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理工系のリテラシー 物理学入門
Introduction to Physics for The Next Generation of Scientists and Engineers
千葉工業大学教授 博士(工学) 轟木義一・
東京工業大学名誉教授 理学博士 渡邊靖志 共著
Ｂ５判／256頁／２色刷／定価2970円（本体2700円＋税10％）／2018年10月発行
ISBN 978-4-7853-2263-2
C3042
理工系学部の１年生を対象とした，通年用の基礎物理学の教科書．
高校物理を選択せずに大学に入学した読者がやさしく楽しく学べるよう，細心の注意を払ってわかりやすく解説した．一方で，上級学年で必要になる専門科目を意識して，古典物理学（力学・電磁気学・熱力学・波動・流体）だけでなく，現代物理学（相対性理論・量子論の初歩・放射線の初歩）も取り扱った．
また，微分・積分・ベクトル演算などが苦手な読者のために，必要となった箇所でその都度解説することで，物理学を学びながら習得できるようにした．
さらに，物理学が身近にあふれていること，また物理学の広がりを実感できるような例題・問題・章末問題を多数用意した．
サポート情報
◎ 教科書採用の先生方に追加の問題（200題強）と解答をご用意しました．
ファイルのご利用は採用の先生方のみに限らせていただきます．
◎ 教科書採用の先生方に講義用の図表ファイルをご用意しました．
ファイルのご利用は講義のみに限らせていただきます．
◎ 問題解答例 （pdfファイル，2021/9/14修正）
◎ 正誤表 （pdfファイル）
◎ はじめに （pdfファイル）
◎ 索引 （pdfファイル）
1．物理学と世界
2．位置，速度，加速度
3．力と力の法則
4．運動の３法則と物体の運動
5．運動量とエネルギー
6．単振動と円運動
7．剛体のつり合いと運動
8．固体・液体・気体
9．熱学
10．熱力学第１法則
11．熱力学第２法則
12．波動
13．電場
14．電場に関するガウスの法則と電位
15．電流と抵抗
16．磁場
17．電磁誘導と電磁波
18．相対性理論
19．ミクロの世界の物理学
はじめに （pdfファイル）
1．物理学と世界
1.1 物理学とは
1.2 物理量と単位
1.3 次元解析
1.4 有効数字
1.5 近似計算
章末問題
2．位置，速度，加速度
2.1 直線運動における位置
2.1.1 質点
2.1.2 座標系と位置
2.2 直線運動における速度と加速度
2.2.1 直線運動における速度
2.2.2 直線運動における加速度
2.3 ３次元運動での位置と座標
2.3.1 ３次元座標系
2.3.2 位置ベクトル
2.4 変位ベクトル，速度ベクトル，加速度ベクトル
2.4.1 変位ベクトル
2.4.2 速度ベクトル・加速度ベクトル
章末問題
3．力と力の法則
3.1 力の３要素
3.2 力の合成と分解
3.2.1 力の合成
3.2.2 力の分解
3.3 力のつり合い
3.4 作用反作用の法則
3.5 基本的な力
3.6 現象論的な力
3.6.1 重力
3.6.2 弾性力
3.6.3 張力
3.6.4 面から受ける力
章末問題
4．運動の3法則と物体の運動
4.1 運動の3法則
4.1.1 慣性の法則（運動の第1法則）
4.1.2 運動方程式（運動の第2法則）
4.1.3 作用反作用の法則（運動の第3法則）
4.2 運動方程式の解き方の例
4.3 見かけの力
章末問題
5．運動量とエネルギー
5.1 運動量と力積
5.2 運動量保存則
5.2.1 衝突
5.2.2 はね返り係数
5.3 エネルギーと仕事
5.3.1 一定の力が物体に対してする仕事
5.3.2 変化する力が物体に対してする仕事
5.3.3 仕事率
5.4 運動エネルギー
5.5 ポテンシャルエネルギー
5.5.1 ポテンシャルエネルギーの定義
5.5.2 力とポテンシャルエネルギーの関係
5.5.3 重力のポテンシャルエネルギー
5.5.4 ばねの弾性力のポテンシャルエネルギー
5.6 力学的エネルギー保存則
