△物理学演習Ｉ（Exercises in Physics I）[4405]

＜授業のねらい及び具体的な達成目標＞

物理学Iで学んだ内容について、具体的な演習問題を自ら解くことにより，その内容の定着と確実な理解をはかる。目標については物理学Iを参照。

学生は，学期中に１回以上演習問題の発表を行なわなくてはいけない。また，毎週出題される問題をレポートとして次回まで提出すること。

＜授業計画＞

1. 序論。物理学の方法。一般常識(SI単位系，ベクトルなど)。
　（SI単位系の構造，接頭語などを学ぶ。力などのベクトル量について，合成と分解，接線成分，法線成分の定義　　などを学ぶ。）
2. 数学的準備(1)。座標系。連続的変化と微分。速度と加速度。
　（位置と速度の関係について詳しく議論し，連続的に変化する物理量の間の関係式が微分により表現されること　　を理解する。簡単な運動については，具体的に速度，加速度が計算できる。）
3. 数学的準備(2)。積分。密度分布。
　（前回での位置と速度の関係を逆転して，物理量の間の関係式が積分により表現されることを理解する。そして　　初期条件の重要性と使い方を学ぶ。密度を例として分布量（場）の扱いを理解する。）
4. 質点力学(1)。ニュートンの力学法則。等加速度運動。
　（ニュートンの３法則を学ぶ。重力による運動を例として，等加速度運動の扱いを理解する。２次元の放物運動　　についても学ぶ。）
5. 質点力学(2)。抵抗力。調和力。
　（運動方程式の解法の例として，抵抗力，調和力を扱う。微分方程式の扱いについて概略を理解し，結果の物理　　的意味（抵抗力：終端速度，調和力：調和振動）を理解する。）
6. 質点力学(3)。減衰振動。共鳴。非線形振動。
　（前回の調和振動を元にして，数学的な側面よりも，現象と力がどのように関係しているかを，各種の振動現象　　について理解する。）
7. 質点力学(4)。円運動。
　（円運動をしている質点に働く力，向心力を理解する。この定式化が地球の運動や原子の中の電子の運動にも使　　えることを学ぶ。）
8. 質点力学(5)。運動と座標系。慣性力。
　（ガリレオの相対性原理を学び，なぜ地球が動いていることを感じないかを理解する。慣性力として，乗り物の　　発進・停車時に働く力は何か，遠心力 コリオリ力とはどのようなものかを理解する。）
9. 力学の保存量(1)。仕事。力学的エネルギー。
　（保存量の概念について学ぶ。目に見えないエネルギーを理解するために正確な仕事の定義を理解する。運動エ　　ネルギーとポテンシャルエネルギーについて学び，その簡単な応用例を扱う。）
10.力学の保存量(2)。運動量と角運動量。衝突。
　（ベクトルの保存量である，運動量と角運動量について学び，その保存則を理解する。運動量保存則の応用とし　　て衝突現象を扱う。）
11.万有引力。ケプラーの法則。質量の概念。
　（ケプラーの観測結果から，どのように万有引力が導かれたかを円運動近似で議論する。万有引力により現象を　　理解する例として，地上の重力，静止衛星，脱出速度を扱う。慣性質量と重力質量の概念を学ぶ。）
12.剛体の力学(1)。剛体の記述。重心。抗力、摩擦力。
　（剛体と質点を対比させて，回転運動の自由度と扱いを理解する。一様で簡単な形状の物体の重心の計算法を学　　ぶ。剛体間の接触面で働く力を学ぶ。摩擦係数について学ぶ。）
13.剛体の力学(2)。力のモーメント。剛体のつりあい（静力学）。
　（力のモーメントの定義を学ぶ。剛体のつりあい条件を理解し，簡単な系のつりあい条件を分析して理解を深め　　る。）
14.定期試験

＜成績評価方法及び水準＞

「定期試験７０点＋平常３０点」で合計が６０点以上の者を合格とする。学期内に１回以上の演習問題の発表を義務とし，未発表は不合格とする。「平常点」は，毎回提示する「宿題」の出来具合で評価する。
ただし，教室での演習問題の発表の内容と回数に応じ１０点程度加点する場合がある。

＜教科書＞

・毎週，物理学Iの講義で配布される英文の問題プリント。
・「理工系物理学講義」加藤潔著（培風館）

＜参考書＞

・「物理学演習テキスト」工学院大学物理学教室（学術図書出版）

＜オフィスアワー＞

木曜３限
八王子校舎１号館２０６室

＜学生へのメッセージ＞

物理学Iをきちんと履修し，講義内容をよく復習しておくこと。
復習して分からないところや演習問題で分からないところは遠慮無く質問してください。

＜備考＞

電卓は必ず持参すること。

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