講義実験Ａ

Demonstration of Selected Topicsin Physics A

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15PHZZZ205

岡田　穣謙、住野　豊、小木曽　久人、中嶋　宇史

Takashi Nakajima, Yutaka Sumino, Shigenori Okada, Hisahito Ogiso

2024年度前期

2024 First semester

木曜5限

Thursday 5th period

理学部第一部　応用物理学科

Department of Applied Physics, Faculty of Science Division Ⅰ

2.0単位

講義

Lecture

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

自然科学の学習は本来現象に接して学ぶべきものであるが、高度かつ膨大な知識体系に発展し、日々爆発的にフロンテイアが拡大している今日では、どうしても教科書にまとめられた個々の分野の理論的学習に限られてしまう傾向にある。これに対し本講義では物理学の基本法則や、概念が現象としてどのように現われるかを体験して貰い、論理的学習だけでは得られない学習効果を得るものである。内容は主として１、２年次の力学、波動、熱力学、電磁気学、物性論などに題材を求めたが、持続可能社会実現に向けた環境物理に関する内容や科学的リテラシー確立に資するものも含まれている。演示実験とともに関連する内容をさらに身近に体験するために､毎回、工夫された材料を使って各自が行う一斉実験も随所に用意されている。 また、教員志望の学生にとっては環境教育を含む教材研究や教材開発及び指導法、 授業設計の参考になることも本講義の特色の一つでもある。

物理学の考え方や応用について、発見的・自然体験的に物理概念の把握を行う．またこのため自ら触れ、体験し、「体性感覚」に訴えた自然理解を身につける。本学科のディプロマポリシー「物理学及びその応用分野を含めた科学についての十分な基礎学力」を身に付けることに相当する科目である。

１、２年次の力学、波動、熱力学、電磁気学、物性論に関し体性感覚に基づく簡易な実験を実行できる
特にこれらの具体例を適切な図やグラフを用いつつ文章により説明ができる
環境リテラシーや科学的リテラシーに配慮した議論をできる

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/​​​

注意力を研ぎ澄まして現象を観察し、個々の講義で学習した理論と関連づけていく積極的な姿勢が必要である。
本講義は講義の性質上，対面を必須とする．
初回講義にはかならず出席すること，履修者が多い場合抽選を行うことがある．

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／実験　Experiments／実習　Practical learning

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当日展開される授業の内容をノートし、課題を纏めて置くこと。
本講義は週４時間の予習・復習を必要とする。
具体的には各回毎に準備学習・復習に関して指示する。詳細は「授業計画」を参照すること。

4/5以上の出席が評価の条件。

課題のレポート内容（70％）と到達度評価（30％）の成績を総合して評価する。レポートは講義終了後に回収する簡便なものと，実施した実験の中から特に考察を加えたもの1通を要求する。

実験に準拠し，自筆のノート（日付，気づいたこと，実験の手順）を作成し試験時は自筆のノートのみ持ち込みを認める．印刷物やコピーの持ち込みは認めないので留意すること

・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/

力学、 波動、電磁気学等の教科書、またはやや詳しい物理学概論の教科書（例えば「ファイマン物理学」岩波書店）

1 ガイダンスとラジオメーターの演示
履修の方法や講義の進め方、遅刻早退等の扱い、Staff紹介、科学的リテラシーの重要性

2　力学の基本原理
運動方程式の見方考え方、エネルギー保存の法則とエネルギーの行方、作用・反作用の法則と運動量保存の法則、エアートラック、ビー玉による衝突演示、すっとびボール，運動量保存則とボールの落下．必ず戻る講義実験ブーメランの制作と飛行の理論。吹き矢の力学

3, 4　光への誘い
光の反射、屈折、分散、光の干渉、回折、分光器の仕組み、元素スペクトルの観察と量子力学への幕開け

5, 6, 7, 8 保存量の概念
ルーブ・ゴールドバーグマシン（ピタゴラ装置）の作成．保存則の応用と，その不思議さに関して自らプレゼンテーションする

9 画像解析入門
携帯デバイスのカメラとPCを用いた画像解析の基礎。デジタル画像を利用した計測

10, 11　自然界の対数現象、白湯の冷却、キャパシターの充放電
緩和時間とは何か？Newtonの冷却則の実験、電気を貯める技術の知恵、キャパシターの充放電の個人実験。対数現象はなぜ現れるか？数理的な理解と応用

12　科学的リテラシー
科学的リテラシーと疑似科学

13, 14　電子素子・電磁気学への誘い
抵抗とキャパシター、半導体素子の回路での働き、電子の動き。ＲＣ回路とパルス回路、コンピュータ論理回路のもとは？マルチバイブレーター、その波形と二進法。

15　到達度評価と解説
前期内容の達成度、習得度の確認と内容に関しての解説

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順序、及び内容は改訂を加えながら進めていく。

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