Рабочая программа Специальность 011600 биология Статус дисциплины
| Вид материала | Рабочая программа |
- М. К. Аммосова программа курса физика для государственных университетов Специальность, 247.34kb.
- М. К. Аммосова биолого-географический факультет кафедра общей биологии рабочая программа, 59.77kb.
- М. К. Аммосова биолого-географический факультет кафедра общей биологии рабочая программа, 55.7kb.
- Рабочая программа разработана на основе: Примерной программы дисциплины: Микробиология., 27.17kb.
- Рабочая программа разработана на основе: «Примерные программы дисциплины: Физиология, 90.51kb.
- Рабочая программа Специальность 020300 (040201) Социология Статус дисциплины, 47.99kb.
- Учебно-методическое пособие для студентов биологических факультетов специальности 011600, 1207.48kb.
- Рабочая программа Специальность Государственное и муниципальное управление Статус дисциплины, 251.29kb.
- Рабочая программа Специальность 060600 Мировая экономика Статус дисциплины, 260.82kb.
- Рабочая программа специальность мировая экономика статус дисциплины, 54.25kb.
Федеральное агентство по образованию
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
Декан физического факультета
Томского государственного университета
____________ В.М. Кузнецов
«___» ___________ 200 _ г.
ОБЩАЯ ФИЗИКА
Рабочая программа
Специальность 011600 – биология
Статус дисциплины:
Федеральный компонент
Общие математические и естественнонаучные дисциплины
Томск
2006
Одобрено кафедрой общей и экспериментальной физики
Протокол № ____ от «___» ___________ 200__ г.
Зав. кафедрой, профессор ________________ В.П. Демкин
Рекомендовано методической комиссией
Физического факультета Томского государственного университета
Председатель комиссии ______________ В.М. Вымятнин
«___» ____________ 200__ г.
Рабочая программа по курсу «Общая физика» составлена на основе требований Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 011600 – биология, утверждённого «10» марта 2000 г.
Общий объём курса 350 часов. Из них: лекции – 62 часа, практические занятия – 16 часа, физический практикум -54 часов, самостоятельная работа студентов - 218 часа. Зачёты по практическим занятиям и физическому практикуму во втором-четвертом семестрах, экзамены во втором-четвертом семестрах Общая трудоёмкость курса _______ зач. ед.
Составители:
Мельничук Сергей Васильевич– доцент ФФ
Рецензент:
К. ф.-м. наук, доцент ФФ Толстик Александр Михайлович
I. Организационно-методический раздел
Курс предназначен для студентов биологического факультета университета
Цель курса
Целью курса является дать представление студентом о:
- основных, фундаментальных физических законах;
- возможностях применения фундаментальных законов физики для объяснения свойств и поведения сложных многоатомных систем;
- свойствах ядер атомов и элементарных частиц;
- физических, методах исследований;
- современных достижениях физики, физических принципах работы современных технических устройств.
Задача учебного курса
Курс состоит из шести частей:
- Физические основы механики;
- Физика колебаний и волн;
- Статистическую физика и термодинамика;
- Электричество и магнетизм;
- Оптика;
- Квантовая физика.
После изучения курса студент должен:
- иметь целостное представление о процессах и явлениях, происходящих в неживой и живой природе;
- понимать возможности современных научных методов познания природы;
- владеть знаниями фундаментальных явлений и эффектов в области физики, экспериментальными и теоретическими методами исследований в этой области.
Требования к уровню освоения курса
Дипломированный специалист должен знать и уметь использовать:
- физические основы механики: кинематику и законы динамики материальной точки, твердого тела, жидкостей и газов, законы сохранения, основы релятивистской механики;
- физику колебаний и волн: кинематику гармонических колебаний, интерференцию и дифракцию волн, спектральное разложение;
- статистическую физику и термодинамику: молекулярно-кинетическую теорию, функции распределения частиц по скоростям и координатам, законы термодинамики, свойства газов, жидкостей и кристаллов;
- электричество и магнетизм: постоянные и переменные электрические поля в вакууме и веществе, теорию Максвелла, свойства и распространение электромагнитных волн, в том числе оптического диапазона;
- квантовую физику: состояния частиц в квантовой механике, дуализм волн и частиц, соотношения неопределенностей, электронное строение атомов, молекул и твердых тел, элементы ядерной физики.
