授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
力学続論 1T15, 1T16
|
(英 訳) | Advanced Dynamics | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 火4 |
||||||
(教室) | 共東42 | ||||||
(授業の概要・目的) | 質点(1粒子)の力学の知識を前提として、【質点系】(=多粒子系)と【剛体の力学】および、【回転座標系】などの【加速度系】における運動方程式とその応用について、【ニュートン力学】に基づいて学習する。本講義により、(地球を含め)回転を伴う物体の運動の多彩なダイナミックスの理解を目指す。理科系学生を対象とする。 | ||||||
(到達目標) | ニュートン力学に基づいた、【多粒子系の運動】、【剛体の運動】、【回転座標系】に関する基本的な法則を習得する。レポート課題、演習問題に取り組み、具体的な応用問題を解く能力を身につける。 | ||||||
(授業計画と内容) | 講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、1回の講義で2〜3の小項目を扱う。 (幾つかの小項目はレポート問題にする場合もある。) 1.質点系の力学 1-0 質点の力学(復習) 1-1 質点系の運動方程式〜重心運動 1-2 2質点系の相対運動 1-3 2つの天体の運動 1-4 角運動量(復習) 1-5 2質点系の角運動量 1-6 N質点系の重心運動と角運動量 1-7 ロケットとジェットの力学 1-8 連成振子(水平バネ振子)の基準振動 2.剛体の力学〜回転運動 2-1 剛体の概念と運動方程式 2-2 角速度ベクトルと慣性モーメント 2-3 剛体の一般の運動〜並進と回転 2-4 回転と並進のエネルギー 2-5 慣性モーメントの性質と計算 2-6 固定軸周りの回転〜タイヤの回転 2-7 剛体振子 2-8 回転の例1〜ヨーヨー 2-9 回転の例2〜円柱の転がり 2-10 回転の例3〜ビリヤード 2-11 ジャイロ現象 2-12 地球の歳差運動(ジャイロ現象)〜大周期(約26,000年)で地軸方向が変わる 3.非慣性系(回転系)での運動 3-1 慣性系と非慣性系〜回転系での遠心力とコリオリ力 3-2 自転する地球上での運動方程式 3-3 高速回転する中性子星〜パルサー 3-4 静止衛星 3-5 静止物体を回転系から見た場合 3-6 地球の自転の効果:落下運動に対する影響〜ナイルの放物線 3-7 地球の自転の効果:水平運動に対する影響〜フーコー振子と弾道 4.剛体の回転とオイラーの運動方程式 4-1 剛体の回転と剛体系 4-2 剛体系での回転の運動方程式〜オイラーの運動方程式 4-3 対称コマの自由回転〜小周期(約1.2年)で地軸方向がブレる歳差運動 4-4 剛体の自由回転の安定性と不安定性〜ラケットの回転の安定と不安定 |
||||||
(履修要件) |
講義の理解には「物理学基礎論A」を履修していることが望ましい。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 【筆記試験】の結果と【レポート】の内容に基づいて評価する。詳しくは授業中に説明するのでそちらを参照すること。 | ||||||
(教科書) |
使用しない
|
||||||
(参考書等) |
『力学』
(学術図書出版)
ISBN:978-4-87361-918-7
『力学』
(学術図書出版)
ISBN:978-4780606584
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 授業で取り上げた例題、レポート課題等は各自解いて復習しておくこと。 | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
力学続論
1T15, 1T16 (科目名)
Advanced Dynamics
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
火4 (教室) 共東42 |
|||||||
(授業の概要・目的)
質点(1粒子)の力学の知識を前提として、【質点系】(=多粒子系)と【剛体の力学】および、【回転座標系】などの【加速度系】における運動方程式とその応用について、【ニュートン力学】に基づいて学習する。本講義により、(地球を含め)回転を伴う物体の運動の多彩なダイナミックスの理解を目指す。理科系学生を対象とする。
|
|||||||
(到達目標)
ニュートン力学に基づいた、【多粒子系の運動】、【剛体の運動】、【回転座標系】に関する基本的な法則を習得する。レポート課題、演習問題に取り組み、具体的な応用問題を解く能力を身につける。
|
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(授業計画と内容)
講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、1回の講義で2〜3の小項目を扱う。 (幾つかの小項目はレポート問題にする場合もある。) 1.質点系の力学 1-0 質点の力学(復習) 1-1 質点系の運動方程式〜重心運動 1-2 2質点系の相対運動 1-3 2つの天体の運動 1-4 角運動量(復習) 1-5 2質点系の角運動量 1-6 N質点系の重心運動と角運動量 1-7 ロケットとジェットの力学 1-8 連成振子(水平バネ振子)の基準振動 2.剛体の力学〜回転運動 2-1 剛体の概念と運動方程式 2-2 角速度ベクトルと慣性モーメント 2-3 剛体の一般の運動〜並進と回転 2-4 回転と並進のエネルギー 2-5 慣性モーメントの性質と計算 2-6 固定軸周りの回転〜タイヤの回転 2-7 剛体振子 2-8 回転の例1〜ヨーヨー 2-9 回転の例2〜円柱の転がり 2-10 回転の例3〜ビリヤード 2-11 ジャイロ現象 2-12 地球の歳差運動(ジャイロ現象)〜大周期(約26,000年)で地軸方向が変わる 3.非慣性系(回転系)での運動 3-1 慣性系と非慣性系〜回転系での遠心力とコリオリ力 3-2 自転する地球上での運動方程式 3-3 高速回転する中性子星〜パルサー 3-4 静止衛星 3-5 静止物体を回転系から見た場合 3-6 地球の自転の効果:落下運動に対する影響〜ナイルの放物線 3-7 地球の自転の効果:水平運動に対する影響〜フーコー振子と弾道 4.剛体の回転とオイラーの運動方程式 4-1 剛体の回転と剛体系 4-2 剛体系での回転の運動方程式〜オイラーの運動方程式 4-3 対称コマの自由回転〜小周期(約1.2年)で地軸方向がブレる歳差運動 4-4 剛体の自由回転の安定性と不安定性〜ラケットの回転の安定と不安定 |
|||||||
(履修要件)
講義の理解には「物理学基礎論A」を履修していることが望ましい。
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
【筆記試験】の結果と【レポート】の内容に基づいて評価する。詳しくは授業中に説明するのでそちらを参照すること。
|
|||||||
(教科書)
使用しない
|
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(参考書等)
『力学』
(学術図書出版)
ISBN:978-4-87361-918-7
『力学』
(学術図書出版)
ISBN:978-4780606584
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(授業外学習(予習・復習)等)
授業で取り上げた例題、レポート課題等は各自解いて復習しておくこと。
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
|
|||||||
授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Introduction to Quantum Physics-E2
|
(英 訳) | Introduction to Quantum Physics-E2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 火4 |
||||||
(教室) | 4共12 | ||||||
(授業の概要・目的) | Quantum mechanics is one of the most successful theories in physics. It describes the physics of the microscopic world: molecular, atomic and subatomic processes. At first, we will follow the history of the quantum mechanics, and start with the black body radiation. The necessity of quantization arises from the failure to describe the black body radiation using classical physics. We will then examine the experimental evidences of the particle-wave duality. The Schrodinger equation is then introduced to describe simplest quantum systems. This course aims to show the necessity of quantum mechanics and to give listeners tools to describe the basic quantum systems. | ||||||
(到達目標) | To understand the fundamental concepts of quantum mechanics. To learn mathematical methods which describe quantum objects. |
||||||
(授業計画と内容) | In this course the following topics are covered: 1. Brief overview of relativistic energy and momentum. When classical physics was not enough anymore. 2. Black body radiation. Classical and quantum approaches. 3. Quantum properties of electro-magnetic radiation: photoelectric effect, Bothe experiment, Compton effect. 4. Rutherford model of atom. 5. Bohr model of atom. 6. Wave properties of particles: De Broglie's wave hypothesis. 7. Experimental conformations of De Broglie's hypothesis. Uncertainty principle. 8. Wave function and Schrodinger equation. 9. Particle in the infinite potential well. 10. One dimensional quantum system: harmonic oscillator. 11. Quantum tunneling of particles through potential barriers. 12. Physical states and operators. 13. Postulates of quantum mechanics. 14. Quantization of angular momentum. 14 lectures in total and one feedback class |
||||||
(履修要件) |
It is desirable to take introduction to physics A and B courses. Knowledge of mechanics and wave theory is welcome.
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | Evaluation will be based on: 10% attendance and participation 20% homework 20% quiz 50% final exam |
||||||
(教科書) |
『Physics, a general course (vol. 3)』
(Mir Publishers)
ISBN:5-03-000900-0
|
||||||
(参考書等) |
授業中に紹介する
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | Preparation for lectures will include revision of class materials and homework assignments. Detailed instructions will be given during the class. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
Introduction to Quantum Physics-E2
(科目名)
Introduction to Quantum Physics-E2
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として2回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
火4 (教室) 4共12 |
|||||||
(授業の概要・目的)
Quantum mechanics is one of the most successful theories in physics. It describes the physics of the microscopic world: molecular, atomic and subatomic processes. At first, we will follow the history of the quantum mechanics, and start with the black body radiation. The necessity of quantization arises from the failure to describe the black body radiation using classical physics. We will then examine the experimental evidences of the particle-wave duality. The Schrodinger equation is then introduced to describe simplest quantum systems. This course aims to show the necessity of quantum mechanics and to give listeners tools to describe the basic quantum systems.
|
|||||||
(到達目標)
To understand the fundamental concepts of quantum mechanics.
To learn mathematical methods which describe quantum objects. |
|||||||
(授業計画と内容)
In this course the following topics are covered: 1. Brief overview of relativistic energy and momentum. When classical physics was not enough anymore. 2. Black body radiation. Classical and quantum approaches. 3. Quantum properties of electro-magnetic radiation: photoelectric effect, Bothe experiment, Compton effect. 4. Rutherford model of atom. 5. Bohr model of atom. 6. Wave properties of particles: De Broglie's wave hypothesis. 7. Experimental conformations of De Broglie's hypothesis. Uncertainty principle. 8. Wave function and Schrodinger equation. 9. Particle in the infinite potential well. 10. One dimensional quantum system: harmonic oscillator. 11. Quantum tunneling of particles through potential barriers. 12. Physical states and operators. 13. Postulates of quantum mechanics. 14. Quantization of angular momentum. 14 lectures in total and one feedback class |
|||||||
(履修要件)
It is desirable to take introduction to physics A and B courses. Knowledge of mechanics and wave theory is welcome.
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
Evaluation will be based on:
10% attendance and participation 20% homework 20% quiz 50% final exam |
|||||||
(教科書)
『Physics, a general course (vol. 3)』
(Mir Publishers)
ISBN:5-03-000900-0
|
|||||||
(参考書等)
授業中に紹介する
|
|||||||
(授業外学習(予習・復習)等)
Preparation for lectures will include revision of class materials and homework assignments. Detailed instructions will be given during the class.
