○物理学Ｉ（Physics I）[3220]

＜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。

＜授業計画及び準備学習＞

第１週　：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。
第２週　：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。
第３週　：ニュートンの３法則。運動方程式を解くとは。
第４週 ：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。
第５週 ：振動現象（単振動、減衰振動）。
第６週 ：仕事、運動エネルギー。
第７週　：保存力、位置エネルギー、エネルギー保存則。
第８週　：中心力下の運動。角運動量の保存。
第９週　：万有引力下の運動、ケプラーの法則
第１０週　：力学の応用問題：脱出速度、宇宙の膨張。
第１１週　：質点系の扱い。重心運動と相対運動。運動量の保存則。
第１２週　：衝突問題、弾性衝突、非弾性衝突。
第１３週　：剛体の運動、慣性モーメント、角運動量。
第１４週　：斜面を転がる円柱（固体、内部が液体、中空）の運動。
第１５週　：学習成果の確認（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、80点満点で評価し、F点とする。
５）最終評価点Xは、X=F＋A　とし、Xが60点以上を合格とする。

＜教科書＞

第3版　基礎物理学　　原康夫著　　（学術図書出版社：2006年10月）

＜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。
5. 学習支援センターを積極的に利用し、消化不良のまま放置しないこと。

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