授業科目名	入門物理I
時間割番号	TAM104
担当教員名	酒井　優／東海林　篤／石川　陽／内山　和治
開講学期・曜日・時限	前期・火／木・II／III	単位数	3
＜対象学生＞
(未登録)
＜授業の目的＞
物理は、この宇宙で起きる諸現象を、私たち人間がどのように把握し、記述し、理解することができるのかということを、さまざまな角度から探究し、その基本中の基本というような内容を、可能な限りシンプルにまとめた体系です。複雑多様な自然界の出来事にかくされた基本的な構造を、どのようなものの見方や考え方で明らかにしていくのかを概説し、物理のおもしろさを知って、本格的な勉強をするために必要な、現象や法則に関するイメージの獲得と、直観的理解の糸口を見つけます。この講義に続く入門物理IIでは、同じ内容が、また違う角度から見た洗練された形で再提示されます。入門物理IとIIを通じて、自然現象の多様な側面を共通の概念に集約したり、ひとつの概念を多様に表現したりする力を高めます。
＜本授業科目による獲得・涵養が特に期待されるコンピテンシー＞（能力・資質）
工学部>先端材料理工学科向け 記号 コンピテンシー（能力・資質）   AM-A 専門 1.基礎的知識 物理学 ◎ AM-B 2.専門的知識・技術 融合科学技術 ○
＜到達目標＞  到達目標とは
目標NO 説明 コンピテンシーとの対応 AM 1 空間と時間の概念について説明できる AM-A 2 場の概念について説明できる AM-B 3 相対性理論、電磁気学、量子力学、統計力学の概念についてそれぞれ説明できる AM-B 4 光の特徴と諸性質について説明できる AM-A 5 物理学に関する幅広い知識を身につけ、問題解決のために必要な見方や考え方を見つけ出すことができる AM-A
＜成績評価の方法＞
目標No 割合 評価の観点 1 20% 授業毎の小レポート、授業中の発言（ディスカッションや一問一答）、期末試験により総合的に評価する。 2 20% 授業毎の小レポート、授業中の発言（ディスカッションや一問一答）、期末試験により総合的に評価する。 3 20% 授業毎の小レポート、授業中の発言（ディスカッションや一問一答）、期末試験により総合的に評価する。 4 20% 授業毎の小レポート、授業中の発言（ディスカッションや一問一答）、期末試験により総合的に評価する。 5 20% 授業毎の小レポート、授業中の発言（ディスカッションや一問一答）、期末試験により総合的に評価する。 合計 100%
＜授業の方法＞
・週２回実施する。 ・毎回小テストまたは小レポートを課す。 ・複数回のグループディスカッションを行う。 ・内山が1～12回および28～30回の内容を担当し、酒井が13～27回の内容を担当する。講義の順序は入れ替えることがある。 ・新型コロナウイルスの感染拡大状況に応じて、「面接授業」または「ライブ型」で実施する。
＜受講に際して・学生へのメッセージ＞
自然現象に対する、観察する目と考える意欲を持つこと。物理の知識は問わない。
＜テキスト＞
(未登録)
＜参考書＞
黒田和男, 槌田博文他著 ; チームオプト編集委員会編, 光の教科書 : ここから始める光学, オプトロニクス社, ISBN:9784902312546, (2016年出版)
＜授業計画の概要＞
1 タイトル 物理が分かったとは何をいうのか 事前学習 事後学習 事前学習：　物理が分かった、とはどういうことだろう。自分で考えて書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 物理学、物理学者について考え、物理が分かったとは何か議論する。（担当：内山） 2 タイトル 宇宙を構成する空間と時間と物質（物理学という舞台と配役） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 空間と時間と物質について考え議論する。（担当：内山） 3 タイトル 宇宙で起こる出来事をいかに表現するか（相互作用と場、物理学のシナリオ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 出来事、現象を表現する物理の方法について考え議論する。（担当：内山） 4 タイトル 空間と時間を測る「ものさし」と「ものさし」の基準（物理量と保存則） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 ものさしがいかにして成立するのか考え議論する。（担当：内山） 5 タイトル 物理学における量と強さ（場と相互作用の表し方と数学の役割） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 量と強さについて具体例を通して考え議論する。（担当：内山） 6 タイトル 物理学における変わらない性質と変化する見え方 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 性質と見方の関係について考え議論する。（担当：内山） 7 タイトル 電気と磁気と光の物理学（電気と磁気の関係） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 電気、磁気と光の物理学の歴史を学び議論する。（担当：内山） 8 タイトル 物理系というものごとの捉え方（物理学における対象とその性質の抽出） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 現実系から物理系を抽出する例を通して物理学の方法を学び議論する。（担当：内山） 9 タイトル 経験できる世界と経験できない世界（マクロな世界とミクロな世界の物理学） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 マクロな世界とミクロな世界の物理学について考え議論する。（担当：内山） 10 タイトル 物理学における注目する系と環境との関わり（理想化と理想化の限界） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 現象から注目系を環境に切り分けて考える方法について考え議論する。