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
|
|||||||
授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Advanced Dynamics-E2
|
(英 訳) | Advanced Dynamics-E2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 火4 |
||||||
(教室) | 1共02 | ||||||
(授業の概要・目的) | This course aims to introduce advanced concepts of classical mechanics. After learning the content of this course, students will be able to apply Newtonian mechanics to solve advanced problems of classical mechanics, including but not limited to: (a) rotation of rigid bodies, (b) motion under central forces, for example, planetary motion, (c) motion observed from non-inertial frames, etc. Students are also expected to be able to advance their mathematical skills, particularly regarding vector calculus and 2D/ 3D polar coordinate systems by studying the concepts of this course. | ||||||
(到達目標) | (1) To build upon the ideas learnt in Fundamental physics A, (2) To be able to understand advanced concepts of dynamics of rigid bodies, (3) To develop the ability to tackle practical problem solving. | ||||||
(授業計画と内容) | 1. Brief review of Cartesian, Spherical and Cylindrical coordinate systems, vector analysis and coordinate transformation, Newton's laws, inertial and non-inertial frames, conservation of energy and momentum, collision problems, distributed systems and center of mass (5 weeks) 2. Central forces, angular momentum, planetary motion and Kepler's laws (2 weeks) 3. Motion observed from non-inertial frames; fictitious forces (2 weeks) 4. Simple motion of Rigid bodies, angular momentum, rotation along fixed axis, moment of inertia (2 weeks) 5. General motion of rigid bodies, inertia tensor and principal axes, Euler's equations of rigid body rotation; precession and nutation, Free symmetric top, Euler angles, heavy symmetric top (3 weeks) 6. Feedback (1 week) |
||||||
(履修要件) |
Completion of Fundamental Physics A is required.
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | Evaluation will be based on active participation (10%), one assignments (40%), take-home type final examination conduced via Panda (50%). |
||||||
(教科書) |
授業中に指示する
|
||||||
(参考書等) |
授業中に紹介する
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | Following study materials and working on assignments | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | Will be discussed in the class. | ||||||
Advanced Dynamics-E2
(科目名)
Advanced Dynamics-E2
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
火4 (教室) 1共02 |
|||||||
(授業の概要・目的)
This course aims to introduce advanced concepts of classical mechanics. After learning the content of this course, students will be able to apply Newtonian mechanics to solve advanced problems of classical mechanics, including but not limited to: (a) rotation of rigid bodies, (b) motion under central forces, for example, planetary motion, (c) motion observed from non-inertial frames, etc. Students are also expected to be able to advance their mathematical skills, particularly regarding vector calculus and 2D/ 3D polar coordinate systems by studying the concepts of this course.
|
|||||||
(到達目標)
(1) To build upon the ideas learnt in Fundamental physics A, (2) To be able to understand advanced concepts of dynamics of rigid bodies, (3) To develop the ability to tackle practical problem solving.
|
|||||||
(授業計画と内容)
1. Brief review of Cartesian, Spherical and Cylindrical coordinate systems, vector analysis and coordinate transformation, Newton's laws, inertial and non-inertial frames, conservation of energy and momentum, collision problems, distributed systems and center of mass (5 weeks) 2. Central forces, angular momentum, planetary motion and Kepler's laws (2 weeks) 3. Motion observed from non-inertial frames; fictitious forces (2 weeks) 4. Simple motion of Rigid bodies, angular momentum, rotation along fixed axis, moment of inertia (2 weeks) 5. General motion of rigid bodies, inertia tensor and principal axes, Euler's equations of rigid body rotation; precession and nutation, Free symmetric top, Euler angles, heavy symmetric top (3 weeks) 6. Feedback (1 week) |
|||||||
(履修要件)
Completion of Fundamental Physics A is required.
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
Evaluation will be based on active participation (10%), one assignments (40%), take-home type final examination conduced via Panda (50%).
|
|||||||
(教科書)
授業中に指示する
|
|||||||
(参考書等)
授業中に紹介する
|
|||||||
(授業外学習(予習・復習)等)
Following study materials and working on assignments
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
Will be discussed in the class.
|
|||||||
授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
統計物理学 2T13, 2T14, 2T15, 2T16
|
(英 訳) | Introduction to Statistical Physics | ||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||||||||
(群) | 自然 | ||||||||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||||||||
(旧群) | B群 | ||||||||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||||||||
(配当学年) | 主として2回生 | ||||||||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||||||||
(曜時限) | 水1 |
||||||||||||
(教室) | 共南01 | ||||||||||||
(授業の概要・目的) | 統計物理学は、量子力学とならび現代物理学の2つの柱を構成しています。固体物理やエレクトロニクスなど多くの学問分野の基礎として不可欠の学問です。 統計物理学では電子や原子などミクロな粒子を対象として、そのような粒子が多数個集まって巨視的な系を構成したときの物理的な性質を理解することを目的としています。講義ではその基礎的な部分を講述します。 講義では量子力学を勉強していることを特に前提としません。しかし、量子力学の簡単な知識を一部使用します。 |
||||||||||||
(到達目標) | ・物質や気体のマクロな振る舞いについて、分子・原子を記述するミクロな理論から説明できるようになる。 ・現象論の重要性を体得する。 |
||||||||||||
(授業計画と内容) | 1.統計物理学の基礎(第1,2回) 統計物理学がどのような学問であるのかその対象と目的を説明します。確率を定義して分布関数を求めることから巨視的な系の物理的性質を理解できることを示し、統計物理学が一つの仮説から出発して論理的に大きな学問体系を構成していることを説明し、学問としての体系を学ぶ良い対象であることを説明します。 2.ミクロカノニカル分布とエントロピー(第3-4回) 微視的状態を定義し、等重率の原理により確率の概念を定義します。統計物理学における確率の概念について説明します。確率をエネルギーなど物理の保存量と結びつける表現として、ボルツマンによって導入されたエントロピーという概念を説明します。エントロピーの物理的意味を説明します。エントロピーと微視的状態の数あるいは状態密度との関係を説明します。 3.カノニカル分布と自由エネルギー(第5-8回) エネルギーが一定の系について定義された確率を熱平衡の系について拡張したカノニカル分布について講述します。適用対象が大変広いカノニカル分布の1つの応用例として理想気体をとりあげ、理想気体に関係するいくつかの物理量や関係式が導かれることを説明します。合わせて統計物理学の手法を理解します。 また、座標・運動量の変数を持つ位相空間について古典粒子の統計物理学を学修し、それを利用した低温での物質の振る舞いを説明する理論の構築から、量子力学の重要性を議論します。 6.グランドカノニカル分布と化学ポテンシャル(第9-11回) カノニカル分布の対象であった粒子数一定で熱平衡状態にある系を拡張します。化学ポテンシャルを導入して粒子数の変化がある系に対しても適用できるグランドカノニカル分布を導きます。 7.量子統計(第12-14回) グランドカノニカル分布が適用できると、1粒子状態密度を用いることができるようになります。この1粒子状態に粒子の統計性を導入して量子統計を導きます。フェルミ・ディラック統計とボーズ・アインシュタイン統計について少し詳しく講述します。 ※第1−7回を米澤、第8−14回を掛谷が担当します |
||||||||||||
(履修要件) |
「物理学基礎論A」「熱力学」を履修していることが望ましい。「物理学基礎論B」も履修していることができれば望ましい。
|
||||||||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 定期試験の成績で判定します。レポート提出は加点として評価します。 | ||||||||||||
(教科書) |
『統計力学』
(講談社)
ISBN:4061572083
(この本の順番で講義を進めます)
『統計力学(岩波基礎物理学シリーズ)』
(岩波書店)
ISBN:4000079271
|
||||||||||||
(参考書等) |
『統計力学 物理学アドバンストシリーズ』
(日本評論社)
ISBN:978-4535789562
『統計力学Ⅰ・Ⅱ』
(培風館)
ISBN:4563024376
『大学演習熱学・統計力学』
(裳華房)
ISBN:4785380322
『熱力学入門』
(共立出版)
ISBN:4320033477
|
||||||||||||
(関連URL) | http://sk.kuee.kyoto-u.ac.jp/ 左側のメニューから「講義情報」をクリックして下さい | ||||||||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 授業は、スライドを用いて行いますので、スライドの内容を復習することを中心に時間を使って下さい。 | ||||||||||||
(その他(オフィスアワー等)) | 本講義は工学部電気電子工学科2回生にクラス指定されていますが、他のクラスの学生が受講することは可能です。 質問は授業終了後の外、オフィスアワーでも受け付けます。 |
||||||||||||
統計物理学
2T13, 2T14, 2T15, 2T16 (科目名)
Introduction to Statistical Physics
(英 訳)
|
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|||||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 日本語 | ||||||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | ||||||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として2回生 (対象学生) 理系向 |
||||||||||
(曜時限)
水1 (教室) 共南01 |
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(授業の概要・目的)
統計物理学は、量子力学とならび現代物理学の2つの柱を構成しています。固体物理やエレクトロニクスなど多くの学問分野の基礎として不可欠の学問です。
統計物理学では電子や原子などミクロな粒子を対象として、そのような粒子が多数個集まって巨視的な系を構成したときの物理的な性質を理解することを目的としています。講義ではその基礎的な部分を講述します。 講義では量子力学を勉強していることを特に前提としません。しかし、量子力学の簡単な知識を一部使用します。 |
||||||||||
(到達目標)
・物質や気体のマクロな振る舞いについて、分子・原子を記述するミクロな理論から説明できるようになる。
・現象論の重要性を体得する。 |
||||||||||
(授業計画と内容)
1.統計物理学の基礎(第1,2回) 統計物理学がどのような学問であるのかその対象と目的を説明します。確率を定義して分布関数を求めることから巨視的な系の物理的性質を理解できることを示し、統計物理学が一つの仮説から出発して論理的に大きな学問体系を構成していることを説明し、学問としての体系を学ぶ良い対象であることを説明します。 2.ミクロカノニカル分布とエントロピー(第3-4回) 微視的状態を定義し、等重率の原理により確率の概念を定義します。統計物理学における確率の概念について説明します。確率をエネルギーなど物理の保存量と結びつける表現として、ボルツマンによって導入されたエントロピーという概念を説明します。エントロピーの物理的意味を説明します。エントロピーと微視的状態の数あるいは状態密度との関係を説明します。 3.カノニカル分布と自由エネルギー(第5-8回) エネルギーが一定の系について定義された確率を熱平衡の系について拡張したカノニカル分布について講述します。適用対象が大変広いカノニカル分布の1つの応用例として理想気体をとりあげ、理想気体に関係するいくつかの物理量や関係式が導かれることを説明します。合わせて統計物理学の手法を理解します。 また、座標・運動量の変数を持つ位相空間について古典粒子の統計物理学を学修し、それを利用した低温での物質の振る舞いを説明する理論の構築から、量子力学の重要性を議論します。 6.グランドカノニカル分布と化学ポテンシャル(第9-11回) カノニカル分布の対象であった粒子数一定で熱平衡状態にある系を拡張します。化学ポテンシャルを導入して粒子数の変化がある系に対しても適用できるグランドカノニカル分布を導きます。 7.量子統計(第12-14回) グランドカノニカル分布が適用できると、1粒子状態密度を用いることができるようになります。この1粒子状態に粒子の統計性を導入して量子統計を導きます。フェルミ・ディラック統計とボーズ・アインシュタイン統計について少し詳しく講述します。 ※第1−7回を米澤、第8−14回を掛谷が担当します |
||||||||||
(履修要件)
「物理学基礎論A」「熱力学」を履修していることが望ましい。「物理学基礎論B」も履修していることができれば望ましい。
|
||||||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
定期試験の成績で判定します。レポート提出は加点として評価します。
|
||||||||||
(教科書)
『統計力学』
(講談社)
ISBN:4061572083
(この本の順番で講義を進めます)
『統計力学(岩波基礎物理学シリーズ)』
(岩波書店)
ISBN:4000079271
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(参考書等)
『統計力学 物理学アドバンストシリーズ』
(日本評論社)
ISBN:978-4535789562
『統計力学Ⅰ・Ⅱ』
(培風館)
ISBN:4563024376
『大学演習熱学・統計力学』
(裳華房)
ISBN:4785380322
『熱力学入門』
(共立出版)
ISBN:4320033477
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(授業外学習(予習・復習)等)
授業は、スライドを用いて行いますので、スライドの内容を復習することを中心に時間を使って下さい。
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(その他(オフィスアワー等))
本講義は工学部電気電子工学科2回生にクラス指定されていますが、他のクラスの学生が受講することは可能です。
質問は授業終了後の外、オフィスアワーでも受け付けます。 |
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
熱力学
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(英 訳) | Thermodynamics | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水2 |
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(教室) | 共北25 | ||||||
(授業の概要・目的) | 現代の自然科学や科学技術の基礎を支えている物理学のうち,熱現象に関わる「熱力学」について講義する.熱力学第1・第2法則,エントロピーおよび熱力学的関係式について理解することを目的とする. | ||||||
(到達目標) | 熱力学第1,第2,第3法則を理解し,説明出来るようにする. | ||||||
(授業計画と内容) | 以下の内容で講義を進める. 1回目〜8回目 (1) 物質の熱力学的性質(熱容量),熱と仕事,示量変数と示強変数. (2) 熱力学第一法則,熱と仕事の等価性,内部エネルギー,断熱変化 (3) 熱力学第二法則,永久機関,ケルビンの原理,最小仕事,カルノーの定理 9回目〜13回目 (4) エントロピー,不可逆性,エントロピーの増大,完全な熱力学関数 (5) 熱力学第三法則 (6) ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギー (7) 標準反応ギブズエネルギー (8) 熱力学関係式 14回目 (9) 熱力学演習(講義に即した演習問題) <期末試験> 15回目 (10)フィードバック |
||||||
(履修要件) |
受講者は「物理学基礎論A」(力学)を履修していることが望ましいが,1回生前期に並行して受講することも可能である.偏微分など講義で必要とする数学については適宜,補足する.
