2010(H22)年度
基礎物理学

「講義」  歯学部 第1学年前期  1単位(30時間)  選択必修


担当者   教授 小野正利
 <全体目的>
  1.自然科学の基礎に位置する物理学の研究対象(研究分野)を知る。
  2.時間・空間・物質・エネルギーに対する数理的・定量的な取り扱いを理解する。
  3.自然現象に介在する各種保存則の存在を理解する。

<教科書>


「基礎物理学」 小野正利著
  http://www.hoku-iryo-u.ac.jp/~onomasat/


<参考書>
*「基礎演習物理学」 加藤 正昭 著   サイエンス社
*「物理学[新訂版]」阿部龍蔵・川村 清・佐々田博之 共著 サイエンス社
*「物理学の基礎」加藤正昭 著 サイエンス社
*「シップマン自然科学入門 新物理学」James T. Shipman 著  学術図書出版社

<お知らせ・質問・問い合わせ>
* URL: http://cms.hoku-iryo-u.ac.jp/~moodle/


<授業内容>
  注) pdfは「pdfファイル資料」を表す。

項目 授業内容・目標 担当者

 1
 
 ◎ はじめに

 講義メモ:pdf
 問題:pdf
 ● 授業ガイダンス,授業の目的と目標
 ● 物理学の歴史の概略を知り物理学の対象について考える
 ● はじめに
  1.単位,  2.力と運動,  3.等号の意味について
小野正利 

 ◎ 物体の運動

 
講義メモ: pdf
 
問題: pdf

 ● 物体の運動の表現方法を学ぶ
  1.速度,  2.加速度,  3.角度と角速度

  4.座標と座標系,  5.ベクトル,  
小野正利
 
 ◎ 運動の法則
 

 講義メモ:pdf
 
補足メモ:pdf
 
問題:pdf
 ● ニュートンの運動法則を知り,物理量の単位と次元を学ぶ
  1. 質点,  2.質量,  3.力,  4.単位と次元
小野正利
 ◎ 運動の例と演習

 講義メモ: pdf
 
問題1 : pdf
 問題2 : pdf
 ● ニュートンの運動法則を代表的な物体の運動に適用して使い方を学ぶ。 
  1. 放物運動,  2.摩擦と束縛運動,
  3.斜面上の運動,  4.Atwoodの機械

小野正利
 ◎ 保存則

 
講義メモ: pdf
    (pdf1)+(pdf2)
 問題1: pdf
 問題2: pdf
 ● 物体の運動に介在している各種保存則を知る
  1.運動量保存の法則,  2.エネルギー保存の法則
小野正利
 ◎ 振動運動の例と相対運動 

 講義メモ: pdf
 問題: pdf
 ● 物体の繰り返し(振動)運動の表現を学ぶ。また,地球上での物体の運動を理解する
  1.振動運動の色々,  2.中心力による運動,
  3.角運動量保存の法則,  4.相対運動
小野正利
 ◎ 大きさのある物体の運動
 
 講義メモ: ppt,pdf

 ● 大きさのある物体を扱うための運動法則を学ぶ
  1.質点系と剛体,  2.質量中心と重心,
  3.運動の自由度,  4.質量中心の運動方程式,
  5.回転運動の方程式,  6.剛体に働く力
小野正利
 ◎ 大きさのある物体の
   運動の例

 講義メモ: ppt,pdf

 ● 大きさのある物体を扱うための運動法則の使い方を学ぶ
  1.固定軸を持つ剛体の運動,
  2.円柱の運動,  3.並進運動と回転運動,
  4.慣性モーメントの計算

小野正利
 ◎ 弾性体
 
 講義メモ: ppt,pdf
 
 

 ● 物体の変形を定量的に扱う時に必要となる物理量を学ぶ
   1.ひずみ,  2.応力,  3.弾性係数

小野正利
10  ◎ 流体

 講義メモ: pdf
 問題 pdf : 
 ● 流体の静止,流れ,その表面の存在に伴う力学を学ぶ
  1.静止流体,  2.流れ,  3.表面張力

小野正利
11  ◎ 波動

 講義メモ: ppt,pdf
 ● エネルギーの伝播としての波動を理解しその記述を学ぶ
  1.進行波と定在波,  2.波動方程式,
  3.反射と透過
,  4.音のドップラー効果,  5.共鳴
小野正利
12  ◎ 熱平衡(1)

 講義メモ: ppt,pdf
 ● 物体の熱現象における平衡状態(熱平衡)について知り,それを表す物理量を知る。
  1.温度,  2.状態方程式,  3.理想気体,
  4.熱膨張

小野正利
13
 ◎ 熱平衡(2)

 講義メモ: ppt,pdf
 ● 物体の熱平衡状態を表す物理量と原子分子の運動の関係を学ぶ。
  1.気体分子運動論,  2.Maxwellの速度分布則
小野正利
14
 ◎ 熱力学第1法則

 講義メモ: ppt,pdf
 ● 熱の仕事当量について考え熱を含めたエネルギー保存の法則を学ぶ。
  1.熱と仕事,  2.熱容量と比熱,
  3.内部エネルギー,  4.理想気体の等温・断熱変化,
  5.拡散現象,  6.熱伝導

小野正利
15  ◎ 熱力学第2法則

 講義メモ: ppt,pdf



 ◎ まとめ

 講義メモ: ppt,pdf
 ● 自然界において仕事の熱への転換とその逆は非可逆的に起こることを学ぶ。
  1.熱力学第2法則,  2.可逆過程と不可逆過程,
  3.熱力学的温度,  4.エントロピー
  5.相転移

 ● 1回〜15回までの講義内容に基づき物質とエネルギーについて考える。

小野正利
 ◎ 追補  ● 電磁気学
 ● 相対論
 ● 原子核・素粒子

 ● 量子力学
小野正利
 ◎ 中間試験
  
問題:ppt,pdf
  略解: doc,pdf
 
 ◎ 定期試験
     ppt,pdf
 
 ● 中間試験問題
   中間試験は1〜4回までの講義内容を範囲とする試験。試験時間は60分を予定。
 
 ● 定期試験問題
小野正利


<到達目標>
 ☆ 物理学の歴史の概略を知り物理学の研究対象について説明できる。
 ☆ ニュートンの運動法則を具体的な問題に適用し正しく解くことができる。
 ☆ 物体の運動に介在している各種保存則の内容を説明できる。
 ☆ 物体の変形を定量的に扱う時に必要となる物理量を挙げて具体的に説明できる。
 ☆ 流体の静止,流れ,その表面の存在に伴う力学について説明できる。
 ☆ エネルギーの伝播としての波動を説明できる。
 ☆ 物体の熱現象における平衡状態(熱平衡)を理解し,それを表す物理量を説明できる。
 ☆ 物体の熱平衡状態を表す物理量と原子分子の運動の関係を理解している。
 ☆ 自然界において仕事の熱への転換とその逆は非可逆的に起こることの帰結を説明できる。 



 <評価方法>
 ◇「基本的な概念が理解できていること。また,それを使って具体的な問題を正しく解けること。」を 
   期末試験(及び中間試験)により評価。(70%)
 ◇ 出席(毎回の授業時の豆テスト)。(30%)

 


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