物質の探求｜シラバス情報

授業コード

520368

オムニバス

科目名

物質の探求

科目名（英語）

Discovery of Subatomic Particles

配当学年

2年

単位数

2.00単位

年度学期

2025年度秋学期

曜日時限

金曜1限

対象学科

基_機械,基_電電,基_電情,基_応用,基_環生,先_ロボ,先_情報,先_データ,建_建築_Aコース,建_建築_Lコース

コース

科目区分

共通教育科目

必選の別

選択科目

担当者

服部　邦彦

教室

1-351

実務家教員担当授業

授業の目的と進め方

「物質の基本は何か」という疑問に答えるために、古代からの思考の履歴を追うことから始まり近代科学で解明された物質の姿について理解する。人間はこの問いを探求する中で多くの科学的発見と新しい学問分野が生まれた。これらは現代の科学技術の発展に必要不可欠なものとなった。これらの応用技術についても学び、物質と私たち人類との関係についての知識が深まる。授業毎に授業内容の課題を課し、課題に対して授業で解説する。

達成目標１

近代科学以前の物質のあり方の思想について説明できる【10%】。

達成目標２

近代科学以降の化学的および物理的物質像の思想を説明できる【20%】。

達成目標３

物質の基本要素を発見した化学実験および物理実験について説明できる【20%】。

達成目標４

量子論について説明できる【20%】。

達成目標５

原子エネルギー(核分裂・核融合）の原理が説明できる【20%】。

達成目標６

放射能と放射線の違いが説明できるとともに利用方法や問題点が説明できる【10%】。

達成目標７

アクティブラーニング

ディスカッション

ディベート

グループワーク

プレゼンテーション

実習

フィールドワーク

その他課題解決型学習

授業計画

授業時間外課題（予習および復習を含む）

第１回

物質のなりたち

元素など現代知られている基本粒子の成り立ちを調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）

第２回

科学史における物質の考え方

古代ギリシャ人らが抱いた物質像について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）

第３回

物質の基本を知った化学的アプローチ

質量保存の法則、定比例の法則、倍数比例の法則について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第４回

電子の発見

放電現象について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第５回

電子諸量の測定

電子の特性を測定したトムソンの実験について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第６回

原子核の発見

ラザフォードの散乱実験について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第７回

物質の量子化について

原子構造の量子化とは何か調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。　

第８回

レーザー光の基礎と応用

レーザ光の発生方法とその特徴について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第９回

素粒子

原子を構成する素粒子について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第10回

原子核反応の原理　

核分裂反応の発見と原理について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第11回

原子核エネルギーの利用（核分裂）

核分裂を用いた原子力発電のしくみについて調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第12回

放射能と放射線について

放射能、放射線とは何かについて調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第13回

原子力エネルギーの利用（核融合）

核融合発電とは何かについて調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

第14回

プラズマ科学

プラズマの応用について調べておくこと（予習１時間）。授業で取り上げた事項について再度調べて復習すること（復習１時間）。

課題等に対するフィードバック

授業で出題される課題で解答に間違いがある、理解が不十分な項目は授業内もしくは、補助資料で解説の時間を設ける。

評価方法と基準

授業の理解を確認するために各回には演習課題を出す。第12回目にはレポート提出してもらう。これらの課題評価(40%)と期末試験(60%)の合計で60点以上を合格とする。

テキスト

特になし。ただし、必要に応じ毎回プリントを配布する。

参考図書

S. Weinberg 著『The Discovery of Subatomic Particles』Cambridge Univ. Press（2003年）〔ISBN: 0-521-82351-X〕（和訳本：「電子と原子核の発見」日経サイエンス（1986年））

科目の位置づけ（学習・教育目標との対応）

教養科目に位置づけられ、この授業テーマは、物質の基本的要素の発見から量子力学の確立そしてその応用について触れる。この中で、培うものはただの一般的教養にとどまらず自然科学を探求する先人たちの知恵と創造のプロセスを学ぶ事により科学的思考を学ぶことができる。また、その理学的知識は、技術の発展によってより明確に実験的検証が可能になるなど技術の重要性についても理解することができる。

履修登録前の準備

前提となる知識は特に要求しないが、物理または化学関連科目を履修しておけばより理解は深まる。ただし、講義中に紹介した内容については積極的に自分で調べること。