[L101-GN01]
授 業 期 間 2022年度 通年 授 業 対 象 RT専攻[選択] 火4
科  目  名
物理学
(Physics)
科 目 責 任 者 古川 裕之 単  位  数 4単位
担  当  者 古川 裕之※
授 業 の 目 的

物理学の基本的概念および原理を体系的に学び、今日の科学技術、特に生命科学や医療分野で物理学がどのように適用されているかについての認識と理解を深める。そして、より普遍的な自然観、価値観を形成し、科学技術の利用とその方向性について、より的確に判断する力が養われることを目標とする。

教 育 内 容

自然を支配する物理学の基本的法則のうち、力学、流体、波動、電磁気、原子などの分野について身近な現象や応用例を具体的に挙げ、演示実験等で体験しながら、数学的手法に偏らず直感的に物理法則が理解できるように講義する。

教 育 方 法

毎回パワーポイントを用いて講義し、同時に問題演習とその解説を行う。また、物理法則の意味や内容の理解を深めるため、演示実験やコンピューター・シミュレーションを適宜行いながら講義をすすめる。講義内容のほとんどは教科書に沿ってすすめるが、配布資料を用いて説明することもある。リアクションペーパーに書かれた質問事項等は、次回の講義冒頭に回答する。そして、レポートは添削し、全て返却する。

準 備 学 習
(予習・復習)

【授業時間外に必要な学習の時間:4時間】
予習(1時間30分):講義前に教科書の該当部分や配布資料に目を通し、講義内容の概要を把握しておくこと。そして、途中の式変形や例題の解答は自身の手を動かして確認しておくこと。
復習(2時間30分):講義後はノートや配布資料の見直しと要点の整理を行い、教科書・参考書の問題や配布された演習問題を解くこと。

担当者 項目 授業内容
1 古川
【対面】

単位と次元

授業目標、授業方法、成績評価の説明。物理量の基本単位、次元、不確かさ。

2

力のつり合い

力の合成と分解、作用反作用、重力、弾性力、張力、抗力、静止摩擦力、動摩擦力。

3

大きさのある物体1

ベクトルの内積と外積、剛体にはたらく力、力のモーメント、関節や筋肉による力のつり合い、重心。

4

大きさのある物体2

物体の変形、応力、ひずみ、ヤング率、ポアソン比、体積弾性率、剛性率。

5

運動の表し方

平均の速さ、瞬間の速さ、速度、移動距離、平均の加速度、瞬間の加速度、相対速度。

6

運動の法則

ニュートンの運動の3法則、1次元の等加速度直線運動。

7

いろいろな運動1

斜方投射、放物運動、摩擦力がはたらく場合の運動、空気抵抗がはたらく場合の運動。

8

いろいろな運動2

角加速度、等速円運動、惑星の運動。

9

いろいろな運動3

単振動、単振り子。

10

仕事とエネルギー

仕事、仕事率、運動エネルギー、位置エネルギー、運動エネルギー、力学的エネルギーの保存則。

11

剛体の運動

剛体の回転、慣性モーメント、剛体の平面運動。

12

運動量

運動量、力積、運動量保存の法則、はね返り係数。

13

流体の表し方

圧力、大気圧、血圧計、パスカルの原理、アルキメデスの原理、ベルヌーイの定理、トリチェリの定理、粘性のある流体の運動。

14

問題演習1

前期に学習した内容についての演習を行う。

15

前期のまとめ

前期のまとめを行う。

16

波の表し方

波の性質、正弦波、横波、縦波、波のエネルギー。

17

波の進み方

波の重ね合わせ、定常波、波の反射、ホイヘンスの原理、波の回折、波の干渉。

18

音波1

音の3要素、弦の振動、気柱の振動。

19

音波2

ドップラー効果、超音波血流計。

20

光波

光のいろいろな性質(反射、屈折、散乱、偏光)、光の干渉。

21

レンズの性質

レンズの結像公式、人眼の構造とはたらき。

22

静電場

電荷、クーロンの法則、物質の電気的性質、電場、電気力線、電位。

23

電流と磁場1

電流、導体内の電場と電流、ジュール熱、オームの法則。

24

電流と磁場2

磁気力、磁場、磁力線、物質の磁気的性質、電流の作る磁場、ローレンツ力、電磁誘導の法則。

25

直流回路

直流電源、電気抵抗、コンデンサー、キルヒホッフの法則、時定数。

26

交流回路

交流電源、実効値、リアクタンス、インダクタンス、共振。

27

光と電子

光電効果、光量子仮説、X線、コンプトン効果、電子の波動性。

28

原子核と放射線

原子の構造、原子核、原子核崩壊と放射線、半減期、放射線の利用。

29

問題演習2

後期に学習した内容についての演習を行う。

30

後期のまとめ

後期のまとめを行う。

到 達 目 標

万有引力の法則、運動の法則、運動量保存の法則、力学的エネルギー保存の法則、ベルヌーイの法則、波の重ね合わせの原理、電気量の保存則、クーロンの法則などの物理学の基本的法則を、式や言葉を用いて説明することができる。また、いろいろな物理量の単位と定義を説明することができると共に、スカラー量とベクトル量を区別し、計算も行うことができる。

成 績 評 価 の
方 法 と 基 準

試験方法:筆記試験    実施時期:試験期間内

前期・後期試験60%、レポート12%、授業態度28%を合計して評価する。なお、欠席は減点する。

学 生 へ の
メ ッ セ ー ジ
(その他注意等)

ビデオプロジェクターを使用して講義を行いますが、要点はノート等にメモして下さい。ホームページで講義スライド、演習問題、配布資料等を公開します。

実務経験の授業
への活用方法

企業における医療機器開発の経験を踏まえ、物理的思考の重要性及び物理学が医療機器にどのように適用されているのかを概説する。

教科書・参考書 書 名 著 者 名 出 版 社 名 定 価(円)
教科書

医療系の基礎としての物理

廣岡・崔・古川・吉村・山本 学術図書出版 2,420円
参考書

新編物理学

藤城敏幸 東京教学社 2,420円

オンライン授業リンク先

  1. Moodle:物理学(RT)火曜4限(古川)