Физики (общая) - Факультет геологии, горного и нефтегазового
реклама
1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)» РАБОЧАЯ ПРОГРАММА по дисциплине «Физика» раздел «Физика (общая)» СОСТАВЛЕНА ПО КРЕДИТНО-МОДУЛЬНО-РЕЙТИНГОВОМУ ПРИНЦИПУ для направления (специальности) 130400.65 - «ГОРНОЕ ДЕЛО» шифр направления (специальности) для профиля (специалитет) «ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ» __________________ название профиля (специализации) Новочеркасск 2012 г. 2 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение Высшего профессионального образования «ЮЖНО-РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (НОВОЧЕРКАССКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ)» УТВЕРЖДАЮ Проректор по ЮРГТУ (НПИ) Л.И.Щербакова __________________ 2012 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ______________С 2.1.02а___ФИЗИКА (общая)_____________________ код(индекс) и наименование дисциплины (из учебного плана) для направления (специальности)_ 130400.65 «ГОРНОЕ ДЕЛО» шифр направления для профиля (cпециалитет) ПОДЗЕМНАЯ РАЗРАБОТКА ПЛАСТОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ» Факультет физико-математический_________________________________________ Кафедра «ФИЗИКА» _________ Курс 1,2__________________________________________________ Семестр 2–3 Лекции __70______ (час.) Экзамен 2,3 (семестр) кол-во 99(час) 2,75 ЗЕТ (на экз.) Зачет – (семестр) Практические (семинарские) занятия __34_____(час.) Всего самостоятельной работы _123 (час.), из них: плановая работа –12_ (час.) Лабораторные занятия ___34____ (час.) курсовой проект – семестр _____ (час.) курсовая работа – _ семестр ____ (час.) реферат –__ семестр ____ (час) домашнее задание _2,3_ семестр _12_ (час.) Всего аудиторных _138_____ (час.) контрольная работа (ЗФО) семестр ___ (час.) индивидуальная работа 80 (час.) домашняя работа 31 (час) ИТОГО по дисциплине _______360_________ (час.) (с учетом часов на экзамен) ИТОГО по дисциплине __10___________ (ЗЕТ) (с учетом ЗЕТ на экзамен) 2012 г. 2 3 Рабочая программа составлена на основании рабочего учебного плана по ФГОС утвержденного ученым советом ЮРГТУ(НПИ) протоколом № 4 от «29» 12. 2010 г. Примерной программы -_____________________________________________________ наименование программы, дата утверждения Рабочую программу составил(а) _доцент, к.т.н., доцент кафедры физики Середин Л.М.______ ученое звание, степень, должность, фамилия, инициалы Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физики ________________________ наименование кафедры утверждена «13» 09. 2012 г. Протокол № 12-13-02 Заведующий кафедрой физики ___________ /_Благин А.В.__/ (подпись, фамилия, инициалы) Рабочая программа согласована: Заведующий кафедрой Горное дело _ наименование выпускающей кафедры, подпись, ___________________Профессор, д.т.н. Разоренов Ю.И. фамилия, инициалы «______»________________ 2012 г. Протокол № ___________ 3 4 СОДЕРЖАНИЕ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ООП ... 7 1.1 Цели и задачи изучения дисциплины .................................................................. 7 1.2. Краткая характеристика дисциплины и ее место в учебном процессе ........... 7 1.3. Связь с предшествующими дисциплинами ....................................................... 8 1.4. Связь с последующими дисциплинами.............................................................. 8 1.5. Требования к результатам освоения дисциплины ............................................ 9 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ ....................................................................................................................... 10 3. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ .............................................................................. 11 МОДУЛЬ 1 ................................................................................................................. 11 ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ ....................................................................................... 11 3.1. Содержание модуля 1 «Элементы кинематики и динамики поступательного и вращательного движений» (46 час) ...................................................................................... 11 3.1.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 11 Тема 1. Введение. Элементы кинематики материальной точки. 4 час., УЗ – 2; номер компетенции ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ............................................................................... 11 Тема 2. Элементы динамики поступательного движения. Энергия. Работа силы. Законы сохранения. 4 час., УЗ – 2; номер компетенции ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ..... 11 Тема 3. Элементы динамики вращательного движения. – 4 час., У.З.– 2, номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 ............................................................................... 11 3.1.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 12 3.1.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 13 3.1.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 13 3.1.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 14 Тема 3. Элементы кинематики и динамики вращательного движения. .............. 14 3.1.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 14 3.1.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 15 МОДУЛЬ 2 ................................................................................................................. 15 ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ. .............................................. 15 РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА. ....................................................................... 15 3.2. Содержание модуля 2. Элементы механики сплошной среды. Релятивистская механика (30 час.) ................................................................................................................... 15 3.2.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 15 Тема 4. Элементы механики сплошной среды. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ...................................................................................................... 15 Тема 5. Релятивистская механика. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК – 21, ПК– 20, ПК – 24 ...................................................................................................................... 15 3.2.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 15 3.2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 16 3.2.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 17 3.2.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 17 3.2.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 17 3.2.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 17 3.3. Содержание модуля 3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. (99 час.), УЗ, 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ............................................................................... 18 3.3.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 18 Тема 6. Электрическое поле в вакууме и веществе. Проводники в электрическом поле. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ............................. 18 4 5 Тема 7. Постоянный электрический ток. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК – 20, ПК –21, ПК – 24 ............................................................................................................... 18 Тема 8. Магнитостатика. Магнитное поле в веществе. 3 час., У.З. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ............................................................................... 18 Тема 9. Электромагнитная индукция. Уравнение Максвелла. 4 час., У.З. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 ............................................................................... 18 3.3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 19 3.3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 20 3.3.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 21 3.3.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 21 3.3.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 22 3.3.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 22 2-й СЕМЕСТР............................................................................................................ 23 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА. ..................................................................... 23 МОДУЛЬ 4 ................................................................................................................. 23 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА ...................................................................... 23 3.4. Содержание модуля 4. КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА. (46 час.), УЗ –, 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 .................................................................. 23 3.4.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 23 Тема 10. Гармонические колебания – 4.час., УЗ. 2, номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 ...................................................................................................................... 23 Тема 11. Волны. Интерференция волн. – 4 час., УЗ. 2, номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 ............................................................................................................... 23 Тема 12. Дифракция волн. Поляризация волн. Поглощение и дисперсия волн. – 4 час., УЗ. 2, номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 .............................................. 23 3.4.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 23 3.4.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 24 3.4.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 26 3.4.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 26 3.4.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 26 3.4.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 27 МОДУЛЬ 5 ................................................................................................................. 27 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ТЕРМОДИНАМИКА .. 27 3.5. Содержание модуля 5 Термодинамика (31 час) ........................................... 27 3.5.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 27 Тема 13. Молекулярно-кинетическая теория. Статистическая физика. Элементы физической кинетики. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 27 Тема 14. Основы термодинамики. 2 час., У.З. – 3, номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 ...................................................................................................................... 27 3.5.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 27 3.5.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 28 3.5.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 29 3.5.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 29 3.5.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 30 3.5.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 30 МОДУЛЬ 6 ................................................................................................................. 31 ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ ......................................................... 31 СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ .................................................................................. 31 3.6. Содержание модуля 6 «Элементы квантовой механики» (108 час)......... 31 5 6 3.6.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах ........................ 31 Тема 15. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Экспериментальные данные о структуре атомов (4 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24………………………….. .................................................................................................... 31 Тема 16. Элементы квантовой механики. (4 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24. ............................................................................................................ 31 Тема 17. Квантово-механическое описание атомов. Оптические квантовые генераторы (3 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24 .................. 31 Тема 18. Элементы квантовой микрофизики. Элементарные частицы. Физическая картина мира. 4 час., УЗ – 2; номера компетенций ПК – 20, ПК– 21, ПК – 24…………………………. .................................................................................................... 