5.6.1 保存力のみがはたらく場合
5.6.2 保存力以外の力もはたらく場合
章末問題
6．単振動と円運動
6.1 等速円運動
6.2 単振動
6.2.1 単振動と等速円運動
6.2.2 単振動の運動方程式と解
6.2.3 単振り子
6.3 力のモーメントベクトルと角運動量
6.3.1 力のモーメント
6.3.2 角運動量と回転の方程式
6.3.3 角運動量保存則
6.3.4 ケプラーの法則
6.4 遠心力とコリオリ力
6.4.1 遠心力
6.4.2 コリオリ力
章末問題
7．剛体のつり合いと運動
7.1 物体の静止条件
7.2 物体の重心
7.3 剛体の運動
7.3.1 慣性モーメント
7.3.2 回転運動の運動エネルギー
7.3.3 慣性モーメントの計算
7.3.4 物理振り子
7.3.5 剛体の平面運動
章末問題
8．固体・液体・気体
8.1 原子・分子
8.2 物質の三態
8.2.1 相図
8.2.2 物質の密度
8.2.3 圧力
8.3 固体
8.3.1 ヤング率
8.3.2 ポアソン比
8.3.3 剛性率
8.4 気体と液体
8.4.1 浮力
8.4.2 流体中の圧力
8.5 運動流体
8.5.1 連続の方程式
8.5.2 ベルヌーイの定理
8.5.3 流体中の物体にはたらく抵抗力
章末問題
9．熱 学
9.1 内部エネルギーと温度
9.1.1 内部エネルギー
9.1.2 温度
9.1.3 示強的変数と示量的変数
9.2 理想気体
9.2.1 理想気体の状態方程式
9.2.2 理想気体の内部エネルギー
9.3 熱平衡状態
9.3.1 熱と熱量
9.3.2 熱平衡状態
9.4 熱容量と比熱
9.5 熱膨張
9.6 熱の移動の仕方
章末問題
10．熱力学第１法則
10.1 熱力学第１法則
10.2 仕事
10.3 過程
10.3.1 定積過程
10.3.2 定圧過程
10.3.3 断熱過程
10.3.4 等温過程
10.4 サイクルと熱機関
章末問題
11．熱力学第２法則
11.1 可逆過程と不可逆過程
11.2 カルノーサイクル
11.2.1 カルノーサイクルの各過程
11.2.2 カルノーサイクルの熱効率
11.3 熱力学第２法則
11.4 エントロピー
11.4.1 クラウジウスの不等式
11.4.2 クラウジウスの不等式の一般化
11.4.3 エントロピーの定義
11.4.4 エントロピーと熱力学第１法則
11.4.5 エントロピー増大則
章末問題
12．波 動
12.1 波
12.1.1 波
12.1.2 縦波と横波
12.1.3 波の図と物理量
12.1.4 波の重ね合わせの原理
12.1.5 正弦波
12.2 波の干渉と反射
12.2.1 干渉
12.2.2 反射
12.2.3 定常波
12.3 波の伝播
12.3.1 ホイヘンスの原理
12.3.2 屈折
12.3.3 回折
12.4 音波
12.4.1 音の高さ，音色，大きさ
12.4.2 音速
12.4.3 ドップラー効果
12.4.4 うなり
12.5 光波
12.5.1 光の反射と屈折
12.5.2 光の分散
12.5.3 光の干渉
章末問題
13．電場
13.1 電荷と電荷保存則
13.1.1 電荷と静電気力
13.1.2 帯電の原因
13.1.3 電荷保存則
13.2 導体，半導体，絶縁体
13.3 クーロンの法則とその合力
13.3.1 クーロンの法則
13.3.2 静電気力と合力
13.4 電荷密度
13.4.1 線電荷密度
13.4.2 面電荷密度
13.4.3 体積電荷密度
13.5 電場
13.5.1 遠隔作用と近接作用
13.5.2 電場ベクトル
13.5.3 点電荷の作る電場
13.5.4 電場の重ね合わせの原理
13.6 一様な電場中の荷電粒子の運動
章末問題
14．電場に関するガウスの法則と電位
14.1 電束と電束密度ベクトル
14.1.1 電気力線
14.1.2 点電荷の作る電気力線
14.1.3 電束と電束密度ベクトル
14.2 電場に関するガウスの法則
14.3 ポテンシャルエネルギーと電位
14.3.1 電位の重ね合わせの原理
14.3.2 等電位面
14.4 平行板コンデンサ
