授業科目名 年度 学期 開講曜日・時限 学部・研究科 全担当教員 単位数
31864:熱と波動の世界(A2) 2023 春セメスター 月2 理工学部 池田 研介、和田 浩史 2

キャンパス

BKC

授業施設

フォレストハウス１１１号教室

授業で利用する言語

日本語

授業の概要と方法

この講義はまとまった知識の伝達を目的とするものではなく、テーマを絞って、講義、議論、実験、演習、など多方向から物理学の考え方の面白さを体験してもらうことを目的とする。できるだけ講師と学生の間に双方向の交流が生じるように小人数２クラス（A, B）に分け、各クラスごとに熱現象および波動現象について学ぶ。なお、第一回目の講義時には２クラス合同でガイダンスを行う。波動のテーマでは、クラスを5-7人の班にわけ、各班に実験道具(ばね、秤、メジャー、ストップウオッチ)を与えて実験してもらう。熱のテーマでは、熱力学がいかに我々の日常生活と深く関わっているかを、いくつかの興味深い自然現象を取り上げ、それらを通じて学ぶ。いくつかの簡単な実験も行う。

実際の講義の具体的やりかたは第一回目の講義で皆さんに協力してもらって双方向的に決定する。必ず参加してください。

受講生の到達目標

熱と波動にかんする講義や素朴な実験、理論的記述にかんする演習を通して、体と頭で熱現象および波動現象を味わい、物理的に現象を捉える面白さを身をもって体験する事がこの講義での到達目標である。 講義、みなさんの物理体験に関する議論、ばねを使った実験、演習、数値実験など多方向から波動および熱現象の面白さとそれを記述する数理の面白さを体験してもらうことを目的とする。

事前に履修しておくことが望まれる科目

物理と数学の世界、ミクロとマクロの世界、実験物理学セミナーと共に1回生導入教育科目であり、必ず履修の事。

授業スケジュール

授業回数/
担当教員（複数担当の場合） 		テーマ
キーワード・文献・補足事項等
１池田、和田

ガイダンス

熱現象と波動現象

２：池田

波はどこに？

日常生活と波動現象

３：池田

波の要素

進行波の速度を測る

４−５：池田

波の速さは何で決まるか

バネを使った実験

６-7：池田

重ね合わせの原理と波動方程式、波が運ぶエネルギー

8-9：池田

境界と反射、定在波と共鳴

１０：和田

熱はどこに？

日常現象と熱現象

１１：和田

温度をはかるとは

熱容量、比熱、相変化、熱伝導率、熱の輸送と熱平衡

１２：和田

熱を仕事にかえる

熱と仕事、操作の経路、熱力学第一法則

１３：和田

熱を仕事にかえる実験

圧縮空気発火装置

１４：和田

熱機関と熱力学第二法則

カルノーサイクル、永久機関、エントロピー

１５：池田、和田

まとめ

熱現象と波動現象のまとめ

授業実施形態

BCP停止の場合は、BCPレベル0～2の記載どおりに授業が行われます。
During the suspension period of BCP, classes will be as described in BCP levels 0-2.

【BCPレベル1の場合 / In the case of BCP level 1】
　対面で実施する
【BCPレベル2の場合 / In the case of BCP level 2】
　対面で実施する
【BCPレベル3~4の場合 / In the case of BCP level 3-4】
　オンラインを基本とする

授業外学習の指示

本講義は波の伝わる速さをテーマにして講義、演習、実験、および教員学生の双方向的議論によっ て波動という我々の日常にきわめて重要な波動現象を「アタマ」と「カラダ」で理解することを到 達目標にします。本講義の中身に関して第一週の初回講義に詳しいパンフレットを配布しますので 必ず出席してください。

毎回の講義内容を復習するとともに、自分にあった参考書をじっくり探してみてください。定期的に図書館や本屋で時間を過ごすことを推奨します。講義では、テーブルトップの実験を行って、その結果についてレポートを提出することを求めます。かならずしも、あらかじめ答えが用意された問題に取り組むわけではないので、自由な発想を尊重します。授業外の学習においては、他の座学とは違う取り組み方を、自分なりに工夫してみることを推奨します。

成績評価方法

種別 割合(%) 評価基準等
定期試験（筆記） 0

レポート試験
（統一締切日を締切とするレポート）		 0

上記以外の試験・レポート、平常点評価
（日常的な授業における取組状況の評価）		 100

熱および波動の関与する日常現象を、物理学的な視点でとらえ、理解することができるかどうか、を数回のレポートおよび講義へ取り組む姿勢を通じて総合的に評価する。

成績評価方法(備考)

受講および研究に関するアドバイス

第１回の授業でガイダンスを行います。この科目の受講を検討している皆さんは必ず出席してください。学生諸君には熱コース（和田）か波動コース（池田）かいずれかを当日選択してもらいます。

波動クラスでは、実験道具を班毎に貸し出すので、指示されなくても自分達で実験して欲しい。 実験は滑らかな床さえあれば、貸し出したばね、メジャー、ストップウオッチ、秤 を使っていつでもできる極めて素朴で簡単なものです。そして、手持ちの知識で、 実験の結果を説明する自分の理論(理屈)を作って欲しい。自分が納得できる合理的な"理屈"を作る。これが物理のエッセンスです。
 

教科書

教科書(使用頻度、その他補足)

教科書は使用しない。

参考書

書名 著者 出版社 ISBNコード 備考
科学者と技術者のための物理学 Ib R.A.サ－ウェイ 学術図書出版社 4-87361-075-3 高校物理程度の知識で読める標準的なよくかかれた教科書
ファインマン物理学II ファインマン、レイトン、サンズ 岩波書店 4-00-007712-0 ファインマン流の物理学の考え方にふれてみよう。

参考書(使用頻度、その他補足)

講義の過程で適宜紹介する。

参考になるwwwページ

     

授業内外における学生・教員間のコミュニケーションの方法

manaba+R,その他(教員より別途指示）

備考


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