31 3.6.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах 32 3.6.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах ......................... 33 3.6.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. ......................................................................................... 34 3.6.5. Самостоятельная работа студентов ............................................................... 34 Тема 16. ...................................................................................................................... 34 3.6.6. Самоконтроль полученных знаний ............................................................... 35 3.6.7. Учебно-методические материалы по модулю .............................................. 35 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ .................................................................................. 35 Литература ( основная) ............................................................................................. 35 4.1. ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ............................................................. 35 Перечень лекционных демонстраций ..................................................................... 38 СЕМЕСТР 1 ........................................................................................................................... 38 МОДУЛЬ 1 ............................................................................................................................ 38 ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ ................................................................................................... 38 МОДУЛЬ 3 ............................................................................................................................ 38 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА ....................................................................................................... 38 СЕМЕСТР 2 ............................................................................................................... 39 МОДУЛЬ 4 ............................................................................................................................ 39 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА ..................................................................................... 39 МОДУЛЬ 5 ............................................................................................................................ 39 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ТЕРМОДИНАМИКА ...................... 39 4.2. УЧЕБНЫЕ ПЛАКАТЫ .................................................................................... 39 Интернет ресурсы ...................................................................................................... 41 5. УЧЕБНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКИ, НИР. ........................ 42 6. ИНТЕРАКТИВНЫЕ ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ ................................................................................................................... 42 7. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ТЕСТОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ ......................................................................................................................... 44 7.1. Вопросы или контрольные задания к модулю №1 ......................................... 44 7.2. Вопросы или контрольные задания к модулю № 2 (темы 4, 5) ..................... 45 7.3. Вопросы или контрольные задания к модулю № 3 ........................................ 46 7.4. Вопросы или контрольные задания к модулю № 4 ........................................ 47 7.5. Вопросы или контрольные задания к модулю к модулю № 5 ....................... 48 7.6. Вопросы или контрольные задания к модулю к модулю № 6 ....................... 49 8. Внеаудиторная самостоятельная работа студентов и подготовка к экзамену………………………………………………………………………………………50 9. Материально-техническое обеспечение дисциплины………………………….50 КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (РЕЙТИНГ - ПЛАН)................................................... 1 Приложение 1 ................................................................ Error! Bookmark not defined. 6 7 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЁ МЕСТО В СТРУКТУРЕ ООП 1.1 Цели и задачи изучения дисциплины Цель преподавания дисциплины Общий курс физики совместно с курсом высшей математики играет роль фундаментальной базы, без которой невозможна успешная деятельность бакалавра любого профиля, а также составляет основу теоретической подготовки всех направлений бакалавра, позволяющей ориентироваться в стремительном потоке современной научной и технической информации. Основной целью дисциплины является изучение фундаментальных физических законов, теорий, явлений и методов классической и современной физики; формирование научного мировоззрения; формирование навыков владения основными приемами и методами решения задач; формирование навыков проведения натурных экспериментов, ознакомление с современной аппаратурой, методикой обработки результатов эксперимента. Задачи при изучении дисциплины. Основными задачами общего курса физики являются: 1. Создание у студентов основ достаточно широкой подготовки в области физики, позволяющей ориентироваться в потоке научной и технической информации и обеспечивающей возможность использования новых физических принципов в тех областях техники, в которых они будут работать. 2. Формирование научного мышления, умения оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или математических методов исследования. 3. Усвоение основных физических явлений и законов классической и современной физики, методов физического исследования. 4. Выработка приемов и навыков решения физических типовых задач из разных областей дисциплины и проведения натурных экспериментов. 5. Ознакомление студентов с современной научной аппаратурой и электронновычислительной техникой, выработка у студентов начальных навыков проведения экспериментальных исследований различных физических явлений с помощью ЭВМ и оценки погрешности измерений. 6. Формирование навыков по применению положений фундаментальной физики к грамотному научному анализу ситуаций, с которыми бакалавру придется сталкиваться при создании или использовании новой техники и новых технологий. 7. Формирование у бакалавров основ естественнонаучной картины мира. 8. Ознакомление студентов с историей и логикой развития физики и основных её открытий. 1.2. Краткая характеристика дисциплины и ее место в учебном процессе Дисциплина «Физика» относится к базовой части МЕНЦ. Физика – наука, изучающая простейшие и вместе с тем наиболее общие закономерности явлений природы, свойства и строение материи, законы ее движения. Физика – основа естествознания. Она относится к точным, фундаментальным наукам, изучает количественные закономерности явлений природы. Физика является наукой экспериментальной. Многие ее законы базируются на фактах, установленных опытным путем. 7 8 Внедрение высоких технологий предполагает основательное знакомство, как с классическими, так и с новейшими методами и результатами физических исследований. При этом бакалавр должен получить не только физические знания, но и навыки их дальнейшего пополнения, научиться пользоваться современной литературой, в том числе электронной. Физика создает универсальную базу для изучения общепрофессиональных и специальных дисциплин, закладывает фундамент последующего обучения в магистратуре, аспирантуре. Она даёт цельное представление о физических законах окружающего мира в их единстве и взаимосвязи, вооружает бакалавров необходимыми знаниями для решения научно-технических задач в теоретических и прикладных аспектах. Кроме того, физика проводит демаркацию между научным и антинаучным подходом в изучении окружающего мира, учит строить физические модели происходящего и устанавливать связь между явлениями, прививает понимание причинно-следственной связи между явлениями. Обладая логической стройностью и опираясь на экспериментальные факты, дисциплина «Физика» является идеальной для решения этой задачи, формируя у студентов подлинно научное мировоззрение. Физика предназначена для ознакомления студентов с современной физической картиной мира, приобретения навыков экспериментального исследования физических явлений и процессов, изучения теоретических методов анализа физических явлений, обучения грамотному применению положений фундаментальной физики к научному анализу ситуаций, с которыми бакалавру придется сталкиваться при создании новых технологий, а также выработки у студентов основ естественнонаучного мировоззрения и ознакомления с историей развития физики и основных её открытий. 1.3. Связь с предшествующими дисциплинами Требования к входным знаниям, умениям и компетенциям студентов. Физика (базовый уровень): знать: – роль и место физики в современной научной картине мира; – роль физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач; уметь: – решать физические задачи; – применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе и принятия практических решений в повседневной жизни; – формировать собственную позицию по отношению к физической информации, получаемой из разных источников; – обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, – объяснять полученные результаты и делать выводы; владеть: – основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенным пользованием физической терминологии и символики; – основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдение, описание, измерение, эксперимент; 1.4. Связь с последующими дисциплинами Дисциплина «Физика» является базовой для всех дисциплин математического и естественнонаучного, а также профессионального циклов. 8 9 1.5. Требования к результатам освоения дисциплины Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих профессиональных компетенций: готовностью участвовать в исследованиях объектов профессиональной деятельности и их структурных элементов (ПК-20); способностью изучать научно-техническую информацию в области эксплуатационной разведки, добычи, переработки твердых полезных ископаемых, строительства и эксплуатации подземных объектов (ПК-21); владением навыками организации научно-исследовательских работ (ПК-24); В результате освоения дисциплины студент должен: знать: основные физические явления и законы механики, электротехники, термодинамики, оптики и ядерной физики и их математическое описание; уметь: выявлять физическую сущность явлений и процессов выполнять применительно к ним технические расчеты; владеть: инструментарием для решения математических, физических и химических задач в своей предметной области; методами анализа физических явлений в технических устройствах и системах. 9 10 2. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМ, ЧАСОВ ЗАНЯТИЙ ПО МОДУЛЯМ И СЕМЕСТРАМ Дисциплина «Физика» итого по дисциплине 360 часов 10 ЗЕТ Модуль 1 Модуль 2 Модуль 3 46 часов 30 часов 99 час Модуль 4 Модуль 5 Модуль 6 46 часов 31 часов 108 час Рис.1. Модульное построение дисциплины Индивидуальная Домашняя Всего 12 8 15 35 6 4 7 17 6 4 7 17 24 16 29 69 2 2 2 6 15 7 18 40 5 5 5 15 22 14 25 61 12 6 6 24 2 15 5 22 46 8 4 4 16 2 7 5 15 31 15 7 7 29 2 18 6 25 54 108 35 70 17 34 17 34 69 138 6 12 40 80 16 31 62 123 54 99 185 360 10 Экзамен, сессия Всего Плановая Итого (час) Лабораторные занятия. 1 1-3 2 4-5 3 6-9 Итого 1-й семестр 104 12 135 14 156 18 Итого 2-й семестр ВСЕГО Самостоятельная работа Студентов (час) Практические (семинарские) занятия. тем модулей семестра Аудиторные занятия (час) лекции Номера № 45 45 46 30 99 175 11 3. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ МОДУЛЬ 1 ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ 3.1. Содержание модуля 1 «Элементы кинематики поступательного и вращательного движений» (46 час) и динамики 3.1.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 1. Введение. Элементы кинематики материальной точки. 4 час., УЗ – 2; номер компетенции ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Вводная беседа. Физика в системе естественных наук. Общая структура и задачи дисциплины «Физика». Модульное построение курса физики в ЮРГТУ (НПИ). Условия прохождения модулей, рейтинг, экзамен. Математический аппарат: элементы векторной алгебры; элементы математического анализа, элементы интегрального и дифференциального исчислений. Кинематика. Основные физические модели: материальная точка (частица), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Система отсчета. Основные кинематические характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. [1], [3], [6] Тема 2. Элементы динамики поступательного движения. Энергия. Работа силы. Законы сохранения. 