数学開講科目

 ・自然を観る眼
 ・力学入門
 ・物理学入門
 ・物理学
 ・物理学実験
 ・基礎電磁気学
 ・基礎熱力学

自然を観る眼

 この科目は、物理・化学・生物科目の理解を容易にするための基礎力を養うこと を目的としている。自然を観る眼を養成してゆくためには、まず物理・化学・生物 での最小限の約束事(取り決め事項)を理解する必要があり、これを基礎力と呼ん でいる。このような基礎力を学ぶことは、自然科学の事柄にとどまらず、世の中の 多くの情報の理解にもつながり、大変重要なことである。
 主な内容としては、物理学の分野では、自然を客観的、論理的に把握する、とい う自然科学の基本的立場を学んだ後、いくつかの例を通して物理学の骨子である、 数式を用いた物理現象の理解の仕方を学ぶ。また、現代に生きる私たちにとって必 須の知識と言える、エネルギー保存則を学び、これを理解する。化学の分野では、 化学式・化学反応が分かるようになるために、最低限必要な物質の構成粒子(原 子・イオン・分子)と計算が出来るようになるための、単位と濃度を理解する。生 物の分野では、生物が持つ主な3つの特徴を理解する。まず、生命の基本単位である 「細胞構造」を、次に、生命活動の維持のために必要な「物質の代謝」を、最後に 自ら持つ形質を子に伝えていくために必要な「遺伝」を理解する。

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力学入門

 高校で物理を履修しなかった学生の存在を念頭に置いて、力学の基礎を学ぶ。ニュー トンによって与えられた力学の出発点、すなわち運動の三法則のうち第二法則の理解 を中心目標とする。その法則の数学的記述のために導入された微分・積分を、時間の 関数としての位置、速度、加速度を通じて理解し、簡単かつ基本的な運動(等加速度 運動、等速円運動、単振動)について第二法則を適用して力と運動の関係を学習する ことを目標とする。単なる座学だけの講義に留まらず、簡単な実験を学習の各段階に おいて学生諸君が自分自身で行うことによって理解を深める助けとする。

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物理学入門

 物理学はあらゆる自然科学の基礎に位置づけられる学問である。生物が活動する、こ の地球環境自体は物理法則に従っているのである。また、エネルギー等、自然科学の あらゆる分野に顔を出す概念の多くは物理学の基本を知って初めてきちんとした理解 ができるようになる。そこで本講義においては自然科学における共通概念と手法を習 得することを目標にする。すなわち現象の定量的理解、それを可能にする諸量の数値 化の方法(次元と単位の概念)、数学を用いた解析手法について、物理学を土台とし て学習していく。

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物理学

 古典物理学の3分野(初等力学・初等熱力学・初等電磁気学)について学習する。専門的な分野の学習のための基礎と知識の習得を目指す。力学については、他分野に応 用が可能になる最低限度の学習を行なう。熱力学分野については、第一法則の理解及 び応用を中心に学び、第二法則も学習の視野に入れて講義を展開する。電磁気学分野 については、基礎方程式の定性的理解と、初等的に扱える典型的な現象ついての計算 能力が得られることを目標とする。また物理現象を根本法則から解析できる能力、す なわち演繹的な能力の獲得もこの講義の目標とする。

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物理学実験

 物理学の法則がどのような実験知識から、どのようにして得られたか、またどのよ うなやり方で問題を実験的に調べる事ができるのか、さらにいろいろな装置をどの ようにして考案して利用するのか、こうした多様な疑問に答える道を学ぶのが「実 験」である。用意されたテーマは10テーマで、これらは、物理学の上で基礎的な 現象である。また使用する測定器あるいは種々の装置は、自然科学系の実験室にお いて、極めて一般的なものである。それらを用いた実験を通して、装置の扱い方、得 られたデータの処理方法、レポートのまとまかた等の基本的な事柄について修得する ことを目標とする。

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基礎電磁気学

 自然科学とそれに関連した分野を学ぶ場合、電磁気学は基礎的な役割を担っていることは多くの人の認めるところである。しかし、このように重要な電磁気学も学ぼうとすると意外に難しい。これは
 (1) 電磁気学においても力、エネルギーの概念が出てくる、つまり力学の簡単な知識 が前提として必要なことと、
 (2) 電磁気現象を数式化することが多いため、数学が苦手の者にとって難解であると いった感じを与えているのである。
 ここでの基礎電磁気学ではできる限り、他の知識を前提としないように進め、 必要最小限の数学知識のもとで電磁気現象を理解することを目標として行う。電磁気 学の基礎概念、特に電場、磁場、力線と電位という概念について理解を深め、また簡 単な電気回路について学んで、電気回路の基礎法則も習得することを目標にする。

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基礎熱力学

 熱力学は古典力学の3本の柱に数えられる重要な分野である。その中の基本的な部分 について、エネルギー保存則を中心テーマとして学んでいく。エネルギー保存則、す なわち熱力学第一法則を中心に学んだ後に、第二法則、すなわちエントロピー増大の 法則に簡単に触れ、そこを到達点とする。以上において伝統的熱力学のコース同様、 熱機関を例にとって種々の概念の習得に努める。「力学」と名前がついているもの の、この分野において一番重要なのは種々のエネルギーのやりとりである。講義にお いてはまず、エネルギー形態の変換について、簡単な例に対してきちんとした理解を 得ることを一番の目標とする。

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