Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Р. 01 Программные средства измерительных, 504.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление, 1638.14kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. В. 10 Физика сверхпроводимости специальность/направление, 400.51kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Молекулярная физика для специальности 010701, 480.43kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности, 322.8kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Юридическая психология специальность «Юриспруденция», 970.99kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика атома и атомных явлений», 803.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине этика и эстетика, 1176.92kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Ботаника» Направление подготовки, 1843.23kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Криминалистика» специальность, 1507.34kb.
1.3 Виды учебной деятельности студентов
1. Посещение лекций, конспектирование и освоение лекционного материала.
2. Посещение лабораторных занятий. Выполнение лабораторных работ в соответствие с методическими пособиями и описаниями, Подготовка ответов на контрольные вопросы.
3. Подготовка к контрольным работам по прочитанному лекционному материалу и письменные ответы на вопросы контрольных работ.
4. Освоение текущего материала, отнесённого к самостоятельному освоению (самостоятельной работе студентов). Подготовка теоретического материала и сдача его на соответствующих коллоквиумах.
1.4 Контроль знаний студентов
1. Контроль освоения текущего лекционного материала в виде 5-ти минутных контрольных работ проводимых после каждых 1-2 лекций с выставлением соответствующих оценок.
2. Контроль освоения теоретической (контрольные вопросы) и выполнения экспериментальной части (задание и отчётность) каждой лабораторной работы, выполняемой студентами.
3. Контроль самостоятельной работы студентов путём проведения соответствующих коллоквиумов.
4. Контроль знаний студентов путём проведения во межэкзаменационных недифференцированных зачетов.
5. Итоговый дифференцированный контроль освоения семестрового (двухсеместрового) программного материала.
1.5 Другие пояснения автора
Проведение 5-ти минутных контрольных работ по материалам каждых 1-2 лекций стимулирует студентов к систематической учебной работе, к регулярному освоению и запоминанию, прочитанного лектором лекционного материала. Проведение таких контрольных особенно эффективно для студентов первокурсников, у которых еще не сформировались навыки самостоятельной работы с непрерывно поступающим новым учебным материалом.
2. СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ
2.1 Тематический план изучения учебной дисциплины
| № п/п раздела | № п/п темы | Наименование разделов и тем | Количество часов по учебному плану | ||||
| Всего | Аудиторная нагрузка | Самостоятельная работа | |||||
| Лекции | Лабораторные занятия | Практические занятия (семинарские) | |||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| | | 2 СЕМЕСТР, час | 120 | 36 | 18 | | 56 |
| 1 | | МЕХАНИКА | | | | | |
| | 1.1 | Кинематика Методы исследования физических явлений. Развитие физики и техники и их взаимное влияние друг на друга. Роль физики в становлении инженера. Общая структура и задачи курса физики. Предмет механики. Кинематика и динамика. Отличия классической, релятивистской и квантовой механик. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое, упругое тело. Векторные и скалярные величины. Операции с векторами. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 1.2 | Кинематика поступательного и вращательного движения Вектор перемещения, скорость, ускорение. Разложение векторов перемещения, скорости, ускорения по координатным осям. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения. Простейшие виды движения материальной точки. Вращательное движение и его кинематические характеристики. | 6 | 2 | –– | | 4 |
| | 1.3 | Динамика частицы и системы частиц Центр масс механической системы и закон его движения. Силы в механике: гравитационные силы, закон всемирного тяготения, ускорение свободного падения, сила тяжести и вес, упругие силы, закон Гука, силы деформации, силы трения. | 9 | 2 | 3 | | 4 |
| | 1.4 | Динамика вращательного движения Момент силы. Момент импульса. Момент инерции относительно оси. Законы изменения и сохранения момента импульса. Основное уравнение динамики вращательного движения. | 9 | 2 | 3 | | 3 |
| | 1.5 | Работа и энергия Работа силы. Консервативные и неконсервативные (диссипативные) силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Работа при вращательном движении. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 1.6 | Закон сохранения энергии, силы инерции Закон сохранения энергии в механике. Абсолютно упругий и неупругий удар. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 1.7 | Основные положения релятивистской механики Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея, преобразования Лоренца. Постулаты СТО. Относительность единовременности, релятивистское изменение длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Закон сложения скоростей релятивистской механике. Релятивистский импульс. Релятивистская энергия. Связь массы и энергии покоя, нулевая масса покоя. | 12 | 4 | | | 6 |
