27.03.03_fizika - Саратовский государственный университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Саратовский государственный университет имени Н.Г. Чернышевского
Факультет компьютерных наук и информационных технологий
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по учебно-методической работе
Е.Г. Елина
"__" __________________20__ г.
Рабочая программа дисциплины
Физика
Направление подготовки
27.03.03 (220100) «Системный анализ и управление»
Профиль подготовки
Системный анализ и исследование операций
Квалификация (степень) выпускника
Бакалавр
Форма обучения
очная
Саратов
2014 г
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Физика» являются изучение
современной физической картины мира, физических явлений и законов
физики. Особое значение в процессе обучения имеет самостоятельная работа
студентов, при которой приобретаются навыки решения задач и навыки
работы с литературой. Самостоятельная работа организуется в соответствии
с аудиторными занятиями и контролируется преподавателями.
2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Дисциплина «Физика» входит в базовую часть математического и
естественнонаучного цикла (Б2.Б4) Федерального государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования по
направлению подготовки 27.03.03 «Системный анализ и управление».
Приступая к изучению дисциплины «Физика», студент должен знать и
понимать смысл основных физических явлений, моделей, величин, законов и
постулатов, уметь решать задачи (в пределах программы средней школы).
Требования к математической подготовке студента включают знание
основ дифференцирования, интегрирования, умение проводить операции с
векторами.
Знание дисциплины «Физика» необходимо для изучения дисциплин
«Теоретическая
механика»
(Б3.Б2),
«Материаловедение»
(Б3.Б3),
«Теоретические основы электротехники и электроника» (Б3.Б4), «Методы и
средства измерения систем» (Б3.ДВ2).
3 Компетенции обучающегося, формируемые в результате
освоения дисциплины «Физика».
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование и развитие
следующих компетенций:
- способности применять основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического
анализа
и
моделирования,
теоретического
и
экспериментального исследования (ОК-10);
- способности представлять современную научную картину мира на
основе знаний основных положений, законов и методов естественных наук и
математики (ПК-2);
- способности принимать научно-обоснованные решения на основе
математики, физики, осуществлять постановку и выполнять эксперименты по
проверке их корректности и эффективности (ПК-8);
- способности формировать презентации, научно-технические отчеты
по результатам выполненной работы, оформлять результаты исследований в
виде статей и докладов на научно-технических конференциях (ПК-9).
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
•Знать:
 основные представления о материи, ее движении и формах
существования, языке и методах физики;
 физические основы электричества и магнетизма, оптики и атомной
физики, квантовой механики, термодинамики и статистической физики;
•Уметь:
 использовать знания основные законов, терминов и понятий при
решении практических задач;
 формировать модель физической ситуации или процесса;
 рационально выбирать физические законы для количественного
описания модели;
 производить расчеты вероятностных процессов с применением
статистических закономерностей;
 использовать различные методы самоконтроля при постановке и
решении различных технических задач;
•Владеть:
навыками решения практических задач в соответствии с видами
профессиональной
деятельности
(моделирование
прикладных
и
информационных процессов, информационное обеспечение прикладных
процессов).
4. Структура и содержание дисциплины «Физика»
Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц 288 часов.
№
п/п
Раздел
дисциплины
Семестр
Неделя
семестра
Виды учебной работы,
включая
самостоятельную работу
студентов и
трудоемкость (в часах)
Лекц
1
2
Введение
1
1
1
Физические
1
1-8
7
лаб
пр
сам
16
16
20
Формы текущего
контроля
успеваемости (по
неделям
семестра)
Формы
промежуточной
аттестации (по
семестрам)
Контроль
основы
механики
самостоятельной
работы, отчет в
лабораторном
журнале
Контроль
самостоятельной
работы, отчет в
лабораторном
журнале
Термодинами
ческий
и
статистически
й
методы
описания
макросистем
Электричеств
о и магнетизм
Итого за 1
семестр
Волновые
процессы
1
9-12
4
8
8
20
1
13-18
6
12
12
20
18
36
36
60
2
1-4
4
4
20
6
Оптика
2
5-10
6
6
21
7
Основы
атомной
физики
квантовой
механики
Итого за
семестр
Итого
2
11-16
6
6
20
16
16
61
Зачет
52
121
45
3
4
5
Контрольная
работа
Экзамен
(45 час)
Контроль
самостоятельной
работы
Контроль
самостоятельной
работы
Контрольная
работа
и
2
34
36
5. Содержание учебной дисциплины
1.
2.
2.1.
2.2.
2.3.
2.4.
2.5.
Введение. Материя и движение. Предмет физики и её связь с другими
науками.
Физические основы механики
Кинематика материальной точки. Системы отсчета. Траектория, путь,
вектор перемещения. Мгновенная скорость, мгновенное ускорение.
Нормальное и тангенциальное ускорения. Вращательное движение.
Динамика материальной точки. Виды взаимодействий. Законы Ньютона.
