【物理計測入門】
(Introduction to Physics Measurements)
[物理学科 3群 必修 科目(配当年次: 第1学年 ) ]
 
単  位:1単位 単位認定者: 川﨑健夫 教員免許取得のための必修科目
授業期間: 通年  36コマ 科目分担者: 吉國裕三 米田茂隆 科目:教科に関する科目(中・高 理科)
授業形態: 実習  集中 施行規則に定める科目区分:物理学実験(「コンピュータ活用を含む。」)
 
授業の目的

大学で物理学を学ぶうえで必須となる物理学的手法を用いた自然現の計測方法、解析法、科学的な考察の進め方、文献・参考書の探し方、レポートの書き方、成果発表等の技術を身につける。また、電子回路の基礎と応用について学習する。

教育内容

コンピュータ利用法の実践的学習、現代物理学のトピックスをテーマとした少人数演習による物理現象の観察と解析、文献調査などを行う。これを題材として、発表の仕方や討論の進め方、レポートのまとめ方などを学ぶ。また、物理実験技術の基礎となるエレクトロニクス回路について組立を通して身につける。

教育方法

各自で独立に、あるいはグループで協力して、実験・解析・調査・討論などを行なう。また、関心を持った課題について、実験結果をまとめ、考察し、必要に応じ文献調査を行ったうえで、これをまとめて発表を行う。

 
講義内容(シラバス)
項  目 担当者 授業内容

1回

物理学的世界像
情報科学演習室の利用方法(I) 

川﨑、吉國、米田

宇宙から生命系まで、大きさの概念に留意しつつ、大学で学ぶ物理学について概観する
情報科学演習室のiMacはパスワードにより管理されている。ログイン、パスワード変更、メールの送受信など、基本的な利用方法を学習する。

2回

情報科学演習室の利用方法(II)

米田

情報科学演習室のiMacは3つのOS(MacOS、Linux、Windows)を選択して使用することができる。その選択方法と利用法を学習する。

3回 〜4回

物理計測実験(I)

川﨑

グループ実験を通じて(ガウス加速器の実験)大学で物理学を学ぶうえで必須となる物理学的手法を用いた自然現象へのアプローチ法、科学的な考察の進め方を学ぶ。

5回 〜6回

物理計測実験(II)

川﨑

グループ実験を通じて(比電荷と地磁気の測定)大学で物理学を学ぶうえで必須となる物理学的手法を用いた自然現象へのアプローチ法、科学的な考察の進め方を学ぶ。

7回 〜8回

物理計測実験(III)

川﨑

グループ実験を通じて(光速度の測定)大学で物理学を学ぶうえで必須となる物理学的手法を用いた自然現象へのアプローチ法、科学的な考察の進め方を学ぶ。

9回 〜10回

物理計測実験(IV)

川﨑

ここまでに学んできたことをまとめレポートを作成する。

11回 〜13回

エレクトロニクス回路入門

吉國

エレクトロニクス回路部品の知識、半田付けの仕方を学ぶ。

14回 〜16回

測定

吉國

テスターの使い方、乾電池の内部抵抗について学ぶ。

17回 〜19回

アナログ回路

吉國

オームの法則、ダイオードの電気的特性について学ぶ。

20回 〜22回

デジタル回路1

吉國

デジタル回路の基礎について学ぶ。

23回 〜25回

デジタル回路2

吉國

ゲート回路について学ぶ。

26回 〜28回

デジタル回路3

吉國

カウンタ回路について学ぶ。

29回 〜30回

課題研究

川﨑

少人数のグループに分かれ、グループごとにこれまでに行ってきた実験の中から1課題を選んで得られた結果についての討論を行ない、内容についての理解を深める。

31回 〜32回

発表会準備(I)

川﨑

選択した課題について必要に応じて文献検索を行ったうえで、討論の結果も含めてこれをまとめて発表を行うための準備をする。

33回 〜34回

発表会準備(II)

川﨑

発表内容をスライドにまとめ、グループ内での発表分担の確認し、また、発表練習を行う。

35回 〜36回

発表会

川﨑、米田、吉國

選択した課題について口頭発表を行う。

 
到達目標

大学で学ぶ物理学の入門として、物理量の計測実験を通して物理学のアプローチとはどのようなものかに触れるとともに、物理実験の基礎と心得を身に付ける。物理実験を進める上で欠かせないエレクトロニクスの基礎を身に付け、デジタル回路について実験を通して理解する。テーマ研究と発表を通して、疑問点の明確化とその解決のための方策を学ぶと共に、発表の仕方、討論の進め方、レポートのまとめ方等を身につける。

評価基準

評価は実験ノート、レポート、発表への取り組みの総合評価とする。

準備学習
(予習・復習)

物理学について幅広い好奇心を持つこと。また、次回にどの様な作業を行うかを予習し、作業手順を考えておくこと。

 
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参考書 (なし)