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 基本的に定期試験の結果に基づき評価する.毎回小テストを行い,必要に応じて期末試験の結果に加点する.定期試験,平常点(小テスト)の評価割合は,80:20である.詳細については,第1回目の授業で説明する. | ||||||
(教科書) |
『アトキンス物理化学 (上)第8版以降』
(東京化学同人)
ISBN:978-4-8079-0908-7
|
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(参考書等) |
『ムーア物理化学上』
(東京化学同人)
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||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 教科書を予め読んで授業に出席すること.その日に返却される前回の小テストの間違いをチェックし,修正する. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | 関数電卓,毎回の授業のみならず,期末試験においても必ず必要になるので,事前に用意すること.スマホの関数電卓アプリは期末試験以外の授業では使用可能. |
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熱力学
(科目名)
Thermodynamics
(英 訳)
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水2 (教室) 共北25 |
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(授業の概要・目的)
現代の自然科学や科学技術の基礎を支えている物理学のうち,熱現象に関わる「熱力学」について講義する.熱力学第1・第2法則,エントロピーおよび熱力学的関係式について理解することを目的とする.
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(到達目標)
熱力学第1,第2,第3法則を理解し,説明出来るようにする.
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(授業計画と内容)
以下の内容で講義を進める. 1回目〜8回目 (1) 物質の熱力学的性質(熱容量),熱と仕事,示量変数と示強変数. (2) 熱力学第一法則,熱と仕事の等価性,内部エネルギー,断熱変化 (3) 熱力学第二法則,永久機関,ケルビンの原理,最小仕事,カルノーの定理 9回目〜13回目 (4) エントロピー,不可逆性,エントロピーの増大,完全な熱力学関数 (5) 熱力学第三法則 (6) ヘルムホルツエネルギーとギブズエネルギー (7) 標準反応ギブズエネルギー (8) 熱力学関係式 14回目 (9) 熱力学演習(講義に即した演習問題) <期末試験> 15回目 (10)フィードバック |
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(履修要件)
受講者は「物理学基礎論A」(力学)を履修していることが望ましいが,1回生前期に並行して受講することも可能である.偏微分など講義で必要とする数学については適宜,補足する.
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
基本的に定期試験の結果に基づき評価する.毎回小テストを行い,必要に応じて期末試験の結果に加点する.定期試験,平常点(小テスト)の評価割合は,80:20である.詳細については,第1回目の授業で説明する.
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(教科書)
『アトキンス物理化学 (上)第8版以降』
(東京化学同人)
ISBN:978-4-8079-0908-7
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(参考書等)
『ムーア物理化学上』
(東京化学同人)
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(授業外学習(予習・復習)等)
教科書を予め読んで授業に出席すること.その日に返却される前回の小テストの間違いをチェックし,修正する.
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(その他(オフィスアワー等))
関数電卓,毎回の授業のみならず,期末試験においても必ず必要になるので,事前に用意すること.スマホの関数電卓アプリは期末試験以外の授業では使用可能.
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
力学続論 1T23, 1T24
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(英 訳) | Advanced Dynamics | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水2 |
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(教室) | 共北26 | ||||||
(授業の概要・目的) | 質点の力学の知識を前提として、質点系の力学と剛体の力学を講義する。非慣性系(特に、回転座標系)における運動方程式の説明を行なうと共に、コマの運動などを含む剛体の運動を記述する方程式を導き、それを用いて剛体の運動を調べる。理科系学生を対象とする。 | ||||||
(到達目標) | 質点系と剛体の力学および非慣性系における運動を理解し、それらの解析方法を習得する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目に ついて、2~3回の講義を行う。 1. 相対運動と非慣性系における運動方程式 座標の並進加速系、座標の回転系、非慣性系における質点の運動 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則 3. 剛体の運動 剛体の運動学的性質、剛体の一般運動、固定軸または固定点による束縛を受けている剛体の運動、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 4. 固定点のまわりの剛体の回転運動 オイラーの角、仕事とエネルギー、剛体の自由回転、コマの運動 5. 固定点のない剛体の運動 コマのいろいろな運動、ブーメランの運動など |
||||||
(履修要件) |
「物理学基礎論A」を履修していることが求められる。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 各講義回ごとに、 PandAの課題として小テストを実施する。 その答案の得点をすべての講義回にわたって 合計したものに基づいて、 平常点成績(100点満点)を評価する。 定期試験成績(100点満点)をX、 平常点成績(100点満点)をYとし、 max(X,(X+Y)/2)が60点以上であることを 合格の条件とし、この素点による評価を行う。 ただし、評語A+, Aの合格者が合格者全体の30%程度, 評語A+, A, Bの合格者が合格者全体の80%程度 となるように成績順を変えずに素点の調整を行う。 なお、感染症等の影響により、 定期試験が実施できなくなった場合は、 平常点成績(100点満点)のみを用いて 成績評価を行う。 |
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(教科書) |
使用しない
|
||||||
(参考書等) |
授業中に紹介する
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 講義内容を自身できちんと納得できるように、復習や他の受講生との議論などに務めること。 | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
力学続論
1T23, 1T24 (科目名)
Advanced Dynamics
(英 訳)
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水2 (教室) 共北26 |
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(授業の概要・目的)
質点の力学の知識を前提として、質点系の力学と剛体の力学を講義する。非慣性系(特に、回転座標系)における運動方程式の説明を行なうと共に、コマの運動などを含む剛体の運動を記述する方程式を導き、それを用いて剛体の運動を調べる。理科系学生を対象とする。
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(到達目標)
質点系と剛体の力学および非慣性系における運動を理解し、それらの解析方法を習得する。
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(授業計画と内容)
講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目に ついて、2~3回の講義を行う。 1. 相対運動と非慣性系における運動方程式 座標の並進加速系、座標の回転系、非慣性系における質点の運動 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則 3. 剛体の運動 剛体の運動学的性質、剛体の一般運動、固定軸または固定点による束縛を受けている剛体の運動、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 4. 固定点のまわりの剛体の回転運動 オイラーの角、仕事とエネルギー、剛体の自由回転、コマの運動 5. 固定点のない剛体の運動 コマのいろいろな運動、ブーメランの運動など |
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(履修要件)
「物理学基礎論A」を履修していることが求められる。
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
各講義回ごとに、
PandAの課題として小テストを実施する。 その答案の得点をすべての講義回にわたって 合計したものに基づいて、 平常点成績(100点満点)を評価する。 定期試験成績(100点満点)をX、 平常点成績(100点満点)をYとし、 max(X,(X+Y)/2)が60点以上であることを 合格の条件とし、この素点による評価を行う。 ただし、評語A+, Aの合格者が合格者全体の30%程度, 評語A+, A, Bの合格者が合格者全体の80%程度 となるように成績順を変えずに素点の調整を行う。 なお、感染症等の影響により、 定期試験が実施できなくなった場合は、 平常点成績(100点満点)のみを用いて 成績評価を行う。 |
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(教科書)
使用しない
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(参考書等)
授業中に紹介する
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(授業外学習(予習・復習)等)
講義内容を自身できちんと納得できるように、復習や他の受講生との議論などに務めること。
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(その他(オフィスアワー等))
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
力学続論
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(英 訳) | Advanced Dynamics | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水2 |
||||||
(教室) | 共西42 | ||||||
(授業の概要・目的) | 質点の力学の知識を前提として,質点系の力学と剛体の力学を講義する.加速度系(特に、回転座標系)における運動方程式の説明から始めて,剛体の力学を学ぶ.理科系学生を対象とする. | ||||||
(到達目標) | 加速度系における運動の記述と剛体と質点系の力学を理解し,その解析手法を習得する. | ||||||
(授業計画と内容) | 講義の主な内容は以下の通りである。 1. 相対運動と非慣性系における運動方程式 座標の並進加速系、座標の回転系、非慣性系における質点の運動 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則、 質点系の万有引力ポテンシャル 3. 剛体の運動 剛体の運動学的性質、剛体の一般運動、固定軸または固定点による束縛を 受けている剛体の運動、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 4. 固定点のまわりの剛体の回転運動 オイラーの角、仕事とエネルギー、剛体の自由回転、コマの運動 5. 固定点のない剛体の運動 コマのいろいろな運動 講義はフィードバックを含め全15回、各項目について2〜4回の講義を行う. |
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(履修要件) |
講義の理解には「物理学基礎論A」を履修していることが求められる。
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | 定期試験の結果に基づき評価する. |
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(教科書) |
『力学』
(学術図書出版社)
|
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(参考書等) |
授業中に紹介する
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 講義内容を復習し,よくわからない点については他の受講生と議論したり,教員へ質問するなど,内容の理解に努めること. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
力学続論
(科目名)
Advanced Dynamics
(英 訳)
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
水2 (教室) 共西42 |
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(授業の概要・目的)
質点の力学の知識を前提として,質点系の力学と剛体の力学を講義する.加速度系(特に、回転座標系)における運動方程式の説明から始めて,剛体の力学を学ぶ.理科系学生を対象とする.
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(到達目標)
加速度系における運動の記述と剛体と質点系の力学を理解し,その解析手法を習得する.
|
|||||||
(授業計画と内容)
講義の主な内容は以下の通りである。 1. 相対運動と非慣性系における運動方程式 座標の並進加速系、座標の回転系、非慣性系における質点の運動 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則、 質点系の万有引力ポテンシャル 3. 剛体の運動 剛体の運動学的性質、剛体の一般運動、固定軸または固定点による束縛を 受けている剛体の運動、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 4. 固定点のまわりの剛体の回転運動 オイラーの角、仕事とエネルギー、剛体の自由回転、コマの運動 5. 固定点のない剛体の運動 コマのいろいろな運動 講義はフィードバックを含め全15回、各項目について2〜4回の講義を行う. |
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(履修要件)
講義の理解には「物理学基礎論A」を履修していることが求められる。
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
定期試験の結果に基づき評価する.