（担当：内山） 11 タイトル ひとつの粒子からたくさんの粒子の物理学へ（マクロ変数とミクロ変数の関わり） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 ミクロ変数とマクロ変数の関わりを学び議論する。（担当：内山） 12 タイトル 複雑な世界と 中間領域の物理学（メゾスコピック系と複雑性・多様性） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 マクロとミクロの中間であるメゾスコピック領域の難しさを学び議論する。（担当：内山） 13 タイトル 光の歴史、光の波動性と粒子性 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 光についての研究の歴史、光の基本的な性質について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 14 タイトル 光の諸性質（Ⅰ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 光の直進性、相反性、光の屈折、反射、それらの応用について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 15 タイトル 光の諸性質（Ⅱ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 屈折率と全反射、光の散乱、それらの応用について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 16 タイトル 光の波動性（Ⅰ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 電磁波としての光、及び、その性質（横波、偏光）と、それらの応用について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 17 タイトル 光の波動性（Ⅱ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 波としての光の性質（光の回折、干渉、散乱）、それらの応用について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 18 タイトル 光の粒子性 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 光子、及び、光の吸収と発光について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 19 タイトル 光と電子（Ⅰ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 光と物質の相互作用を理解する上で必要となる、物質中の電子のエネルギー状態について。（担当：酒井） 20 タイトル 光と電子（Ⅱ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 光と電子の相互作用、その応用（光検出器、太陽電池、LED、レーザー）について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 21 タイトル 対称性と結晶 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 対称性とは何か、また、結晶と対称性の関係について。（担当：酒井） 22 タイトル 結晶格子とその種類 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 結晶格子の考え方と、その種類について。（担当：酒井） 23 タイトル 結晶中の電子のエネルギー準位 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 結晶中の電子のエネルギー状態について。（担当：酒井） 24 タイトル 波数空間（Ⅰ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 波数と波数空間、結晶解析において重要となる逆格子の考え方について。（担当：酒井） 25 タイトル 波数空間（Ⅱ） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 波数空間・逆格子の考え方、またその応用（Ｘ線回折、電子線回折）について。（担当：酒井） 26 タイトル 光と慣性系（相対論） 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 慣性系の考え方と相対性理論について。また、関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 27 タイトル 光と物理学 事前学習 事後学習 事前学習：　前回の内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 これまで物理学の発展において光が果たしてきた役割とこれからの光の利用について。関連する最新のトピックスを適宜紹介する。（担当：酒井） 28 タイトル まとめと復習 事前学習 事後学習 事前学習：　前回までの内容を復習し、この講義のまとめを自分の言葉で書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 本講義のまとめと復習を行い、学んだことについて議論する。（担当：内山） 29 タイトル 今後の学習の方向と発展の道筋 事前学習 事後学習 事前学習：　前回までの内容を復習し、今回の内容について自分のイメージを書き留める。 事後学習：　今回の課題に取り組み、学んだことを自分なりに言葉にして考える。 授業内容 より専門的内容の学習を進める道筋について議論する。（担当：内山） 30 タイトル 試験と疑問点の整理 事前学習 事後学習 事前学習：　前回までの内容を復習し、試験への準備を行う。 事後学習：　試験に取り組んだ中で得た考えを今後の学習に向けて書き留める。 授業内容 試験を実施し、講義の疑問点を整理し議論する。（担当：内山）
＜備考＞
教科書：必要な資料はこちらで用意する。 参考書：トピックスごとの参考書はその都度紹介する。