物理学序論

Introductory Physics

9912134

12PHZZZ102

満田　節生、徳永　英司、松下　恭子、Mark Paul Sadgrove、木村　智樹、吉原　文樹、鈴木　克彦

SUZUKI, Katsuhiko/MATSUSHITA, Kyoko/MITSUDA, Setsuo/TOKUNAGA, Eiji/YOSHIHARA, Fumiki/KIMURA, Tomoki/Sadgrove, Mark Paul/

2023年度前期

2023/ First semester　

金曜2限

From 10:30-12:00, Friday　

理学部第一部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

2.0単位

講義

Lecture

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ハイフレックス型授業/Hybrid-Flexible format

[概要]物理学科の「科目系統図」に示されているように、この授業は学科コア科目群の一つである「量子力学群」の最初に位置する科目である。
詳しくは以下の物理学科カリキュラムの量子力学群のページを参照すること。

この授業では、
(i) 高等学校の物理の学習でいくらか手薄になっている「原子の構造（粒子性と波動性・原子の構造と量子論）」の内容を補うことと同時に、

(ii)「University Physics with Modern Physics」という教科書を用いることにより、英語で書かれたテキストに慣れることを目標としている。　高等教育におけるグローバル化に関して不可欠な英語については、(たとえば TOEIC スコアを高めるといった)語学としての英語教育とともに物理のための英語 にどのように接続していけば良いか?という問題意識があるが、(ii)はその第一歩と考えている。

また、初年次教育の一環として、「原子の構造（粒子性と波動性・原子の構造と量子論）」の内容を補う中で、学科専門科目に対する学習意欲と強い動機、目的意識を学生に持たせることを意図するばかりでなく、「大学での講義の受け方」「安全教育」を配し物理学科でこれから学ぶ上での基礎づくりをする。
また「キャリアパスについて」を配し物理学科卒業後の進路や心構えについて考える。

前期量子論について理解し、基本的な計算を実行できる能力を身に着けることで、２年次以降の量子力学群を学ぶための基礎づくりをする。また、英語テキストを輪講し発表させることで、技術英語に取り組み習熟する機会を作る。

本学科ディプロマポリシーの項目１、２、３に該当する授業である。

・粒子の波動性、波動の粒子性がどのような現象に現れるかを理解する。
・ボーアの模型の考えかたについて説明し、導出ができる。
・不確定性関係について理解する。
・Ｘ線、線・連続スペクトルなどの物理現象がどのような仕組みで起こるか理解する。
・University Physics程度の英語テキストの意味を確実に理解できる。

専門学力（現代物理学）/問題発見、解決能力

授業はすべて、LETUSシステムにある「物理学序論のページ」にある指示に従って進められるので注意すること。

メインとなる輪講については、約20ー30人程度のクラスに分かれて、英語テキストの輪講を行う。「University Physics with Modern Physics」という英文テキストを用い、少人数のグループワークでこのテキストの内容をまとめ、各グループごとにプレゼンテーションを行う双方向の授業をおこなう。週ごとにサブグループメンバー間で和訳・プレゼン担当の役割分担を決めておこなうこと。詳しい実施方法については「物理学序論のページ」を参照すること。

授業終了時にLETUSシステムで小テストを行う場合がある。

小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation

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38，39章については、事前学習として英文テキストを読み内容を理解してくること。
授業後では提示された課題を解き、期日までに提出すること

非同期遠隔授業における提出課題、およびUniversity of Physicsの輪講授業における担当箇所の和訳の提出、およびプレゼンテーション発表について総合的に評価する。

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

Y

University Physics with Modern Physics, Hugh D. Young, Roger A. Freedman (Pearson)
大変厚いのでkindle版を推奨します。

教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
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特にない

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　１回目　教務関係のガイダンス（教務幹事）
                 物理学科の３つのポリシー、カリキュラム構成の説明
　　　　　卒業研究室の紹介
　　　　　履修モデルの考え方についての説明

　２回目　大学における単位の意味、講義の受け方、ノートの取り方
学修ポートフォリオの説明および(BYOD)PCによるその場での入力
　　　（教務幹事、FD幹事）

　３回目　安全教育、キャリア教育
実験実習を安全に行うための基礎知識について理解する。また物理学科におけるキャリアについての考え方を紹介する。

　４回目　University of Physicsの38,39章輪講ガイダンス
この週から20〜30人程度の組に分かれて、それぞれの組の担当教員がUniversity Physics with Modern Physicsという英文テキストを用いた輪講の授業を行う。

　５回目　 38.1
Photons: Light Waves Behaving as Particles
光電効果という現象を理解し、古典力学で記述不可能である点を指摘できる。
量子仮説を用いて光電効果が説明できる。

６回目　38.2、38.3
　X線発生の仕組みを量子仮説を用いて説明できる。
　量子仮説を用いコンプトン散乱を計算、説明できる。

７回目　　38.4　
　不確定性関係の物理的意味を説明できる。

８回目　38章のまとめ

９回目　39.1
　物質波の概念を説明できる。
　ドブロイ波長を計算できる。


１０回目　39.2
　原子スペクトルの起源について説明できる。
　ラザフォードの実験の意味することについて説明できる。

１１回目　39.3-1
　水素原子の線スペクトルの起源について説明できる
　ボーアの模型における量子化条件を理解し、結果を導出できる

１２回目　39.3-2
　ボーアの模型における量子化条件を理解し、結果を導出できる

１３回目　39.5-1
　連続スペクトルの起源について理解できる。

１４回目　39.5-2、39.6
　プランクの仮定を用いで黒体輻射を説明できる。
　物質の波動性が実験でどのように現れるかを理解する。
　物質についての不確定性関係について理解する。

１５回目 39章のまとめ

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