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(教科書)
『力学』
(学術図書出版社)
|
|||||||
(参考書等)
授業中に紹介する
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|||||||
(授業外学習(予習・復習)等)
講義内容を復習し,よくわからない点については他の受講生と議論したり,教員へ質問するなど,内容の理解に努めること.
|
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(その他(オフィスアワー等))
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Theory of Special Relativity-E2
|
(英 訳) | Theory of Special Relativity-E2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 全学向 | ||||||
(曜時限) | 水2 |
||||||
(教室) | 1共22 | ||||||
(授業の概要・目的) | The aim of this lecture is to intoduce the basic concepts of Einstein's theory of relativity. First, the theory of special relativity will be explained in detail. After this, the basics of general relativity will be introduced in an elementary way. The lecture is supposed to be interactive. | ||||||
(到達目標) | The students will learn the formalism needed to study special/general relativity. They will learn a geometrical intuition in the theory of relativity. |
||||||
(授業計画と内容) | I. Introduction and Historical backgrounds II. Einstein's Principle of Relativity III. Special Relativity and Lorentz Transformation IV. Relativistic Mechanics V. Interesting Examples of Lorentz Transformation VI. Maxwell Equation and Lorentz Invariance VII. Relativistic Momentum and Energy II: Four Vectors and Transformation Properties VIII. General Relativity In total, at most 14 classes will be offered (one for each week of the semester) plus one feedback meeting with the students. |
||||||
(履修要件) |
Fundamental Physics A (recommended) , Fundamental Physics B (recommended)
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | Evaluation method: 25%: mid term exam; 75%: final exam. No homework is given during the whole duration of the course. | ||||||
(教科書) |
『Lecture notes (given in the class as a pdf file)』
|
||||||
(参考書等) |
『Gravitation and Spacetime』
(Cambridge University Press, 2013)
『Relativity』
(Cambridge University Press, 2004)
『Theory of Relativity』
(Dover Publications, 1958)
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | The students will be provided with the lecture notes of the course [as a pdf file in PandA and on kulasis]. They are supposed to study them, not only to review the work done in previous lectures but also to prepare for the upcoming ones. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | 2 hours of office hours per week to be decided with students [usually taking place on Fridays at noon]. E-mail will be provided, so that the students can contact the teacher at any time. | ||||||
Theory of Special Relativity-E2
(科目名)
Theory of Special Relativity-E2
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 全学向 |
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(曜時限)
水2 (教室) 1共22 |
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(授業の概要・目的)
The aim of this lecture is to intoduce the basic concepts of Einstein's theory of relativity. First, the theory of special relativity will be explained in detail. After this, the basics of general relativity will be introduced in an elementary way. The lecture is supposed to be interactive.
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(到達目標)
The students will learn the formalism needed to study special/general relativity.
They will learn a geometrical intuition in the theory of relativity. |
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(授業計画と内容)
I. Introduction and Historical backgrounds II. Einstein's Principle of Relativity III. Special Relativity and Lorentz Transformation IV. Relativistic Mechanics V. Interesting Examples of Lorentz Transformation VI. Maxwell Equation and Lorentz Invariance VII. Relativistic Momentum and Energy II: Four Vectors and Transformation Properties VIII. General Relativity In total, at most 14 classes will be offered (one for each week of the semester) plus one feedback meeting with the students. |
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(履修要件)
Fundamental Physics A (recommended) , Fundamental Physics B (recommended)
|
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
Evaluation method: 25%: mid term exam; 75%: final exam. No homework is given during the whole duration of the course.
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(教科書)
『Lecture notes (given in the class as a pdf file)』
|
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(参考書等)
『Gravitation and Spacetime』
(Cambridge University Press, 2013)
『Relativity』
(Cambridge University Press, 2004)
『Theory of Relativity』
(Dover Publications, 1958)
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(授業外学習(予習・復習)等)
The students will be provided with the lecture notes of the course [as a pdf file in PandA and on kulasis]. They are supposed to study them, not only to review the work done in previous lectures but also to prepare for the upcoming ones.
|
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(その他(オフィスアワー等))
2 hours of office hours per week to be decided with students [usually taking place on Fridays at noon]. E-mail will be provided, so that the students can contact the teacher at any time.
|
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学実験 1M4, 1M5, 1M6, 1T3, 1T4, 1T20, 1T21, 1T22
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(英 訳) | Elementary Course of Experimental Physics | ||||||||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||||||||
(旧群) | B群 | ||||||||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||||||||
(週コマ数) | 2 コマ | ||||||||||||
(授業形態) | 実験 | ||||||||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||||||||
(曜時限) | 水3・水4 |
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(教室) | 物理学実験室(2共) | ||||||||||||
(授業の概要・目的) | 物理学の基礎的テーマについて自ら実験を行い、実験を通して自然と物理学のより深い理解を目指すとともに、実験技術とデータの解析方法を体得する。さらに科学的報告書(レポート、論文)の作成方法を修得する。 | ||||||||||||
(到達目標) | 実験を通して自然現象を観察し、物理学をより具体的に理解する。 実験技術とデータの解析方法を学び、自ら実験を進められるようになる。 実験ノートが記述でき、実験レポートが作成できるようになる。 |
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(授業計画と内容) | 以下の課題の中から7〜10課題について実験を行う。1回2コマの時間で1課題の実験を行い、ガイダンス、レポート指導、予備実験日、フィードバックなどを含めて全15回の予定である。一部の曜日では実験結果についてのプレゼンテーションを実験の翌週に行う。 <力学分野> 1.フーコー振り子の実験 2.連成振動の実験 <電磁気学分野> 3.電気抵抗の測定 4.ホール素子による磁場の測定 5.オシロスコープによるインピーダンスの測定 6.熱電子放出に関する実験 <熱力学分野> 7.熱電対による温度の測定 <光学分野> 8.レーザー光を用いた実験 9.回折格子による光の波長の測定 <原子・量子力学分野> 10.プリズム分光器による原子スペクトルの測定 11.フランク・ヘルツの実験 12.光電効果によるプランク定数の測定 13. 身の回りの放射線−どこからどれくらいくるのか− |
||||||||||||
(履修要件) |
特になし
|
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | 実験の実施と実験報告書に基づき評価する。詳しくは初回ガイダンス時に説明する。 | ||||||||||||
(教科書) |
京都大学大学院 人間・環境学研究科 物質相関論講座
京都大学国際高等教育院 共編
『物理学実験 2023』 (学術図書)ISBN:978-4-7806-1113-7
|
||||||||||||
(参考書等) |
なし
|
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(関連URL) |
http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/Foucault.mp4
「フーコー振り子」の説明動画
http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/CoupledOscillation.mp4 「連成振動」の説明動画 http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/franck_hertz_experiment.mp4 「フランク・ヘルツの実験」の説明動画 http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/Plank_Constant.mp4 「プランク定数の測定」の説明動画 |
||||||||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 毎回の実験課題について、教科書を読んで予習し、目的や実験原理を理解しておくこと。予習、復習には説明動画も合わせて利用すると良い。 | ||||||||||||
(その他(オフィスアワー等)) | 初回ガイダンス(講義形式)での出席表に基づいて班編成を行うので、掲示(9月下旬頃)に注意して必ず出席すること。ガイダンスでは、実験の進め方、全体のスケジュール、レポートの作成および提出に関する注意点などの説明も行う。 「学生教育研究災害傷害保険」等の傷害保険へ加入すること。 |
||||||||||||
物理学実験
1M4, 1M5, 1M6, 1T3, 1T4, 1T20, 1T21, 1T22 (科目名)
Elementary Course of Experimental Physics
(英 訳)
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | ||||||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 2 コマ (授業形態) 実験 | ||||||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水3・水4 (教室) 物理学実験室(2共) |
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(授業の概要・目的)
物理学の基礎的テーマについて自ら実験を行い、実験を通して自然と物理学のより深い理解を目指すとともに、実験技術とデータの解析方法を体得する。さらに科学的報告書(レポート、論文)の作成方法を修得する。
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(到達目標)
実験を通して自然現象を観察し、物理学をより具体的に理解する。
実験技術とデータの解析方法を学び、自ら実験を進められるようになる。 実験ノートが記述でき、実験レポートが作成できるようになる。 |
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(授業計画と内容)
以下の課題の中から7〜10課題について実験を行う。1回2コマの時間で1課題の実験を行い、ガイダンス、レポート指導、予備実験日、フィードバックなどを含めて全15回の予定である。一部の曜日では実験結果についてのプレゼンテーションを実験の翌週に行う。 <力学分野> 1.フーコー振り子の実験 2.連成振動の実験 <電磁気学分野> 3.電気抵抗の測定 4.ホール素子による磁場の測定 5.オシロスコープによるインピーダンスの測定 6.熱電子放出に関する実験 <熱力学分野> 7.熱電対による温度の測定 <光学分野> 8.レーザー光を用いた実験 9.回折格子による光の波長の測定 <原子・量子力学分野> 10.プリズム分光器による原子スペクトルの測定 11.フランク・ヘルツの実験 12.光電効果によるプランク定数の測定 13. 身の回りの放射線−どこからどれくらいくるのか− |
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(履修要件)
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
実験の実施と実験報告書に基づき評価する。詳しくは初回ガイダンス時に説明する。
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(教科書)
京都大学大学院 人間・環境学研究科 物質相関論講座
京都大学国際高等教育院 共編
『物理学実験 2023』 (学術図書)ISBN:978-4-7806-1113-7
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(参考書等)
なし
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(授業外学習(予習・復習)等)
毎回の実験課題について、教科書を読んで予習し、目的や実験原理を理解しておくこと。予習、復習には説明動画も合わせて利用すると良い。
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(その他(オフィスアワー等))
初回ガイダンス(講義形式)での出席表に基づいて班編成を行うので、掲示(9月下旬頃)に注意して必ず出席すること。ガイダンスでは、実験の進め方、全体のスケジュール、レポートの作成および提出に関する注意点などの説明も行う。
「学生教育研究災害傷害保険」等の傷害保険へ加入すること。 |
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
先進エネルギー変換
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(英 訳) | Advanced Energy Conversion | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(旧群) | B群 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(対象学生) | 全学向 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(曜時限) | 水3 |
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(教室) | 1共03 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(授業の概要・目的) | 我々の日常生活に必要な電力,動力および熱は,石油,石炭,天然ガスおよびウランなどの一次エネルギーから,燃焼,核分裂および動力変換などの操作、すなわち、「エネルギー変換」を行って得られている.本講義では,エネルギーの利用による環境破壊や資源の枯渇を防ぐために将来ますます重要になる先端的な「エネルギー変換」技術とその原理について学ぶ.スタート時点では高校物理・化学の知識は必要ではないが,授業中に必要となる知識については授業内で適宜補足する. |
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(到達目標) | ・エネルギーの利用についてその概念から実際について理解する ・先端的なエネルギー変換技術とその原理について理解する |
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(授業計画と内容) | まず,(1)エネルギー変換の原理と方法ならびに変換効率の考え方などについて解説し,ついで(2)動力や熱を発生するエンジンや燃焼機器の高効率化や環境影響の低減,(3)過酷な条件下で使用されるエネルギー機器用材料やクリーンな動力(電磁力応用機関)を支える機能材料の強度や機能設計,(4)究極のエネルギー源としての核融合の基礎と応用,について種々の初等科目との関連性を明らかにしながら講述し,エネルギー変換技術と我々の生活との関わりや,将来の技術開発のあり方について考える. 以下に,本講義の構成を示す.なお1課題あたり1〜2週の授業を行い,授業回数はフィードバックを含め全15回とする. 1.エネルギー変換とは 【1週】(川那辺) 2.現代社会のエネルギー変換を担う燃焼・動力システム 【2〜4週】(川那辺・林・堀部) ・エンジンと燃料 ・燃焼研究におけるレーザー計測 ・水素エネルギーシステム 3.エネルギー変換システムを支える材料と設計 【3〜5週】(今谷・澄川・木下・安部) ・エネルギー機器の高温における構造物の変形挙動 ・エネルギー変換を利用した材料の劣化診断 ・エネルギー機能材料入門 ・エネルギー機器用微小材料の強度評価 4.究極のエネルギー変換—核融合 【4〜6週】(長﨑・小林・森下・八木) ・核融合とエネルギー変換 ・エネルギー変換への高温融体の利用 ・電磁界とプラズマのエネルギー変換 ・粒子ビームとプラズマのエネルギー変換 ・核融合材料の物理 ・先進エネルギーと分離 5.フィードバック【1週】 |
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(履修要件) |
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | 授業への積極的な参加を重視する.また,レポートの内容の評価点も総合評価に含める. 詳細は初回授業にて説明する. |
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(教科書) |
Pandaに各講義ごとのテキストを掲示する.