- Содержание курса
| № | Тема | Содержание |
| 1 | Кинематика | Системы отсчёта. Основные характеристики движения. Прямолинейное движение материальной точки. Криволинейное движение материальной точки. Движение по окружности. |
| 2 | Динамика материальной точки | Законы Ньютона. Масса и импульс. Закон изменения импульса. Закон сохранения импульса в изолированной системе. Силы. Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Вес тел. Ускорение свободного падения. |
| 3 | Работа и энергия | Работа и мощность. Энергия: кинетическая энергия тела, потенциальная энергия упругодеформированного тела, потенциальная энергия тела в гравитационном поле. Закон сохранения и превращения энергии. Границы применимости классической механики. |
| 4 | Вращательное движение твердого тела | Момент силы и момент импульса. Основной закон динамики вращения. Моменты инерции некоторых тел. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела. |
| 5 | Движение жидкости | Основные определения. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Некоторые приложения уравнения Бернулли. |
| 6 | Колебания и волны | Гармонические колебания и его характеристики. Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Динамика колебательного движения. Маятник. Затухающие и вынужденные колебания. Волновой процесс. Уравнение волны. Интенсивность волны. Интерференция волн. Стоячие волны. Фронт волны. Принцип Гюйгенса- Френеля. |
| 7 | Общие сведения о строении вещества | Основные положения молекулярно-кинетической теории. Некоторые явления, подтверждающие основные положения МКТ. Теплота и температура. Предмет и методы молекулярной физики. |
| 8 | Статистический метод | Экспериментальные газовые законы. Термодинамическая температура. Основное уравнение кинетической теории газов (Клаузиуса). Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. |
| 9 | Первое начало термодинамики | Число степеней свободы. Внутренняя энергия. Теплоемкости газов. Физический смысл молярной газовой постоянной. Распределение энергии по степеням свободы. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая системой при изменении объема. Адиабатические процессы. |
| 10 | Второе начало термодинамики | Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистический смысл энтропии. |
| 11 | Явления переноса | Средняя длина свободного пробега. Уравнение переноса. Диффузия. Теплопроводность. Внутреннее трение. |
| 12 | Жидкости и твердые тела | Особенности строения жидкостей и твердых тел. Деформация твердого тела. Тепловое расширение твердых и жидких тел. Теплоемкость твердых и жидких тел. Диффузия в жидких и твердых телах. Теплопроводность твердых и жидких тел. Вязкость жидкости. Внутреннее давление в жидкости. Поверхностное натяжение. Дополнительное давление под искривленной поверхностью жидкости. Капиллярные явления. |
| 13 | Изменение агрегатного состояния вещества | Понятие о фазовых превращениях и диаграмме состояний вещества. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Опыт Эндрюса. Критическая температура. Сжатие газов. Эффект Джоуля-Томсона. Испарение и конденсация. Кипение. Плавление и кристаллизация. |
| 14 | Электростатика | Электризация тел. Электрический заряд. Взаимодействие электрических зарядов в вакууме. Электрическое поле и его напряженность. Диполь. Теорема Остроградского-Гаусса. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Потенциал. Проводники в электрическом поле. Электроемкость. Энергия заряженного проводника. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике. Диэлектрическая проницаемость. Вектор электрической индукции. Конденсатор. Энергия электрического поля. |
| 15 | Постоянный электрический ток | Электрический ток. Сила тока. Электродвижущая сила. Напряжение. Ток в металлических проводниках. Закон Ома. Работа и мощность тока. Разветвленная электрическая цепь. Правила Кирхгофа. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления. Ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости полупроводников. Ток в жидкостях. Электролиз. |
