科目情報
3100420Q
波動・熱力学 / Waves and Thermodynamics

井上 芳幸
学修・教育到達目標(mDP)
学科 (課程コース) / 専攻 mDP 目標
機械・電気コース DP-1・3・1 自然科学、情報技術に関する基礎的知識を理解し、利用できる。
授業の目的
波動および熱力学の基本的な概念や法則を理解し,それらを具体的な問題に適用できる力を身につけることを目的とする。あわせて,振動や波動現象,光の振る舞い,および熱やエネルギー変換に関する基礎的な考え方を修得し,理工学のさまざまな問題を物理学の立場から定量的に捉える基礎力を養う。
授業の概要
波動・熱力学は,物理学の基礎をなす重要な分野であり,振動や波動,光,熱,および熱力学の基本法則を扱う科目である。本講義では,波の性質,波動方程式,反射・屈折,音波や光の基本的な性質を学ぶとともに,熱と温度,分子運動論,熱力学第1法則・第2法則,熱機関,エントロピーの基礎について学ぶ。授業は対面講義を主として実施するが,必要に応じてオンライン参加やオンデマンド教材を併用することがある。その際は事前に周知する。
達成目標
  1. 波動や振動の基本的な概念や法則を理解し,具体的な問題に適用して考えることができる。
  2. 光の波としての性質や振る舞いを理解し,具体的な問題に適用して考えることができる。
  3. 熱や熱力学の基本的な概念や法則を理解し,具体的な問題に適用して考えることができる。
達成目標との対応・割合

授業内課題 中間試験 期末試験 合計
1. 10% 15% 10% 35%
2. 10% 10% 15% 35%
3. 10% 5% 15% 30%
合計 30% 30% 40% -
評価方法と基準
授業内課題30%、中間試験30%、期末試験40%により総合的に評価する。授業内課題は、各回の学習内容に関する確認問題等によって評価する。中間試験および期末試験は、授業で扱った基本事項の理解度と、それらを用いて波動および熱力学の問題を適切に解く力を評価する。

総合点60%以上を合格とする。総合点60%は、講義で扱う基本的内容を理解し、波動、光、熱および熱力学に関する基本的な問題を解くことができる水準を目安とする。

なお、本講義は「学習サポート室」と連携しており、理解の状況によっては、単位取得にあたり「学習サポート室」での学習を必須とすることもある。詳細は初回授業で説明する。
授業で使用する言語
日本語
授業計画

授業計画 授業時間外課題(予習および復習を含む) 必要学習時間
1. - 波の性質
- 波を表す基本量
【予習】テキスト第12章12.1節に目を通す。 190分
【復習】波を表す基本量を整理し,基本問題を解く。
2. - 波動方程式
- 波動方程式の意味
- 波の伝播
【予習】テキスト第12章12.2節に目を通す。 190分
【復習】波動方程式の基本的な形と意味を整理し,基本問題を解く。
3. - 波の反射
- 波の屈折
- 定在波
【予習】テキスト第12章12.4〜12.5節に目を通す。 190分
【復習】反射,屈折,定在波の基本事項を整理し,基本問題を解く。
4. - 弦の固有振動
- 音波
- 振動と波動の関係
【予習】テキスト第12章12.6節に目を通す。 190分
【復習】弦の固有振動と音波の基本事項を整理し,基本問題を解く。
5. - ドップラー効果
- 群速度
- うなり
【予習】テキスト第12章12.6〜12.7節に目を通す。 190分
【復習】ドップラー効果,群速度,うなりに関する基本問題を解く。
6. - 光
- 光の波としての性質
- 光に関する基本現象
【予習】テキスト第13章に目を通す。 190分
【復習】光の基本的性質を整理し,基本問題を解く。
7. - 熱と温度
- 熱の移動
- 温度と熱平衡
【予習】テキスト第14章14.1〜14.2節に目を通す。 190分
【復習】熱と温度,熱の移動に関する基本事項を整理し,中間試験に向けて第1回から第7回までの内容を復習する。
8. - 中間試験
- 試験問題の解説
【予習】第1-7回の復習 190分
【復習】中間試験で扱った内容を見直し、基本事項を整理する
9. - 気体の分子運動論
- 気体分子の速さ
- 平均自由行程
【予習】テキスト第14章14.3〜14.4節に目を通す。 190分
【復習】気体分子運動論の基本事項を整理し,基本問題を解く。
10. - 熱力学の第1法則
- 内部エネルギー
- 仕事と熱
【予習】テキスト第15章15.1〜15.2節に目を通す。 190分
【復習】熱力学第1法則の基本事項を整理し,基本問題を解く。
11. - 熱力学の第2法則
- 不可逆過程
- 熱現象の方向性
【予習】テキスト第15章15.2〜15.3節に目を通す。 190分
【復習】熱力学第2法則の基本事項を整理し,基本問題を解く。
12. - 熱機関とその効率
- カルノーサイクル
- 熱力学の応用
【予習】テキスト第15章15.4節に目を通す。 190分
【復習】熱機関とカルノーサイクルに関する基本問題を解く。
13. - エントロピー増大の原理
- 熱力学のまとめ
- 期末試験に向けた復習演習
【予習】テキスト第15章15.5節に目を通す。 190分
【復習】第9回から第13回までの内容を中心に整理し,期末試験に向けて全体を復習する。
14. - まとめと期末試験、講評 【予習】第1-13回の復習 190分
【復習】期末試験で扱った内容を見直し、波動・熱力学の基本事項を整理する
合計 - - 2660分
試験・課題等のフィードバック
フィードバック方法 「その他」の具体的内容
授業内でフィードバックを行います。 - 授業時間中の質問は対面の回は教室で、オンラインの回はteamsで行います。
- 授業外にこまめに teams でフィードバックを行いますので、teams に通知が来たら確認するようにしてください。
教科書・参考書
物理学基礎 第5版,原康夫著,学術図書出版,2,400円+税。第12章から第15章までが本講義の内容に対応する。その他の関連する参考資料・参考書は,講義中に適宜紹介する。
履修登録前の準備
「力学I」を履修していることが望ましい。
オフィスアワー、質問・相談の方法
  • 随時メールやフォームで随時受け付ける。
地域志向
地域志向ではない科目
社会的・職業的自立力の育成
  • 知識活用力を育成する科目
  • 対課題基礎力を育成する科目
  • 社会的・職業的自立力を育成しない科目
アクティブ・ラーニング科目
能動的な学修への参加を取り入れた授業が1コマ分以上
実務経験のある教員による授業科目
実務経験 具体的内容
該当しない 該当しない
SDGs(持続可能な開発目標)関連項目
  • 4.質の高い教育をみんなに
  • 9.産業と技術革新の基盤をつくろう
最終更新 : Wed Apr 29 11:44:26 JST 2026