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(参考書等) |
特になし.
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(授業外学習(予習・復習)等) | 授業内容に関するレポートを課す. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
先進エネルギー変換
(科目名)
Advanced Energy Conversion
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 日本語 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 全学向 |
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(曜時限)
水3 (教室) 1共03 |
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(授業の概要・目的)
我々の日常生活に必要な電力,動力および熱は,石油,石炭,天然ガスおよびウランなどの一次エネルギーから,燃焼,核分裂および動力変換などの操作、すなわち、「エネルギー変換」を行って得られている.本講義では,エネルギーの利用による環境破壊や資源の枯渇を防ぐために将来ますます重要になる先端的な「エネルギー変換」技術とその原理について学ぶ.スタート時点では高校物理・化学の知識は必要ではないが,授業中に必要となる知識については授業内で適宜補足する.
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(到達目標)
・エネルギーの利用についてその概念から実際について理解する
・先端的なエネルギー変換技術とその原理について理解する |
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(授業計画と内容)
まず,(1)エネルギー変換の原理と方法ならびに変換効率の考え方などについて解説し,ついで(2)動力や熱を発生するエンジンや燃焼機器の高効率化や環境影響の低減,(3)過酷な条件下で使用されるエネルギー機器用材料やクリーンな動力(電磁力応用機関)を支える機能材料の強度や機能設計,(4)究極のエネルギー源としての核融合の基礎と応用,について種々の初等科目との関連性を明らかにしながら講述し,エネルギー変換技術と我々の生活との関わりや,将来の技術開発のあり方について考える. 以下に,本講義の構成を示す.なお1課題あたり1〜2週の授業を行い,授業回数はフィードバックを含め全15回とする. 1.エネルギー変換とは 【1週】(川那辺) 2.現代社会のエネルギー変換を担う燃焼・動力システム 【2〜4週】(川那辺・林・堀部) ・エンジンと燃料 ・燃焼研究におけるレーザー計測 ・水素エネルギーシステム 3.エネルギー変換システムを支える材料と設計 【3〜5週】(今谷・澄川・木下・安部) ・エネルギー機器の高温における構造物の変形挙動 ・エネルギー変換を利用した材料の劣化診断 ・エネルギー機能材料入門 ・エネルギー機器用微小材料の強度評価 4.究極のエネルギー変換—核融合 【4〜6週】(長﨑・小林・森下・八木) ・核融合とエネルギー変換 ・エネルギー変換への高温融体の利用 ・電磁界とプラズマのエネルギー変換 ・粒子ビームとプラズマのエネルギー変換 ・核融合材料の物理 ・先進エネルギーと分離 5.フィードバック【1週】 |
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(履修要件)
特になし
|
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
授業への積極的な参加を重視する.また,レポートの内容の評価点も総合評価に含める.
詳細は初回授業にて説明する. |
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(教科書)
Pandaに各講義ごとのテキストを掲示する.
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(参考書等)
特になし.
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(授業外学習(予習・復習)等)
授業内容に関するレポートを課す.
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(その他(オフィスアワー等))
|
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Thermodynamics-E2
|
(英 訳) | Thermodynamics-E2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水3 |
||||||
(教室) | 共東42 | ||||||
(授業の概要・目的) | This course provides a comprehensive overview of equilibrium thermodynamics. What makes thermodynamics at the same time appealing but also a little bit mysterious, is that its laws are universal: All macroscopic physical objects that we can observe in our daily lives must obey the laws of thermodynamics. Apart from introducing the various thermodynamic laws and relations and learning how to apply them to different physical systems, we will also understand why thermodynamics is so universal. The first part introduces the basic concepts of thermodynamics such as thermodynamic systems, environment and state variables. We will formulate the first law of thermodynamics, which relates heat and work through internal energy, and the second law of thermodynamics, which characterizes irreversibility using entropy. In the second part, the various thermodynamic potentials, such as free energy, are introduced and applied to concrete examples by viewing energy and entropy as thermodynamic functions. Here we will also study the Maxwell relations, which provide a connection different physical quantities. The third part will deal with phase transitions and phase equilibria. We will understand how to describe a liquid chaning into a gas, and under which conditions both liquid and gas can exist at the same time. |
||||||
(到達目標) | - Understanding heat and entropy and how they appear in the laws of thermodynamics. - Being able to apply thermodynamics to describe physical processes. - Understanding why thermodynamics is so fundamental for many everyday phenomena. |
||||||
(授業計画と内容) | Week 1-8: Fundamental principles of thermodynamics - System, environment, and boundary - States, processes, and equilibrium: the zeroth law - Heat, work, and energy: the first law - Irreversibility and entropy: the second law - Carnot heat engine and efficiency Week 9-11: Thermodynamic potentials - State variables and differentials - Energy and entropy revisited - Free energy, enthalpy and all the others - Maxwell relations - Selected applications Week 12-14: Phase transitions - Phases and Gibbs’ rule - Phase transitions, critical exponents, and scaling Week 15:Final written examination Week 16:Feedback |
||||||
(履修要件) |
Students are recommended to attend a basic course on mechanics (物理学基礎論A or similar) before taking this lecture. The necessary mathematical details (mainly multi-variable calculus) will be provided in class.
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | The final score will be determined by weekly assignments (50%) and the final written examination (50%). The total score will be on a scale from 0 to 100 and students will need at least 60 points to pass. | ||||||
(教科書) |
『Equilibrium thermodynamics』
(Cambridge University press)
ISBN:0521274567
|
||||||
(参考書等) | |||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | Students will be asked to complete and hand in assignments. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | Most communications between the instructor and students will be carried out using PandA, where you can also find announcements and the assignments. Students can also contact the instructor directly via e-mail, or during the office hour on Thursday from 15:00-16:00. | ||||||
Thermodynamics-E2
(科目名)
Thermodynamics-E2
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水3 (教室) 共東42 |
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(授業の概要・目的)
This course provides a comprehensive overview of equilibrium thermodynamics. What makes thermodynamics at the same time appealing but also a little bit mysterious, is that its laws are universal: All macroscopic physical objects that we can observe in our daily lives must obey the laws of thermodynamics. Apart from introducing the various thermodynamic laws and relations and learning how to apply them to different physical systems, we will also understand why thermodynamics is so universal.
The first part introduces the basic concepts of thermodynamics such as thermodynamic systems, environment and state variables. We will formulate the first law of thermodynamics, which relates heat and work through internal energy, and the second law of thermodynamics, which characterizes irreversibility using entropy. In the second part, the various thermodynamic potentials, such as free energy, are introduced and applied to concrete examples by viewing energy and entropy as thermodynamic functions. Here we will also study the Maxwell relations, which provide a connection different physical quantities. The third part will deal with phase transitions and phase equilibria. We will understand how to describe a liquid chaning into a gas, and under which conditions both liquid and gas can exist at the same time. |
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(到達目標)
- Understanding heat and entropy and how they appear in the laws of thermodynamics.
- Being able to apply thermodynamics to describe physical processes. - Understanding why thermodynamics is so fundamental for many everyday phenomena. |
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(授業計画と内容)
Week 1-8: Fundamental principles of thermodynamics - System, environment, and boundary - States, processes, and equilibrium: the zeroth law - Heat, work, and energy: the first law - Irreversibility and entropy: the second law - Carnot heat engine and efficiency Week 9-11: Thermodynamic potentials - State variables and differentials - Energy and entropy revisited - Free energy, enthalpy and all the others - Maxwell relations - Selected applications Week 12-14: Phase transitions - Phases and Gibbs’ rule - Phase transitions, critical exponents, and scaling Week 15:Final written examination Week 16:Feedback |
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(履修要件)
Students are recommended to attend a basic course on mechanics (物理学基礎論A or similar) before taking this lecture. The necessary mathematical details (mainly multi-variable calculus) will be provided in class.
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
The final score will be determined by weekly assignments (50%) and the final written examination (50%). The total score will be on a scale from 0 to 100 and students will need at least 60 points to pass.
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(教科書)
『Equilibrium thermodynamics』
(Cambridge University press)
ISBN:0521274567
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(参考書等)
|
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(授業外学習(予習・復習)等)
Students will be asked to complete and hand in assignments.
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
Most communications between the instructor and students will be carried out using PandA, where you can also find announcements and the assignments. Students can also contact the instructor directly via e-mail, or during the office hour on Thursday from 15:00-16:00.
