書籍カテゴリー:教養課程の医学教科書

まるわかり!基礎物理
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教養基礎シリーズ
まるわかり!基礎物理

1版

  • 八女リハビリ病院 時政孝行 監修
  • 共立女子中学高等学校 桒子 研 著

定価:1,836円(本体1,700円+税8%)

  • AB判 126頁
  • 2011年11月 発行
  • ISBN978-4-525-05431-1

概要

本書は「わかりやすい」と評判の高校教諭と大学教授による共同執筆の新しい教科書である.高校物理から重要な知識を厳選し,楽しいイラストと豊富な例によりやさしく解説.また,物理は医療と無縁に思われがちだが,医療機器や生体の特性を理解するのに重要である.高校履修範囲にイマイチ自信のない学生にもお勧めの確認問題付き.

序文

 物理学は私たちの存在する自然界の法則を見つける学問です.自然界に起こる物理現象は,身近な力学から電気のような不思議なもの,原子のような小さくて目に見えないもの,万有引力のような惑星規模の大きなものまでさまざまです.そしてこれらの現象はお互いに関連しており,
  ・消しゴムで文字を消して触ったら,熱くなっていた.
  ・リモコンを押したらテレビがパッとついた.
  ・「ピーポーピーポー」と,外から救急車の高い音が聞えてきた.
 など,今私たちの目の前で起こっていることすべては,物理法則に従っています.よって医療現場や介護現場でも,医療機器の扱いやボディーメカニクスなど,物理を知らないと困る場面がたくさん出てくるというわけです.
 このように必要不可欠な物理学ですが,皆さんはどんなイメージをもっているでしょうか.なにやら複雑な数式を想像し,難しそうに思う人が多いのではないかと思います.でも数式を恐れないでください.公式や定義式の多くは,私たちが日常の五感で感じることが基準となって作られています.また目に見えない現象でも,イメージすることができるものばかりです.このように数式よりも,日常の経験やイメージのほうがもっと,もっと大切なのです.このポイントが本書の構成上の特徴でもあります.
 第1章は準備編として,文字式や単位,有効数字などを学び,数式に馴れるところから入ります.そして第2章から本編のスタートです.公式を紹介する前に,より大事なイメージについて身近な例や多くの絵によって理解することを優先しました.学ぶ順番は,すべての分野の基礎となる力学から入り,熱力学・波動学・電磁気学・原子分野とスムーズに知識同士がつながるように構成しました.各章の章末には公式や法則の使い方を確認する,簡単な問題も入っています.手を動かしながら理解度を確認してください.
 それでは,自然界のもつ仕組みや原理を発見し,理解していきましょう.思ったよりも楽しい旅のはじまりです.

2011年10月
桒子 研

目次

第1章  物理を理解するための道具とルール
1.物理で使う数字・文字のルール
 ・物理量には単位が必要
 ・大きい数,小さい数の表し方
 ・測定値は正確な数字が大切

2.物理で使う数学
 ・分数の計算
 ・累乗の計算
 ・サイン・コサインの復習


第2章 力学のキホン ─物体の運動を数式で表す─
1.速度が変わらない運動
 ・速さと速度の違い
 ・等速直線運動
 ・たて軸とよこ軸で表されるさまざまなグラフ
 ・平均の速さと瞬間の速さ
 ・速度の足し算はベクトルで

2.途中で速度が変わる運動
 ・等加速度直線運動とは
 ・等加速度直線運動の公式

3.物体の落下
 ・そっと手を離す自由落下
 ・上向きに投げる鉛直投げ上げ
 ・斜めに投げる斜方投射
 ・床でバウンドする物体の運動


第3章 物体の運動と力の関係 ─運動方程式と力のつり合いを理解する─
1.力の表し方と力の式の使い方
 ・矢印を使って力を表そう
 ・運動方程式と力のつり合い
 ・作用・反作用の法則

2.身のまわりにある力とその名前
 ・力の種類
 ・力を見つけるためのコツ
 ・斜面上での物体の運動(応用)


第4章 圧力のはたらきと物を回転させる力 ─身近な力を数式で表す─
1.身のまわりの圧力とその影響
 ・圧力ってどんな力?
 ・からだが感じる気圧と水圧
 ・水のなかで軽くなるのはなぜ?
 ・圧力のいろいろな単位

2.物を回転させる力とつり合いの状態
 ・モーメントは回転力
 ・偶力とは
 ・モーメントのつり合い
 ・大きさのある物体にはたらく力の合成
 ・重心とその見つけ方


第5章 エネルギーとその保存法則
1.力の効果を動かした距離で測定しよう
 ・物理の「仕事」
 ・仕事に王道は無い「仕事の原理」
 ・仕事の早さを示す「仕事率」

2.いろいろなエネルギー
 ・エネルギーは仕事をする能力
 ・運動する物体のもつエネルギー
 ・高い所にある物体のもつエネルギー
 ・弾性力 ─ばねのもつ位置エネルギー

