物理学実験

Physics Laboratory

991316J

13ONPHY203

三浦　和彦、吉原　文樹

Fumiki Yoshihara, Kazuhiko Miura

2023年度後期

2023/ Second semester

月曜3限、月曜4限、月曜5限

From 13:00-17:50, Monday

理学部第一部　化学科

Department of Chemistry, Faculty of Science Division Ⅰ

2.0単位

実験

Experiment

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対面授業/On-site class

実験の予備知識、誤差論の講義、グラフの書き方などの講義と実習を行う。測定器具の使い方や物理量測定の物理基礎実験を行い、実験データの取り扱いやレポートの書き方、物理学の基本法則などの基礎知識を学ぶ。

基本的な実験技術（含む測定技術）を身につけること及びデータの整理の仕方（含む誤差論）、レポートの書き方（特に図表の書き方）を習得する。実験を通じて、いろいろな物理現象を理解する。

測定器具の扱い方、データ解析の仕方、誤差の求め方、実験ノートの取り方、グラフの書き方、レポートの書き方など物理学実験の基本を修得する。実験を通じて力学や電磁気学の様々な物理現象を理解し、論理的思考力を身に付ける。　
理解した物理法則などを中学生や高校生に教育する能力を養う。

基礎学力

グループ実験は二人一組で行う。従って、欠席、遅刻等は受講者本人のみならず共同実験者に多大な影響を及ぼすので注意して下さい。
データ整理のため、エクセルなどのコンピューターソフトに慣れていることが、望ましい。
なお、「物理学１」、「物理学２」の２科目とも合格している者に限り、履修することができる。
介護体験等で休講するときは、必ず、事務室から証明書を受領して提出すること。

課題に対する作文　Essay／グループワーク　Group work

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○　予習
・単に教科書を読むだけではなく、以下の事項を実験ノート（Ａ４版,５mmマス目）に必ず書いておく
・目的、解説、課題、実験についてまとめること
・解説はまる写しせず要点をまとめる。文末の参考書等を参考にし解らない用語などを調べること
・実験結果によらない問題等はできるだけ予習の段階で行うこと
・実験については、できるだけ教科書を見なくても実験できるようにまとめること
・測定データ記入の表などはあらかじめ作っておくこと
○　復習
・レポートを書けるように実験経過とデータを整理すること
・実験データの処理にコンピューターを活用すること
・教科書の問いを参考に考察をすること　
・参考文献を読み、理解を深めること。

平常点(講義、実習や実験における積極的な態度)：　　　　30%
ノート点（予習の達成度）：　　　　　　　　　　　　　 10%
グループ実験における７通のレポート評価点：　　　　 60%

・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

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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).
​https://gomykits.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

教科書の各章末に掲出
LETUSに参考にすべき資料を掲載する

○ 全体授業： 1〜5週は全員同じ授業を行う
１．ガイダンス・実験の予備知識
　　内容：　学生実験の心得、実験の予備知識（測定の誤差と精度、有効数字）について理解できるようになる
２．誤差論（１）
　　内容：　講義（誤差の分類、算術平均、誤差の法則、最小自乗法、確率誤差）のあと、実習（紙テープの長さを測る）を行い、その結果をヒストグラムに表すことにより、誤差の法則を実感することができる
３．誤差論（２）
　　内容：　講義（誤差の伝播）のあと、実習（ノギス・マイクロメータの使い方、密度の測定）を行い、データの整理の仕方を学ぶことができる
４．グラフの作成（１）正方眼紙、両対数グラフの書き方
　　内容：　正方眼紙、両対数グラフにデータをプロットし、実験式を求めることができるようになる
５．グラフの作成（２）片対数グラフの書き方
　　内容：　片対数グラフにデータをプロットし，実験式を求めることができるようになる。白湯の冷却曲線の実験より、指数関数的に変化する現象について学ぶことができる。６週目からの授業の仕方についてガイダンスを行う

○ グループ実験： 6〜15週はグループ（2人一組）毎に以下の題目を順番に行う。
　　　　　　　　　　　　組分け、日程はガイダンスにて発表する
６．重力加速度
　　内容： ボルダ振子を使って重力の加速度を測定する。誤差の法則により誤差を評価することができる
７．液体の表面張力
　 内容： ヨリーのばね秤を用いて液体の表面張力を測定する。誤差の法則により誤差を評価することができる
８．弦の振動
　 内容： 弦の振動実験を通じて、波の基本的な性質を理解することができる
９．ジュール熱による熱の仕事当量
　 内容： 直流電流によるジュール熱から熱の仕事当量を求めることにより、熱力学の第一法則を理解することができる
10．混合法による比熱容量の測定
　　内容： 水中に熱した金属試料を落とし水温の上昇から比熱容量を求めることにより、比熱容量の性質を学ぶことができる
11．針状試料のヤング率
　　内容： サール(Searle)の装置を用いて針金状物質のヤング率(Young’s modulus)を測定することにより弾性体の性質を理解することができる
12．静電場の性質
　　内容： 薄い平板導体に定常電流を流したときの等電位線と、イオン泳動法による電気力線を調べることにより静電場の性質を学ぶことができる
13．静磁場の性質
　　内容： 鉄粉により磁力線を観察し、ホール素子を用いて磁束密度を測定することにより静磁場の性質を学ぶことができる
14．アンペールの定理、ビオ・サバールの法則　　
　　内容： 検出コイルを用いて、アンペールの定理、ビオ・サバールの法則を理解することができる
15．電子回路基礎実験 I, II
　　内容： 非安定マルチバイブレーターの製作によりハンダ付けの実習をする。また、その回路特性をオシロスコープにより観察することにより、ICの働きの一部を理解することができる

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Excel

関数電卓(パソコンが無い場合)、パソコンの積極的活用を推薦