|
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学基礎論B 1T23, 1T24
|
(英 訳) | Fundamental Physics B | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水4 |
||||||
(教室) | 共西31 | ||||||
(授業の概要・目的) | 自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。 | ||||||
(到達目標) | 静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり2〜3回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。 1. クーロンの法則と電場 2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位 3. 静電容量、静電エネルギー 4. 定常電流による磁場、ローレンツ力 5. 電磁誘導 6. 変位電流とマックスウェル方程式 |
||||||
(履修要件) |
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 原則として定期試験の結果によるが、教員によってはレポート等の提出を求める場合もある。詳しくは各講義で説明する。 | ||||||
(教科書) |
使用しない
|
||||||
(参考書等) |
担当教員によっては、授業中に紹介する場合がある。
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 講義をもとに自学することを勧める。 |
||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
物理学基礎論B
1T23, 1T24 (科目名)
Fundamental Physics B
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水4 (教室) 共西31 |
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(授業の概要・目的)
自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。
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(到達目標)
静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。
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|||||||
(授業計画と内容)
以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり2〜3回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。 1. クーロンの法則と電場 2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位 3. 静電容量、静電エネルギー 4. 定常電流による磁場、ローレンツ力 5. 電磁誘導 6. 変位電流とマックスウェル方程式 |
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(履修要件)
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
原則として定期試験の結果によるが、教員によってはレポート等の提出を求める場合もある。詳しくは各講義で説明する。
|
|||||||
(教科書)
使用しない
|
|||||||
(参考書等)
担当教員によっては、授業中に紹介する場合がある。
|
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(授業外学習(予習・復習)等)
講義をもとに自学することを勧める。
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
|
|||||||
授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
力学続論
|
(英 訳) | Advanced Dynamics | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水4 |
||||||
(教室) | 4共11 | ||||||
(授業の概要・目的) | 物理学基礎論Aで学んだ質点の力学の知識を前提として、質点系と剛体の運動を講義する。回転座標系などの非慣性系おける運動方程式・質点系の運動・コマなどの運動を含む剛体の運動を学ぶ。理科系学生を対象とする。 | ||||||
(到達目標) | 非慣性系における質点の運動や質点の集まりとしての剛体の運動に関する基本法則を理解し、具体的な問題を解く能力を習得する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目あたり2〜3週で講義を進める。 1. 非慣性系における運動方程式 座標系の並進、座標系の回転、加速度系における質点の運動、地球上の物体に対する運動方程式 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則 3. 剛体と慣性モーメント 剛体の運動学的性質、剛体に働く力とトルク、慣性モーメント 4. 剛体の簡単な運動 剛体の運動方程式、固定軸のまわりの回転、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 5. 剛体の一般的な運動 オイラー方程式、対称コマの運動、ブーメランの運動など |
||||||
(履修要件) |
「物理学基礎論A」を履修していることを前提とする。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 定期試験の結果に基づき評価する。 | ||||||
(教科書) |
授業中に指示する
|
||||||
(参考書等) |
授業中に紹介する
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 講義内容を復習し、理解を確実なものにするために具体的な問題を解くことを推奨する。 | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
力学続論
(科目名)
Advanced Dynamics
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
水4 (教室) 4共11 |
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(授業の概要・目的)
物理学基礎論Aで学んだ質点の力学の知識を前提として、質点系と剛体の運動を講義する。回転座標系などの非慣性系おける運動方程式・質点系の運動・コマなどの運動を含む剛体の運動を学ぶ。理科系学生を対象とする。
|
|||||||
(到達目標)
非慣性系における質点の運動や質点の集まりとしての剛体の運動に関する基本法則を理解し、具体的な問題を解く能力を習得する。
|
|||||||
(授業計画と内容)
講義の主な内容は以下の通りである。授業回数はフィードバックを含め全15回とし、各項目あたり2〜3週で講義を進める。 1. 非慣性系における運動方程式 座標系の並進、座標系の回転、加速度系における質点の運動、地球上の物体に対する運動方程式 2. 質点系の運動 質点系と外力・内力、質点系の重心と相対運動、質点系の運動法則 3. 剛体と慣性モーメント 剛体の運動学的性質、剛体に働く力とトルク、慣性モーメント 4. 剛体の簡単な運動 剛体の運動方程式、固定軸のまわりの回転、剛体の平面運動、撃力を受けた剛体の平面運動 5. 剛体の一般的な運動 オイラー方程式、対称コマの運動、ブーメランの運動など |
|||||||
(履修要件)
「物理学基礎論A」を履修していることを前提とする。
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
定期試験の結果に基づき評価する。
|
|||||||
(教科書)
授業中に指示する
|
|||||||
(参考書等)
授業中に紹介する
|
|||||||
(授業外学習(予習・復習)等)
講義内容を復習し、理解を確実なものにするために具体的な問題を解くことを推奨する。
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(その他(オフィスアワー等))
|
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Introduction to Statistical Physics-E2
|
(英 訳) | Introduction to Statistical Physics-E2 | ||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水4 |
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(教室) | 共東21 | ||||||
(授業の概要・目的) | This course gives an introduction to statistical physics. In particular, I will introduce the probability concept in physics and the microcanonical and canonical ensembles. Furthermore, this course aims to derive and understand the laws of thermodynamics, starting from a microscopic view. Among the subjects covered is the statistical interpretation of temperature and entropy. In principle, this course is given in English. However, if there are parts that the students cannot understand in English, I can and will explain those in Japanese. このコースでは統計物理学の入門を行う。特に、物理学における確率の概念、ミクロカノニカルアンサンブルとカノニカルアンサンブルを説明する。 さらにこのコースでは、ミクロな視点から熱力学の法則を導き出し、理解することを目指す。また、温度とエントロピーの統計的解釈についても学ぶ。 このコースは原則として英語で行われる。ただし、英語で理解できない部分があれば、日本語で説明することも可能。 |
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(到達目標) | - Understanding the connection between microscopic Hamiltonian and macroscopic properties - Understanding the laws of thermodynamics and the thermodynamic potentials starting from statistical physics - 微視的なハミルトニアンと巨視的な特性との関連を理解する。 - 統計物理学から始まる熱力学の法則と熱力学ポテンシャルの理解 |
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(授業計画と内容) | In principle, the course will be offered as the following plan. However, there may be small changes depending on the progress of the course. 1: Ideal gas and its velocity distribution function 2: Probability and rules for large numbers 3. Microcanonical ensemble and entropy 4: Laws of thermodynamics 5-6: Two-level system and the ideal gas in the microcanonical ensemble 7-8: Equilibrium between systems 9: Canonical ensemble and free energy 10: Applications of the canonical ensemble 11: Different ensembles and thermodynamics potentials 12-13: Relations between thermodynamic derivatives 14: Fluctuations and expectation values < 15: Feedback 本コースは、原則として以下のプランで実施する。ただし、進行状況により若干の変更がある場合がある。 1:理想気体とその速度分布関数 2:確率と大数の法則 3. マイクロカノニカルアンサンブルとエントロピー 4:熱力学の法則 5-6: ミクロカノニカルアンサンブルにおける2レベル系と理想気体 7-8: システム間での平衡 9: カノニカルアンサンブルと自由エネルギー 10: カノニカルアンサンブルの応用 11: 様々なアンサンブルと熱力学ポテンシャル 12-13: 熱力学的導関数間の関係 14: ゆらぎと期待値 最終試験 15:フィードバック |
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(履修要件) |
特になし
|
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | Worksheets/reports (40%) + examination (40%) + attendance and participation (20%) ワークシート/レポート(40%) + 試験(40%) + 出席と参加の状況(20%) |
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(教科書) |
I will provide lecture notes.
講義ノートを提供する。
|
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(参考書等) |
授業中に紹介する
|
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(授業外学習(予習・復習)等) | Revision of the course by doing the worksheets ワークシートによる復習 |
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(その他(オフィスアワー等)) | Office hours: After the course Furthermore, I will provide lecture notes which help to understand the lecture. The worksheets will give students an opportunity to practice their English skills in science. 講義ノートを提供する。 オフィスアワーは 講義終了後 なお、講義の理解に役立つ講義ノートを配布する。 |
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Introduction to Statistical Physics-E2
(科目名)
Introduction to Statistical Physics-E2
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
水4 (教室) 共東21 |
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(授業の概要・目的)
This course gives an introduction to statistical physics. In particular, I will introduce the probability concept in physics and the microcanonical and canonical ensembles.
Furthermore, this course aims to derive and understand the laws of thermodynamics, starting from a microscopic view. Among the subjects covered is the statistical interpretation of temperature and entropy. In principle, this course is given in English. However, if there are parts that the students cannot understand in English, I can and will explain those in Japanese. このコースでは統計物理学の入門を行う。特に、物理学における確率の概念、ミクロカノニカルアンサンブルとカノニカルアンサンブルを説明する。 さらにこのコースでは、ミクロな視点から熱力学の法則を導き出し、理解することを目指す。また、温度とエントロピーの統計的解釈についても学ぶ。 このコースは原則として英語で行われる。ただし、英語で理解できない部分があれば、日本語で説明することも可能。 |
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(到達目標)
- Understanding the connection between microscopic Hamiltonian and macroscopic properties
- Understanding the laws of thermodynamics and the thermodynamic potentials starting from statistical physics - 微視的なハミルトニアンと巨視的な特性との関連を理解する。 - 統計物理学から始まる熱力学の法則と熱力学ポテンシャルの理解 |
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(授業計画と内容)
In principle, the course will be offered as the following plan. However, there may be small changes depending on the progress of the course. 1: Ideal gas and its velocity distribution function 2: Probability and rules for large numbers 3. Microcanonical ensemble and entropy 4: Laws of thermodynamics 5-6: Two-level system and the ideal gas in the microcanonical ensemble 7-8: Equilibrium between systems 9: Canonical ensemble and free energy 10: Applications of the canonical ensemble 11: Different ensembles and thermodynamics potentials 12-13: Relations between thermodynamic derivatives 14: Fluctuations and expectation values < 15: Feedback 本コースは、原則として以下のプランで実施する。ただし、進行状況により若干の変更がある場合がある。 1:理想気体とその速度分布関数 2:確率と大数の法則 3. マイクロカノニカルアンサンブルとエントロピー 4:熱力学の法則 5-6: ミクロカノニカルアンサンブルにおける2レベル系と理想気体 7-8: システム間での平衡 9: カノニカルアンサンブルと自由エネルギー 10: カノニカルアンサンブルの応用 11: 様々なアンサンブルと熱力学ポテンシャル 12-13: 熱力学的導関数間の関係 14: ゆらぎと期待値 最終試験 15:フィードバック |
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(履修要件)
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
Worksheets/reports (40%) + examination (40%) + attendance and participation (20%)
ワークシート/レポート(40%) + 試験(40%) + 出席と参加の状況(20%) |
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(教科書)
I will provide lecture notes.
講義ノートを提供する。
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(参考書等)
授業中に紹介する
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(授業外学習(予習・復習)等)
Revision of the course by doing the worksheets
ワークシートによる復習 |
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(その他(オフィスアワー等))
Office hours: After the course
Furthermore, I will provide lecture notes which help to understand the lecture. The worksheets will give students an opportunity to practice their English skills in science. 講義ノートを提供する。 オフィスアワーは 講義終了後 なお、講義の理解に役立つ講義ノートを配布する。 |
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Physics for All-E2
|
(英 訳) | Physics for All-E2 | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 全学向 | ||||||
(曜時限) | 水4 |
||||||
(教室) | 1共02 | ||||||
(授業の概要・目的) | The lecture will focus on enabling students, especially from non-physics majors, to grasp basic concepts and principles of physics, and to learn how to apply them to understand the physical world around us. Particular focus will be on problem solving in mechanics, which will be presented systematically so that students gain a deeper understanding of mathematical and logical treatment of familialr physical problems. | ||||||
(到達目標) | 1) To introduce students with little physics background to basic but important concepts in physics. 2) To nurture students' problem solving ability in physics. 3) To impact a deeper understanding of familiar physical phenomena. |
||||||
(授業計画と内容) | The following topics will be introduced from the basics, assuming that students completely do not have or have little prior knowledge of physics. 1) Vectors in motion (2 weeks) Here we will learn about vectors and how to use them to describe motion in terms of position, displacement, velocity and acceleration. 2) Kinematics (3 weeks) We will learn how to use vectors to describe kinematics, such as linear, projectile and circular motions, and also be able to derive the kinematic equations of motion when given displacement, velocity and a constant acceleration. 3) Newton's laws of motion and momentum (4 weeks) We will learn about Newton's laws of physics which form the foundation of modern physics. We will explore the relationship between force and acceleration, and extend the Newton's laws to momentum and conservation of momentum. Practical application to solving common motion problems in nature will be presented. 4) Work and energy (3 weeks) Work and energy are important physical properties. We will learn about how work is done when a force moves from one point to another. We will derive the relationship between work and energy (work-energy theorem). Concepts of potential energy and kinetic energy and the law of conservation of mechanical energy will be introduced. 5) Circular motions (2 weeks) Sometimes motion occurs in a circular path, like when you drive around a curved road. This topic will introduce you to forces involved in circular motion such as centripetal forces. We will make everything pretty simple so that by the end of this topic, you will be able to derive the basic equations of circular motion. 6) Exam and feedback (2 weeks) |
||||||
(履修要件) |
特になし
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 1) Assignments will be given to gauge students' understanding of the lecture contents. 2) Evaluation: Assignments: 40%; End-term exam: 60% |
||||||
(教科書) |
使用しない
|
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(参考書等) |
『Fundamentals of Physics 10th Edition』
(Wiley)
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | Students are encouraged to spare enough time for revision and review of previous lectures and read ahead in preparation for future lectures. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | Office hour will be announced during class. | ||||||
Physics for All-E2
(科目名)
Physics for All-E2
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 全学向 |
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(曜時限)
水4 (教室) 1共02 |
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(授業の概要・目的)
The lecture will focus on enabling students, especially from non-physics majors, to grasp basic concepts and principles of physics, and to learn how to apply them to understand the physical world around us. Particular focus will be on problem solving in mechanics, which will be presented systematically so that students gain a deeper understanding of mathematical and logical treatment of familialr physical problems.
