
３）前ニ者の解答について計20点満点で評価し、A点とする。
４）定期試験は、100点満点で評価し、F点とする。
５）最終評価点Xは、X=F＋R＊A　修正係数Rは、Fが40点以下でR=1、それ以上では漸減し、F=100ではR=0である。
　　Gが60点以上を合格とする。

＜教科書＞

「理工系物理学」加藤潔著(培風館)

＜参考書＞

適宜プリントを配布する。

＜オフィスアワー＞

火曜日3時限(八王子校舎) 1号館206室
不在の時は，電子メールで連絡のこと。
(nakazawa@cc.kogakuin.ac.jp)

＜学生へのメッセージ＞

1. 微分，積分は自然を料理する際の包丁である。なまくら包丁では思うように料理はできない。十分自習すること。
2. 継続的な学習が重要なので出席を重視する。
3. 自分で問題を解くことは，理解を深める上で極めて重要である。選択科目の物理学演習Iを併せ履修することを強く勧める。
4. 高等学校での物理学の学習が十分でなかった者は，ギャップを埋める人一倍の努力をすること。

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