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基礎物理学1  [Fundamental Physics 1]

開講情報
1年次 前期 1単位 必修
担当教員
教授 土井 勝    
備考
授業の目的と概要
 物理学は、自然現象を説明する学理として最初に体系化され、あらゆる自然科学の基礎になっています。薬学を修める上で、物理学を学ぶ意義は3つあります。第一に、物理学の知識そのものが薬学に必要なこと、第二に、物理学の方法論があらゆる自然科学の手本になっていること、第三に、理系人間が備えておくべき教養の一つであることです。この授業では、薬学生に必要な物理学の基本事項を習得し、知識だけでなく、ものの見方や考え方も養います。 
●一般目標
 薬学を学ぶ上で必要な物理学の基礎力を身につけるために、物質および物体間の相互作用などに関する基本的知識を修得する。
 自然現象のうち半分は、物質的自然観(自然は物質からなり、物質は単純な法則に従って運動し変化しているという考え方)によって説明できます。物体の運動法則を理解し、様々な運動を法則によって説明し、エネルギーなどの基本概念を修得することが目標です。
授業の方法
教科書に沿って「やさしく、ゆっくり、ていねいに」進めます。物理学を修得するには、自分の頭で考え、納得する努力が必要です。「物理学は難しくて解らない」というのは、この努力を怠るからです。物理の予備知識は必要ありませんが、高校数学の基本事項(式の計算、ベクトル)、大学で学ぶ数学(特に微分)の知識は必要です。
●準備学習や授業に対する心構え
物理学は、身につけるのに骨がおれる科目です。むやみに暗記するのではなく、自分の頭で考え、納得する姿勢が大切です。物理学は論理の体系ですから、復習(最低で授業の2倍時間)を中心とし、授業の進行にあわせて疑問点や理解不足をなくしておくことが大切です。
●オフィス・アワー
在室時(17時30分まで)に個人研究室(B棟1階)で受けつけます。何が判らないかを明確にし(それによって理解が進む)質問することが大切です。
成績評価法
試験成績(80%)と出席状況(20%)によって評価します。試験では、知識と理解度の双方を問います。一夜漬けの勉強では対処できないので、普段から少しずつ積み上げる努力をしてください。
教科書
書名 著者名 出版社名
『物理学入門』 土井 勝 日科技連出版社
参考書
書名 著者名 出版社名
『物理学読本』 朝永振一郎 みすず書房
『ファインマン物理学』 ファインマン 岩波書店
授業計画
項目 授業内容
1 物理量の単位と次元 物理学の目的を理解する。物理量の基本単位と組立単位、次元について説明できる。
2 基礎的事項 スカラーとベクトルの違いを説明でき、ベクトルに関する計算(特に微分と外積)ができる。
3 運動の記述(1) 速度と加速度の概念を理解し、直線運動に適用できる。
4 運動の記述(2) 空間の位置ベクトルを使って速度、加速度の計算ができる。等速円運動の速度と加速度を扱える。
5 運動の法則 力の性質を理解し、基本的な力を説明できる。運動の3法則を理解し、説明できる。
6 簡単な運動 等加速度運動、円運動、単振動を取り扱い、基本事項を説明できる。
7 仕事の概念 仕事の概念を理解し、仕事の一般的定義を説明でき、仕事の計算ができる。
8 エネルギーの概念 エネルギーの種類を挙げ、エネルギーの変換とエネルギー保存則について実例で説明できる。
9 運動エネルギー 運動エネルギーを理解し、時間的変化率について説明できる。
10 保存力とポテンシャル 保存力とポテンシャルの概念を理解し、力学的エネルギー保存の法則を説明できる。
11 運動量と角運動量 運動量と時間的変化率を説明できる。角運動量の定義と意味を理解し、時間的変化率を説明できる。
12 中心力場での運動 重力とクーロン力の共通点を理解し、原子内の電子の運動に適用できる。
13 質点系の運動 重心の定義と運動を理解し、剛体の運動の特徴と慣性モーメントを説明できる。
14 振動現象 振動現象の特徴を把握し、単振動,減衰振動、強制振動について説明できる。