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(到達目標)
1) To introduce students with little physics background to basic but important concepts in physics.
2) To nurture students' problem solving ability in physics. 3) To impact a deeper understanding of familiar physical phenomena. |
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(授業計画と内容)
The following topics will be introduced from the basics, assuming that students completely do not have or have little prior knowledge of physics. 1) Vectors in motion (2 weeks) Here we will learn about vectors and how to use them to describe motion in terms of position, displacement, velocity and acceleration. 2) Kinematics (3 weeks) We will learn how to use vectors to describe kinematics, such as linear, projectile and circular motions, and also be able to derive the kinematic equations of motion when given displacement, velocity and a constant acceleration. 3) Newton's laws of motion and momentum (4 weeks) We will learn about Newton's laws of physics which form the foundation of modern physics. We will explore the relationship between force and acceleration, and extend the Newton's laws to momentum and conservation of momentum. Practical application to solving common motion problems in nature will be presented. 4) Work and energy (3 weeks) Work and energy are important physical properties. We will learn about how work is done when a force moves from one point to another. We will derive the relationship between work and energy (work-energy theorem). Concepts of potential energy and kinetic energy and the law of conservation of mechanical energy will be introduced. 5) Circular motions (2 weeks) Sometimes motion occurs in a circular path, like when you drive around a curved road. This topic will introduce you to forces involved in circular motion such as centripetal forces. We will make everything pretty simple so that by the end of this topic, you will be able to derive the basic equations of circular motion. 6) Exam and feedback (2 weeks) |
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(履修要件)
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
1) Assignments will be given to gauge students' understanding of the lecture contents.
2) Evaluation: Assignments: 40%; End-term exam: 60% |
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(教科書)
使用しない
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(参考書等)
『Fundamentals of Physics 10th Edition』
(Wiley)
|
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(授業外学習(予習・復習)等)
Students are encouraged to spare enough time for revision and review of previous lectures and read ahead in preparation for future lectures.
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(その他(オフィスアワー等))
Office hour will be announced during class.
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
Soft Matter Physics-E2 :From Condensed Matter to Life
|
(英 訳) | Soft Matter Physics-E2 :From Condensed Matter to Life | ||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(発展) | ||||||
(使用言語) | 英語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1・2回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 水5 |
||||||
(教室) | 4共25 | ||||||
(授業の概要・目的) | Soft matter is a broad term used to describe substances that are neither solid nor liquid. These include many materials that we encounter daily in our life, such as soap, rubber, and ice-cream, but also much of the components of life itself, such as chromosomes and membranes. In this course, we will use the tools of physics to understand how simple components can lead to the complex behavior observed in soft materials and living systems. More specifically, we will see why the properties of soft materials change over time and depending on how the material is manipulated; learn about the physics of polymers and the origin of rubber elasticity; and understand how small molecules can self-assemble into more complex structures. The students will also have many opportunities to apply the theory of soft matter to answer interesting questions in biology. For example, how can proteins adopt their unique folded structure that let them perform their function so well? How difficult is for cells and viruses to organize their long genome into a compact space? How do membranes transform and make complex life possible? | ||||||
(到達目標) | To recognize the various types of soft materials around us and in living organisms. To explain the key properties of soft materials using simple theoretical arguments based on thermodynamics. To explore the science of life from the perspective of soft matter physics. |
||||||
(授業計画と内容) | Schedule: 1. Introduction to the course 2. Introduction to thermodynamics and statistical physics 3. Colloidal suspensions and the role of entropy in the state of matter 4. Interactions between colloidal particles 5. The response of materials to stress: visco-elasticity and glasses 6. Polymers and their conformation in space 7. The physics of DNA and applications to genome organization 8. The protein folding problem 9. Formation of gels and the origin of rubber elasticity 10. Multi-component fluids: mixed or unmixed? 11. The dynamics of phase separation (also, why it is difficult to make stable emulsions) 11. Understanding crystallization 13. Self-assembly and membranes 14. Extra topic / exam preparation 15. Final exam 16. Feedback *15 lectures per semester, the semester yields two credits (including classes for feedback). Note: the above class numbers do not include examinations. |
||||||
(履修要件) |
Course open to all students, but a basic knowledge of classical mechanics is helpful.
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | Class attendance and participation (50%), final exam (50%) | ||||||
(教科書) |
『Soft Condensed Matter』
(Oxford University Press)
ISBN:9780198505891
|
||||||
(参考書等) | |||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | Students are encouraged to take notes during class and to review them afterwards. | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | Please feel free to contact me by email at brandani@biophys.kyoto-u.ac.jp | ||||||
Soft Matter Physics-E2 :From Condensed Matter to Life
(科目名)
Soft Matter Physics-E2 :From Condensed Matter to Life
(英 訳)
|
|
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(発展) (使用言語) 英語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1・2回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
水5 (教室) 4共25 |
|||||||
(授業の概要・目的)
Soft matter is a broad term used to describe substances that are neither solid nor liquid. These include many materials that we encounter daily in our life, such as soap, rubber, and ice-cream, but also much of the components of life itself, such as chromosomes and membranes. In this course, we will use the tools of physics to understand how simple components can lead to the complex behavior observed in soft materials and living systems. More specifically, we will see why the properties of soft materials change over time and depending on how the material is manipulated; learn about the physics of polymers and the origin of rubber elasticity; and understand how small molecules can self-assemble into more complex structures. The students will also have many opportunities to apply the theory of soft matter to answer interesting questions in biology. For example, how can proteins adopt their unique folded structure that let them perform their function so well? How difficult is for cells and viruses to organize their long genome into a compact space? How do membranes transform and make complex life possible?
|
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(到達目標)
To recognize the various types of soft materials around us and in living organisms.
To explain the key properties of soft materials using simple theoretical arguments based on thermodynamics. To explore the science of life from the perspective of soft matter physics. |
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(授業計画と内容)
Schedule: 1. Introduction to the course 2. Introduction to thermodynamics and statistical physics 3. Colloidal suspensions and the role of entropy in the state of matter 4. Interactions between colloidal particles 5. The response of materials to stress: visco-elasticity and glasses 6. Polymers and their conformation in space 7. The physics of DNA and applications to genome organization 8. The protein folding problem 9. Formation of gels and the origin of rubber elasticity 10. Multi-component fluids: mixed or unmixed? 11. The dynamics of phase separation (also, why it is difficult to make stable emulsions) 11. Understanding crystallization 13. Self-assembly and membranes 14. Extra topic / exam preparation 15. Final exam 16. Feedback *15 lectures per semester, the semester yields two credits (including classes for feedback). Note: the above class numbers do not include examinations. |
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(履修要件)
Course open to all students, but a basic knowledge of classical mechanics is helpful.
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
Class attendance and participation (50%), final exam (50%)
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|||||||
(教科書)
『Soft Condensed Matter』
(Oxford University Press)
ISBN:9780198505891
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|||||||
(参考書等)
|
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(授業外学習(予習・復習)等)
Students are encouraged to take notes during class and to review them afterwards.
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|||||||
(その他(オフィスアワー等))
Please feel free to contact me by email at brandani@biophys.kyoto-u.ac.jp
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学基礎論B 1T7, 1T8, 1T9
|
(英 訳) | Fundamental Physics B | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 木1 |
||||||
(教室) | 4共21 | ||||||
(授業の概要・目的) | 自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。 | ||||||
(到達目標) | 静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり2〜3回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。 1. クーロンの法則と電場 2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位 3. 静電容量、静電エネルギー 4. 定常電流による磁場、ローレンツ力 5. 電磁誘導 6. 変位電流とマックスウェル方程式 |
||||||
(履修要件) |
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 原則として定期試験の結果によるが、教員によってはレポート等の提出を求める場合もある。詳しくは各講義で説明する。 | ||||||
(教科書) |
使用しない
|
||||||
(参考書等) |
担当教員によっては、授業中に紹介する場合がある。
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 講義をもとに自学することを勧める。 | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | |||||||
物理学基礎論B
1T7, 1T8, 1T9 (科目名)
Fundamental Physics B
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
木1 (教室) 4共21 |
|||||||
(授業の概要・目的)
