物理学実験１ A組

General Physics Laboratory 1 A組

9912H01

12PHEXP101

三浦　和彦、松原　愛帆、佐藤　雅彦、木村　智樹

Tomoki Kimura, Kazuhiko Miura, Manaho Matsubara, Masahiko Sato

2024年度前期、2024年度後期

2024 First and Second Semesters

前期(火曜3限、火曜4限、火曜5限)、後期(火曜3限、火曜4限、火曜5限)

12:50-17:50, Tuesday　　

理学部第一部　物理学科

Department of Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

2.0単位

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

実験の予備知識、不確かさ解析の講義、グラフの書き方などの実習、物理基礎実験を行う。

実験を通じて、様々な物理現象を理解する。特に、電磁気学の諸法則がMaxwellの法則として体系化される過程を学ぶ。
本授業は物理学科のディプロマ・ポリシー項目２に定める「物理学の十分な基礎学力と高度な専門知識」を身に付けるための科目である。
また、物理学科ルーブリックの評価軸3「問題発見、解決能力」、評価軸4「プレゼンテーション能力」の項目に該 当する科目である。

物理実験に対する心構えを理解する。
測定器具の扱い方、データの解析の仕方を修得する。
不確かさの求め方、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実験の基本を修得する。
コンピュータを使って、表計算、グラフ作成、レポート作成ができるようになる。

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

対面とリモートの両方の授業形態を取るため、毎回LETUSで確認し、自分の組が対面・リモートのどちらかをよく確認すること。

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、必ずノートに書くこと。
・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。文末の参考書を参考にし、わからない用語などを調べること。
・実験結果によらない問題、問いはできるだけ予習の段階で行うこと。
○　復習
・レポートを書けるように、データを整理すること。
・教科書の問いを参考に考察をすること。

ノート点：20%
レポート：80%

・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

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教科書は授業でpdfファイルを配布する。

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。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

参考書：適宜連絡する。

◯1〜８週は全員同じ授業を行う。対面とリモート授業を交互に実施する予定である。

1. ガイダンス・実験の予備知識・不確かさ
内容：学生実験の心得、実験の予備知識について理解できるようになる。
講義・実習・課題:測定の不確かさ、誤差と精度、有効数字について。
2. 不確かさ解析（1）
内容：講義と実習により不確かさの法則を実感することができる。
講義・課題：前回の課題の解説、平均値について。
実習: 紙テープの切断、ヒストグラム
3. 不確かさ解析（2）
内容：講義と実習により不確かさの法則を実感することができる。
講義・課題:　前回の課題の解説、不確かさの分類、最確値と標準偏差について。
実習：EXCEL(表計算)　の使い方
4. 不確かさ解析（3）
内容：講義と実習により不確かさの法則を実感することができる。
講義・実習・課題:　前回の課題の解説、Gaussの法則、測定の重みと加重平均、不確かさの伝播について。
5. グラフの書き方（１）
内容：正方眼紙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。
講義・実習・課題:　前回の課題の解説、正方眼紙グラフの書き方について。
6. グラフの書き方（２）
内容：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。
講義・実習・課題:　前回の課題の解説、両対数グラフの書き方について。
7. グラフの書き方（３）
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。回帰を理解することができる。
講義・実習・課題：前回の課題の解説、片対数グラフの書き方、回帰について。
8. 後半実験ガイダンス
内容：前期後半から開始する実験のガイダンスを行う。

◯　9〜14週は、グループ毎に以下の題目のいずれかを合計6回行う。グループや日程は8週目のガイダンスにて発表する。 　　

• 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ことができるようになる。不確かさの法則により不確かさを評価することができる。

• 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。

• 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ことができるようになる。不確かさの法則により不確かさを評価することができる。

• 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より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。

• 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。

• クーロンの法則

内容： クーロンの法則検証器と直流高圧電源を用いて定量的にクーロン力を測定することにより、クーロンの法則を理解することができる。

• 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。

• 静電場の性質

内容：薄い平板上の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。

• 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。

• 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。

• 回折格子による分光実験 I, II

内容：簡易分光器を製作し、水素放電管の光を分光しボーアの量子論の基礎となった原子スペクトルについて学ぶことができる。

• 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ことができる。また、その特性をオシロスコープで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。

• 空気抵抗のある質点の自由落下

内容：球体を自由落下させて速度や座標を測定し、理論的に導出した微分方程式と比較することによって、空気抵抗のある質点の自由落下を理解することができる。

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