4 час., УЗ – 2; номер компетенции ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Работа и кинетическая энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Закон сохранения импульса (НЭ). Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Общефизический закон сохранения энергии. [1], [3], [6] Тема 3. Элементы динамики вращательного движения. – 4 час., У.З.– 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое укорение, их связь с линейной скоростью и ускорением. Момент силы относительно точки и оси. Момент импульса относительно точки и оси. Момент инерции. Момент импульса твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение вращения твердого тела вокруг закрепленной оси (уравнение моментов). Закон сохранения момента импульса (НЭ). [1], [3], [6] Примечание. Курсивом (жирно) выделены темы лекций, проводимые с использованием натурных экспериментов (НЭ) и слайд-лекций (СЛ). В дальнейшем КР – контрольная работа. 11 12 3.1.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем Занятий Входной контроль знаний. Кинематика материальной точки. 2 Динамика материальной точки. Законы сохранения. 3 Элементы кинематики и динамики вращательного движения. Всего по модулю 1 Количество часов Форма Контроля Входной контроль КР 0,5 ч Отчет по самостоятельной работе 1 2 2 Сроки контроля 1 н. (2.н) [1], [3] [7], [8] 3 н. (4 н.) [1], [3] [7], [8] [1], [3] [7], [8] 2 Тестирование КР Аттестация 6 Литература 5 н. (6 н.) 10 –15 октября В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения Занятие 1 (недели 1, (2)). Входной контроль знаний. Кинематика поступательного движения 1. Входной контроль знаний. 2. Кинематические уравнение движения. 3. Скорость и ускорение - дифференциальные характеристики движения. 4. Средняя скорость и среднее ускорение. 5. Ускорение в плоском криволинейном движении. Нормальная и тангенциальная компоненты ускорения. 6. Прямая и обратная задача кинематики. Занятие 2 (неделя 3, (4)). Динамика поступательного движения материальной точки. Законы сохранения 1. Второй закон Ньютона как уравнение движения. Прямая и обратная задачи динамики поступательного движения. 2. Работа постоянной и переменной силы. Связь работы с изменением кинетической энергии. 3. Импульс тела. Закон сохранения импульса. Закон сохранения энергии в механике. Задачи на совместное применение законов сохранения. Занятие 3 (неделя 5, (6)). Элементы кинематики и динамики вращательного движения 1. Кинематическое уравнение вращательного движения. 2. Уравнение динамики вращательного движения. 3. Закон сохранения момента импульса. 4. Контрольная работа. Рубежный контроль (Коллоквиум). 12 13 3.1.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № 1 Наименование тем занятий Вводное занятие. Элементы кинематики и динамики поступательного движения 3 Элементы кинематики и динамики поступательного движения Всего по модулю 1 Количество часов Форма Контроля Сроки контроля Литература 1 н. (2.н) [1],[3], [10] [1], [3], [10] 2 Допуск 3 н. (4 н.) Выполнение 5 н. (6 н.) 2 Защита Отчет 6 Аттестация 10 –15 октября 2 2 [1], [3], [10] Занятие 1 (неделя 1, (2)) Вводное занятие. Теория погрешности. Выполнение фронтальной лабораторной работы. Занятие 2 (неделя 3, (4)). Выполнение лабораторной работы по поступательному движению по индивидуальному графику работ. Защита фронтальной лабораторной работы. Занятие 3 (неделя 5, (6)) Отчет и защита лабораторной работы по индивидуальному графику «Элементы кинематики и динамики поступательного движения».. Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 1 1. Элементы механики поступательного движения Фронтальная лабораторная работа «Определение объема тел правильной геометрической формы». Лабораторная работа № 1.2. Определение ускорения свободного падения Лабораторная работа № 2.1. Изучение законов свободного падения Лабораторная работа № 2.2. Изучение поступательного движения тела при свободном падении Лабораторная работа № 2.3. Изучение законов кинематики поступательного движения на машине Атвуда Лабораторная работа № 2.4. Изучение законов динамики поступательного движения на машине Атвуда Лабораторная работа № 2.7. Движение тел в диссипативной среде Лабораторная работа № 2.8. Упругий центральный удар шаров Лабораторная работа № 2.11. Определение скорости пули с помощью баллистического маятника Лабораторная работа № 2.12. Изучение движения тел по наклонной плоскости Лабораторная работа № 2.13А. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника 3.1.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Решение серии задач по теме «Динамика вращательного движения». Литература [8], [10] 13 14 3.1.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Плановая работа (час.) Всего (час) Индивидуальная работа (час.) Домашняя работа (час.) 22 2 15 5 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 2 часа; подготовка к лабораторным занятиям- 2 часа; подготовка к практическим занятиям – 1,0 часа; 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний – 2 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку3 час. самостоятельное изучение дисциплины –10 час. Самостоятельное изучение Тема № 1. Введение. Элементы кинематики материальной точки Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Математическая справка: системы координат; элементы векторной алгебры; элементы математического анализа, элементы интегрального и дифференциального исчислений.– 2 ч. Экспериментальная и теоретическая физика. Предмет и особенности механики. Краткая история физических идей, концепций и открытий. Классическая и неклассическая физика: классическая и квантовая механики, нерелятивистская и релятивистская механика. Физика и научно-технический прогресс. – 2 ч. [1], [3], [6] Тема № 2. Элементы динамики поступательного движения. Энергия. Работа силы. Законы сохранения Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Сила упругости, трения, тяжести. Силы сопротивления. Закон всемирного тяготения. – 3 ч. [1], [3], [6] Тема 3. Элементы кинематики и динамики вращательного движения. Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Аналогия поступательного и вращательного движений. – 3 ч. [1], [3], [6] 3.1.6. Самоконтроль полученных знаний № модуля Уровень знания № тем 1 2 1–3 Проведение рейтинг-контроля, час Текущий Промежуточный Итоговый Защита плановой Тестовый лабораторной Подготовка контроль работы, экспресс к зачёту по модулю опрос и т.д. 1 1 – 14 Всего на контроль модуля, час 2 15 3.1.7. Учебно-методические материалы по модулю [1], [3], [6] – [8], [10] МОДУЛЬ 2 ЭЛЕМЕНТЫ МЕХАНИКИ СПЛОШНОЙ СРЕДЫ. РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА. 3.2. Содержание модуля 3. Элементы механики сплошной среды. Релятивистская механика (30 час.) . 3.2.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 4. Элементы механики сплошной среды. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Упругие напряжения и деформации в твердом теле. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. [1], [3], [6] Тема 5. Релятивистская механика. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК – 21, ПК– 20, ПК – 24 Принцип относительности и преобразования Галилея. Постулаты СТО. Относительность одновременности и преобразования Лоренца, следствия из преобразований Лоренца. Сокращение длины и замедление времени в движущихся системах. Релятивистский импульс. Взаимосвязь массы и энергии. [1], [3], [6] 3.2.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах № 4 5 Наименование тем занятий Элементы механики сплошной среды Релятивистская кинематика и динамика Рубежный контроль Всего по модулю 2 Количество часов Форма контроля Сроки Литература контроля Отчет по самостоятель7 н.(8 н.) ной работе Тестирование. 9н. (10 н.) КР 2 2 Аттестация 4 4. [1], [3], [6] – [8] 4. [1], [3], [6] – [8] 1520 ноября В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения 15 16 Занятие 4 (неделя 9, (10)) Элементы кинематики и динамики вращательного движения. 1. Угловая скорость и угловое ускорение. Кинематическое уравнение вращательного движения. 2. Момент силы, момент инерции материальной точки и твердого тела. 3. Уравнение динамики вращательного движения. 4. Момент импульса относительно точки и оси. Закон сохранения момента импульса. Занятие 5 (неделя 11, (12)). Релятивистская кинематика и динамика 1. Элементы СТО. Преобразования Лоренца. 2. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. 3. Взаимосвязь массы и энергии. Контрольная работа. Рубежный контроль (Коллоквиум) 3.2.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Элементы механики сплошной среды Всего по модулю 2 4, 5 Количество часов Форма контроля 4 Допуск Отчет 4 Аттестация Сроки контроля 7 н. (8 н.) 9 н. (10 н.) Литература 4. [1], [3], [6] [10] 1520 ноября Занятие 4 (неделя 7, (8)) Выполнение лабораторной работы по вращательному движению по индивидуальному графику работ. Занятие 5 (неделя 9, (10)) Отчет по лабораторной работе «Элементы кинематики и динамики вращательного движения». Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю. Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 2 Элементы механики твердого тела Лабораторная работа № 3.1. Определение момента инерции махового колеса и силы трения в опоре Лабораторная работа № 3.2. Изучение законов динамики вращательного движения при помощи маятника Обербека Лабораторная работа № 3.3. Определение момента инерции системы тел на основе маятника Обербека Лабораторная работа № 3.4. Определение момента инерции тела методом крутильных колебаний с помощью трифилярного подвеса Лабораторная работа № 3.5. Определение момента инерции тел с помощью крутильных колебаний Лабораторная работа № 3.8. Определение скорости пули с помощью крутильно-баллистического маятника Лабораторная работа № 3.9. Определение момента инерции стержня методом крутильных колебаний Лабораторная работа № 3.10. Изучение вращательногодвижения при помощи машины Атвуда Лабораторная работа № 3.11. Изучение поступательного и вращательного движения тел по наклонной плоскости Лабораторная работа № 3.12. Изучение вращательногодвижения тел по наклонной плоскости 16 17 3.2.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Решение серии задач по теме «Закон Гука. Модуль Юнга. Взаимосвязь массы и энергии». Литература [8], [10] 3.2.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Всего (час) Плановая работа (час.) Индивидуальная работа (час.) Домашняя работа (час.) 14 2 7 5 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 3 часа; подготовка к лабораторным занятиям- 1 час; подготовка к практическим занятиям – 1 час. 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний – 2 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку - 2 час. самостоятельное изучение дисциплины – 3 час. Самостоятельное изучение Тема 4. Элементы механики сплошной среды Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Упругие напряжения и деформации в твердом теле. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. – 1 ч. [1], [3], [6] Тема 5. Релятивистская механика Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности (СТО). СТО и ядерная энергетика. – 2 ч. [1], [3], [6] 3.2.6. Самоконтроль полученных знаний № Модуля Уровень знания № тем 2 2 4,5 Проведение рейтинг-контроля, час Текущий Промежуточный Итоговый Защита плановой Тестовый лабораторной Подготовка контроль работы, экспресс к зачёту по модулю опрос и т.д. 1 1 – 3.2.7. Учебно-методические материалы по модулю [1], [3], [6] – [8], [10], [19] 17 Всего на контроль модуля, час 2 18 МОДУЛЬ 3 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 3.3. Содержание модуля 3. ЭЛЕКТРОДИНАМИКА. (99 час.), УЗ1, 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24. 3.3.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 6. Электрическое поле в вакууме и веществе. Проводники в электрическом поле. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками. Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. [1], [4], [7] Тема 7. Постоянный электрический ток. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной (локальной) формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. Электродвижущая сила источника тока. Правила Кирхгофа. [1], [4], [7] Тема 8. Магнитостатика. Магнитное поле в веществе. 3 час., У.З. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Магнитное взаимодействие постоянных токов (0, 25 часа). Закон Ампера. Сила Лоренца. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции для индукции магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитный момент кругового тока. Теорема о циркуляции (закон полного тока). Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничивание магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. [1], [3], [7] Тема 9. Электромагнитная индукция. Уравнение Максвелла. 4 час., У.З. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений. [1], [4], [7] 18 19 3.3.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Электрическое поле в вакууме и веществе 7 Постоянный электрический ток 8 Магнитно поле в вакууме и веществе Промежуточный контроль. 9 Электромагнитная индукция Всего по модулю 3 Количество часов Форма Контроля 1 Отчет по СР Отчет по СР Отчет по СР Тестирование КР 7 Аттестация 6 2 2 2 Сроки контроля Литература [1], [4], [7] – [8] [1], [4], 13 н. (14 н.) [7] – [8] 15 н. (16 н.) [1], [4], [7] – [8] 11 н. (12 н.) 17 н. (18 н.) [1], [4], [7] – [8] 15 – 20 декабря В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения Занятие 6. (неделя 11, (12)). Электрическое поле в вакууме и веществе 1. Закон Кулона. 2. Точечный и распределенный заряды. Сила взаимодействия точечного и равномерно распределенного зарядов. 3. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности электростатического поля. 4. Теорема Гаусса для вектора напряженности электрического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса для расчета полей симметричных заряженных тел. 5. Потенциал электростатического поля. Потенциал точечного заряда, заряженной сферы. Занятие 7 (неделя 13, (14)). Постоянный электрический ток 1.Электрический ток. Плотность тока и ее связь с параметрами носителей заряда. 2. Закон Ома для однородного участка цепи; для замкнутой цепи. 3. Закон Джоуля - Ленца. Paбoтa и мощность тока. 4. Правила Кирхгофа и их применение к расчету сложных цепей постоянного тока. Занятие 8 (неделя 15, (16)) Магнитное поле постоянного тока 1.Закон Ампера. Сила Ампера. 2. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле. Движение заряженных частиц во взаимно перпендикулярных полях. 3. Индукция магнитного поля. Принцип суперпозиции для магнитных полей. 4. Закон Био - Савара – Лапласа и его применение. Рубежный контроль (Коллоквиум) Занятие 9 (неделя 17, (18)) Электромагнитная индукция. Самоиндукция. Индуктивность. 1. Поток вектора индукции магнитного поля. 2. Закон электромагнитной индукции. 3. ЭДС самоиндукции. Индуктивность. 4. Контрольная работа. 19 20 3.3.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Количество часов Форма Контроля Сроки контроля Литература [1], [4],[7] [11] – [13] 6 Электростатика. Постоянный электрический ток. 2 Допуск Выполнение 11 н. (12 н) 7 Электростатика. Постоянный электрический ток 2 Отчет Защита 13 н. (14 н.) [1], [4],[7] [11] – [13] 8 Магнитное поле в вакууме и в веществе 2 Допуск Выполнение 15 н. (16 н.) [1], [4],[7] [11] – [13] 9 Электромагнетизм 1 Отчет Защита 7 Аттестация Всего по модулю 3 17 н. (18 н.) [1], [4],[7] [11] – [13] 15 – 20 декабря Занятие 6 (неделя 11, (12)) Выполнение лабораторной работы по электростатике или постоянному электрическому току по индивидуальному графику работ. Занятие 7 (неделя 13, (14)) Защита лабораторной работы по электростатике. Занятие 8 (неделя 15, (16)). Выполнение лабораторной работы по индивидуальному графику работ «Магнитное поле в вакууме и в веществе». Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю. Занятие 9 (неделя 17, (18)) Защита предыдущей лабораторной работы. Итоговое занятие Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 3 Электростатика. Постоянный электрический ток Лабораторная работа № 32 Изучение электростатического поля с помощью вольтметра Лабораторная работа № 32-1 Изучение электростатического поля нулевым методом Проводники и диэлектрики в электростатическом поле Лабораторная работа № 39-1 Определение диэлектрической проницаемости диэлектрика с помощью баллистического гальванометра Лабораторная работа № 39 Определение электроёмкости конденсатора баллистическим методом Лабораторная работа № 33 Определение диэлектрической проницаемости диэлектрика при помощи электростатического вольтметра Постоянный электрический ток Лабораторная работа № 34 Определение сопротивления гальванометра Лабораторная работа № 35 Определение сопротивления резистора мостом Уитстона Лабораторная работа № 36 Изучение законов постоянного тока Лабораторная работа № 41 Исследование температурной зависимости сопротивления нити лампы накаливания при ее нагревании электрическим током Электомагнетизм Лабораторная работа № 54 -1 Определение магнитной индукции при помощи баллистического гальванометра 20 21 Лабораторная работа № 56 Изучение явления гистерезиса в ферромагнитных материалах с помощью осциллографа Лабораторная работа № 56-1 Изучение свойств ферромагнитных материалов Лабораторная работа № 59 Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Лабораторная работа № 59-1 Определение постоянной тангенс гальванометра и горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли Лабораторная работа № 59 -3 Определение напряженности магнитного поля соленоида на его оси Лабораторная работа № 92 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона по сбросовой характеристике лампы Лабораторная работа № 92-1 Определение удельного заряда электрона с помощью электронно-лучевого индикатора Лабораторная работа № 60 Изучение явления взаимной индукции Лабораторная работа № 61 Изучение явления взаимной индукции с поворачивающейся катушкой 3.3.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Решение серии задач по теме «Закон Ома для однородного участка цепи; для замкнутой цепи. Закон Джоуля - Ленца. Paбoтa и мощность тока. Правила Кирхгофа и их применение к расчету сложных цепей постоянного тока. Индукция магнитного поля. Принцип суперпозиции для магнитных полей». Литература [8], [10] 3.3.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Всего (час) 25 Плановая работа (час.) 2 Индивидуальная работа (час.) 18 Домашняя работа (час.) 5 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 2,5 часа; подготовка к лабораторным занятиям- 1,5 часа; подготовка к практическим занятиям – 1,0 часа. 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний - 1 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку – 5 час. самостоятельное изучение дисциплины – 12 час. 4. Подготовка к экзамену – 45 часов. Самостоятельное изучение Тема 6. Электрическое поле в вакууме и веществе. Проводники в электрическом поле. 21 22 Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Электростатическая защита. Ёмкость проводников и конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Электрическое поле в однородном диэлектрике. – 3 ч. [1], [4], [7] Тема 7. Постоянный электрический ток Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа и их применение. – 3 ч. [1], [4], [7] Тема 8. Магнитное поле в вакууме и веществе Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики.– 3ч. [1], [4], [7] Тема 9. Электромагнитная индукция Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля. – 3 ч. [1], [4], [7] 3.3.6. Самоконтроль полученных знаний № модуля Уровень знания № тем 3 2 6-9 Проведение рейтинг-контроля, час Текущий Промежуточный Итоговый Защита плановой Тестовый лабораторной Подготовка контроль работы, экспресс к зачету по модулю опрос и т.д. 1 - 3.3.7. Учебно-методические материалы по модулю [1], [4], [7], [8], [11] – [13], [19] 22 Всего на контроль модуля, час 1 23 2-й СЕМЕСТР КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА. МОДУЛЬ 4 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА 3.4. Содержание модуля 4. КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА. (46 час.), УЗ –, 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24. 3.4.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 10. Гармонические колебания – 4.час., УЗ. 2, номера компетенций ПК – 21, ПК– 20, ПК – 24 Свободные колебания. Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и его решение. Амплитуда, частота и фаза колебаний. Примеры гармонических осцилляторов различной физической природы. Энергия колебаний. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Вынужденные колебания. [1], [4], [6] Тема 11. Волны. Интерференция волн. – 4 час., УЗ. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Волновое движение. Плоская гармоническая волна. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Интерференционное поле от двух точечных источников. Интерференция в тонких пленках. Стоячие волны. [1], [4], [6] Тема 12. Дифракция волн. Поляризация волн. Поглощение и дисперсия волн. – 4 час., УЗ. 2, номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Форма и степень поляризации монохроматических волн. Получение и анализ линейно-поляризованного света. [1], [4], [6] 3.4.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Количество часов 10 (1) Механические и электро- Форма контроля Отчет по са- 23 Сроки контроля Литература [1], [4], 24 магнитные колебания. мостоятельной работе Отчет по самостоятельной работе Тестирование КР 2 11 (2) Упругие и электромагнитные волны 2 12 (3) Волновая оптика. Рубежный контроль 2 1 н. (2 н.) [7], [8] 3 н. (4 н.) [1], [4], [7], [8] 5 н. (6 н.) 15 марта [1], [4], [7], [8 В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения. Занятие 1 (10) (неделя 1, (2)). Механические и электромагнитные колебания 1. Уравнение гармонических колебаний 2. Скорость и ускорение при гармонических колебаниях. 4. Энергия гармонических колебаний. 5. Уравнение затухающих колебаний и его параметры. Коэффициент затухания. Декремент затухания. Добротность колебательной системы. 6. Вынужденные колебания. Резонанс. Занятие 2 (11) (неделя 3, 4). Упругие и электромагнитные волны 1. Продольные и поперечные волны. 2. Скорость распространения волны, частота, длина волны, волновой вектор. 3. Уравнение волны. Энергия волны. 4. Электромагнитные волны в вакууме и диэлектрике. Занятие 3 (12) (неделя 5, 6). Волновая оптика 1. Интерференция света. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. 2. Дифракция света. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракционная решётка. 3. Поляризация света. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Малюса. Закон Брюстера. 3.4.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Количество часов 1 (10) Вводное занятие. 2 Механические и электро2 (11) магнитные колебания 2 Сроки контроля 1 н. (2 н.) Допуск Выполнение 3 н. (4 н.) Отчет 5 н. (6 н.) Защита Аттестация 20 марта 2 3 (12) Волновая оптика Всего по модулю 4 Форма контроля 6 Литература [1], [4], [14] [1], [4], [14] [1], [4], [14] Занятие 1 (10) (неделя 1, (2)) Вводное занятие. Занятие 2 (11) (неделя 3, (4)) Выполнение лабораторной работы по механическим или электромагнитным колебаниям и волнам. Занятие 3 (12) (неделя 5, (6)) Защита работ по колебаниям и волновой оптике. Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю. 24 25 Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 4 Кинематика гармонических колебаний Лабораторная работа КВ - 1.1 Определение частоты колебаний камертона методом биений Лабораторная работа КВ - 1.2 Определение частоты колебаний методом биений с помощью осциллографа Лабораторная работа КВ - 1.4 Сложение взаимно-перпендикулярных колебаний Лабораторная работа КВ - 1.5 Изучение электрических процессов в простых линейных цепях при действии гармонической электродвижущей силы Гармонические осцилляторы Лабораторная работа KB - 2.1 Изучение закономерностей упругих колебаний на примере вертикального пружинного маятника Лабораторная работа КВ - 2.2 Изучение свободных незатухающих колебаний физического маятника Лабораторная работа КВ - 2.3 Изучение затухающих колебаний математического маятника Лабораторная работа КВ - 2.4 Изучение затухающих колебаний физического маятника Лабораторная работа КВ - 2.5 Изучение затухающих колебаний в электрическом контуре Лабораторная работа КВ - 2.6 Изучение апериодического разряда конденсатора Лабораторная работа КВ - 2.7 Изучение колебаний в электрическом контуре, вызванных внешней гармонической ЭДС Лабораторная работа КВ - 2.8 Изучение крутильных колебаний на примере крутильно-баллистического маятника Лабораторная работа КВ - 2.9 Изучение крутильных колебаний Волновые процессы Волновая о птика Лабораторная работа 3.1. Стоячие волны в струне Лабораторная работа КВ - 3.2 Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн Лабораторная работа КВ - 3.3 Изучение интерференции волн на поверхности воды Лабораторная работа КВ - 3.4 Изучение явления интерференции волн от одного источника Лабораторная работа КВ - 3.5 Исследование зависимости показателя преломления газа от давления с помощью интерферометра Рэлея Лабораторная работа КВ - 3.6 Изучение интерференции света при наблюдении колец Ньютона Лабораторная работа КВ - 3.7 Изучение явления дифракции с использованием газового лазера Лабораторная работа KB - 3.8 Определение длины световой волны с помощью спектрометра Взаимодействме электромагнитных волн с веществом Лабораторная работа КВ - 4.1 Получение и исследование поляризации света Лабораторная работа КВ - 4.1 А Проверка закона Малюса Лабораторная работа КВ - 4.6 Изучение дисперсии света с помощью монохроматора 25 26 3.4.