講義のページ/物理学概論

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Arduino †

• Arduino
  
  • 既製品の Arduino を使う
    
    
  • Arduino の自作
    
    
  • Arduino のプログラム開発環境を整える
    
    

物理学概論 †

講義全体の教材 †

• テキスト(2018年度用)
  ※ 文章内に相互リンクが張られています。例えば、目次や索引などで、ページ数のところをクリックしてみてください。
  ※ テキスト公開にあたって
  
• 練習問題
  • グラフで対応関係を考える教材 (♪対応の歌♪を思い浮かべながら……)
    

    問題番号	1	2	3	4
    練習問題	天気図	18歳人口	GapMinder	鉄道ダイヤグラム
  • 毎回の授業に対応した練習問題

    問題番号	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
    練習問題	-	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	-	-
• 五択の練習問題（あまりできがよくないけれど）
  • 物理量とSI
  • 単位換算
  • ベクトルの基本
  • ベクトルの演算
  • 位置と速度と加速度
  • 運動の法則
    
    

テキストに沿った教材 †

1. 物理学とは
2. 量と単位
   • 指数法則
     • Powers of 10 10秒で10倍の大きさを見てみたら、10秒で1/10の大きさを見てみたら、この世の中はどう見えるでしょうか。
       
       
3. 力学
   • 運動の表現
     • 本学で開発した（あるいは、開発中の）プログラム群による映像

       見える速度	残像で運動を表す

• 電車のダイヤグラム
  北陸新幹線のダイヤグラムの例( yoshi223の鉄道館へのリンク)
  
• 1次元の運動とグラフ

  運動の種類	物体の運動の様子	運動の様子を表すグラフ
  等速直線運動
  加速減速がある運動
  速さ一定の往復運動
  単振動

  
  
• 点の運動と座標の時間変化のグラフの対応
  
• 目で見タイム
  ´ 例1 : 自由落下・回転運動・振動
  ´ 例2 : 自由落下・衝突・波
  ´ 目で見タイム(変換用ページ)(メンテナンスできていません。)
  
  

• グラフの傾きと微分法
  • 「極限」で考えるグラフの傾き
    ・アニメーションによる例示
    
    ・操作しながら考える微分係数(平均の傾きと微分係数)
    Geogebra による操作しながら考える微分係数については、こちらのページを参照のこと。
    
• 位置と速度と加速度
  • グラフで考える微分法

    YouTube

    
    
  • 様々な関数を微分する
    詳細はこちらのページを参照のこと。
    
    
• 加速度と速度と位置
  • グラフで考える積分法

    YouTube

    
    
  • 積分の練習(GeoGebraによる)
    
    
• 等加速度運動
  • 自由落下について
    

    目で見タイム	月面でのハンマーと羽根の自由落下外部へのリンク

    
    
• 等速円運動
  
  • 等速円運動のアニメーション
    位置ベクトル、速度ベクトル、加速度ベクトルの関係がわかる。詳しくは、ページを開いて説明を読むこと。
    ※ ブラウザでフラッシュプレイヤーが有効でないとうまく表示できません。表示できない場合のために、動画を掲載します。

    上のページで表示される動画の例

• 運動量とその保存則
  • 分離について
    目で見タイムでグラフ化したもの

    事例	ビデオ	グラフ(目で見タイム)
    分離
    分離
    分離

    
    
  • 衝突について
    
    目で見タイムでグラフ化したもの

    事例	ビデオ	グラフ(目で見タイム)
    衝突
    衝突
    衝突(軽→重1)
    衝突(軽→重2)
    衝突(軽→重-速)
    衝突(軽←重)
    衝突(重←重)

    
    
• 慣性力
  • 電車の中でボールを投げる
    
  • 運動しながら落下する物体(Youtube の動画)外部へのリンク
    
  • 大科学実験「ボールは戻ってくる？」外部へのリンク
    
    
  • 大科学実験「高速で止まるボール！？」外部へのリンク
    
    
  • コリオリの力
    いずれも外部へのリンク

    回転しながらボール投げ(MIT)

    
    

1. 電磁気学
   • 電磁気学的現象
     • 電流の周りの磁場
       （電流(移動する電荷)から力を受ける方位磁針）外部へのリンク
       
       
       
