講義のページ/物理学概論

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物理学概論 †

2020年度秋学期 †

• アクセス先

  授業	オフィスアワー
  S101	森
• 教材など
  • テキスト「つながる物理学」(2020年度用)
  • 過去問 2019年度春学期期末試験 ※受講者のみ
• リアクションペーパー・フィードバック
• 授業の動画 ※ 受講者のみ

  回数	01	02	03	04	05	06	07	08	09	10	11	12	13	14
  ビデオ	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆	☆

  ※ 授業中に録画し忘れに気づいた人は教えてもらえると助かります。
  
  

講義全体の教材 †

• テキスト「つながる物理学」(2020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
  
• 対応関係
  • NHKピタゴラスイッチから「対応の歌」 ※受講者のみ
  • グラフで対応関係を考える教材
    

    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	-	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	◯	-	-
• 勉強の方法についてのヒント
  • 予　習: NHKテストの花道「今日からできるカンタン予習法」(ダイジェスト：6分, ※受講者のみ)
  • ノート: NHKテストの花道「成績を伸ばすカギ！“ノート術”」(ダイジェスト：9.5分, ※受講者のみ)
    
    
• 数学についての確認
  • 傾きについての復習と加速度についてのプリント
  • 比例と式変形の確認のプリント
• 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
     • ビデオの中に軌跡を描いて表現する
       　　・Ｅテレ２３５５から「バレエ・ロトスコープ」 ※ 受講者のみ
       　　・残像を残して表現する動画
       
     • 位置を時間の関数として表す表現
       ■ 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)
       ■ コンピューターで描いた例

       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

       
       ■ 動画から位置の時間変化のグラフを作る： 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。)
       
       ■ マウスの動きから位置の時間変化のグラフを作る： 点の運動と座標の時間変化のグラフの対応
       
       
     • その他の表現
       ■ 速度ベクトルを描く
       
       
   • グラフの傾きと微分法
     • 傾きについての復習と加速度についてのプリント : Inclination_20171025.pdf
     • 「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)
       
       
   • 運動方程式とラプラスの悪魔
     • ラプラス「確率論」の冒頭
     • NHK 超ＡＩ入門特別編 「脳と宇宙が繋がる？ＡＩと人間を分かつ意識とは？」から (1分)
     • NHK ヘウレーカ 「僕らの気持ちはどこからうまれるの？」から (4分弱)
     • Ｅテレ　100分で名著カント「純粋理性批判」(4)から (4分)
       
   • 等加速度運動
     • 自由落下について
       

       目で見タイム

       
       
     • アポロ15号の月面での実験
       

       月面でのハンマーと羽根の自由落下外部へのリンク

       ビデオの英語を文字にしたもの(外部へのリンク)
       
       
     • Eテレ 科学塾から 重さと質量の違いについて
       
     • 日テレ 世界まる見え！テレビ特捜部からカーン君の重量の変化
   • 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
     • 分裂と運動量保存則（解説ビデオ）
       ※ ひどい言い間違いをしています。「質量と速度の合計」ではなく、「質量と速度の積の合計」です！

       Youtube掲載のビデオ(3分)
     • NHKの動画
       ・ ＮＨＫ　国際宇宙ステーションと初のハイビジョン中継（宇宙で平泳ぎ） (※ 受講生のみ, 4分)
       ・ ＮＨＫ　大科学実験降りると進む満員電車~ (※ 受講生のみ)
     • 分裂
       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
       
       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)

       
       
4. 電磁気学
   • 電磁気学的現象
     電気と電気、磁気と磁気、電気と磁気の組み合わせがある。

     	電気に	磁気に
     電気が
     磁気が

     
     
   • 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

       
       
     • パルス電流によって破断するコイルの動画 (※受講者のみ)
       
5. 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

       
       
6. 原理
7. 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

↑

以前の講義 †

• 2017年度
  • 秋学期
    コメントに対するフィードバック

    授業回数	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
    フィードバック	◯	◯	◯	◯	-	-	-	-	-	-	◯	◯	-	-	-
• 2015年度
  • 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

↑

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: 物理学関係時間割表2020.pdf 30件 [詳細] 独自履修モデル_物理学専攻2019.pdf 18件 [詳細] 2019春_印刷用.pdf 27件 [詳細] Math_All.pdf 62件 [詳細] Inclination_20171025.pdf 142件 [詳細] 立体模型_磁荷.pdf 402件 [詳細] 立体模型_電荷.pdf 403件 [詳細] 力線の電磁気学の図-ひねくれた力.png 520件 [詳細] 力線の電磁気学の図-斥力.png 490件 [詳細] 力線の電磁気学の図-引力.png 511件 [詳細]