14.4.1 極板間の電場と電位差
14.4.2 コンデンサの電気容量
14.4.3 コンデンサに蓄えられる静電エネルギー
14.4.4 コンデンサの接続
章末問題
15．電流と抵抗
15.1 電流
15.2 オームの法則
15.2.1 抵抗
15.2.2 ジュール熱
15.2.3 抵抗の温度依存性
15.3 直流回路
15.3.1 キルヒホッフの第1法則
15.3.2 キルヒホッフの第2法則
15.3.3 合成抵抗
15.3.4 電源
15.3.5 電流計と電圧計
15.4 ホイートストンブリッジ回路
章末問題
16．磁 場
16.1 磁束密度ベクトル
16.1.1 平行な電流間にはたらく力
16.1.2 ローレンツ力
16.2 磁場に関するガウスの法則
16.3 磁場ベクトル
16.3.1 永久磁石と磁場
16.3.2 磁束密度ベクトルと磁場ベクトル
16.4 アンペールの法則
章末問題
17．電磁誘導と電磁波
17.1 電磁誘導とファラデーの法則
17.1.1 電磁誘導
17.1.2 ファラデーの法則
17.2 交流
17.2.1 実効電圧，実効電流，実効電力
17.2.2 インダクタンス
17.2.3 コイルに蓄えられるエネルギー
17.2.4 インピーダンス
17.3 マクスウェル‐アンペールの法則
17.4 マクスウェル方程式と電磁波
17.4.1 マクスウェル方程式
17.4.2 電磁波
17.4.3 円偏光と楕円偏光
17.4.4 電磁波のエネルギー
17.4.5 電磁波の種類
章末問題
18．相対性理論
18.1 相対性原理と光速不変の原理
18.1.1 ガリレイ変換と相対性原理
18.1.2 光速不変の原理
18.2 特殊相対性理論の帰結とローレンツ変換
18.2.1 時間の遅れ
18.2.2 ローレンツ収縮
18.2.3 同時性
18.2.4 ローレンツ変換
18.2.5 速度の合成則
18.3 4次元の世界
18.3.1 4元ベクトル
18.3.2 ローレンツ不変量
18.4 一般相対性理論へ
18.4.1 等価原理
18.4.2 一般相対性理論と世界
章末問題
19． ミクロの世界の物理学
19.1 光電効果と光量子仮説
19.1.1 光電効果
19.1.2 光量子仮説
19.1.3 仕事関数と限界振動数，限界波長
19.2 粒子の波動性
19.2.1 電子の二重スリット実験
19.2.2 ド・ブロイ波
19.3 粒子の大別
19.3.1 ボース粒子とフェルミ粒子
19.3.2 パウリ原理
19.3.3 ボース‐アインシュタイン凝縮
19.3.4 超伝導と超流動
19.3.5 粒子の状態への入り方
19.4 原子の構造とボーア模型
19.4.1 原子の構造
19.4.2 ボーア模型
19.5 不確定性原理
19.6 放射性元素
19.6.1 粒子の安定性と崩壊
19.6.2 原子核の安定性と崩壊
19.6.3 放射線の人体への影響
19.6.4 放射線の利用
章末問題
問題解答
索引
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轟木 義一
とどろき のりかず
1976年 宮城県に生まれる。東京工業大学工学部卒業、東京工業大学大学院理工学研究科修士課程修了、東京大学大学院工学系研究科博士課程修了。神奈川大学特別助手、千葉工業大学助教・准教授を経て現職。専門は統計力学、磁性。主な著書に『新・基礎電磁気学演習』『新・基礎 力学演習』（以上 共著、サイエンス社）などがある。
渡邊 靖志
わたなべ やすし
1967年 東京工業大学理学部卒業、コーネル大学大学院物理学研究科博士課程修了。東京大学助手、高エネルギー物理学研究所助教授、東京工業大学教授、神奈川大学教授などを歴任。専門は素粒子物理学実験。主な著書に『基礎の電磁気学』『素粒子物理入門』（以上 培風館）などがある。
（情報は初版刊行時のものから一部修正しています）
理工系の 物理学入門
（スタンダード版）
基礎からの 物理学
物理学（新装版）
大学の物理
初等物理学
理工 基礎物理学
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