2018年8月23日更新

【教育】-【学部講義】


科目名 対象 開講時間 場所 教員数
分子科学基礎 化学科
1回生
前期 水・1 8号館
830室
1
化学数学
(旧 物理学基礎)
化学科
2回生
2018年度から休講 1
固体化学 化学科
3回生
後期 木・3 後半7回 理学部棟
理4(F205)室
2


分子科学基礎 化学科 1回生 前期 水・1

●お知らせ
2018/8/23 2018年度の講義は終了しました.2019年度の情報は2019年3月に掲載予定です.

●科目の主題
 自然科学において数学は必須の道具である.ミクロな原子・分子から気体・液体・固体といったマクロな物質の創成,物性の理解や制御を目指す化学においても,これは例外ではない.しかし,専門科目で学ぶ事項を理解するためには,高等学校相当の数学に加えて新たな知識も必要となる.例えば,分子の形や対称性を記述するには,ベクトル,行列,三角関数に加えて逆三角関数を利用すると便利である.また,原子・分子や固体中の電子の振る舞いは,物質に応じた2階偏微分方程式を解いて得られる複素関数によって記述される.実験結果も種々の統計的手法を用いることで,より詳しい解析が可能となる.本講義では,化学全般で必要となる基礎的知識を幅広く学習する.

●授業の到達目標
 以下の項目に関する基礎知識を習得し,基礎およびやや発展的な問題が解けるようになることを目標とする.さらに,化学とその関連分野における応用例について学ぶ.
 波動,複素関数,ベクトル,微分・積分,一階微分方程式,行列と行列式,ベクトル解析

●授業内容・授業計画
第1回 確認テスト,関数の展開,オイラーの公式,複素平面
第2回 種々の初等関数,波動,電磁波
第3回 ベクトル 基礎,内積,外積,三重積
第4回 常微分,偏微分
第5回 全微分,ベクトル関数の微分
第6回 一変数の積分,多重積分
第7回 行列,行列式
第8回 ヤコビアン,線積分,面積分
第9回 微分方程式,変数分離型,同次型
第10回 積分因子法,完全型
第11回 クラメルの公式,線形変換,固有値と固有ベクトル
第12回 固有値方程式,行列の対角化
第13回 ベクトル場とスカラー場,勾配,発散,回転
第14回 ラプラシアン,ガウスの定理,ストークスの定理
第15回 試験,試験解説

●事前・事後学習の内容
事前学習 講義内容を完全に理解するためには,予習が必要となる.
事後学習 毎回の講義にて学習した項目に関する演習問題を解くレポートを課す.

●評価方法
定期試験90点満点 + レポート10満点
= 合計100点満点(予定)
AA 90–100点,A 80–89点,B 70–79点,C 60–69点

レポート
 毎回10問程度の課題を解く.全ての課題に解答していたら提出とみなす.13回分で10点満点.提出後解答例を配る.

定期試験
 レポートの問題から約25題を出題.数値・係数等は変えることがある.

●受講生へのコメント
 日本語の話者は日本語で思考するので,日本語を磨くことでよりよい考察やコミュニケーションが可能となる.グローバルな科学の世界では,同様に英語を磨く必要がある.そして,自然界との対話には数学が強力な道具となる.日本語,英語,数学いずれも,使いこなすには多大な努力が必要であるが,それに見合った見返りがきっとある.数学を特別なことと思わずに,言葉と同様「習うより慣れろ」で,化学の修得に活用してほしい.受講生からの質問・コメントはいつでも歓迎する.

●教材
テキスト1 「大学初年級でマスターしたい 物理と工学のベーシック数学」,河辺哲次,裳華房(2014).
 (テキスト正誤表)
テキスト2 「アトキンス 物理化学 (上)」 第10版、P. Atkins・J. de Paula著、中野元裕ら訳、東京化学同人 (2017).
参考書 「物理数学」,松下 貢,裳華房(1999).
「物理のための応用数学」,小野寺嘉孝,裳華房(1988).

●定期試験
 2018年7月25日(水) 1限
 場所 8号館830室
 内容 レポート課題の類似問題を出題
 教科書,ノート等参照不可



化学数学(物理学基礎) 化学科 2回生 前期 金・4

●お知らせ
2018/4/3 2018年度より「化学数学」は休講となり,本講義の内容の大半は「分子科学基礎」に移行しました.

●授業の到達目標及びテーマ
 科学を理解し記述するためには数学が必要であり,化学においても例外ではない.理論化学以外の分野でも,高度な分析装置や計算ソフトを理解して使いこなすために数学や基礎的な物理学の知識は不可欠である.本講義では化学と関連分野で利用する数学を受講者が独習する助けとなるように,必要となる様々な項目を概説する.数学を道具として使いこなす力と,生涯にわたって学び続ける意欲を養うことが目標である.