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基礎物理学2  [Fundamental Physics 2]

開講情報
1年次 後期 1単位 必修
担当教員
教授 土井 勝    
備考
授業の目的と概要
 実学の典型である薬学と比べ、数学や物理学のような基礎的な学問は、応用と直接結びつかないために、初学者にはその有用性が見えにくいものです。しかし、現代文明は基礎科学の上に築かれており、薬学を学ぶ上でも基礎科目で足固めしておくことが、後々の発展のために大切なことです。自然の多様性を体系的に把握し、薬学を学ぶための基礎力を蓄えてほしいものです。 
●一般目標
 薬学を学ぶ上で必要な物理学の基礎力を身につけるために、物質および物体間の相互作用などに関する基本的知識を修得する。
 自然現象の半分は物質的自然観によって理解できるのですが、残りの半分は場の概念(空間の各点に何らかの物理量が対応づけられているものをいう)によらねばなりません。場の典型例は波動と電磁場で、量子論も根底に場の考えがあります。最初に波動の一般的性質について学び、光を幾何光学と波動光学の両方から取り扱う方法を学びます。次いで電気と磁気、原子分子の世界を支配している量子論の考え方を身につけ、薬学を学ぶ上の土台を築きます。
授業の方法
授業は「やさしく、ゆっくり、ていねいに」進めます。やみくもに暗記するのではなく、自分の頭で考え、納得しながら、一歩一歩進んでほしいものです。数学を使わず物理を教えろというのは、無理な注文です。物事の内容を正確に表現するのに、数学ほど適した言語はありません。その一方で、言葉による把握も大切です。数式表現と言葉による内容把握を関連づけながら説明します。物理の予備知識は必要ありませんが、大学で学ぶ数学(微分と積分)の知識と理解しようとする努力は必要です。
●準備学習や授業に対する心構え
物理学は、身につけるのに骨がおれる科目です。むやみに暗記するのではなく、自分の頭で考え、納得する姿勢が大切です。物理学は論理の体系ですから、復習(最低で授業の2倍時間)を中心とし、授業の進行にあわせて疑問点や理解不足をなくしておくことが大切です。
●オフィス・アワー
在室時(17時30分まで)に個人研究室(B棟1階)で受けつけます。何が判らないかを明確にし(それによって理解が進む)質問することが大切です。
成績評価法
試験成績(80%)と出席状況(20%)によって評価します。試験では、知識と理解度の双方を問います。一夜漬けの勉強では対処できないので、普段から少しずつ積み上げる努力をしてください。
教科書
書名 著者名 出版社名
『物理学入門』 土井 勝 日科技連出版社
参考書
書名 著者名 出版社名
『物理学読本』 朝永振一郎 みすず書房
『ファインマン物理学』 ファインマン 岩波書店
授業計画
項目 授業内容
1 波動と波動方程式 縦波と横波の違いを例を挙げて説明できる。波動方程式が書け、解の性質を説明できる。
2 波の種類と重ね合わせの原理 正弦波、平面波、球面波の違いを理解し、重ね合わせの原理と干渉を説明できる。
3 回折、反射と屈折、ドプラー効果 回折の特徴、反射と屈折の法則を説明できる。ドプラー効果を説明でき、現象に適用できる。
4 光学とレーザー 波動光学と幾何光学を把握し、スネルの法則と全反射を説明できる。レーザーの原理と特徴を理解し、応用例を挙げられる。
5 電気と電荷の作る場の概念 クーロンの法則を説明でき、近接作用論と場の概念を理解する。
6 電場と静電位 電場と静電位の定義と意味を理解し、簡単な場合に計算ができる。
7 磁気と電流の作る磁場 電流の定義とビオ・サバールの法則を説明でき、簡単な磁場の計算ができる。
8 電流とその作用 電流と磁場の相互作用とローレンツ力を理解し、電場と磁場中での電荷の運動を説明できる。
9 導体 導体の基本性質を説明できる。静電容量、オームの法則、電力について説明できる。
10 電磁誘導と交流 電磁誘導の法則を説明できる。交流と直流の違い、交流発電の原理を理解する。
