～１学期～【電磁気学】

電気と磁気
- クーロンの法則
- 電場と電位
- 電場に関するガウスの法則
- 電流による磁場の発生
- 磁場に関するガウスの法則
- 電磁誘導の法則


応用例として、
- コンデンサーと導体
- オームの法則
- コイルの自己インダクタンス・相互インダクタンス
- モーターや発電機の原理
- 粒子加速器
- 電磁波


　高校3年では、まず電磁気学を学びます。電磁気学には、磁場や電位などの抽象的な概念が出てきますが、力学で学んだ基礎に基づいて理解を深めていきます。特に、位置エネルギーから運動の概要を理解できることが望ましいです。

　続いて、電荷分布が時間変化する最も簡単な例として、荷電粒子の1次元的な運動を考えます。電磁気学の最後の法則であるファラデイの電磁誘導の法則を学び終えると、電磁気学の４つの基本原理に基づいて電磁波が存在することが示されます。このことから、電磁気による相互作用が近接作用として理解できることが歴史的に重要です。

※ここまでの枠組みが十分理解できていれば、２学期に学ぶ内容はその応用・各論でしかありません。ゆっくり、丁寧に学びましょう。



１学期中間試験
　まずは各物理量の定義を正確に把握しましょう。これまで以上に、電磁気分野は抽象的な物（日常感覚とは乖離したもの）を取扱います。電荷の運動に関する力学の問題として電磁気学を見れるようにすることも重視する要素の一つです。

　また、ここまでで電磁気学の枠組みはすべて完成しており、試験ではその体系的な理解を問います。また、電場や磁場といった基本的な概念の正確な理解や、荷電粒子の運動における力学的な取扱いなどを問います。また、電磁誘導の法則の理解はもちろん、これまでの知識を用いて存在が示される電磁波についても自身で議論の流れを再現できるように練習を積むことが重要になります。

【電磁気学の応用・現代物理学の発展】

- キルヒホッフの法則
- 回路素子（抵抗、コンデンサー、コイル）
- 直流回路
- 交流回路
- インピーダンス


教科書の対応範囲は以下の通りです。
第２章　電流
　　２．直流回路
　　　　※第１章５．コンデンサー
　　３．半導体

　第４章　電磁誘導と電磁波
　　２．交流の発生
　　３．自己誘導と相互誘導
　　４．交流回路


このセクションでは、電磁気学をマクロな対象に適用した成果として、回路理論について学びます。微積分による記述のおかげで、交流がとても整理された形で理解できます。


１学期期末試験
　回路理論（エレクトロニクス）について学びます。例によって例のごとく、まずは基本的な物理量の定義をおさえましょう。各物理量の定義と定性的な議論から得られる結論を把握し、それらがこれまで学んだ電磁気学を利用するとどのように理解されるのか。それらをどれだけ自身の言葉で言語化できるようになったのかを問います。直流や交流のそれぞれについてやや複雑な計算もしますが、立式の根拠と結果の吟味を行う部分が物理です。途中の計算の煩雑さに惑わされないように注意しましょう。

幾何光学
- 凸レンズ、凹レンズ
- レンズ公式と光軸近似
- フェルマーの原理　※現代物理学の最も重要であろう概念のプロトタイプ

　このセクションでは、電磁気学の工学的な応用のひとつとして、電磁場が回折を起こさない範囲の現象を取り扱う「幾何光学」という分野について学びます。現代物理学の最小作用の原理と呼ばれる原理のもとになった「フェルマーの原理」を学び、自然界に宿る法則の美しさを感じてください。



【原子分野】
- 電子
- 光の粒子性
- 物質の波動性

原子と原子核
- 原子の構造
- 原子核
- 原子核の崩壊
- 核反応と各エネルギー
- 素粒子


　これまで学んできた物理学の集大成として、一般に前期量子論と呼ばれる原子物理分野の事項について触れます。力学や電磁気学の理論体系、波動論などすべての要素を用いつつ、あらたな実験事実から「粒子」と「波動」の概念を統合します。したがって、これまでで学んだ物理がどの程度習得できているかが、この分野の理解を決めます。逆に、ここまでの過程がしっかり歩めていれば、概念的な新しさはあるものの基本的な手法はこれまで通りだという分野でもあります。



２学期中間試験
　現代物理学が発展する契機となった現象について、これまで学んだ物理を総動員しながら理解をしましょう。これまで2年間で学んだ全分野が多彩に絡み合っているため、あえて試験範囲を述べるなら「高校物理全体」です。ミクロな世界を記述するためのすべての出発点である質点の力学、多粒子系へ拡張した剛体の力学や流体を扱った浮力や波、我々が知っている現象のうち90％ほどを説明することができる電磁気学、多粒子系の極限としてマクロな有効理論の強さを学んだ熱力学。これらすべてに対して、確固たる根拠とともに自分なりの表現で語れるようになってください。

入試演習など

種別

定期試験

授業中の取り組みや課題の提出により平常点を評価します。

レポート

小テストなど

授業での取り組み状況

教科書・教材

総合物理1・2

数研出版

教科書

体系物理

教学社

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重要問題集

数研

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