| 16 | Электромагнетизм | Постоянный магнит и круговой ток. Магнитные поля магнитов и токов. Магнитное взаимодействие токов в вакууме. Напряженность магнитного поля. Формула Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле соленоида и тороида. Диа-, пара- и ферромагнитные вещества. Магнитная индукция. Поток магнитной индукции. Действие магнитного поля на проводник с током. Некоторые приборы и установки, основанные на движении заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. |
| 17 | Электромагнитная индукция и переменный ток | Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Токи Фуко. Взаимная индукция и самоиндукция. Энергия магнитного поля. Понятие об электромагнитной теории Максвелла. Емкостное и индуктивное сопротивления. Обобщенный закон Ома. |
| 18 | Электрические колебания и электромагнитные волны | Электромагнитные волны. Закрытый колебательный контур. Вибратор Герца. Автоколебательный контур. |
| 19 | Общие сведения о природе и свойствах света | Природа света. Отражение и преломление света. Полное отражение. Дисперсия света. Спектры. Тонкие линзы. Микроскоп. Основные фотометрические характеристики. Поглощение света. Физико-химическое и физиологическое действие света. |
| 20 | Волновые свойства света | Интерференция света. Интерферометр. Опыт Майкельсона. Специальная теория относительности. Интерференция света отраженного от прозрачных пленок. Дифракция света. Разрешающая способность оптических приборов. Дифракция от щелей. Дифракционные спектры. Дифракционная решетка. Рассеяние света в мутной среде. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Дифракция микрочастиц. Волны де Бройля. |
| 21 | Поляризация света | Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости колебаний поляризованного света. Поляризация при двойном лучепреломлении. Поляризационные устройства. |
| 22 | Квантовые свойства света | Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон излучения абсолютно черного тела. Квантовый характер излучения. Формула Планка. |
| 23 | Элементы атомной физики | Строение атома. Дискретность энергетических состояний атома. Постулаты Бора. Строение атома водорода и объяснение его спектров. Квантовая теория строения многоэлектронных атомов. Люминесценция. Квантовые генераторы. Фотоэффект. Масса и импульс фотона. Световое давление. Эффект Комптона. |
| 24 | Элементы ядерной физики | Общие сведения об атомных ядрах. Изотопы. Естественная радиоактивность. Альфа-, бета- и гамма-излучения. Законы радиоактивного распада. Методы наблюдения и регистрации микрочастиц. Ядерные реакции. Энергия связи. Дефект масс атомного ядра. Реакция деления. Цепная реакция. Ядерный реактор. |
Примерная тематика практических занятий
- Кинематика материальной точки. Динамика материальной точки. Закон сохранения импульса.
- Работа и энергия . Закон сохранения механической энергии. Уравнение моментов.
- Закон сохранения момента импульса. Колебательное движение. Упругие волны.
- Уравнение состояния идеального газа. Процессы в газах. Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики.
- Закон Кулона. Напряженность и потенциал электрического поля. Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме. Проводники и диэлектрики. Теорема Гаусса для диэлектриков. Законы постоянного тока.
- Магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитные силы. Теорема о циркуляции для магнитных полей. Магнитное поле в веществе. Уравнения Максвелла.
- Интерференция электромагнитных волн. Дифракция электромагнитных волн. Дисперсия электромагнитных волн. Поляризация.
- Тепловое излучение. Явление фотоэффекта.
Примерная тематика лабораторных работ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- Распределение часов курса по темам и видам работ
| № | Наименование тем | Всего часов | Аудиторные занятия (час) | Самостоятельная работа | | ||
| | | | в том числе | | | ||
| | | | лекции | семинары | лабораторные занятия | | |
| 1 | Кинематика | 11 | 2 | 1 | | 8 | |
| 2 | Динамика | 22.5 | 4 | 0.5 | 8 | 10 | |