11 電磁波 電磁波の基本性質を把握し、電磁波の分類と偏光について説明できる。
12 量子論の基礎 光の粒子性と物質の波動性を説明できる。前期量子論の仮定を説明でき、原子に応用できる。
13 量子力学の考え方 不確定性原理を説明できる。波動方程式を書け、水素原子の基底状態に適用できる。
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数学1  [Mathematics 1]

開講情報
1年次 前期 1単位 必修
担当教員
教授 土井 勝    
備考
授業の目的と概要
 数学は本来、論理性と厳密性の学問体系です。しかし薬学を学ぶ上で、数学は道具であって、数学の持つ厳密性などはあまり重要ではありません。薬学生にとって大切なことは、1)数学上の演算がどのような意味を持っているかを正しく把握しておくこと、2)現象の内容を数学の言葉で表現できること、3)応用上の計算ができることです。薬学のための実用的な能力を養うことを目的に、目先の安易に流れることなく、実力をつけることを目指してほしいものです。
●一般目標(GIO)
 薬学を学ぶ上で基礎となる数学に関する基本的知識を修得し、それらを薬学領域で応用するための基本的技能を身につける。
 何かの変化を扱おうとするとき、関数の微分と積分の概念が必要です。薬学でも微分積分の理解が必須で、「数学1」のテーマは「さまざまな関数」と「微分学」です。到達目標は、@初等関数の性質を把握し、応用できること、A微分の概念を理解し、さまざまな関数の微分ができること、B薬学を中心に実際的な問題に応用できることです。
授業の方法
数学が得意でない人にも分かるよう、「ゆっくり丁寧に」進めます。教科書に沿って基本事項を説明し、次いで問題の解法を解説します。実力を養うために、毎回、演習問題をレポートで提出してもらい、また小テストを2回程度実施します。●準備学習や授業に対する心構え
予備学力としては、高校の数学I、II、A、Bの教科書の内容です。数学の力をつけるには、復習を中心(最低で授業の2倍時間)に、教科書の解説をしっかり理解し、例題を繰り返し練習した後に、演習問題を解くことです(基礎をなおざりにして、演習問題に取りかかるのは間違いです)。
●オフィス・アワー
在室時(17時30分まで)に個人研究室(B棟1階)で受けつけます。何が判らないかを明確にし(それによって理解が進む)質問することが大切です。
成績評価法
定期試験(80%)と小テスト(20%)を基礎に、欠席とレポート未提出をそれぞれ1回につき1点減点で評価します。
教科書
書名 著者名 出版社名
『薬学のための微分と積分』 土井 勝 日科技連出版社
参考書
書名 著者名 出版社名
『科学技術者のための基礎数学』 矢野健太郎、石原 繁 (共著) 裳華房
授業計画
項目 授業内容
1 実数、数列と級数 実数および数列と級数の基礎的事項を理解し、計算ができる。
2 関数の概念と基本関数 関数の概念を説明できる。有理、無理、指数,対数、三角の諸関数について計算ができる。
3 関数の極限と連続性 関数の極限と連続性を説明でき、実際の関数について調べることができる。
4 さまざまな関数 合成関数、逆関数、逆三角関数について説明でき、計算ができる。
5 導関数と諸公式 導関数の定義と意味を説明でき、簡単な関数の導関数を計算できる。
6 初等関数の導関数(1) 合成関数と逆関数の微分法、有理、無理関数の微分法を理解し、計算ができる。
7 初等関数の導関数(2) 指数、対数、三角、逆三角関数の導関数を理解し、計算ができる。
8 高階の微分 高階の導関数を理解し、ライプニッツの公式を用いた計算ができる。
9 平均値の定理とその応用 平均値の定理を説明できる。ロピタルの定理を用いて極限値の計算ができる。
10 テイラーの定理 テイラーの定理とテイラー展開を説明でき、関数の多項式近似に適用できる。
11 微分法の応用と極座標 微分を用いて関数の変化を調べることができる。極座標について説明できる。
12 多変数関数 多変数関数と曲面の概念を説明できる。極限値と連続性を調べることができる。