自然科学を学ぶ学生に共通して必要と思われる電磁気学の基礎を講義する。
|
|||||||
(到達目標)
静電場、静磁場および電磁誘導に関する基礎法則を学び、電磁場を規定するマクスウェル方程式を理解する。
|
|||||||
(授業計画と内容)
以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。授業内容・項目は以下の通りで、各項目あたり2〜3回の講義で進め、フィードバックを含めて全15回の予定である。 1. クーロンの法則と電場 2. ガウスの法則、静電ポテンシャルと電位 3. 静電容量、静電エネルギー 4. 定常電流による磁場、ローレンツ力 5. 電磁誘導 6. 変位電流とマックスウェル方程式 |
|||||||
(履修要件)
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
原則として定期試験の結果によるが、教員によってはレポート等の提出を求める場合もある。詳しくは各講義で説明する。
|
|||||||
(教科書)
使用しない
|
|||||||
(参考書等)
担当教員によっては、授業中に紹介する場合がある。
|
|||||||
(授業外学習(予習・復習)等)
講義をもとに自学することを勧める。
|
|||||||
(その他(オフィスアワー等))
|
|||||||
授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学基礎論B 1T10, 1T11, 1T12
|
(英 訳) | Fundamental Physics B | ||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
(担当教員) |
|
||||||
(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 木1 |
||||||
(教室) | 4共31 | ||||||
(授業の概要・目的) | 電磁気学の基礎として、静電磁場を中心に講義し、最終的にマックスウェル方程式の導出を行う。必要な数学の知識(ベクトル解析など)の解説も行う。 | ||||||
(到達目標) | 静電磁場を中心とする電磁気学の基礎を習得する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 授業回数はフィードバックを含め全15回とし、以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。各項目あたり2〜3回の講義で進める。 1. クーロンの法則 2. ベクトル解析とガウスの法則 3. 静電ポテンシャルと静電エネルギー 4. 導体の性質 5. 電流による磁場、ローレンツ力 6. 電磁誘導、変位電流とマックスウェル方程式 |
||||||
(履修要件) |
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度) | 原則として定期試験の結果によるが、レポート等の提出を求める場合もある。詳細は講義の中で指示する。 | ||||||
(教科書) |
『電磁気学 (物理テキストシリーズ 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000077446
|
||||||
(参考書等) |
『電磁気学 I 電場と磁場 (物理入門コース 3) 』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076432
『電磁気学 II 変動する電磁場 (物理入門コース 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076449
|
||||||
(授業外学習(予習・復習)等) | 一般的な授業としての、復習をして欲しい。 | ||||||
(その他(オフィスアワー等)) | この授業は工学部物理工学科1回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。工学部物理工学科2回生にクラス指定されている電磁気学続論と併せて履修することを推奨する。 | ||||||
物理学基礎論B
1T10, 1T11, 1T12 (科目名)
Fundamental Physics B
(英 訳)
|
|
||||||
(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
|||||||
(曜時限)
木1 (教室) 4共31 |
|||||||
(授業の概要・目的)
電磁気学の基礎として、静電磁場を中心に講義し、最終的にマックスウェル方程式の導出を行う。必要な数学の知識(ベクトル解析など)の解説も行う。
|
|||||||
(到達目標)
静電磁場を中心とする電磁気学の基礎を習得する。
|
|||||||
(授業計画と内容)
授業回数はフィードバックを含め全15回とし、以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。各項目あたり2〜3回の講義で進める。 1. クーロンの法則 2. ベクトル解析とガウスの法則 3. 静電ポテンシャルと静電エネルギー 4. 導体の性質 5. 電流による磁場、ローレンツ力 6. 電磁誘導、変位電流とマックスウェル方程式 |
|||||||
(履修要件)
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
|
|||||||
(成績評価の方法・観点及び達成度)
原則として定期試験の結果によるが、レポート等の提出を求める場合もある。詳細は講義の中で指示する。
|
|||||||
(教科書)
『電磁気学 (物理テキストシリーズ 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000077446
|
|||||||
(参考書等)
『電磁気学 I 電場と磁場 (物理入門コース 3) 』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076432
『電磁気学 II 変動する電磁場 (物理入門コース 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076449
|
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(授業外学習(予習・復習)等)
一般的な授業としての、復習をして欲しい。
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(その他(オフィスアワー等))
この授業は工学部物理工学科1回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。工学部物理工学科2回生にクラス指定されている電磁気学続論と併せて履修することを推奨する。
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学基礎論B 1T5, 1T6
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(英 訳) | Fundamental Physics B | ||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||
(旧群) | B群 | ||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||
(週コマ数) | 1 コマ | ||||||
(授業形態) | 講義 | ||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||
(曜時限) | 木2 |
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(教室) | 4共21 | ||||||
(授業の概要・目的) | 電磁気学の基礎として、静電磁場を中心に講義し、最終的にマックスウェル方程式の導出を行う。必要な数学の知識(ベクトル解析など)の解説も行う。 | ||||||
(到達目標) | 静電磁場を中心とする電磁気学の基礎を習得する。 | ||||||
(授業計画と内容) | 授業回数はフィードバックを含め全15回とし、以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。各項目あたり2〜3回の講義で進める。 1. クーロンの法則 2. ベクトル解析とガウスの法則 3. 静電ポテンシャルと静電エネルギー 4. 導体の性質 5. 電流による磁場、ローレンツ力 6. 電磁誘導、変位電流とマックスウェル方程式 |
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(履修要件) |
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | 原則として定期試験の結果によるが、レポート等の提出を求める場合もある。詳細は講義の中で指示する。 | ||||||
(教科書) |
『電磁気学 (物理テキストシリーズ 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000077446
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(参考書等) |
『電磁気学 I 電場と磁場 (物理入門コース 3) 』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076432
『電磁気学 II 変動する電磁場 (物理入門コース 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076449
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(授業外学習(予習・復習)等) | 一般的な授業としての、復習をして欲しい。 |
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(その他(オフィスアワー等)) | この授業は工学部物理工学科1回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。工学部物理工学科2回生にクラス指定されている電磁気学続論と併せて履修することを推奨する。 | ||||||
物理学基礎論B
1T5, 1T6 (科目名)
Fundamental Physics B
(英 訳)
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | |||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 1 コマ (授業形態) 講義 | |||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
木2 (教室) 4共21 |
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(授業の概要・目的)
電磁気学の基礎として、静電磁場を中心に講義し、最終的にマックスウェル方程式の導出を行う。必要な数学の知識(ベクトル解析など)の解説も行う。
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(到達目標)
静電磁場を中心とする電磁気学の基礎を習得する。
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(授業計画と内容)
授業回数はフィードバックを含め全15回とし、以下のような電磁気学の基本的内容を講義する。各項目あたり2〜3回の講義で進める。 1. クーロンの法則 2. ベクトル解析とガウスの法則 3. 静電ポテンシャルと静電エネルギー 4. 導体の性質 5. 電流による磁場、ローレンツ力 6. 電磁誘導、変位電流とマックスウェル方程式 |
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(履修要件)
この講義は主として高校で物理を履修した人を対象に行われる。物理未履修者には、別項の「初修物理学A、B」の履修を勧める。
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
原則として定期試験の結果によるが、レポート等の提出を求める場合もある。詳細は講義の中で指示する。
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(教科書)
『電磁気学 (物理テキストシリーズ 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000077446
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(参考書等)
『電磁気学 I 電場と磁場 (物理入門コース 3) 』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076432
『電磁気学 II 変動する電磁場 (物理入門コース 4)』
(岩波書店)
ISBN:978-4000076449
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(授業外学習(予習・復習)等)
一般的な授業としての、復習をして欲しい。
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(その他(オフィスアワー等))
この授業は工学部物理工学科1回生にクラス指定されているが、他の学生も受講可能である。工学部物理工学科2回生にクラス指定されている電磁気学続論と併せて履修することを推奨する。
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授業の進捗状況や受講生の習熟度などによって「授業計画と内容」,「成績評価の方法」が変更になる場合があります。
(科目名) |
物理学実験 1T11, 1T12
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(英 訳) | Elementary Course of Experimental Physics | ||||||||||
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(担当教員) |
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(群) | 自然 | ||||||||||||
(分野(分類)) | 物理学(基礎) | ||||||||||||
(使用言語) | 日本語 | ||||||||||||
(旧群) | B群 | ||||||||||||
(単位数) | 2 単位 | ||||||||||||
(週コマ数) | 2 コマ | ||||||||||||
(授業形態) | 実験 | ||||||||||||
(開講年度・開講期) | 2024・後期 | ||||||||||||
(配当学年) | 主として1回生 | ||||||||||||
(対象学生) | 理系向 | ||||||||||||
(曜時限) | 木3・木4 |
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(教室) | 物理学実験室(2共) | ||||||||||||
(授業の概要・目的) | 物理学の基礎的テーマについて自ら実験を行い、実験を通して自然と物理学のより深い理解を目指すとともに、実験技術とデータの解析方法を体得する。さらに科学的報告書(レポート、論文)の作成方法を修得する。 | ||||||||||||
(到達目標) | 実験を通して自然現象を観察し、物理学をより具体的に理解する。 実験技術とデータの解析方法を学び、自ら実験を進められるようになる。 実験ノートが記述でき、実験レポートが作成できるようになる。 |
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(授業計画と内容) | 以下の課題の中から7〜10課題について実験を行う。1回2コマの時間で1課題の実験を行い、ガイダンス、レポート指導、予備実験日、フィードバックなどを含めて全15回の予定である。一部の曜日では実験結果についてのプレゼンテーションを実験の翌週に行う。 <力学分野> 1.フーコー振り子の実験 2.連成振動の実験 <電磁気学分野> 3.電気抵抗の測定 4.ホール素子による磁場の測定 5.オシロスコープによるインピーダンスの測定 6.熱電子放出に関する実験 <熱力学分野> 7.熱電対による温度の測定 <光学分野> 8.レーザー光を用いた実験 9.回折格子による光の波長の測定 <原子・量子力学分野> 10.プリズム分光器による原子スペクトルの測定 11.フランク・ヘルツの実験 12.光電効果によるプランク定数の測定 13. 身の回りの放射線−どこからどれくらいくるのか− |
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(履修要件) |
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度) | 実験の実施と実験報告書に基づき評価する。詳しくは初回ガイダンス時に説明する。 | ||||||||||||
(教科書) |
京都大学大学院 人間・環境学研究科 物質相関論講座
京都大学国際高等教育院 共編
『物理学実験 2023』 (学術図書)ISBN:978-4-7806-1113-7
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(参考書等) |
なし
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(関連URL) |
http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/Foucault.mp4
「フーコー振り子」の説明動画
http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/CoupledOscillation.mp4 「連成振動」の説明動画 http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/franck_hertz_experiment.mp4 「フランク・ヘルツの実験」の説明動画 http://tyoshida.h.kyoto-u.ac.jp/physlab/Plank_Constant.mp4 「プランク定数の測定」の説明動画 |
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(授業外学習(予習・復習)等) | 毎回の実験課題について、教科書を読んで予習し、目的や実験原理を理解しておくこと。予習、復習には説明動画も合わせて利用すると良い。 | ||||||||||||
(その他(オフィスアワー等)) | 初回ガイダンス(講義形式)での出席表に基づいて班編成を行うので、掲示(9月下旬頃)に注意して必ず出席すること。ガイダンスでは、実験の進め方、全体のスケジュール、レポートの作成および提出に関する注意点などの説明も行う。 「学生教育研究災害傷害保険」等の傷害保険へ加入すること。 |
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物理学実験
1T11, 1T12 (科目名)
Elementary Course of Experimental Physics
(英 訳)
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(群) 自然 (分野(分類)) 物理学(基礎) (使用言語) 日本語 | ||||||||||
(旧群) B群 (単位数) 2 単位 (週コマ数) 2 コマ (授業形態) 実験 | ||||||||||
(開講年度・ 開講期) 2024・後期 (配当学年) 主として1回生 (対象学生) 理系向 |
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(曜時限)
木3・木4 (教室) 物理学実験室(2共) |
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(授業の概要・目的)
物理学の基礎的テーマについて自ら実験を行い、実験を通して自然と物理学のより深い理解を目指すとともに、実験技術とデータの解析方法を体得する。さらに科学的報告書(レポート、論文)の作成方法を修得する。
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(到達目標)
実験を通して自然現象を観察し、物理学をより具体的に理解する。
実験技術とデータの解析方法を学び、自ら実験を進められるようになる。 実験ノートが記述でき、実験レポートが作成できるようになる。 |
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(授業計画と内容)
以下の課題の中から7〜10課題について実験を行う。1回2コマの時間で1課題の実験を行い、ガイダンス、レポート指導、予備実験日、フィードバックなどを含めて全15回の予定である。一部の曜日では実験結果についてのプレゼンテーションを実験の翌週に行う。 <力学分野> 1.フーコー振り子の実験 2.連成振動の実験 <電磁気学分野> 3.電気抵抗の測定 4.ホール素子による磁場の測定 5.オシロスコープによるインピーダンスの測定 6.熱電子放出に関する実験 <熱力学分野> 7.熱電対による温度の測定 <光学分野> 8.レーザー光を用いた実験 9.回折格子による光の波長の測定 <原子・量子力学分野> 10.プリズム分光器による原子スペクトルの測定 11.フランク・ヘルツの実験 12.光電効果によるプランク定数の測定 13. 身の回りの放射線−どこからどれくらいくるのか− |
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(履修要件)
特になし
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(成績評価の方法・観点及び達成度)
実験の実施と実験報告書に基づき評価する。詳しくは初回ガイダンス時に説明する。
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(教科書)
京都大学大学院 人間・環境学研究科 物質相関論講座
京都大学国際高等教育院 共編
『物理学実験 2023』 (学術図書)ISBN:978-4-7806-1113-7
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(参考書等)
なし
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(授業外学習(予習・復習)等)
毎回の実験課題について、教科書を読んで予習し、目的や実験原理を理解しておくこと。予習、復習には説明動画も合わせて利用すると良い。
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(その他(オフィスアワー等))
初回ガイダンス(講義形式)での出席表に基づいて班編成を行うので、掲示(9月下旬頃)に注意して必ず出席すること。ガイダンスでは、実験の進め方、全体のスケジュール、レポートの作成および提出に関する注意点などの説明も行う。
「学生教育研究災害傷害保険」等の傷害保険へ加入すること。 |
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