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Решение задач по теме «Волновая оптика». Литература [8], [14] 3.4.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Всего (час) Плановая работа (час.) Индивидуальная работа (час.) Домашняя работа (час.) 22 2 15 5 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 3 часа; подготовка к лабораторным занятиям- 1час; подготовка к практическим занятиям – 1 час. 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний – 3 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку – 5 час. самостоятельное изучение дисциплины – 7 час. Самостоятельное изучение дисциплины Тема 10. Гармонические колебания Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Сложение колебаний (биения, фигуры Лиссажу). Анализ и синтез колебаний, понятие о спектре колебаний. Связанные колебания. – 3 час. [1], [4], [6] Тема 11. Волны. Интерференция волн Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Элементы акустики. Эффект Доплера. Поляризация волн. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. - 2 час. [1], [4], [6] Тема 12. Дифракция волн. Поляризация волн. Поглощение и дисперсия волн Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений. Прохождение света через линейные фазовые пластинки. Искусственная оптическая анизотропия. Фотоупругость. Электрооптические и магнитооптические эффекты. Линейное двулучепреломление. Феноменология поглощения и дисперсии света. – 2 час. [1], [4], [6] 3.4.6. Самоконтроль полученных знаний № Уровень № Проведение рейтинг-контроля, час 26 Всего на 27 модуля знания тем Текущий Тестовый контроль по модулю 4 2 10 –12 1 Промежуточный Итоговый Защита плановой лабораторной Подготовка работы, экспресс к зачёту опрос и т.д. 2 – контроль модуля, час 3 3.4.7. Учебно-методические материалы по модулю [1], [4], [6] – [8], [14] МОДУЛЬ 5 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕМИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ТЕРМОДИНАМИКА 3.5. Содержание модуля 5 Термодинамика (31 час) 3.5.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 13. Молекулярно-кинетическая теория. Статистическая физика. Элементы физической кинетики. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК – 21, ПК– 20, ПК – 24 Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Следствия из основного уравнения молекулярно-кинетической теории. Средняя кинетическая энергия молекулы. Понятие о температуре. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии молекул по степеням свободы. Распределение молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла). Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутренне трение. [2], [3], [6] Тема 14. Основы термодинамики. 4 час., У.З. – 2, номера компетенций ПК – 21, ПК– 20, ПК – 24 Уравнение состояния в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. Изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический процессы в идеальных газах. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Энтропия. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. [2], [3], [6] 3.5.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах № 4 (13) Наименование тем занятий Молекулярно-кинетическая теория. Статистическая физика. Количество часов Форма контроля Отчет по СР 2 27 Сроки контроля 7 н. (8 н.) Литература [2], [3], [6]– [8] 28 Явления переноса 5 (14) Основы термодинамики Рубежный контроль Отчет по СР Тестирование. КР 2 9 н. (10 н.) [2], [3], [6]– [8] В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения Занятие 4 (неделя 7, (8)) Молекулярно-кинетическая теория. Элементы статистической физики. Явления переноса 1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. 2. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы. 3. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы. 4. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Следствия из закона распределения: наиболее вероятная скорость, средняя арифметическая, средняя квадратичная скорости. 5. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. 6. Явления переноса. Занятие 5 (неделя 9 (10)). Основы термодинамики 1. Первое начало термодинамики. Работа газа. 2. Количество теплоты. Внутренняя энергия газа. 3. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. 5. Теплоемкость. Уравнение Майера. 6. Цикл Карно. КПД цикла Карно. 7. Энтропия. Контрольная работа. Рубежный контроль (Коллоквиум) 3.5.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № 4 (13) 5 (14) Наименование тем занятий Молекулярно–кинетическая теория. Явления переноса Термодинамики Всего по модулю 5 Количество часов Форма контроля Сроки контроля 2 Допуск 7 н. (8 н.) 2 Отчет 9 н. (10 н.) 4 Аттестация Литература [2], [3], [6], [17], [18] [2], [3], [6], [17], [18] 15 – 20 апреля Занятие 4 (неделя 7, (8)) Выполнение лабораторной работы по молекулярной физике, явлениям переноса и термодинамике по индивидуальному графику работ. Занятие 5 (неделя 9, (10)) Отчет по лабораторной работе «Молекулярная физика, явления переноса и термодинамика». Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю. Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 5 28 29 Лабораторная работа ТМ-1. Определение теплоёмкостей воздуха и их отношения методом Клемана –Дезорма. Лабораторная работа ТМ-2. Изучение термодинамического цикла, определение функций состояния Лабораторная работа ТМ-2. Изучение термодинамического цикла, определение функций состояния Лабораторная работа ТМ-3. Исследование термодинамического цикла, определение основных энергетических параметров воздуха Лабораторная работа ТМ-4. Определение удельной теплоты плавления металла Лабораторная работа ТМ-5. Определение изменения термодинамических функций при охлаждении и кристаллизации олова Лабораторная работа ТМ-6. Изучение фазового перехода первого рода Лабораторная работа ТМ-7. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса Лабораторная работа ТМ-8. Определение температурной зависимости динамической вязкости при помощи вискозиметра Оствальда-Пинкевича Лабораторная работа ТМ-9. Определение коэффициента вязкости и основных характеристик молекулярного движения газа капиллярным методом Лабораторная работа ТМ-10. Определение коэффициента вязкости и основных характеристик молекулярного движения газа капиллярным методом с помощью капельницы Лабораторная работа ТМ-11. Изучение явления переноса в газе при его течении через капилляр Лабораторная работа ТМ-12. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости. 3.5.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Решение задач по темам: «Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Энтропия». Литература [8], [18] 3.5.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Всего (час) Плановая работа (час.) Индивидуальная работа (час.) 14 2 7 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 3 часа; подготовка к лабораторным занятиям- 1час; подготовка к практическим занятиям – 1 час. Домашняя работа (час.) 5 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний – 2 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку- 2 час. 29 30 самостоятельное изучение дисциплины – 3 час. Самостоятельное изучение Тема 13. Молекулярно кинетическая теория. Статистическая физика Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. Броуновское движение. – 1 час. [2], [3], [6] Тема 14. Физические основы термодинамики Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Эмпирическая температурная шкала. Квазистатические процессы. Замкнутые термодинамические процессы. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. КПД тепловой машины. Цикл Карно и его КПД. Теоремы Карно о КПД тепловой машины. – 2 час. [2], [3], [6] 3.5.6. Самоконтроль полученных знаний № модуля Уровень знания 5 2 Проведение рейтинг-контроля, час Текущий Промежуточный Итоговый № тем Тестовый Защита плановой лабораторной Подготовка контроль работы, экспресс к зачёту по модулю опрос и т.д. 13,14 1 1 – 3.5.7. Учебно-методические материалы по модулю [2], [3], [6] – [8], [17] – [19] 30 Всего на контроль модуля, час 2 31 МОДУЛЬ 6 ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ 3.6. Содержание модуля 6 «Элементы квантовой механики» (108 час) 3.6.1 Наименование тем лекций, их содержание и объём в часах Тема 15. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Экспериментальные данные о структуре атомов (4 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24. Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики и законы теплового излучения. Абсолютно черное тело. Гипотеза квантов. Формула Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Корпускулярно-волновой дуализм света. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Формула Бальмера. [2], [5], [6] Тема 16. Элементы квантовой механики. (4 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. [2], [5], [6] Тема 17. Квантово-механическое описание атомов. Оптические квантовые генераторы (3 час.), УЗ – 2; номера компетенций ПК –21, ПК– 20, ПК – 24 Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа. Спектры водородоподобных атомов. Правила отбора для квантовых переходов. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. [2], [5], [6] Тема 18. Элементы квантовой микрофизики. Элементарные частицы. Физическая картина мира. 4 час., УЗ – 2; номера компетенций ПК –10, ПК– 24, ПК – 25. Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов. Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения. Ядерные реакции. Деление ядер. Синтез ядер. Фундаментальные взаимодействия и основные классы элементарных частиц. [2], [5], [6] 31 32 3.6.2. Практические (семинарские) занятия, их наименование и объем в часах Наименование тем занятий № 6 (15) Тепловое излучение 7 (16) Квантовая оптика. Волновые свойства частиц Уравнение Шредингера. Теория атома водорода Рубежный контроль Элементы квантовой микрофизики. 8 (17) 9 (18) Количество часов Форма контроля Сроки контроля Литература 11 н. (12 н.) [2], [5], [6] – [8] 2 Отчет по СР 2 13 н. (14 н.) [2], [5], [6] – [8] Отчет по [2], [5], СР 15 н. (16 н.) [6] – [8] Тестирование 20 май Отчет по СР [2], [5], КР 17 н. (18 н.) [6] – [8] 2 1 В графе «Сроки контроля» указаны сроки контроля, которые соответствуют срокам текущей аттестации. Жирным шрифтом выделены темы занятий, проводимые с использованием интерактивных методов обучения Занятие 6 (недели 11, (12)). Тепловое излучение 1. Законы теплового излучения. 2. Фотоэффект 3. Эффект Комптона 4. Давление света. 5. Рентгеновское излучение Занятие 7 (неделя 13, (14)). Квантовая оптика 1. Волновые свойства частиц. Энергия, импульс, масса фотона. 2. Гипотеза де Бройля. 3. Соотношение неопределенностей Занятие 8 (неделя 15, (16)) Уравнение Шредингера. Теория атома водорода 1. Уравнение Шредингера 2. Частица в потенциальной яме: квантование энергии, вероятность обнаружения частицы. 3. Боровская и квантовая теории атома водорода. Формула Ридберга. Энергетические состояния электрона в атоме водорода. Стационарные орбиты Занятие 9 (недели 17, (18)) Элементы квантовой микрофизики 1. 2. 3. 4. Строение атомных ядер. Дефект массы, энергия связи атомных ядер. Радиоактивность. Ядерные превращения. Ядерные реакции. Фундаментальные взаимодействия. Элементарные частицы. Рубежный контроль. 32 33 3.6.3. Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах № Наименование тем занятий Количество часов 6 (13) Элементы квантовой механики Элементы квантовой меха7 (14) ники 1 8 (15) Элементы квантовой микрофизики 9 (16) Итоговое занятие по модулю 2 Всего по модулю 6 7 Форма контроля Сроки контроля Литература Допуск 11 н. (12 н.) Выполнение 2 2 Отчет 13 н. (14 н.) Защита Допуск Выполнение 15 н. (16 н.) 17 н. (18 н.) Отчет Защита Аттестация 20 мая [2], [5],[15] [2], [5],[16] [2],[5],[15], [16] Занятие 6 (13) (неделя 11, (12)). Выполнение лабораторной работы по теме «Элементы квантовой механики». Занятие 7 (14) (неделя 13, (14)). Выполнение лабораторной работы по теме «Элементы квантовой механики». Занятие 8 (15) (неделя 15, (16)) Отчет по лабораторной работе «Элементы квантовой механики». Выполнение лабораторной работы по теме «Элементы квантовой микрофизики». Занятие 9. (16) (недели 17, (18)) Защита лабораторной работы по теме «Элементы квантовой микрофизики». Подведение итогов рейтинг-контроля по модулю. Рекомендуемые лабораторные работы по модулю 6 Элементы квантовой механики Лабораторная работа № КФ 1-4 Изучение оптического спектра атомарного водорода Лабораторная работа № КФ 1-4а Изучение атома водорода по теории Бора. Лабораторная работа № КФ 1-5 Опыт Франка и Герца. Лабораторная работа № КФ 1-6 Дифракция электронов. Лабораторная работа № КФ 1-7 Соотношение неопределенностей. Лабораторная работа № КФ 1-8 Изучение теплового излучения методом оптической термометрии. Лабораторная работа № КФ 1-9 Изучение закона Стефана-Больцмана Элементы квантовой микрофизики Лабораторная работа ЯФ – 1 Изучение треков заряженных частиц, полученных в камере Вильсона. Лабораторная работа ЯФ 2 Определение линейного коэффициента ослабления гамма – излучения по трекам, полученным в камере Вильсона при рождении электронно–позитронной пары. Лабораторная работа № ЯФ – 3 Проверка закона сохранения энергии-импульса при взаимодействии элементарных частиц. Лабораторная работа ЯФ – 4 Определение активности радиоактивного вещества. Лабораторная работа № ЯФ – 5 Изучение закономерностей альфа-излучения. Лабораторная работа № ЯФ – 6 Изучение закономерностей бета – излучения. Лабораторная работа № ЯФ – 7 Определение массового коэффициента поглощения - излучения. Лабораторная работа № ЯФ – 8 Определение верхней границы - спектра. 33 34 Лабораторная работа № ЯФ – 9 Определение энергии - излучения методом поглощения. Лабораторная работа № ЯФ – 10 Дозиметрия и защита от излучения. Лабораторная работа № ЯФ – 11 Изучение углового распределения - лучей. Лабораторная работа № ЯФ – 12 Определение мертвого времени счетчика радиоактивного излучения. 3.6.4. Разделы курсового проекта, курсовой работы, реферата, домашнего задания, их содержание и характеристика. Учебным планом предусмотрено выполнение домашнего задания. Изучение тем: «Ядерные реакции. Деление ядер». Литература [8], [15] 3.6.5. Самостоятельная работа студентов Самостоятельная работа по учебному плану распределяется следующим образом Всего (час) Плановая работа (час.) Индивидуальная работа (час.) Домашняя работа (час.) 26 2 18 6 1. Плановая самостоятельная работа – 2 часа. 2. Домашняя самостоятельная работа: подготовка к лекциям – 2 часа; подготовка к лабораторным занятиям – 2 часа; подготовка к практическим занятиям – 2 часа; 3. Индивидуальная самостоятельная работа: самоконтроль полученных знаний – 1 час. конспектирование разделов, вынесенных на самостоятельную проработку5 час. самостоятельное изучение дисциплины – 12 час. 4. Подготовка к экзамену – 54 часов. Самостоятельное изучение Тема 15. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Экспериментальные данные о структуре атомов Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома. – 3 час. [2], [5], [6] Тема 16. Элементы квантовой механики Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Одномерный потенциальный порог и барьер. – 2 час. [2], [5], [6] Тема 17. Квантово-механическое описание атомов. Оптические квантовые генераторы Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. 34 35 Спонтанное и индуцированное излучение. Инверсное заселение уровней активной среды. Основные компоненты лазера. Условие усиления и генерации света. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров и их применение. – 3 час. [2], [5], [6] Тема 18. Элементы квантовой микрофизики. Элементарные частицы. Физическая картина мира Вопросы, вынесенные на самостоятельное изучение по данной теме. Детектирование ядерных излучений. Понятие о дозиметрии и защите. Частицы и античастицы. Лептоны и адроны. Кварки. Электрослабое взаимодействие. Особенности классической и неклассической физики. Методология современных научно-исследовательских программ в области физики. Основные достижения и проблемы субъядерной физики. Попытки объединения фундаментальных взаимодействий и создание «теории всего». Современные космологические представления. Достижения наблюдательной астрономии. Теоретические космологические модели. – 4 час. [2], [5], [6] 3.6.6. Самоконтроль полученных знаний № модуля Уровень знания № тем 6 2 15-18 Проведение рейтинг-контроля, час Текущий Промежуточный Итоговый Защита плановой Тестовый лабораторной Подготовка контроль работы, экспресс к зачету по модулю опрос и т.д. 1 - Всего на контроль модуля, час 1 3.6.7. Учебно-методические материалы по модулю [2], [5], [6] – [8], [15], [16] 4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Литература (основная) 1. Курс физики Текст: учебник для вузов: в 2 т. Т.1/ под ред. В.Н. Лозовского.- 6-е изд., испр. и доп. - СПб., М.,Краснодар: Лань, 2009. - 576 с. Методобеспеченность – 500/25. 2. Курс физики Текст: учебник для вузов: в 2 т. Т.2/ под ред. В.Н. Лозовского.- 6-е изд., испр. и доп. - СПб., М.,Краснодар: Лань, 2009. - 608 с. – Методобеспеченность –500/25. 3. Т.И. Трофимова. Курс физики Текст: Учеб. пособие для вузов – 16-е изд., стер. – М.: Академия, 2008. - 560 с. – Методобеспеченность – 89/25 Дополнительная литература 4. Сивухин Д.В. Общий курс физики Электронный ресурс: Учеб. пособие для втузов: В 5 т. Т.1: Механика/ Д.В. Сивухин. – Изд-во: ФИЗМАТЛИТ, 2005 г. - 560 с. Режим доступа www.knigafund.ru 35 36 5. Сивухин Д.В. Общий курс физики Электронный ресурс: Учеб. пособие для втузов: В 5 т. Т. 2: Термодинамика и молекулярная физика/ Д.В. Сивухин. – Изд-во: ФИЗМАТЛИТ, 2006 г. - 544 с. Режим доступа www.knigafund.ru 6. Сивухин Д.В. Общий курс физики Электронный ресурс: Учеб. пособие для втузов: В 5 т. Т. 3: Электричество/ Д.В. Сивухин. – Изд-во: ФИЗМАТЛИТ, 2009 г. - 655 с. Режим доступа www.knigafund.ru 7. Савельев И.В. Курс общей физики Текст: Учеб. пособие для втузов: В 5-ти кн. Кн.4: Волны. Оптика/ И.В. Савельев. - М.: Астрель: Аст, 2005. - 256 с. Методобеспеченность – 39/25. 8. Сивухин Д.В. Общий курс физики Электронный ресурс: Учеб. пособие для втузов: В 5 т. Т. 5: Атомная и ядерная физика/ Д.В. Сивухин. – Изд-во: ФИЗМАТЛИТ, 2011 г. - 783 с. Режим доступа www.knigafund.ru К практическим и домашним занятиям (основная) 9. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике Текст: Учеб пособие для втузов. – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Издательство Физико-математической литературы, 2005. – 640 с. Методобеспеченность – 96/25. Дополнительная литература 10. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. Текст – 3-е изд. испр. и доп. – СПб.: Книжный мир, 2003. – 328 с. Методобеспеченность – 189/25. Периодические издания 11. Журнал «Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Технические науки» Электронный ресурс. Режим доступа www.elibrary.ru 12. Журнал «Известия ВУЗ: Физика» Электронный ресурс. Режим доступа www.elibrary.ru 13. Журнал «Известия РАН: Серия: Физическая» Электронный ресурс. Режим доступа www.elibrary.ru Печатные и рукописные методические указания, рекомендации, инструкции по изучению дисциплины (разработанные в ЮРГТУ(НПИ)) в том числе и электронные К лабораторным занятиям 14. Механика: физический практикум: учеб. пособие. 3-е изд., испр. и доп./Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев, С.Ю. Князев, Б.М. Гуров, Б.М. Середин, А.В. Малибашев, под ред. Л.Я. Малибашевой; Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ (НПИ), 2010 – 192 с. – Методобеспеченность – 10 / 25 . 15. Малибашев В.А. Электромагнетизм: лабораторный практикум (введение)/ В.А. Малибашев, А.В. Малибашев; Юж.-Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ, 2004. – 40с. – Методобеспеченность – 10 / 25 . 16. Электромагнетизм: физический практикум: учеб. пособие/ Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев, С.Ю. Князев, Б.М.Середин; под ред. Л.Я. Малибашевой; Юж.- Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2007. – 166с. – Методобеспеченность – 10 / 25 . 17. Малибашева Л.Я. Колебания и волны. Оптика: физический практикум: учеб. пособие/ Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев; Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2008 – 202 с. – Методобеспеченность – 10 / 25 . 18. Практикум по квантовой физике (часть 2). Расчетно-графические работы: Учебно-методическое пособие для студентов вузов, в 2 ч / С.Ю. Князев, Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев, Б.М. Середин; под ред.Л.Я. Малибашевой; Юж.- Рос. гос. техн. ун-т 36 37 (НПИ). – Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ), 2002г. – 54с. Методобеспеченность 10 / 25 . 19. Физика атомного ядра: физический практикум: учеб. пособие для вузов/ Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев, С.Ю. Князев, А.В. Малибашев, Б.М. Середин /Под ред. Л.Я. Малибашевой; Юж. Рос.гос. техн. Ун-т (НПИ), – Новочеркасск: УПЦ «Набла» ЮРГТУ(НПИ), 2007. – 87 с. Методобеспеченность 10 / 25 20. Молекулярная физика и термодинамика: Макеты отчетов по лабораторным работам: физический практикум: учебное пособие/ Л.Я. Малибашева, В.А. Малибашев, Л.М. Середин, А.В. Малибашев; Юж.- Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2011 г. –130с. Методобеспеченность – 10 / 25 21. Молекулярная физика и термодинамика-2: Физический практикум: учебное пособие (для вузов)/ Л.Я. Малибашева, А.В. Малибашев, Б.М. Гуров, Б.М. Середин, Л.М. Середин; Юж.- Рос. гос. техн. ун-т (НПИ). – Новочеркасск: ЮРГТУ(НПИ), 2010 г. – 84 с. Методобеспеченность – 10 / 25 37 38 4.1. ДИДАКТИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ Перечень лекционных демонстраций СЕМЕСТР 1 МОДУЛЬ 1 ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО И ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ 1. Опыты с инерцией гири. 2. Подъем груза с ускорением. 3. Ломание палки в бумажных кольцах. 4. Колба на бумажной ленте. 5. Закон сохранения импульса (удар пружины о шары с различной массой; упругое и неупругое соударение шаров. 6. Пороховая пушка. 7. Закон сохранения момента импульса (скамья Жуковского). Гироскоп. 8. Действие сил инерции. Поведение тела на вращающейся платформе. 9. Силы инерции (центробежная сила инерции, сила Кориолиса). МОДУЛЬ 3 ЭЛЕКТРОДИНАМИКА 10. Поле точечного заряда (султан, поле уединенного тела - шарика). 11. Взаимодействие заряженных тел. 12. Поле вблизи поверхности проводника (истечение зарядов с острия). 13. Силовые линии электрического поля различных систем зарядов (два султана, поле цилиндра). 14. Эквипотенциальные поверхности и поле заряженного шара. 15. Поляризация диэлектрика и втягивание его в область с большей напряженностью (керосин, поворот парафиновой стрелки в электрическом поле). 16. Энергия заряженного конденсатора (разряд через лампу накаливания). 17. Взаимодействие параллельных токов. 18. Отклонения электронного пучка магнитным полем. 19. Опыт Эрстеда. 20. Станок Ампера. 21. Магнитное поле различных конфигураций (прямого, кругового тока, соленоида). 22. Рамка с током в магнитном поле. 23. Диа-, парамагнитные вещества (поворот висмута, алюминия). 24. Петля гистерезиса ферромагнетика. 25. Поворот доменов. 26. Опыты Фарадея (правило Ленца). 27. Токи Фуко (катушка Томсона). Торможение колебаний маятника. Диск Араго. 28. Закон самоиндукции. 38 39 СЕМЕСТР 2 МОДУЛЬ 4 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА 29. Маятник Максвелла. 30. Демонстрация гармонического колебания (прибор). 31. Запись колебаний маятника с помощью высыпающегося песка (маятник с песком). 32. Резонанс двух камертонов. 33. Резонансный частотомер. 34. Интерференция волн, возникающих от двух источников на поверхности воды. 35. Стоячие волны в шнуре (с мотором). 36. Стоячие волны на поверхности воды (волновая ванна). 37. Волновая машина. 38. Эффект Доплера. 39. Затухающие колебания (с помощью осциллографа). 40. Резонанс (комплект приборов для изучения электромагнитных волн). 41. Интерференция в мыльной пленке. 42. Кольца Ньютона. 43. Интерферометр Жамена. 44. Дифракция от проволок. 45. Турмалин в качестве поляризатора и анализатора. Стопа Столетова. 46. Двойное преломление. Кристалл исландского шпата. 47. Интерференция поляризованных лучей (бабочки, кубик, целлофан). 48. Искусственная энтропия (каление стекла, деформация стекла). 49. Вращение плоскости поляризации (сахариметр). 50. Спектры поглощения (натрия, хлорофила). МОДУЛЬ 5 МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ И ТЕРМОДИНАМИКА 51. Внутреннее трение (демонстрация с вращающимся диском). 52. Диффузия газа через пористую стенку. 53. Адиабатическое сжатие газа (воздушное огниво). 54. Адиабатическое расширение газа. 55. Критическое состояние вещества. 56. Модель идеального газа. 57. Термопара и термостолбик. 4.2. УЧЕБНЫЕ ПЛАКАТЫ № п/п Наименование плаката Номер плаката МОДУЛЬ 1 ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ И ДИНАМИКИ ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЙ 1 Международная система единиц. 2 Основные физические постоянные. 910 3 Основные единицы международной системы. 901, 903-905. 