●授業の概要
 テキストに沿って進める.毎回18ページ程度の予習を課す.当日の講義で要点の解説を行った後,予習範囲の小テストを実施する.質問とディスカッションを織り交ぜて,なるべくインタラクティブに進めたい.

各回の内容(予定)
テキストに沿って以下の内容について解説する.
第1-14回 第1章
第2章
第3章
第4章
第5章
第6章
第7章
第8章
第9章
第10章
高等学校で学んだ数学の復習
ベクトル
微分
積分
微分方程式
2階常微分方程式
偏微分方程式
行列
ベクトル解析
フーリエ級数・フーリエ積分・フーリエ変換
第15回 試験,試験解説

●評価方法
 小テスト(第2-14回)および定期試験から総合的に評価する.

●コメント
 第2回以降はテキストのない者の受講を認めない.
 本講義に関連する事項のより深い理解のために,基礎教育科目(線形代数Ⅰ・Ⅱ,解析Ⅰ-Ⅳ,応用数学B)の受講を推奨する.

●教材
テキスト 「大学初年級でマスターしたい 物理と工学のベーシック数学」,河辺哲次,裳華房(2014).
 (テキスト誤植一覧)
参考書 「物理数学」,松下 貢,裳華房(1999).
「物理のための応用数学」,小野寺嘉孝,裳華房(1988).

●2017年度定期試験
 問題の
ダウンロード
 模範解答のダウンロード
 平均点は60点,最高は92点でした.


固体化学 化学科 3年生 後期 木・3

●お知らせ
2018/2/9 定期試験の(2月1日実施)の受験者数は20名,平均点は78点,最高点は100点でした.
問9(1)の電子の速さ「2✕105 m s-1」は厳密な値のつもりでしたが,有効桁数1桁とも解釈できるので,「2✕10-20 J」と「1.8✕10-20 J」いずれも正解とします.指摘してくれた人ありがとうございました.
レポート相互評価が終了していないので,成績はまだ確定していません.
2018/1/29 第14回小テスト(1月25日実施)の受験者数は19名,正答率は71%,満点は12名でした.
2018/1/24 レポート相互評価サイトを開設しました.受講生限定の入り口はこちらです.1月18日の講義で提示したパスワードではうまくいかないことがわかりました.1月25日の講義で新たなパスワードを提示します.申し訳ありません.
2018/1/23 第13回小テスト(1月18日実施)の受験者数は19名,正答率は100%,満点は19名でした.
2018/1/17 定期試験(2月1日実施予定)の情報を掲載しました.
第12回小テスト(1月11日実施)の受験者数は18名,正答率は57%,満点は3名でした.

●科目の目標
 本講義では固体物性を取り扱う.化学と共に数学および物理学の知見に基づいて,固体の電気物性,磁性,熱的物性,機械的物性などの基礎的な事項について学ぶ.特に逆格子,波数空間,フォノン,バンド理論,フェルミ面など,固体物性の理解に必需の概念について理解を深める.

●授業内容
 テキストに沿って進める,毎回18ページ程度の予習を課す,その内容について確認テストを実施してから,各回の解説を行う,質問とディスカッションを織り交ぜて,なるべくインタラクティブに進めたい.

第1-14回 テキストに沿って以下の内容について解説する.
 1.物質の凝集機構
 2.格子振動と結晶の熱的性質
 3.金属の自由電子論
 4.誘電体
 5.常磁性と反磁性
 6.強磁性体と強誘電体
 7.バンド理論
 8.半導体
 9.格子欠陥
 10.超伝導
第15回 試験,試験解説

●評価方法
 小テスト(全13回),レポートおよび定期試験から総合的に評価する.

●受講者へのコメント
 第2回以降はテキストのない者の受講を認めない.上位学年履修は認めない.「化学数学(物理学基礎)」を履修していることが望ましい.テキスト,講義内容,評価方法は開講時までに変更する場合がある.

●教材
テキスト「物性論 ―固体を中心とした―」(改訂版),黒沢達美,裳華房 (2002).
参考書「復刊 固体物理学」,川村 肇,共立出版 (2011).
「物質科学の基礎 物性物理学」,溝口 正,裳華房 (1989).
「物質の電磁気学」,中山正敏,岩波書店 (1996).
「大学初年級でマスターしたい 物理と工学のベーシック数学」,河辺哲次,裳華房 (2014).
 
●2017年度定期試験
 2018年2月1日(木) 実施予定
 定規,関数電卓(専用機)を用意すること.
 ポケットコンピュータも可.
 携帯電話,スマートフォンは使用不可.
 教科書・ノート等の資料の参照不可.
 出題範囲 小テスト(ただし,そのままとは限らない).
 
●2016年度定期試験の問題と模範解答
 ダウンロード 
問題模範解答