Импульс тела. Импульс силы. Закон сохранения импульса. Кинетическая
энергия. Работа. Критерий потенциальности поля. Потенциальная энергия.
Закон сохранения полной механической энергии.
Кинематика твердого тела. Степени свободы. Поступательное движение
твердого тела. Центр масс. Вращательное движение твердого тела. Угловая
скорость. Угловое ускорение..
Динамика твердого тела. Момент силы. Момент импульса. Уравнение
динамики вращательного движения твердого тела. Моменты инерции
материальной точки и твердого тела.. Кинетическая энергия твердого тела.
Основы релятивистской механики. Преобразования Галилея. Механический
принцип
относительности.
Постулаты
специальной
теории
относительности. Преобразования Лоренца. Следствия преобразований
Лоренца. Зависимость массы тела от скорости движения. Закон взаимосвязи
массы тела и его энергии.
3. Термодинамический и статистический методы описания макросистем
3.1 Термодинамический метод. Внутренняя энергия газа. Работа газа при
изменении его объема. Теплообмен и количество теплоты. Первый закон
термодинамики. Процессы в идеальных газах. Циклические процессы.
Обратимые и необратимые процессы. Второй закон термодинамики. Цикл
Карно. Теоремы Карно.
3.2 Статистический
метод.
Статистическая
функция
распределения.
Распределение Максвелла. Распределение Больцмана.
4. Электричество и магнетизм
4.1 Электрический заряд и электрическое взаимодействие. Закон Кулона.
Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей.
Теорема
Гаусса
для
электростатического
поля.
Работа
сил
электростатического поля. Электрический потенциал и разность
потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом. Проводники.
Электроёмкость проводников. Конденсаторы. Энергия электростатического
поля.
4.2 Постоянный электрический ток. Плотность тока, сила тока.
4.3 Магнитное поле движущегося заряда и тока. Сила Лоренца. Закон Ампера.
Закон Био-Савара. Теорема Гаусса для потока вектора магнитной индукции.
Циркуляция вектора магнитной индукции.
4.4 Электромагнитная индукция. Закон Фарадея.
4.5 Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое
электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла для
электромагнитного поля.
5. Волновые процессы
5.1 Одномерное волновое уравнение (механическая модель). Поля В и Е и
соответствующие им волновые уравнения. Электромагнитные волны.
Плоские и сферические волны.
6. Оптика
6.1 Развитие представлений о природе света. Уравнение световой волны.
Интенсивность света.
6.1. Интерференция света. Применение интерференции.
6.2. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Фраунгофера на
одной щели.
6.3. Фотоэлектрический эффект. Уравнение Эйнштейна. Опыт Боте. Масса и
импульс фотона. Эффект Комптона.
7. Основы атомной физики и квантовой механики
7.1. Ядерная модель атома. Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц.
Постулаты Бора.
7.2. Волновые свойства частиц вещества. Гипотеза де Бройля. Соотношение
неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция и ее статистический
смысл. Уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных
состояний.
5. Образовательные технологии
При освоении дисциплины «Физика» для обучающихся предусмотрены
активные и интерактивные формы (8 часов) проведения занятий. Основной
интерактивной формой являются дискуссионные вопросы и проблемы,
которые поднимаются студентами или инициируются лектором во время
лекционных, семинарских занятий и при выполнении самостоятельной
работы.
6. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы
студентов. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости,
промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
7.
Учебно-методическое
и
информационное
обеспечение
дисциплины (модуля) «Физика»
а) основная литература:
1. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие для втузов: в 5 –и кн. М.:
АСТ: Астрель, 2008.
2. Иродов И.Е. Задачи по общей физике. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний,
2006 – 431 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики [Электронный ресурс] : учеб. пособие: /
И.В. Савельев = A course in general physics. – Москва : Лань, 2011.
4. Иродов И.Е. Задачи по общей физике [Текст] : учеб. пособие для вузов /
И.Е. Иродов. – 8-е изд. – Москва : БИНОМ. Лаб. знаний, 2010. – 431 с.
б) дополнительная литература:
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики: учеб. пособие: в 5 т./ Д.В. Сивухин –
М.: ФИЗМАТЛИТ, 2009.
8. Материально-техническое обеспечение дисциплины «Физика»
1. Лекционные демонстрации Музея физических приборов и
лекционных демонстраций кафедры общей физики СГУ.
2. Лабораторное оборудование Общего физического практикума
лабораторий «Механика», «Молекулярная физика», «Электричество и
магнетизм».
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО с учетом
рекомендаций и Примерной ООП ВПО по направлению подготовки 27.03.03
«Системный анализ и управление».
Автор: доцент Кудрявцева С.П.
Программа одобрена на заседании кафедры общей физики протокол № 11 от
17.03.2014 года.
Зав. кафедрой общей физики
д.ф.-м.н., профессор
Декан физического факультета,
д.ф.-м.н., профессор
Декан факультета КНиИТ,
к.ф.-м.н., доцент
А.А. Игнатьев
В.М. Аникин
А.Г. Фёдорова