| | 1.8 | Механические колебания, волны Гармонические колебания, превращения энергии. Механический, математический, физический маятники. Затухающие и вынужденные колебания, резонанс. Сложение одинаково направленных колебаний, взаимно перпендикулярных колебаний. Биения, фигуры Лиссажу. Волны в упругой среде. | 12 | 3 | 3 | | 4 |
| 2 | | МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА | | | | | |
| | 2.1 | Основные положения молекулярной физики и термодинамики Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамическая система, температура, параметры состояния, идеальный газ. Уравнение состояния. Законы идеальных газов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона. | 12 | 3 | 3 | | 6 |
| | 2.2 | Молекулярная физика Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Средняя квадратичная скорость молекул. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. | 7 | 3 | | | 4 |
| | 2.3 | Явления переноса Средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность, диффузия, внутреннее трение (вязкость). | 9 | 2 | 3 | | 4 |
| | 2.4 | Термодинамика, первое начало термодинамики Внутренняя энергия термодинамической системы. Число степеней свободы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы (закон равнораспределения). Первое начало термодинамики. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 2.5 | Второе начало термодинамики Работа газа при его расширении, равновесные процессы. Молярная теплоёмкость. Теплоёмкость при постоянном давлении, объёме и уравнение Майера. Изопроцессы: изобарный, изохорный, изотермический. Адиабатический процесс и его уравнение. Круговой процесс, КПД кругового процесса. Обратимые и необратимые процессы, энтропия. Изменение энтропии, неравенство Клаузиуса. Статистическое толкование энтропии, принцип возрастания энтропии, второе начало термодинамики. | 14 | 5 | 3 | | 6 |
| | 2.6 | Реальные газы Уравнение Ван-дер-Ваальса. Жидкости и их описание. Поверхностное натяжение, смачивание, капиллярные явления. Изменение агрегатного состояния вещества, фазовые переходы, диаграмма состояния и её анализ. | 6 | 2 | –“– | | 4 |
| | | 3 СЕМЕСТР | 120 | 36 | 18 | | 66 |
| 3 | | ЭЛЕКТРОСТАТИКА | | | | | |
| | 3.1 | Электростатическое поле и его силовые характеристики Электрический заряд. Закон Кулона. Электрическое поле. Вектор напряженности электрического поля, линии напряженности, принцип суперпозиции. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и её применение к вычислению напряженностей полей простейших зарядов. | 9 | 3 | | | 6 |
| | 3.2 | Электрическое поле и его энергетические характеристики Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Потенциальность электростатического поля, циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля, разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Связь между напряженностью и потенциалом. Потенциалы полей простейших конфигураций зарядов. Диполь в однородном и неоднородном электрическом поле. | 10 | 4 | | | 6 |
| | 3.3 | Электростатическое поле в диэлектриках Свободные и связанные заряды, полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков, вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Сегнетоэлектрики. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 3.4 | Проводники в электростатическом поле Распределение зарядов в проводнике в отсутствие и при наличие внешнего электростатического поля. Поле заряженного проводника. Электростатическая защита. Электроемкость уединённого проводника. Конденсаторы, емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля. | 9 | 4 | | | 5 |
| 4 | | ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК | | | | | |
| | 4.1 | Характеристики и законы постоянного электрического тока Сила тока, вектор плотности тока. ЭДС и напряжение. Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи, сопротивление. Разветвленные цепи, правила Кирхгофа. Мощность тока, закон Джоуля - Ленца. | 17 | 4 | 7 | | 6 |
| | 4.2 | Электрические токи в металлах и газах Ток в металле, основные положения классической теории электропроводности металлов, закон Ома, Видемана-Франца. Эмиссионные явления, газовые разряды. | 10 | 2 | 4 | | 4 |
| 5 | | МАГНИТОСТАТИКА | | | | | |
| | 5.1 | Магнитное поле Особенности магнитного поля. Вектор магнитного момента контура с током. вектор магнитной индукции. Макро и микротоки, вектор напряжённости магнитного поля. Подобие векторных характеристик магнитного и электростатического полей. Закон Био – Савара – Лапласа. Вычисление магнитного поля прямого, кругового тока. Магнитное поле одного движущегося заряда. Закон Ампера для двух параллельных токов. Магнитная постоянная, единицы магнитной индукции и напряжённости магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вычисление магнитного поля соленоида, тороида. Поток вектора магнитной индукции, потокосцепление. | 15 | 4 | 3 | | 8 |