| 3 | Работа и энергия | 8.5 | 2 | 0.5 | | 6 | |
| 4 | Уравнение динамики вращательного движения | 12.5 | 2 | 0.5 | 4 | 6 | |
| 5 | Колебательное движение и волны | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 6 | Уравнения переноса | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 7 | Механика жидкостей и упругих тел | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 8 | Методы рассмотрения систем, состоящих из большого числа частиц | 6.5 | 2 | 0.5 | | 4 | |
| 9 | Статистический метод | 16.5 | 2 | 0.5 | 6 | 8 | |
| 10 | Первое начало термодинамики | 12.5 | 2 | 0.5 | 4 | 6 | |
| 11 | Второе начало термодинамики | 8.5 | 2 | 0.5 | | 6 | |
| 12 | Неидеальный газ | 6.5 | 2 | 0.5 | | 4 | |
| 13 | Фазовые переходы | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 14 | Жидкое состояние | 8.5 | 2 | 0.5 | | 6 | |
| 15 | Явления переноса | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 16 | Электрическое поле в вакууме | 14.5 | 4 | 0.5 | 4 | 6 | |
| 17 | Электрическое поле в диэлектриках | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 18 | Проводники в электрическом поле | 14.5 | 2 | 0.5 | 4 | 8 | |
| 19 | Энергия электрического поля | 8.5 | 2 | 0.5 | | 6 | |
| 20 | Электрический ток | 14.5 | 2 | 0.5 | 4 | 8 | |
| 21 | Магнитное поле в вакууме | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 22 | Магнитное поле в веществе | 5.5 | 1 | 0.5 | | 4 | |
| 23 | Электромагнитная индукция | 7.5 | 1 | 0.5 | 4 | 2 | |
| 24 | Уравнения Максвелла | 5.5 | 1 | 0.5 | | 4 | |
| 25 | Электромагнитные волны | 9.5 | 1 | 0.5 | | 8 | |
| 26 | Интерференция света. СТО | 16.5 | 2 | 0.5 | 4 | 10 | |
| 27 | Дифракция света | 16.5 | 2 | 0.5 | 4 | 10 | |
| 28 | Поляризация света | 10.5 | 2 | 0.5 | | 8 | |
| 29 | Тепловое излучение | 6.5 | 2 | 0.5 | | 4 | |
| 30 | Элементы атомной физики | 16.5 | 2 | 0.5 | 4 | 10 | |
| 31 | Элементы ядерной физики | 16.5 | 2 | 0.5 | 4 | 10 | |
| | ИТОГО | 350 | 62 | 16 | 54 | 218 | |
IV. Форма итогового контроля
Два экзамена по лекционному курсу, один зачета по практическим и лабораторным занятиям.
V. Учебно-методическое обеспечение курса
Рекомендуемая литература (основная)
Сивухин Д.В. Механика. –М.: Наука, 1979. –519 с.
- Савельев И.В. Курс общей физики. –М.: Наука, 1988. –336 с.
- Грабовский Р.И. Курс физики. 2002. – 608 с.
- Матвеев А.К. Механика и теория относительности. –М.: Высшая школа, 1986. –320 с.
- Хайнин С.Э. Физические основы механики. –М.: Наука, 1991. – 751 с.
- Телеснин А.А. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1968г.
- Ковалевская М.А. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1981г.
- Матвеев А.А. Молекулярная физика и термодинамика. Т.3 – М.: Наука, 1982г.
- Яворский И.Л. Курс общей физики. Т.1 – М.: Наука, 1973г.
- Шебалин А.В. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1984г.
- Савельев В.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1979г.
- Кикоин И.И Молекулярная физика. – М.: Наука,
- Сивухин Д.В. Термодинамика и молекулярная физика. – М.: Наука, 1975г.
- Иродов Д.В. Задачник по физики.–М.:Наука,1975г.
- Ландсберг Г.С. Оптика.-М.: Наука, 1976
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. – М.: Наука, 1985.
- Калитиевский Н.И. Волновая оптика. – М.: Наука, 1971.
- Матвеев А.Н. Оптика. – М.: Высшая школа, 1985.
- Бутиков Б.И. Оптика. – М.: Высшая школа, 1986
Рекомендуемая литература (дополнительная)
- Фейман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Феймановские лекции по физике. –М.: Мир, 1965. – 266 с.
- Китель Ч., Найт В., Рудерман М. Механика. – М:Наука. 1983. –(Берклеевский курс физики, том 1). -448 с.
- Вихман Э. Квантовая физика. – М:Наука. 1977. –(Берклеевский курс физики, том 4). -416 с.
- Пинский А.А., Яворский Б.М. Основы физики. –М.: Наука, 1981.
- –447 с.
- Кабардин О.Ф. Основы физики. –М.: Просвещение, 1991. –367 с.
- Фейман Р. Характер физических законов. –М.: Наука, 1987. –158 с.
Авторы (составители):
Мельничук Сергей Васильевич, доцент кафедры общей и экспериментальной физики.