   • 電荷と磁荷の電磁気学
     
     • GeoGebra によるアニメーション（Youtube 見るだけ。）
       

       走る電荷のまわりの電場と磁場	走る磁荷のまわりの電場と磁場

       
       
     • GeoGebra によるアニメーション
       ※ ブラウザで Flash が動けば操作できます。
       ※ 起動に時間がかかります。
       

       走る電荷のまわりの電場と磁場	走る磁荷のまわりの電場と磁場

       
       
     • 電荷と磁荷の周りの電場や磁場を表す立体模型
       電磁気学的現象は３次元的です。これを表すために、飛び出す絵本式の模型を作成しました。
       ・ 立体模型の型紙（厚紙に印刷してください。）
       　　　立体模型_電荷.pdf
       　　　立体模型_磁荷.pdf
       ・ 立体模型の作り方：次の3ステップで完成！
       　　　1) 黒い線は切る（十字の部分は不要なので廃棄）
       　　　2) 点線は山折りにする
       　　　3) 折りたたんだ状態で糊付けする
       
       
       
       
   • 力線の電磁気学
     琉球大学の前野先生の作られた「よくわかる電磁気学」を読むためのシミュレーションがとてもわかりやすい。
     • 電荷間の電気力線
       こちらのページを参照のこと。下の図では、電荷の位置を変え、電気量を調整しました。

       異符号の電荷間の電気力線（引力）	同符号の電荷間の電気力線（斥力）
     • 磁荷と電流の磁力線
       こちらのページを参照のこと。下の図では、磁荷と電流は一つとし、磁化と電流が受ける力の向きを描き入れました。

       磁化と電流の相互作用

       
       
       
2. 振動と波動
   • 単振動
     目で見タイムでグラフ化したもの

     事例	ビデオ	グラフ(目で見タイム)
     振り子
     バネの振動(おもりが軽い場合)
     バネの振動(おもりが重い場合)
     等速円運動を横から

     
     
   • 波動
     • 波の進行方向の変化と時間変化
       
       
   • 浪の性質
     • 波の干渉

       基準となる例	幅が広い場合	位相がずれた場合	位相がもっとずれた場合	位相が逆転した場合

       
       
3. 原理
4. 物理と人間生活
   　放射線について外部へのリンク
   • 福島大学放射線副読本研究会
     • 上記研究会による副読本（初版）
     • 上記研究会による副読本（改定版）
   • 文科省による副読本(文科省の副読本)
     • 知っておきたい放射線のこと（高校生版）前編・後編
       
   • 霧箱の映像
     国立科学博物館(みなさんの学生証で無料で入館して見ることができます。)
     
     
     
     
     

物理学概論の関係者(Wikipedia) †

ルネ・デカルト	朝永振一郎	ガリレオ・ガリレオ	アイザック・ニュートン	ピエール＝シモン・ラプラス	ヘンリー・キャベンディシュ	マイケル・ファラデー

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以前の講義 †

• 2017年度
  • 秋学期
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  • 秋学期

    回数	1回	2回	3回	4回	5回	6回	7回	8回	9回	10回	11回	12回	13回	14回	15回
    フィードバック		◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	13回と合併	◯	個別返却のみ	個別返却のみ
• 2013年度
  
• 2012年度秋学期
• 2012年度春学期
• 2011年度秋学期
  • シラバス
  • 配布物

    1回	2回	3回	4回	5回	6回	7回	8回	9回	10回	11回	12回	13回	14回	15回
    フィードバック 01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13
• 2011年度春学期
  • 配布物
• 2010年度
• 2009年度
• 2008年度秋学期
• 2008年度春学期

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参考 †

• 高校での勉強に自信がない人へ
  • NHK 高校講座 物理基礎
  • さくらーにんぐ

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添付ファイル: 立体模型_磁荷.pdf 110件 [詳細] 立体模型_電荷.pdf 106件 [詳細] 力線の電磁気学の図-ひねくれた力.png 266件 [詳細] 力線の電磁気学の図-斥力.png 234件 [詳細] 力線の電磁気学の図-引力.png 247件 [詳細]