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物理学演習１
| 令和２年度以降入学者 | 物理学演習１ | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 令和元年度以前入学者 | 物理学演習１ | ||||
| 教員名 | 山本大輔 | ||||
| 単位数 | 2 | 学年 | 2 | 開講区分 | 文理学部 |
| 科目群 | 物理学科 | ||||
| 学期 | 前期 | 履修区分 | 必修 | ||
| 授業の形態 | 主として課題研究（Blackboardを通して演習問題・事後の解説などを配信する） Blackboard ID︓20213088 → 2021物理学演習１（山本大輔・前・金４,５） |
|---|---|
| 授業概要 | 力学と物理数学の課題演習 |
| 授業のねらい・到達目標 | 古典力学と物理数学を扱う演習科目である。力学に関しては一年後期科目「力学1」と二年前期科目「力学2」の範囲の演習問題を、物理数学に関しては二年前期科目「物理数学1」の範囲の演習問題を扱う。また、他科目（電磁気学等）と関連した内容もある程度は含む。演習問題を解くことを通して、日常生活のおける現象に潜む科学的問題を発見し、専門的な知識に基づいて正しく説明できるようになることを目指す(A-4-2)。 この科目は文理学部のDP4及びCP4に対応しています。 |
| 授業の方法 | 授業の形式：【演習】 Blackboardコースに登録し課題を閲覧すること。 この授業で扱う演習問題は第１回の時点でBlackboardを通してすべて配布する。毎回、その回 に扱った問題の答案をBlackboardを通して提出してもらい、その次の回に簡単な解答例を配信 する。提出された答案を⾒て多くの受講⽣に改めて説明する必要があると思われる事項が⾒つか れば、それについては詳しい説明を掲載する。なお、必要な予備知識の⼀部については、事前学 習に利⽤できるよう、ある程度詳しい解説プリントを配布する。 |
| 履修条件 | 「力学2」、「物理数学１」を履修中、または、履修済みであること。 |
| 授業計画 | |
|---|---|
| 1 |
力学の基礎の復習のための演習（その１：微分積分と力学、運動方程式）（課題研究）
【事前学習】この回に扱う問題を見て、不足する予備知識（１年次の内容）があれば補っておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 2 |
力学の基礎の復習のための演習（その２：エネルギー、運動量、角運動量）（課題研究）
【事前学習】この回に扱う問題を見て、不足する予備知識（１年次の内容）があれば補っておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 3 |
常微分方程式を解く（その１：１階常微分方程式）（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「常微分方程式に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 4 |
常微分方程式を解く（その２：２階常微分方程式）（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「常微分方程式に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 5 |
常微分方程式を解く（その３：２階常微分方程式-特に線形）（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「常微分方程式に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 6 |
微分方程式としての運動方程式とその解解法（その１：１粒子１次元問題）（課題研究）
【事前学習】「力学２」の講義資料・参考書等を参考にして、この回に扱う問題の扱い方の方針をたてる。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 7 |
微分方程式としての運動方程式とその解解法（その２：２粒子系、連成振動、その他）（課題研究）
【事前学習】「力学２」の講義資料・参考書等を参考にして、この回に扱う問題の扱い方の方針をたてる。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 8 |
力とベクトル場、スカラーポテンシャルと勾配（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「多変数関数の微積分とベクトル解析に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 9 |
ベクトル場の微分とベクトル微分演算子（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「多変数関数の微積分とベクトル解析に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 10 |
線積分と仕事（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「多変数関数の微積分とベクトル解析に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 11 |
面積分、ガウスの定理、ストークスの定理（課題研究）
【事前学習】Blackboardで配布する「多変数関数の微積分とベクトル解析に関する解説プリント」（pdf）でこの回扱う問題の範囲の前提知識を身につけておく。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 12 |
円柱座標や球座標での力学に関する問題演習（課題研究）
【事前学習】「力学２」の講義資料・参考書等を参考にして、この回に扱う問題の扱い方の方針をたてる。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 13 |
中心力中の質点の力学（課題研究）
【事前学習】「力学１」の講義資料、「力学２」の講義資料・参考書等を参考にして、この回に扱う問題の扱い方の方針をたてる。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 14 |
ケプラー運動（課題研究）
【事前学習】「力学１」の講義資料、「力学２」の講義資料・参考書等を参考にして、この回に扱う問題の扱い方の方針をたてる。 （2時間） 【事後学習】演習問題の答案をBlackboardで提出。また、問題を解くために必要だった基本原理について改めて復習し理解を深める。 （2時間） |
| 15 |
全体の復習（課題研究）
【事前学習】第１回から第１４回までに提出した全答案を用意し見直しておくこと。 （2時間） 【事後学習】提出済みの答案で解答しなかった問題とあきらかに間違った答えをした問題に関して、あらためて答案を作成して提出。 （時間） |
| その他 | |
|---|---|
| 教科書 | なし |
| 参考書 | 和達三樹 『物理のための数学』 岩波書店 和達三樹 『例解 物理数学演習』 岩波書店 兵頭俊夫 『考える⼒学』 学術図書出版社 |
| 成績評価の方法及び基準 | 毎回の授業で提出してもらう「答案」により総合評価する。(100%) |
| オフィスアワー | 基本的にはBlackboardを通して質問を受け付ける。 対⾯の場合は⽕曜2限および⾦曜⽇3限（事前にBlackboard上で問い合わせること）。 |