Transcript 高校物理 - 関西大学
関西大学 サマーキャンパス2004 関西大学 物理学教室 齊藤 正 関大への物理 求められる関大生像 高校物理と大学物理 その違いとつながり 1 関西大学 サマーキャンパス2004 関西大学 物理学教室 齊藤 正 関大への物理 齊藤が求める関大生像 高校物理と大学物理 その違いとつながり 2 2004.7.30 サマーキャンパス2004 求められる関大生像 不確定な時代に、どんな能力を身につけておけばよいか？ 創造的： ・未知の課題を設定・解決できる能力 ・困難に直面しても何とか状況を打開できる能力 活きた知識の獲得： ものごとを鵜呑みにせず、 主体的に考え、行動できる 公式の丸暗記からの脱却 3 2004.7.30 サマーキャンパス2004 創造的な能力が身につくプロセス ―真の成功体験― 疑 問 苦 悩 すっきり納得＝歓喜 理解度が 飛躍的に深まる これは受験勉強でも出来るはず！ 4 2004.7.30 サマーキャンパス2004 当たり前と思う＝無知に無知 ma F 質量に加速度を掛けたものが力である 質量m の物体に力F が加えられたなら ば、その結果として加速度a が生じる （右辺が原因、左辺が結果） 本当？ 5 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ 速度ｖ0で走行している自動車が停止するまでの距離は？ 1 1 N2 高校物理 速度、加速度、変位の 関係は v 2 v0 2 2ax 公式！？ v0 ここで、加速度は F N1 N2 mg a g m m m v0 2 2gx したがって、 N1 mg v0 2 x （答え） 2g 6 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ 速度ｖ0で走行している自動車が停止するまでの距離は？ 大学物理 自動車の運動方程式は d 2x m 2 N1 N2 v0 dt N1 N2 mgであるから 1 1 N2 N1 mg d 2x 2 g・・・① (微分方程式) dt ①を積分して dx gt C1 C1は積分定数 dt 続く 7 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ 大学物理 初期条件はt 0でdx / dt v0であるから、 C1 v0 dx （続き） gt v・・・② 0 dt 1 ②を再度積分して x gt 2 v0t C2 C2は積分定数 2 初期条件t 0でx 0とすると、 C2 0であるから 1 x gt 2 v0t 2 dx / dt 0になる時刻 t f は②より t f v0 / gとなるから 停車するまでの距離xは 2 v0 v0 2 1 v0 x g v0 （答え） 2 g g 2g 8 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ Wｈｙ? 9 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ 速度ｖ0で走行している自動車が停止するまでの距離は？ ただし、自動車は速度に比例した抵抗を受けるものとする。 v0 高校物理 あっ！ 公式がない！ 1 1 N2 大学物理 N1 mg 自動車の運動方程式は d 2x dx m 2 N1 N2 dt dt10 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校の物理と大学の物理はここが違う！ この運動（微分）方程式は比較的簡単に解ける。 簡単に解けない場合でも、コンピュータを使えば数値 的に解くことができる。 物理現象を正確に式に書き出すことの方が重要！ 11 2004.7.30 サマーキャンパス2004 F kx 単振動 m x Asin t k m 12 2004.7.30 サマーキャンパス2004 酸素分子 O ？ O c 2c m 2c f k 13 2004.7.30 サマーキャンパス2004 分子の振動 H C-O-H変角運動 波長：7～8 m C O O-H伸縮運動 波長：～3 m C-O伸縮運動 波長：8～10 m 14 2004.7.30 サマーキャンパス2004 固体の原子の振動 ？ 光の吸収特性、熱伝導の特性 15 2004.7.30 サマーキャンパス2004 高校物理、大学基礎科目、専門科目 力学 解析力学 材料力学 量子力学 電磁気学 物 理 学 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 海洋工学 交通工学 プロセス工学 流体力学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 通信工学 物理化学 制御工学 光学 ロボット工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 熱力学 統計力学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 16 2004.7.30 サマーキャンパス2004 専門科目と身近に使われている物理 解析力学 携帯電話 材料力学 量子力学 テレビ パソコン ゲーム エアコン 冷蔵庫 ロボット工学 交通工学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 材料力学 海洋工学 プロセス工学 流体力学 自動車 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 通信工学 物理化学 制御工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 17 2004.7.30 サマーキャンパス2004 専門科目と身近に使われている物理 解析力学 携帯電話 材料力学 量子力学 テレビ パソコン ゲーム エアコン 冷蔵庫 海洋工学 ロボット工学 交通工学 プロセス工学 流体力学 自動車 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 通信工学 物理化学 制御工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 18 2004.7.30 サマーキャンパス2004 専門科目と身近に使われている物理 解析力学 携帯電話 材料力学 量子力学 テレビ パソコン ゲーム エアコン 冷蔵庫 海洋工学 ロボット工学 交通工学 プロセス工学 流体力学 自動車 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 通信工学 物理化学 制御工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 19 2004.7.30 サマーキャンパス2004 専門科目と身近に使われている物理 解析力学 携帯電話 材料力学 量子力学 テレビ パソコン ゲーム エアコン 冷蔵庫 海洋工学 ロボット工学 交通工学 プロセス工学 流体力学 自動車 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 通信工学 物理化学 制御工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 20 2004.7.30 サマーキャンパス2004 専門科目と身近に使われている物理 解析力学 携帯電話 材料力学 量子力学 テレビ パソコン ゲーム エアコン 冷蔵庫 海洋工学 ロボット工学 交通工学 プロセス工学 流体力学 自動車 電気化学 電気材料 生物工学 触媒工学 電子材料 航空工学 機械工学 構造力学 通信工学 物理化学 制御工学 計測工学 材料工学 エネルギー工学 電気工学 音響工学 電子工学 波動工学 物性工学 信号理論 情報理論 結晶工学 半導体工学 マイクロ波工学 レーザ工学 光エレクトロニクス 環境工学 アンテナ工学 人間工学 21 2004.7.30 サマーキャンパス2004 最後に内緒の話 一般的に一番役に立つ確率の高い科目は、 英語 実用英語 ・Listening, Speaking（１回生～） ・・・慣れ ・Reading, Writing（４回生～） ・・・文法は高校英語で十分 特徴的な言い回しの習得 22 2004.7.30 サマーキャンパス2004 23