3.エネルギーの保存とその利用
 ・力学的エネルギーの保存
 ・いろいろなエネルギーの保存


第6章 運動量と視点の違いにより感じる力
1.運動量 ─力の効果のもう一つの見方
 ・運動量と力積のポイントは時間
 ・全体の運動量は変化しない
 ・運動量の保存と力学的エネルギーの保存

2.相対速度と慣性力で世界を見直してみよう
 ・相対速度とは
 ・静止した視点は存在するのか
 ・慣性力 ―加速したときに感じる見かけ上の力
 ・向心力と円運動の慣性力(遠心力)


第7章 気体分子の運動と熱エネルギー
1.熱の基本的な性質
 ・原子や分子の小さな運動
 ・温度と熱の違いとは
 ・熱容量と比熱
 ・熱量保存の法則 ─与えた熱と受け取った熱の量は一致する
 ・熱膨張

2.気体が周囲におよぼす力
 ・気体の法則 ―気体は膨らむ
 ・気体のようすを数式で表す
 ・気体の内部エネルギー
 ・熱エネルギーの力! 熱力学第一法則
 ・熱力学第一法則の別の書き方
 ・一方通行! 熱力学第二法則


第8章 波の性質とその表し方
1.波の表し方と2種類の波
 ・波を作っている物の動きを見よう
 ・波を表す2つのグラフと波の式
 ・媒質の状態を位相で確認
 ・縦波と横波

2.波ならではの現象
 ・さまざまな波の性質
 ・定常波 ─その場でゆらゆらする波
 ・波の干渉


第9章 波で理解する音と光の現象
1.音の性質と音程の変化
 ・音波の媒質
 ・音波の伝わる速さ
 ・音波の高低と大きさ
 ・「うなり」は波の重ね合わせ
 ・救急車の音程とドップラー効果

2.波としての光の性質
 ・光の色と波長の関係
 ・光の干渉
 ・屈折率とは「縮み率」
 ・光の反射
 ・光の屈折
 ・屈折しない全反射

3.光の屈折とレンズの利用
 ・2種類のレンズ
 ・人間の目と凸レンズの実像
 ・虫めがねと凸レンズの虚像
 ・望遠鏡と凹レンズの虚像
 ・光の散乱


第10章 静電気の力とその表し方
1.電気の力の表し方
 ・静電気力 ―止まっている電気の力
 ・電気の総量は変化しない
 ・静電気力の公式
 ・静電気力と電気空間の考え方

2.電荷が受ける力とそのエネルギー
 ・電場と電位は+1Cが基準
 ・電位は「高さ」に相当する
 ・電場は電位の傾きのこと


第11章 オームの法則から理解する電気回路
1.電流と電子の流れ
 ・電気を通す物質と自由電子
 ・電流の流れと自由電子の流れ
 ・電流の考え方
 ・電流の大きさとその単位

2.オームの法則でわかる電気回路と電気代
 ・オームの法則
 ・電位による電流のイメージ
 ・抵抗で使うエネルギーのイメージ
 ・直列接続と並列接続
 ・電気代金と電力の関係

3.電気回路の2つの素子「アース」と「コンデンサー」
 ・アースとは
 ・コンデンサーとは


第12章 電流と磁場の関係
1.電流が作り出す磁場
 ・磁石のまわりの磁場
 ・電流が作る磁場

2.電流は外部磁場から影響を受ける
 ・直線電流が磁場から受ける力
 ・右手で覚える磁場から受ける力の方向
 ・動いた電子が磁場から受ける力
 ・ローレンツ力とモーターの仕組み


第13章 家庭のコンセントに流れる交流電源の作り方とその利用
1.磁石と電流
 ・磁場・磁力線・磁束密度の関係
 ・電磁誘導 ─コイルと磁石で電気を作る
 ・金属板に生じる誘導電流
 ・導線と電磁誘導

2.交流の作り方とその利用
 ・発電と交流電源
 ・発電所の仕組み
 ・実行値 ―交流電力に用いられる値
 ・電流の変化を嫌うコイルの性質と自己誘導
 ・相互誘導で電圧を操作
 ・通信で使われる電磁波と交流の関係


第14章 原子の構造と半導体・放射線
1.原子の構造とその表し方

2.身のまわりにある半導体
 ・半導体ってどんなもの?
 ・n型半導体と電子
 ・p型半導体と正孔
 ・半導体の利用

3.放射線の基本的な性質
 ・放射線の発生
 ・放射線のさまざまな単位
 ・放射性崩壊と半減期
 ・核分裂と連鎖反応