4. Фундаментальные физические константы. 39 40 № п/п 5 6 Наименование плаката Номер плаката Правила оформления отчета по лабораторным работам. Таблица-пример вычисления погрешностей. МОДУЛЬ 4 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 КОЛЕБАНИЯ. ВОЛНЫ. ОПТИКА Принцип Гюйгенса 506 Доказательство закона отражения и преломления на основе 507 принципа Гюйгенса Получение когерентных источников света. Зеркала Френеля. 508 Бипризма Френеля. Щели Юнга Интерференция в тонкой пленке (полосы равного наклона и равной 510 толщины) Микроинтерферометр Линника 513 Принцип Гюйгенса-Френеля (метод зон) 514 Дифракция от круглого отверстия 516 Разрешающая способность дифракционной решетки 519 Дифракционная решетка 5181 Дифракционная решетка. Распределение интенсивности в 5182 зависимости от числа щелей решетки Дифракция рентгеновских лучей 520 Рентгеноструктурный анализ (метод вращающегося кристалла) 5211 Рентгеноструктурный анализ (метод порошков) 5212 Аномальная дисперсия света 524 Двойное лучепреломление в исландском шпате (CaCO3) 525 Поляризация при отражении и преломлении 5271, 5272 Эллиптическая поляризация света 528 Двойное лучепреломление 526 Интерференция поляризованных лучей 5291, 5292 Исследование внутренних напряжений методом искусственной 530 анизотропии. Эффект Керра 531 Модуль 5 Термодинамика Удельные газовые постоянные 201 Число степеней свободы газовых молекул 204 Мольные теплоемкости газов при постоянном давлении 205 Теплопроводность газов 211 Вязкость газов 209 Диффузия газов 208 Явление переноса 207 Динамическая вязкость жидкостей и газов при атмосферном 210 давлении Изотермы Ван-дер-Ваальса и области различных состояний 212 вещества на диаграмме PV МОДУЛЬ 6 Элементы квантовой механики. Элементы квантовой микрофизики. Элементарные частицы Дифракция электронов 608 Атом водорода (модель Бора) 611 40 41 № п/п 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 Наименование плаката Номер плаката Опыт Франка и Герца Спектр излучения атома водорода Уровни энергии электрона в потенциальном ящике и в атоме водорода Модели электронного облака Угловое распределение электронной плотности и боровские орбиты водородоподобных атомов Потенциальный барьер и туннельный эффект Схема газового лазера Схема рубинового лазера Прицельные расстояния и углы рассеяния -частиц в кулоновском поле ядра Энергия связи атомных ядер Радиоактивные ряды Пузырьковая камера Треки частиц в искровой камере Треки частиц в пузырьковой камере Цикл Бете Искровая камера (схема) Камера Вильсона Атомная электростанция (тепловая схема) Схема атомного реактора Пути и треки -частиц в камере Вильсона Синхрофазотрон Схема бетатрона Основные типы ускорителей Синхроциклотрон Циклотрон Радиоактивные превращения осколков, возникающих при делении ядра урана 605 603 604 612 610 615 614 613 602 818 806, 807 819 822 820 827 827 817 826 825 808 801 804 805 813 812 829 Интернет ресурсы К лабораторным занятиям 1. Малибашев А.В. Лабораторный практикум по курсу физики с компьютерными моделями, /А.В. Малибашев, Юж.-Рос. Гос. Техн. Ун-т (НПИ).– Новочеркасск: ЮРГТУ 10 (НПИ), 2012 – 144 с. – Методобеспеченность – . 25 2. Открытая физика [Электронный ресурс]: Версия 2.6: Полный интерактивный курс физики для учащихся школ, лицеев, гимназий, колледжей, студентов техн. вузов. Ч. 1: Механика. Механические колебания и волны. Термодинамика и молекулярная физика / под ред. С.М. Козела. - М. : ООО Физикон, 2005. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - 20000. 3. Открытая физика [Электронный ресурс]: Версия 2.6: Полный интерактивный курс физики для учащихся школ, лицеев, гимназий, колледжей, студентов техн. вузов. Ч. 2: Электродинамика. Электромагнитные колебания и волны. Оптика. Основы специальной теории относительности. Квантовая физика. Физика атома и атомного ядра. - М. : ООО Физикон, 2005. - 1 электрон. опт. диск (CD-ROM). - 200-00. 41 42 5. УЧЕБНАЯ И ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ПРАКТИКИ, НИР. Учебным планом не предусмотрена 6.ИНТЕРАКТИВНЫЕ ДИСЦИПЛИНЫ Модуль Вид аудиторных занятий Лекции ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ Вид интерактивной формы проведения занятий 1 СЕМЕСТР Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения №1 Элементы кинематики и динамики поступательного и вращательного движений Практические Лабораторные №2 Элементы механики сплошной среды. Релятивистская механика Лекции Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения Практические Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания Лабораторные Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения Лекции №3 Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания ИЗУЧЕНИЯ Тема Тема 2. Элементы динамики поступательного движения. Работа силы. Энергия. Законы сохранения. Тема 3. Элементы динамики вращательного движения. Тема. Элементы кинематики и динамики вращательного движения. (Рубежный контроль) Лабораторные работы по индивидуальному плану Тема 4. механики среды. Элементы сплошной Тема 5. Релятивистская механика. Тема. Элементы механики сплошной среды. Релятивистская механика. (Рубежный контроль) Лабораторные работы по индивидуальному плану Тема 6. Электрическое поле в вакууме и веществе. Проводники в электрическом поле. Тема 7. Постоянный электрический ток Электродинамика Тема 8. Магнитостатика. Магнитное поле в веществе Тема 9. Электромагнитная индукция. Уравнения Максвелла. 42 Часы НЭ-1 СЛ-1 2 Т-1 2 НЭ-1 СЛ-1 2 Т-1 2 НЭ-1 СЛ-1 43 Практические Лабораторные Лекции Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями 2 СЕМЕСТР Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения 2 Т-1 Тема 10. Гармонические колебания НЭ-1 СЛ-1 2 Тема 11. Волны. Интерференция волн №4 Колебания. Волны. Оптика Практические Лабораторные №5 Электростатика. Постоянный ток. (Рубежный контроль) Лабораторные работы по индивидуальному плану Лекции Молекулярнокинетическая теория и термодинамика Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения Тема 12. Дифракция волн. Поляризация волн. Поглощение и дисперсия волн Волновая оптика (Рубежный контроль) Лабораторные работы по индивидуальному плану Тема 13. Молекулярнокинетическая теория. Статистическая физика. Элементы физической кинетики 2 2 НЭ-1 СЛ-1 Тема 14. Основы термодинамики Практические Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания 43 Основы термодинамики (Рубежный контроль) 2 44 Лабораторные Лекции Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями Лабораторные работы по индивидуальному плану Натурные эксперименты Слайд – лекции с применением компьютерного сопровождения Тема 15. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Экспериментальные данные о структуре атомов 2 НЭ-1 СЛ-1 Тема 16. Элементы квантовой механики Тема 17. Квантовомеханическое описание атомов. Оптические квантовые генераторы №6 Элементы квантовой механики Практические Лабораторные Кредитно-ориентированные программно-дидактические тестовые задания Технологии активного обучения Лабораторные работы с компьютерными моделями Тема 18. Элементы квантовой микрофизики Уравнение Шредингера. Теория атома водорода (Рубежный контроль) Лабораторные работы по индивидуальному плану ИТОГО: 2 2 39 Примечание. 1. В пятом столбце (Часы) используются обозначения: НЭ – натурные эксперименты, СЛ – слайдлекции, Т – тестирование. 2. Из указанных лабораторных работ по модулю студенты выполняют одну лабораторную работу из модулей 4, 5 во втором семестре. Согласно п. 7.3 ФГОС для данного направления, занятия, проводимые в интерактивных формах, должны составлять не менее 20 % от аудиторных занятий. Фактически, занятия, проводимые в интерактивных формах составляют 28 % от аудиторной нагрузки дисциплины. 7. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ К ТЕСТОВОМУ КОНТРОЛЮ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ 7.1. Вопросы или контрольные задания к модулю №1 «Элементы кинематики и динамики вращательного движения» (темы 1 – 3) 44 45 1. Классическая и неклассическая физика: классическая и квантовая механики, нерелятивистская и релятивистская механика. 2. Кинематика. Основные физические модели: материальная точка (частица), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Система отсчета. 3. Основные кинематические характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематические уравнения движения. 4. . Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. 5. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Сила упругости, трения, тяжести. Силы сопротивления. Уравнение движения материальной точки. 6. Закон всемирного тяготения. 7. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. 8. Работа и кинетическая энергия. 9. Силовые поля. Консервативные и неконсервативные силы. 10. Работа силы. Работа переменной силы на криволинейной траектории. Мощность. 11. Кинетическая энергия и ее связь с работой силы. 12. Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Общефизический закон сохранения энергии. 7.2. Вопросы или контрольные задания к модулю № 2 (темы 4, 5) 7. 1. Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. 2. Уравнение Бернулли. 3. Упругие напряжения и деформации в твердом теле. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. 4. Принцип относительности и преобразования Галилея. 5. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности (СТО). 6. Постулаты СТО. Относительность одновременности и преобразования Лоренца, следствия из преобразований Лоренца. 8. Сокращение длины и замедление времени в движущихся системах. 9. Релятивистский импульс. Взаимосвязь массы и энергии. 10. СТО и ядерная энергетика 7.3. Вопросы или контрольные задания к модулю № 3 «Электродинамика» (темы 6 – 9) 1. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. 2. Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. 3. Потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции электростатических полей. 4. Поток вектора через поверхность. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. 5. Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников. 6. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками. Электростатическая защита. 7. Ёмкость проводников и конденсаторов. 8. Энергия заряженного конденсатора. 9. Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. 10. Поляризация диэлектриков. Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. 45 46 11. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. 12. Закон Ома в интегральной и дифференциальной (локальной) формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. 13. Электродвижущая сила источника тока. 14. Правила Кирхгофа и их применение к разветвленным электрическим цепям. 15. Магнитное взаимодействие постоянных токов. Закон Ампера. 16. Сила Лоренца. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. 17. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции для индукции магнитного поля. 18. Закон Био-Савара-Лапласа. 19. Теорема о циркуляции (закон полного тока). 20. Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. 21. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля. 22. Намагничение магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. 23. Классификация магнетиков: диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики 24. Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. 25. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. 26. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений. СЕМЕСТР 2 7.4. Вопросы или контрольные задания к модулю № 4 «Колебания. Волны. Оптика» (темы 10 – 12) 1. Свободные колебания. Идеальный гармонический осциллятор. 2. Уравнение идеального осциллятора и его решение. Амплитуда, частота и фаза колебаний. 3. Примеры гармонических осцилляторов различной физической природы. Пружинный маятник. Период колебаний. 4. Физический и математический маятники. Период колебаний. 5. Идеальный колебательный контур. Период свободных колебаний. 6. Энергия гармонических колебаний. 7. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Время релаксации. Логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы. 8. Вынужденные колебания. Резонанс. 9. Сложение колебаний одного направления. Биения. 10. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу. 11. Анализ и синтез колебаний, понятие о спектре колебаний. Связанные колебания. 12. Волновое движение. Плоская гармоническая волна. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. 13. Одномерное волновое уравнение. 14. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. 15. Элементы акустики. Эффект Доплера. Поляризация волн. 16. Интерференционное поле от двух точечных источников. 17. Интерференция в тонких пленках. Стоячие волны. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. 18. Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. 19. Дифракция Френеля на простейших преградах. 20. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор. 46 47 21. Форма и степень поляризации монохроматических волн. Получение и анализ линейно-поляризованного света. 22. Линейное двулучепреломление. 23. Феноменология поглощения и дисперсии света. 7.5. Вопросы или контрольные задания к модулю к модулю № 5 «Молекулярная физика и термодинамика» (темы 13 – 14) 1. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Следствия из основного уравнения молекулярно-кинетической теории. 2. Средняя кинетическая энергия молекулы. Понятие о температуре. 3. Число степеней свободы. Закон равномерного распределения энергии молекул по степеням свободы. 4. Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. 5. Броуновское движение. 6. Распределение молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла). 7. Барометрическая формула. 8. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. 9. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутренне трение. 10. Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Эмпирическая температурная шкала. 11. Квазистатические процессы. Уравнение состояния в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. 12. Изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический процессы в идеальных газах. 13. Первое начало термодинамики. 14. Теплоемкость. Уравнение Майера. 15. Замкнутые термодинамические процессы. Обратимые и необратимые процессы. 16. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Теоремы Карно о КПД тепловой машины. 17. Энтропия. 18. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. 7.6. Вопросы или контрольные задания к модулю к модулю № 6 «Элементы квантовой механики» (темы 15 - 18) 1. Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики и законы теплового излучения. 2. Абсолютно черное тело. Формула Рэлея –Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. 3. Гипотеза квантов. Формула Планка. 4. Квантовое объяснение законов теплового излучения. 5. Корпускулярно-волновой дуализм света. 6. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Формула Бальмера.Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. 7. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенностей Гейзенберга. 8. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера. 9. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. 10. Одномерный потенциальный порог и барьер. 11. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Ядерная модель атома 47 48 12. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа. 13. Спектры водородоподобных атомов. Правила отбора для квантовых переходов. 14. Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. 15. Спонтанное и индуцированное излучение. Инверсное заселение уровней активной среды. 16. Основные компоненты лазера. Условие усиления и генерации света. Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров и их применение. 17. Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов. 18. Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения. 19. Детектирование ядерных излучений. Понятие о дозиметрии и защите. 20. Ядерные реакции. Деление ядер. Синтез ядер. 21. Фундаментальные взаимодействия и основные классы элементарных частиц. 22. Частицы и античастицы. Лептоны и адроны. Кварки. 23. Электрослабое взаимодействие. 24.Особенности классической и неклассической физики. Методология современных научно-исследовательских программ в области физики. 25. Основные достижения и проблемы субъядерной физики. Попытки объединения фундаментальных взаимодействий и создание «теории всего». 26. Современные космологические представления. Достижения наблюдательной астрономии. 27. Теоретические космологические модели. 8. ВНЕАУДИТОРНАЯ САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ И ПОДГОТОВКА К ЭКЗАМЕНУ № 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Наименование Подготовка к лекциям Подготовка к лабораторным занятиям Подготовка к практическим занятиям Подготовка к семинарским занятиям Плановая работа Индивидуальная работа Подготовка к экзамену ИТОГО Всего, час. 15,5 6,5 7 12 80 99 220 9. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Специализированные аудитории 240, 241, 238, 237, 234 главного корпуса оборудованы для проведения лабораторных занятий по общему курсу физики. ПРИМЕРЫ УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ТЕКУЩЕГО И ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ СТУДЕНТОВ Студенту предлагается: 1) блиц тестирование (краткий промежуточный контроль), 2) полное тестирование по модулю (возможно проведение итогового тестирования по дисциплине в целом). Блиц тестирование проводится в течение 20 минут (ответить необходимо на 8 – 10 тестовых заданий). 48 49 Полное тестирование по модулю предлагается в течение 45 минут (ответить на 15 – 20тестовых заданий). Для каждого вопроса существует либо один правильный ответ, либо несколько, в зависимости от типа задания. При правильном ответе на все предложенные задания студент получает отлично, при ответе на 70% – хорошо, при ответе более чем на 50%– ставится оценка – удовлетворительно; при количестве правильных ответов менее 50 % тест считается не сданным. Обеспечение образовательного процесса оборудованными учебными кабинетами, объектами для проведения практических занятий по направлению Горное дело по профилю По дисциплине «Физика» необходимы специализированные лаборатории для проведения лабораторных занятий. Уровень, ступень образования, Наименование оборудованных Фактический вид образовательной программы № учебных кабинетов, объектов адрес (основная/дополнительная), для проведения практических учебных наименование предмета, п/п занятий с перечнем основного кабинетов и дисциплины (модуля) в оборудования объектов соответствии с учебным планом 1 2 3 4 ГОУ ВПО Лаборатория механики ЮРГТУ (НПИ) аудитория 240, 241 Поступательное движение Комплексные установки ФПМБакалавриат 02, ФПМ-04, ФПМ-07, ФПМГОУ ВПО 08, ФПМ-15, ФПМ-16 ЮРГТУ ФИЗИКА Установка ФМ26А, (НПИ) лабораторный комплекс ЛКМУл. 3, Просвещения наклонная плоскость с электро132, Модуль 1 магнитами и фотодатчиками, Главный Элементы кинематики и электронные секундомеры. корпус, динамики поступательного аудитории Аудитории 238 и вращательного движений Установка ФМ26А, машина 238, 240. Атвуда, электронные секундомеры. Лаборатория механики Аудитории 240, 241 Вращательное движение Комплексные установки ФПМ03, ФПМ-04, ФПМ-05, ФПМ06, ФПМ-09, ФПМ-15, ФПМ16, лабораторный комплекс ЛКМ-3, Машина Атвуда, маятник Обербека, комплексные установки для определения момента инерции тел правильной геометрической формы, трифилярный подвес, наклонная 49 50 Модуль 3 Электродинамика Электростатика Постоянный ток Электромагнетизм плоскость с электромагнитами и фотодатчиками, электронные секундомеры. Аудитория 238 Машина Атвуда, маятник Обербека, комплексные установки для определения момента инерции тел правильной геометрической формы, трифилярный подвес. Лаборатория электроГОУ ВПО динамики ЮРГТУ Аудитории 240, 241 Модульные установки: ФПЭ(НПИ) 02/07, ФПЭ-06, ФПЭ-07, ФПЭУл. 08, ФПЭ-09, Просвещения звуковые генераторы, осциллог132, рафы С1-150, модули амплитудГлавный ного ограничения и стабиликорпус, зации выпрямленного напряжеаудитории ния, источники питания, циф240, 241. ровые вольтметры, амперметры, магазин сопротивлений, магазин ёмкостей. Аудитория 238 Звуковые генераторы, осциллографы, амперметры, вольтметры. Лаборатория электродинамики Аудитории 240,241 Модульные установки: ФПЭ02/07, ФПЭ-03, ФПЭ-04, ФПЭ05, ФПЭ-06, ФПЭ-07, ФПЭ-08, ФПЭ-09, ФПЭ-11, ФПЭ-12/13. звуковые генераторы, осциллографы С1-150, модули амплитудного ограничения и стабилизации выпрямленного напряжения, источники питания, цифровые вольтметры, амперметры, магазин сопротивлений, магазин ёмкостей. Аудитория 238 Звуковые генераторы, осциллографы, амперметры, вольтметры. 50 аудитория 240. 241 51 Модуль 4 Лаборатория колебаний, волн ГОУ ВПО и оптики Колебания. Волны. Оптика. ЮРГТУ Аудитории 240, 241, 238 Осциллографы, электронные (НПИ) вольтметры, звуковые генераУл. торы, модули формирования Просвещения импульсов, пружинный, мате132, матический и физический, Главный крутильно-баллистический корпус, маятники, выпрямитель ВС-12, аудитории магазин сопротивлений, набор 240, 241 конденсаторов, источники постоянного тока, потенциометры, строботахометр, прибор Квинке, интерферометр Рэлея ИТР-1, аудитория лазер ЛГ-75, спектрометр, 238, модуль изучения поляризации света, поляриметр П-161, рефрактометр ИРТ-22, фотометр ФМ-56. Модульные установки ФПЭ-11, ФПЭ-12/13, ФПЭ-13., ФПВ03М. Модуль 5 Лаборатория молекулярной физики и термодинамики. ГОУ ВПО Молекулярная физика и термо- Аудитории 240, 241 ЮРГТУ динамика. Установки ФПТ 1-1, ФПТ 1-3, (НПИ) ФПТ 1-4, ФПТ 1-6, ФПТ 1-7, Ул. ФПТ 1-8, ФПТ 1-10, ФПТ 1-11, Просвещения ФПТ 1-12, укомплектованные 132, современной регистрирующей Главный аппаратурой: микроскоп, полукорпус, проводниковые, цифровые термометры (датчики темперааудитории туры), цифровые индикаторы, 240, 241. микрокомпрессор, манометры, телефон, микрофон, источники питания нагревателей, вольтметры, амперметры, калориметры, цифровые секундомеры. аудитория Водяные манометры, секундо238. меры, насосы, термометрический милливольтметр, электрическая печь с автотрансформатором, вискозиметры, термометры, барометр, сообщающиеся сосуды. Аудитория 238 Водяные манометры, секундомеры, насосы, термометриический милливольтметр, электри51 52 ческая печь с автотрансформатором, вискозиметры, термометры, барометр, сообщающиеся сосуды. Модуль 6 Элементы квантовой механики ГОУ ВПО Лаборатория ЮРГТУ строения вещества (НПИ) Аудитории 237 Монохроматор УМ 2, оптичесУл. кий пирометр, дозиметр быто- Просвещения вой «Бэла», персональный 132, радиометр СРП -68-1, счетчик Главный Гейгера- Мюллера, источник корпус, высоковольтного напряжения аудитории ВСВ-2, фотоэлектронный умно237 житель ФЭУ, пересчетное устройство ПСТ -100.блок включения газоразрядных счетчиков БДПС-2, пересчетное устройство ПСО2 –08А, электронный усилитель низкой частоты. 52 1 КАЛЕНДАРНЫЙ ПЛАН (РЕЙТИНГ - ПЛАН) Форма 9 Рейтинг-план Самостоятельная работа: 61 домашняя __15____ час. индивидуальная _40_ час. плановая 6__час. Подготовка к экзамену – 45 час. Лекции ___35___ час. Лаб. работы _17_ час. «Физика» Зачет - более 50 баллов Для студентов направления «Горное дело» Незачет - менее 50 баллов На 1 осенний семестр 20__/20__ г. Практ..занятия _17___час. Семинар __-______ час. ИТОГО: ____175____ час. Лектор____________ Название модуля Срок контроля По дисциплине Лекции Тема (балл) лабораторные работы №___балл практические занятия (балл) самостоят. работа (балл) Рубежный контроль Максимальный балл модуля 1–3 Т1– Т2– Т3– 4-6 ЛЗ. 1 – ЛЗ. 2 – 1,5 ЛЗ. 3 – 3,5 ПР 1 – 0,5 ПР 2 – 1,0 ПР 3 – 3,5 Т 1 – 2,0 Т 2 – 1,0 Т 3 – 1,0 Коллоквиум (тестирование) 6 баллов P1max=20 Т4– Т5– ЛЗ. 4 – 1,5 ЛЗ. 5 – 3,5 ПР 4 – 1,0 ПР 5 – 1,0 ПР 6 – 3,0 Т 4 – 2,0 Т 5 –2,0 Коллоквиум 6 баллов P2max=20 ПР 7 – 1,0 ПР 8 – 1,0 ПР 9 – 3,0 Т.6 – 1,0 Т 7 – 1,0 Т 8 – 1,0 Т 9 – 1,0 Модуль 1 Элементы кинематики и динамики поступательного движения. Модуль 2 Вращательное движение. СТО. Элементы механика сплошной среды. Модуль 3 Электродинамика До 20 ноября 7-9 Т6– Т7– Т8– Т9– ЛЗ. 6 – 1,0 ЛЗ. 7– 1,5 ЛЗ. 8 –1,0 ЛЗ 9 – 1,5 Экзамен Всего по дисциплине Р До 15 октября 15 15 12 Коллоквиум 6 баллов P3max=20 40 Pэкзmax=40 60 + 40 Pmax=100 До 20 декабря 2 Форма 9 По дисциплине «Физика» Зачет - более 50 баллов Для студентов направления «Горное дело» Незачет - менее 50 баллов На 2 весенний семестр 20__/20__ г. Лектор_ Название модуля Лекции Тема (балл) Модуль 4 1-3 Колебания. Волны. Оптика Т1– Т2– Т3– Модуль 5 4-5 Молекулярная физика и термодинамика Т4– Т5– Модуль 6 Элементы квантовой механики 6-9 Т6– Т7– Т8– Т9– Практ..занятия _17___час. Семинар __-______ час. ИТОГО: ____185_____ час. лабораторные работы №_балл практические занятия (балл) самостоят. работа (балл) Рубежный контроль Максимальный балл модуля ЛЗ. 1 – ЛЗ 2 – 1,5 ЛЗ 3 – 3,5 ПР 1 – ПР 2 – 2,0 ПР 3 – 3,0 Т 1 – 2,0 Т 2 – 1,0 Т 3 – 1,0 Тестирование 6 баллов P1max=20 ЛЗ 4 – 1,5 ЛЗ 5 – 3,5 ПР 4 – 2,0 ПР 5 – 3,0 Т 4 – 1,0 Т 5 –1,0 Т.6 – 1,0 Т.7 – 1,0 Коллоквиум 6 баллов P2max=20 ЛЗ 6 – 1,0 ЛЗ 7– 1,5 ЛЗ 8 –1,0 ЛЗ 9 – 1,5 ПР 6 – 1,0 ПР 7 – 1,0 ПР 8 – 1,0 ПР 9 – 2,0 Т 8 – 2,0 Т 9 – 2,0 Коллоквиум 6 баллов P3max=20 40 Pэкзmax=40 60 + 40 Pmax=100 Экзамен Всего по дисциплине Р Самостоятельная работа: 62 домашняя ___16 час. индивидуальная _40_ час. плановая 6 _час .подготовка к экзамену – 54 час. Лекции ___35___ час. Лаб. работы _17____ час. 15 15 12 2 Срок контроля Рейтинг-план До 15 марта До 20 апреля До 15 мая 3 3
