| 開講学期／Course Start | 2022年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 水/Wed 1 , 水/Wed 2 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | システム理化学科物理物質システムコース |
| 対象学年／Year | 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 必修 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 統計力学／Statistical Mechanics |
| 単位数／Number of Credits | 2 |
| 担当教員名／Lecturer | 桃野 直樹 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4081 |
| 連絡先／Contact | 桃野 直樹(教育・研究２号館Q206室（内線5656）) |
| オフィスアワー／Office hours | 桃野 直樹(金曜日：16時～18時（この他、月・火・水：12時～13時で在室していればOK）) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2022/02/28 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
我々の身の回りの物質は多数の原子・分子より成っている。それら物質の性質を理解するために、ミクロな体系（力学的）とマクロな体系（熱力学的）を橋渡しする統計力学を学ぶ。 |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
1. 確率・統計の基礎が分かる。（基礎力） 2．エントロピーの考え方とボルツマンの関係式を理解できる。 （理解力） 3．統計力学の基本的な分布を理解し、論理的展開により熱力学的性質を導くことができる。（論理力） 4．基本的な例題を解いて統計力学の役割と物性への応用について説明できる。（応用力） |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数(実時間) 22.5時間 第１回：ガイダンス、確率と統計の基礎 第２回：1-1 統計力学の考え方、 1-2 エネルギーの移動と熱平衡 第３回：1-3 等確率の原理とエントロピー 第４回：2-1 理想気体 第５回：2-2 理想気体のエントロピー 2-3 理想気体の速度分布則、 第６回：2-4 熱と仕事 第７回：2-5 局在した粒子系への応用 第８回：3-1 カノニカル分布 第９回：3-2 エネルギーのゆらぎ ：3-3 自由エネルギー 第１０回：3-4 自由エネルギーの最小原理 第１１回：3-5 ギブスの自由エネルギー 3-6 熱力学の諸関係 第１２回：4-1 古典統計力学の近似（量子論と古典論） 第１３回：4-2 古典統計力学近似 ：4-3 古典統計力学の応用 第１４回：4-4 エネルギー等分配の法則 第１５回：5-1 低温の量子効果（熱力学の第３法則） ：5-2 磁性体のエントロピー ：5-3 ２原子分子気体 定期試験 ※１授業で学んだことを、自己学習により復習すること。 ※２各回の学習時間の目安は、事前・事後合わせて４時間程度必要です。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、授業計画・授業実施方法は変更する可能性があります。 |
| 教科書 ／Required Text |
統計力学（岩波基礎物理シリーズ 7） 長岡 洋介 岩波書店(ISBN:4000079271) |
| 参考書等 ／Required Materials |
物理学とは何だろうか〈下〉 朝永 振一郎 岩波新書 黄版(ISBN:4004200865)
統計力学入門―愚問からのアプローチ 高橋 康 講談社(ISBN:4061395920) |
| 教科書・参考書に関する備考 | ここにあげてある教科書・参考書は良く知られているものです。図書館にも置いてあります。特に教科書を良く読んで勉強して下さい。 |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
定期試験（70%）と小テスト・課題レポート（30%）により評価する。100点満点中60点以上を合格とする。各到達度目標1～4は定期試験および小テスト・課題レポートにより評価する。 新型コロナウイルス感染症の流行状況に伴い、学生への十分な周知のもと、成績評価方法は変更する可能性があります。 |
| 履修上の注意 ／Notices |
※2021年度より、担当教員が変わり、教科書も変更しました。 ・教材の配布や授業に関するお知らせは、moodleを利用します。毎回、moodleを確認して下さい。 ・再試験の有無については、定期試験後にお知らせします。 ・最終的に不合格になった学生は再履修して下さい。 |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
※2021年度より教員が変わりました。教科書も変更となっています。 統計力学は物質だけでなく経済や社会現象にも応用されるような汎用的な学問です。学部で学ぶ物理の科目の中でも難しい科目と言われています。この科目を頑張って勉強することで、熱力学や量子力学など関連科目の理解も深まるでしょう。さらに、皆さんの専門的な「力」も伸びます。 小説を読むように教科書をただ目で追うだけで理解出来る人はほとんどいません。教科書に出てくる式一つ一つを、自分（自力で）でノート上に計算してみて下さい。必要なら、関係するグラフや概念図も自分なりにイメージして描いてみましょう。そうすることで、少しずつ理解が深まっていきます。 |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 |
| 関連科目 ／Related course |
熱力学、量子力学A、固体物理A |
| No. | 回（日時） ／Time (date and time) |
主題と位置付け（担当） ／Subjects and instructor's position |
学習方法と内容 ／Methods and contents |
備考 ／Notes |
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| 該当するデータはありません | ||||
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Active learning 1-1 ／主体的学修（反転授業，小テスト，振り返り 等） |
小テスト、課題レポートによる振り返りを行う。 |
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Active learning 1-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%～50% |
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Active learning 2-1 ／対話的学修（グループ学習，協働，調査体験 等） |
think-pair-share法を用いたグループ学習を行う。 |
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Active learning 2-2 ／上記項目に係るALの度合い |
15%未満 |
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Active learning 3-1 ／深い学修（複数科目の知識の総合化や問題解決型学修 等） |
無 |
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Active learning 3-2 ／上記項目に係るALの度合い |
該当なし |