| | 5.2 | Действие магнитного поля на токи и заряды Закон Ампера в дифференциальной форме, сила взаимодействия двух параллельных токов. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла. Действие магнитного поля на контур с током, случай неоднородного магнитного поля. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 5.3 | Магнитное поле в веществе Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Вектор намагничения, вычисление магнитного поля в веществе. Теорема о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля. Виды магнетитов, ферромагнетики. | 7 | 2 | | | 5 |
| 6 | | ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ | | | | | |
| | 6.1 | Электромагнитная индукция Опыты и закон Фарадея. ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Врашение рамки с током в магнитном поле. Явление самоиндукции, индуктивность контура, индуктивность соленоида. Трансформаторы. Ток замыкания и размыкания цепи. Энергия магнитного поля, плотность энергии. | 9 | 3 | | | 6 |
| | 6.2 | Уравнения Максвелла Вихревое электрическое поле. Ток смещения Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме. Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме. | 8 | 2 | | | 6 |
| | 6.3 | Электрические колебания, переменный ток Электрический колебательный контур. Незатухающие, затухающие, вынужденные колебания, резонанс. Переменный ток, условие квазистационарности. Переменные токи, текущие через цепи с R, L, C, Переменный ток, текущий через цепь с R+ L+ C. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока, действующие значения тока, напряжения. | 14 | 4 | 4 | | 6 |
| | | 4 СЕМЕСТР | 110 | 34 | 17 | | 59 |
| 7 | | ОПТИКА | | | | | |
| | 7.1 | Основные законы геометрической оптики, фотометрия Геометрическая оптика, основные законы, закон преломления и отражения, полное внутреннее отражение. Линзы. Энергетические и световые величины в фотометрии. | 10 | 2 | 5 | | 3 |
| | 7.2 | Волновые свойства света -интерференция Принцип Гюйгенса. Монохроматичность и когерентность. Интерференция света. Способы получения когерентных волн и наблюдения интерференции в оптике. Расчет интерференционной картины от двух щелей. Полосы равного наклона, толщины. Кольца Ньютона. Просветление оптики, интерферометры. | 9 | 4 | | | 5 |
| | 7.3 | Волновые свойства света - дифракция Дифракция света, принцип Гюйгенса- Френеля. Зоны Френеля. Дифракция в сходящихся лучах (дифракция Френеля). Дифракция в параллельных лучах (Фраунгофера), на дифракционной решетке. Дифракция на пространственной решетке, формула Вульфа - Брэгга. Разрешающая способность спектральных приборов, дифракционной решетки. | 12 | 4 | 3 | | 5 |
| | 7.4 | Взаимодействие света с веществом Дисперсия света и основы её электронной теории. Поглощение (абсорбция света), виды спектров поглощения. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 7.5 | Поляризация света Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении, Закон Брюстера.. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды. Искусственная оптическая анизотропия, эффекты Керра, Коттона - Муттона. Вращение плоскости поляризации, эффект Фарадея. | 10 | 2 | 3 | | 5 |
| | 7.6 | Тепловое излучение Виды оптических излучений. Тепловое излучение и его характеристики, абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана. Закон смещения Вина, формулы Релея-Джинса. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 7.7 | Квантовая природа света Гипотеза Планка, фотоэффект, законы фотоэффекта. Масса и импульс фотона, единство корпускулярных и волновых свойств света. Давление света, эффект Комптона. | 9 | 2 | 3 | | 4 |
| 8 | | ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ | | | | | |
| | 8.1 | Элементы квантовых свойств атома Строение атома. Модели атома Томаса и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 8.2 | Элементы квантовой теории Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и её свойства. Уравнение Шредингера общее и для стационарных состояний. Уравнение Шредингера для свободной частицы. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 8.3 | Элементы физики квантовых частиц Линейный гармонический осциллятор. Атом водорода и квантовые числа, правила отбора. Спин электрона. Принцип неразличимости тождественных частиц, фермионы и бозоны. Понятия о квантовых статистиках. Бозе - Эйнштейна, Ферми – Дирака. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. | 8 | 4 | | | 4 |
| | 8.4 | Квантовые переходы Спонтанное и вынужденное излучение, принцип работы твёрдотельного лазера. Основы зонной теории проводимости. Металлы, диэлектрики, полупроводники. | 7 | 2 | | | 5 |
| 9 | | ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА | | | | | |
| | 9.1 | Атомные ядра Атомные ядра и их описание. Дефект массы и энергия связи ядра. Спин ядра и его магнитный момент. Свойства ядерных сил. | 6 | 2 | | | 4 |
| | 9.2 | Ядерные излучения Модели атомного ядра. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада, правила смещения. Альфа и бэта – распад. | 9 | 2 | 3 | | 4 |
| | 9.3 | Ядерные реакции Античастицы и их аннигиляция, гамма-излучение. Дозиметрические величины и единицы. Ядерные реакции и их основные типы. Реакции деления ядра, цепная реакция. Реакция синтеза атомных ядер. | 6 | 2 | | | 4 |
| | | ИТОГО, час. | 350 | 106 | 53 | | 191 |