授業科目一覧
基盤科目
コース科目
卒業研究(全科履修生のみ)
夏季集中科目
メニューここまで

物理演習('16)

※印刷用にはシラバスPDF版新規ウィンドウ をご利用ください
主任講師
岸根 順一郎 (放送大学教授)
齋藤 雅子 (宇都宮大学非常勤講師)
放送メディア
オンライン
配信期間(2017年度)
第1学期:平成30(2018)年4月5日(木曜)~8月31日(金曜)

講義概要

物理学の根幹をなす「力学」の問題演習を行う。物体の運動や力を数式で表現する方法から始めて、公式に頼らずに、力学の基本的な問題を解く方法を学ぶ。授業では、問題を解くための簡単な説明と例題の解説を行い、それをもとに受講生各自に演習問題を解いてもらう。自分で問題を解くことで、基本法則から数学を利用して現象を理解する物理学の考え方が体得できるだろう。また、物理学の専門科目へ進む人は、本演習で自分で問題を読み解く力を養ってほしい。
※詳しくはシラバス

開設年度
2016年度
科目区分
コース科目(自然と環境コース(専門科目))
〔2009年度~2015年度〕専門科目(自然と環境コース)
〔2008年度以前〕専門科目(自然の理解専攻)
科目コード
5560012
単位数
1単位
単位認定試験
試験日・時限
単位認定試験
平均点
備考
 
このページのトップへ本文ここまで

授業の到達目標

力学の基本的な問題を題材に、自分自身で状況を整理し物理学の法則に則って考える力をつける。問題に応じて自分で適切な数式を設定し問題解決に利用できること、運動方程式や保存則を正しく使えること、数学を利用して現象を定量的に理解する物理学の考え方を習得すること、を目標とする。

成績評価の方法

成績評価は、各回の最後に課す「小テスト」(30%)、「中間レポート」(20%)、「期末レポート」(50%)の評価により行う。
※オンライン上の学習で評価します。放送授業と異なり、通信指導や学習センターにおける単位認定試験は行いません。また、単位修得できなかった場合の再試験制度もありません。

履修上の留意点

高校卒業程度の数学の知識を有していることを前提とする。とくに、微分積分、ベクトル、三角関数は頻繁に使用するので、十分な基礎力が必要である。また、力学については、「初歩からの物理」「物理の世界」の力学の部分を理解していることが望ましい。これらを履修していない場合でも同時に履修するか、同程度以上の知識を持つことを前提に、諸概念、物理法則の詳しい説明は省略する。
※中間レポート、期末レポートは web で提出していただきます。本科目の受講には、インターネットなどの受講環境が必要です。詳細は本学ホームページをご参照ください。

シラバス

テーマ 内容 担当講師名
(所属・職名)
1 位置・速度・加速度を数式で表す 1-4回では、運動方程式を使って物体の運動を解くことを学ぶ。1回目は準備として、運動を数式で記述する方法を身につける。適当な座標を設定して、物体の時刻tでの位置をベクトルで表し、そこから微分を用いて速度・加速度を求めよう。

【キーワード】
運動を解く、座標の設定、運動の記述、位置ベクトル、速度、速さ、加速度
岸根 順一郎
(放送大学教授)
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
2 力を数式で表す 力は大きさと向きのあるベクトル量である。重力、ばねの弾性力、万有引力など基本的な力を理解し、問題の状況から物体に働く力を読み取って数式で表すことを学ぶ。また、合力、力のつり合いの考え方を確認しよう。

【キーワード】
力、いろいろな力、合力、力のつりあい
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
3 運動方程式を立てて解く 運動方程式を使って物体の運動を解く。座標を設定して、物体の位置・速度・加速度と物体に働く力を数式で表し、運動方程式を立てる。運動方程式は微分方程式なので、微積分を用いて解き、物体の時刻tでの位置を求める。放物運動や斜面での落下などの基本的な問題を解く。

【キーワード】
運動方程式、微分方程式、放物運動、斜面での落下
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
4 振動現象 運動を解く応用問題として、振動現象の解析を行う。2階線形微分方程式の解き方を紹介し、これを用いて、ばね、振り子の振動を調べる。抵抗のあるばねの振動も取り上げ、振動が減衰する様子を導く。

【キーワード】
ばねの弾性力、2階線形微分方程式、単振動、減衰振動、振り子の振動
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
5 仕事と運動エネルギー 5-8回では、運動中に変化しない保存量を理解し、利用法を学ぶ。5回目は、エネルギーと関係の深い「仕事」という物理量を扱う。仕事は力の線積分で表されるので、線積分の方法を学び、仕事を計算する。また、仕事と運動エネルギーの関係を具体例で確認する。

【キーワード】
仕事、ベクトルの内積、線積分、運動エネルギー
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
6 位置エネルギーと力学的エネルギー保存則 仕事が経路によらない保存力に対しては、位置エネルギーが定義できることを学び、その計算を行う。保存力下では力学的エネルギーが保存することを導き、具体例で確認する。

【キーワード】
保存力、位置エネルギー、力学的エネルギー保存則
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
7 力学的エネルギー保存則の利用、運動量 力学的エネルギー保存則を利用して問題を解く練習をする。また、運動の勢いを表す運動量は、外力が働かない2体系では保存することを学び、運動量保存則を用いて問題を解く。

【キーワード】
力学的エネルギー保存則の利用、運動量、力積、2体系、内力・外力、作用・反作用の法則、重心、運動量保存則
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
8 角運動量 回転運動の勢いは角運動量で表される。また、回す力の効果は、トルク(力のモーメント)で表される。これらの物理量をベクトルの外積の式で定義し、その計算法を学ぶ。角運動量とトルクの関係と、中心力下での角運動量保存則を理解する。

【キーワード】
角運動量、トルク(力のモーメント)、ベクトルの外積、中心力、角運動量保存則
岸根 順一郎
(放送大学教授)
齋藤 雅子
(宇都宮大学非常勤講師)
このページのトップへ本文ここまで
授業科目案内 教養学部 放送大学