| 科目コード | 科 目 名 | 学年 | 単位・時間 | 科目区分 | 授業形態 | 学修単位 | |||||||||||||
| 3157 | 自然科学概論 : Introduction to Natural Science | 5B | 2・200分 | 必修 | 講義・後期 | ○ | |||||||||||||
| 教 員 名 | 武藤義彦 : MUTO Yoshihiko | ||||||||||||||||||
| 授業概要 | 経済物理学に代表されるように，複雑系や臨界現象といった近代科学の高度な概念を用いて経済現象を説明しようという研究が行われている。すなわち，均衡や恒常性でなく，不確実性や変化といったキーワードを用いて世界を記述しようとしている。これらのキーワードは自然科学，特に物理学の発展において顕著に取り上げられてきた。本講義では，最初に決定論的な物理学を概観し，その後に確率的に現象を捉える熱現象や原子物理学を扱うことで，科学現象に対する視野を広げることを目的とする。また，終盤では生物学を分子レベルから捉える話題を取り上げ，自然科学の発展についても言及する。 | ||||||||||||||||||
| 到 達 目 標 | 評 価 方 法 | 評価配分 | |||||||||||||||||
| (1) ニュートン力学，波動，熱現象などの古典物理学の概要を理解・説明できること。 | (1) 中間試験で評価する。 | 20% | |||||||||||||||||
| (2) 電磁気に関する現象を代数や微分方程式を用いて記述・理解できること。 | (2) 中間試験で評価する。 | 20% | |||||||||||||||||
| (3) 原子物理学における電子の二重性を理解し，光電効果などの現象を説明できること。 | (3) 期末試験で評価する。 | 20% | |||||||||||||||||
| (4) 生物の基本単位である細胞の性質および分子レベルでの機能を説明できること。 | (4) 期末試験で評価する。 | 20% | |||||||||||||||||
| (5) 現象を説明するための論理的帰結を説明できること。 | (5) レポートにより評価する。 | 20% | |||||||||||||||||
| 学習・教育目標 | (A)① | ＪＡＢＥＥ基準１（１） | (c) | ||||||||||||||||
| 授 業 計 画 | 回 | 項 目 | 内 容 | 授 業 計 画 | 回 | 項 目 | 内 容 | ||||||||||||
| イントロダクション | 力学的自然観：アリストテレス，スコラ哲学，ガリレオの「慣性の法則」 | 相対性理論(1) | マイケルソン・モーレーによるエーテル流の測定実験 とローレンツ収縮，特殊相対性理論 | ||||||||||||||||
| 第１ | 第１６ | ||||||||||||||||||
| ニュートン力学(1) | ニュートンによる「慣性系の導入」と「運動の三法則」，慣性力と遠心力，運動保存則 | 相対性理論(2) | 運動による長さの収縮，運動による時間の遅れ，質量とエネルギーの等価性 | ||||||||||||||||
| 第２ | 第１７ | ||||||||||||||||||
| ニュートン力学(2) | 力のモーメント，角運動量保存則，独楽の歳差運動 | 原子物理学(1) | 陰極線の発見，エネルギー量子，光電効果と光量子仮説 | ||||||||||||||||
| 第３ | 第１８ | ||||||||||||||||||
| 熱現象(1) | 気体の状態方程式，気体分子運動論 | 原子物理学(2) | ボーアの原子モデル，電子のもつエネルギー（ポテンシャル） | ||||||||||||||||
| 第４ | 第１９ | ||||||||||||||||||
| 熱現象(2) | ジュールの実験，熱力学第１法則，永久機関という幻，気体の内部エネルギー | 原子物理学(3) | 円軌道上の定常波，ド・ブロイの式，電子のもつ波動性 | ||||||||||||||||
| 第５ | 第２０ | ||||||||||||||||||
| 熱現象(3) | 準静的変化とカルノーサイクル，熱力学第２法則 | 原子核物理(1) | 原子核の構造，スピンと中性子 | ||||||||||||||||
| 第６ | 第２１ | ||||||||||||||||||
| 熱現象(4) | 熱力学的エントロピー | 原子核物理(2) | 中間子の導入，質量欠損と結合エネルギー，核の崩壊 | ||||||||||||||||
| 第７ | 第２２ | ||||||||||||||||||
| 波動現象(1) | 波動の性質：干渉，反射，屈折 | 細胞生物学(1) | 細胞の構造，細胞膜の働き | ||||||||||||||||
| 第８ | 第２３ | ||||||||||||||||||
| 波動現象(2) | 音波，定常波，ドップラー効果 | 細胞生物学(2) | 単細胞生物と多細胞生物，細胞分裂と細胞周期 | ||||||||||||||||
| 第９ | 第２４ | ||||||||||||||||||
| 電気(1) | クーロンの法則，静電場，電位 | 細胞生物学(3) | 表現型と遺伝子型，メンデルの法則（優性の法則，分離の法則），遺伝子と染色体 | ||||||||||||||||
| 第１０ | 第２５ | ||||||||||||||||||
| 電気(2) | 自由電子，電流，キルヒホッフの法則 | 分子生物学(1) | DNA,RNA(核酸)，タンパク質（アミノ酸）の化学構造 | ||||||||||||||||
| 第１１ | 第２６ | ||||||||||||||||||
| 磁気(1) | 磁場，磁気モーメントと磁気力，電流と静磁場（ローレンツ力，電流の作る磁場） | 分子生物学(2) | ゲノム，DNAの複製・転写（RNAの生成），mRNA からタンパク質への翻訳 | ||||||||||||||||
| 第１２ | 第２７ | ||||||||||||||||||
| 磁気(2) | ビオ・サバールの法則，磁束，電磁誘導 | 分子生物学(3) | 遺伝子の機能発現 | ||||||||||||||||
| 第１３ | 第２８ | ||||||||||||||||||
| 電磁気 | 超伝導などの電磁気学を用いた応用事例 | 分子生物学(4) | 遺伝子操作（クローニング，シークエンシング，過剰発現） | ||||||||||||||||
| 第１４ | 第２９ | ||||||||||||||||||
| 中間まとめ | 中間まとめとして試験を実施する | まとめ | 全体の学習事項のまとめと授業評価アンケート調査を行う | ||||||||||||||||
| 第1５ | 第３０ | ||||||||||||||||||
| 関連科目 | 物理A・B，解析Ⅱ，経営統計学，応用数学 | ||||||||||||||||||
| 教 科 書 | |||||||||||||||||||
| 参 考 書 | 原康夫，基礎物理学，学術図書出版社； 町田茂，現代物理読本，理工学社 | ||||||||||||||||||
| 授業評価・理解度 | 最終回に授業評価アンケートを行う． | ||||||||||||||||||
| 副担当教員 | |||||||||||||||||||
| 備 考 | 適宜プリントを配布する | ||||||||||||||||||