13 偏導関数 偏導関数の定義と意味について説明でき、偏導関数の計算ができる。
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数学2  [Mathematics 2]

開講情報
1年次 後期 1単位 必修
担当教員
教授 土井 勝    
備考
授業の目的と概要
 授業についての基本的な考え方は「数学1」と同じです。「数学2」のテーマは「偏微分法」、「積分学」、「微分方程式」です。変化するものがあるとき、それを記述するのに2つの立場があります。一つは、変化の始めと終わりだけに注目する立場、もう一つは、変化の過程を逐一追跡する立場です。明らかに、後者の方が根元的な取り扱いで、この立場から変化の過程を記述しようとすると、必然的に微分方程式が得られます。微分方程式を解く実力は、薬学を学ぶ上でもっとも重要な数学の素養といって過言ではありません。この最終目標に向かって、薬学から具体例を引きながら進めます。
●一般目標(GIO)
 薬学を学ぶ上で基礎となる数学に関する基本的知識を修得し、それらを薬学領域で応用するための基本的技能を身につける。
 「数学1」で学んだ事項を基礎に授業を進めます。到達目標は、@多変数関数と偏微分の概念を理解し、計算できること、A不定積分を計算できること、B定積分の概念を理解し、計算できること、C微分方程式が解けること、D薬学に応用できることです。
授業の方法
数学が得意でない人にも分かるよう、「ゆっくり丁寧に」進めます。教科書に沿って基本事項を説明し、次いで例題を通して実用的な計算法を解説します。実力を養うために、毎回、演習問題をレポートで提出してもらい、また小テストを2回程度実施します。
●準備学習や授業に対する心構え
数学の力をつけるには、復習(最低で授業の2倍時間)を中心に、教科書の解説をしっかり理解し、例題を繰り返し練習した後に、演習問題を解くことです。
●オフィス・アワー  
在室時(17時30分まで)に個人研究室(B棟1階)で受けつけます。何が判らないかを明確にし(それによって理解が進む)質問することが大切です。
成績評価法
定期試験(80%)と小テスト(20%)を基礎に、欠席とレポート未提出をそれぞれ1回につき1点減点で評価します。
教科書
書名 著者名 出版社名
『薬学のための微分と積分』 土井 勝 日科技連出版社
参考書
書名 著者名 出版社名
『科学技術者のための基礎数学』 矢野健太郎、石原 繁 (共著) 裳華房
授業計画
項目 授業内容
1 全微分と接平面 全微分と接平面を理解し、接平面と全微分の計算ができる。
2 偏導関数の計算法 合成関数と陰関数の偏導関数の計算ができる。
3 高階偏導関数とテイラーの定理 偏微分演算子の概念を理解し、関数に適用できる。テイラーの定理を説明でき計算できる。
4 多変数関数の応用 極値をとる条件を説明でき、計算ができる。条件付き極値の計算ができる。
5 不定積分の定義と諸公式 不定積分の定義を説明でき、諸公式を運用して初等関数の不定積分を求めることができる。
6 不定積分の計算(1) 置換積分法と部分積分法を説明でき、実際に計算できる。
7 不定積分の計算(2) 有理関数、無理関数、三角関数の不定積分の求め方を理解し、計算ができる。
8 定積分の定義と計算法 定積分の定義を説明でき、置換積分法と部分積分法による計算ができる。
9 定積分の応用 広義の積分を理解し、計算できる。実用的な問題に区分求積法を適用できる。
10 微分方程式の一般論 変数分離形を解くことができ、薬学の例題に適用できる。
11 1階微分方程式(1) 1階線形微分方程式を理解し、解を求めることができる。薬学の例題に応用できる。
12 1階微分方程式(2) 完全微分形を理解し、解を求めることができる。
13 2階線形微分方程式 2階線形微分方程式(同次と非同次)を理解し、解を求めることができる。振動現象に適用できる。
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