| 科目名 |
環境工学実験１ |
| 担当教員 |
前田 敏彦,門馬 義雄,石本 美智,谷脇 雅文,古沢 浩 |
| 対象学年 |
2年 |
クラス |
学部：専門001 |
| 講義室 |
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開講学期 |
２学期 |
| 曜日・時限 |
月４,月５ |
単位区分 |
選択 |
| 授業形態 |
一般講義 |
単位数 |
2 |
| 準備事項 |
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| 備考 |
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| 授業の詳細1 |
講義の目的
基礎的な物理実験の体験を通し，「物理」は"難しい知識だ"，"苦手だ"との一般通念を取り除き，日常生活の中で日々，身近に体験する「物事の考え方」であり，「物事の見方」であることを学ぶ．これにより身近な諸事，その対応に関する「物理的な考え方」，「物理的な見方」を自己の力として獲得し，問題解決のために有効活用できる喜びと感動が生まれる．
実験毎に課題を設定し，その課題の問題点を明確にするための方式，問題を解決するための筋道，適切な実験手段の選択等につき十分な討論を行う．この検討，実験結果の整理の過程をレポートにまとめる方法を取得する．
講義概要
１年次と２年次に修得した物理学のなかで最も基本的なニュートン力学と波動現象の実験を通して体験し，実験データと理論値の比較し，レポートを作成する．実験を行う前に，実験装置の設定法，実験をする上での注意事項，データの記録法と統計解析手法（Excel による平均値，誤差や回帰直線の導出法など）を講義する． 実験は第１部のニュートン力学と第２部の波動から成る．
第１部では，ニュートン力学の実験を講義計画に示す順に行う．実験データはログブックに記録する。．各実験について、実験結果を質疑応答形式のレポートにまとめる．
第２部では，ヤングの干渉縞，弦の振動，音波の実験をローテイションを組んで行う．各実験データを解析し，レポートと実験データを記録したログブックを提出する．レポートは，「レポートの書き方の指導」に従って，力学実験レポート」及び波動に関する３つの実験：光の実験(必須)，弦と音の実験のいずれか１つを選び提出する． |
| 授業の詳細2 |
達成目標
１．"物理は難しい"，"物理は苦手だ"との苦手意識を払拭し，楽しめる，感動できる物理的な考え方，物理的な見方を取得する．物理の面白さを知る．
２．ニュートン力学と波動実験の基礎的な手法を理解する．
３．ニュートンの第３法則の基礎理論を検証する実験を理解する．
４．横波と縦波の違いを理解し，定在波と音速を計測する手法を取得する．
５．レーザ光の特性と波の干渉と回折現象を計測する方法を学ぶ．
６．実験データと理論との比較，検討が出来る．
７．実験目的，方法，結果と考察を含むレポートを作成できる．
講義計画
１ 実験ガイダンス
実験の手引き，Log Book のつけ方，計測と誤差，表とグラフ表示などの解説
２ 実験機器の試動
実験センサーの測定原理，ソフトウェアの解説，1次元運動：データをグラフにする．グラフを読む． 次に１次元運動の速度を測定して，グラフにする．センサーとソフトウェア（Data Studio） の使い方を学ぶ．
３ 1次元運動：位置，速度，加速度
直線運動における位置，速度，加速度の相互関係を学ぶ．
４ 重力加速度(等加速度運動)
落下する物体の重力加速度を測定する．
５ ニュートンの第２法則−その１（力と加速度の関係）
物体の質量を一定にして物体に加える力を増やしていく時，物体の加速度を測定する．
６ ニュートンの第２法則−その２
物体の任意の押しと引きを１次元運動として示すことができるかどうか実験する．
７ ニュートンの第3法則 （衝突と綱引き）
２台のカートの衝突と綱引きに作用する相互作用の力を測定する．
８ 実験レポートの書き方１
理科系のレポートを作成する為の基本的な留意点（構成、表現等）について学ぶ． |
| 授業の詳細3 |
９ 実験レポートの書き方２
波動実験に関するレポート例から相手（読み手）に良く伝わる書き方を学ぶ。．
１０ 弦の波動運動-その１
両端を固定した弦に生じる定在波のパターンを測定する．弦の長さと共鳴振動数の関係を観察し理論値との比較検討を行う．
１１ 弦の波動運動-その２
同上．
１２ 音波-その１
まず，音波は縦波であることを理解する．スピーカから発する音がつくる円筒内での定在波の波形を計測し，周波数と定在波のモードの関係を計測する．データから室温での音速を算出し，理論値と比較する．
１３ 音波-その２
同上．
１４ 光の干渉
ダブルスリットを透過したレーザ光を遠方で観察すると，ヤングの干渉縞が見られる．この実験では，スリット面と観測面の距離に依存する干渉縞の間隔を計測する．レーザ光の波長，スリット間隔などから導出される理論値と計測値の比較検討を行う．
１５ 光の回折
異なる幅のシングルスリットで回折された回折模様を計測し，理論値との比較検討を行い，ヤングの干渉縞を構成する干渉と回折現象を理解する．
テキスト：実験時または実験に先立ち配付する．
参考書 ：『物理学の基礎 [１] 力学』（２，５-８章）D.ハリディ他共著（培風館，2002）ISBN4-563-02255-1，￥2500，『物理学の基礎 [2] 波・熱』（16?18章）D.ハリディ他共著（培風館，2002）ISBN4-563-02256-X，￥2,100．
成績評価：出席30点，取組姿勢10点，、レポート50点，ログブック10点，合計100点．60点以上を合格とする．
備 考：＜成績評価の基準＞
ＡＡ：特に優れた成績を示したもの
Ａ ：優れた成績を示したもの
Ｂ ：良好と認められる成績を示したもの
Ｃ ：合格と認められる成績を示したもの
Ｆ ：不合格
履修上の注意：関数つき卓上計算器，グラフ用紙，定規を持参し．データを記入するログブックはサイズA4の綴じられたノートを使用する．
備 考：１０回から後の実験は，グループによって順序が変わる．
履修前の受講が望ましい科目：基礎物理I, 基礎物理II，応用数学，計測と解析 |
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| 授業の詳細6 |
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| 授業の詳細7 |
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| 授業の詳細8 |
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| 授業の詳細9 |
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| 授業の詳細10 |
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