Составители: А. П. Баранов
| Вид материала | Пояснительная записка |
- Учитель Матвеева Вера Анатольевна программа, 1253.42kb.
- Учитель Матвеева Вера Анатольевна программа, 748.53kb.
- Календарно-тематическое планирование уроков русского языка в 7 классе, 219.59kb.
- Рабочая программа по русскому языку 6 класс, 5288.03kb.
- Авторы-составители: Мурзина, 1796.81kb.
- «Русский язык. 6 класс», 169.12kb.
- А. Б. Баранов ъддддддддддддддддддддд¬, 7118.76kb.
- Рекомендуемая литература, 226.13kb.
- © Баранов П. Ю., Чаплина, 121.92kb.
- Баранов Андрей Дмитриевич учебно-методический комплекс, 397.92kb.
СОСТАВИТЕЛИ:
А.П. Баранов, заведующий кафедрой медицинской и биологической физики Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет», кандидат биологических наук, доцент;
В.Л. Маркович, доцент кафедры медицинской и биологической физики Учреждения образования «Витебский государственный медицинский университет», кандидат физико-математических наук, доцент
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Кафедра физики и основ высшей математики Учреждения образования «Витебская государственная академия ветеринарной медицины»;
А.А. Шеряков, заместитель директора Республиканского унитарного предприятия «Центр экспертиз и испытаний в здравоохранении», кандидат фармацевтических наук
РЕКОМЕНДОВАНА К УТВЕРЖДЕНИЮ В КАЧЕСТВЕ ТИПОВОЙ:
Кафедрой медицинской и биологической физики Учреждения образования
«Витебский государственный медицинский университет»
(протокол № 6 от 14.03.2008 г.);
Центральным учебно-методическим советом Учреждения образования
«Витебский государственный медицинский университет»
(протокол № 3 от 30.04.2008 г.);
Секцией по специальности (1-79 01 08 Фармация) Учебно - методического объединения вузов Республики Беларусь по медицинскому образованию (протокол № 2 от 22.05.2008 г.)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
Физика и биофизика на фармацевтическом факультете университета является предметом, необходимым для изучения химических и профильных дисциплин, которые преподаются параллельно с данной дисциплиной или на последующих курсах. Физика при этом является основой для изучения физической и коллоидной химии, органической, аналитической, фармацевтической химии и др.
ЦЕЛЬ: обучение студентов физическим и биофизическим знаниям и умениям, формирующим материалистическое мировоззрение, обеспечивающим исходный уровень для изучения химических и фармацевтических дисциплин, а также необходимым в практической деятельности будущего провизора.
ЗАДАЧИ:
- сформировать у студентов теоретическую базу и выработать практические навыки для решения задач биофизического содержания, имеющих прикладной характер и связанных с фармацией;
- иметь представление о новейших физических открытиях и перспективах их использования в профессиональной деятельности;
- изучить принципы работы физических приборов, применяемых в фармации и уметь ими пользоваться;
- освоить некоторые физические методы количественного анализа, применяемые в фармации;
- научить студентов анализировать и отрабатывать результаты эксперимента, делать соответствующие выводы;
- ознакомить студентов с методами математического моделирования при решении биофизических и фармако-биологических задач;
Требования к освоению дисциплины в соответствии с образовательным стандартом
Студент должен:
знать:
- значение физики и биофизики в подготовке провизора;
- фундаментальные константы физики;
- основные положения и законы физики и биофизики, механизмы действия физических факторов на живые организмы;
- методы теоретических и экспериментальных исследований в фармации;
уметь:
- исследовать физические свойства и определять физические характеристики веществ;
- работать с аппаратурой, используемой в фармации;
- проводить статистическую обработку результатов измерений.
В типовую учебную программу по физике и биофизике внесены вопросы, имеющие непосредственное отношение к будущей профессии провизора. Например, центрифугирование, кристаллические решетки, плавление и кристаллизация, теплоемкость твердых тел, упругие свойства твердых тел, жидкокристаллическое состояние вещества, особенности строения и общие свойства полимеров, комбинационное рассеяние света, ядерные реакции, радиоиммунный анализ, математические модели: фармакокинетическая модель, модель эпидемии.
Наиболее важные и сложные вопросы программы, преимущественно теоретического (фундаментального) характера, рекомендуется излагать в лекционном курсе.
В часы лабораторных занятий допустимо проведение коллоквиумов, семинаров, итоговых занятий, содержание которых в пределах программы определяет кафедра.
Распределение бюджета учебного времени по семестрам
| Специальность | Семестр | Всего часов | Ауди-торных | Из них | Форма аттестации | ||
| Лекций | Лабораторных занятий | Практических занятий | |||||
| Фармация | II | 195 | 72 | 18 | 36 | 18 | - |
| III | 58 | 18 | 28 | 12 | экзамен | ||
| Всего | 195 | 130 | 36 | 64 | 30 | | |
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
| Наименование раздела, темы | Кол-во аудиторных часов | |
| лекций | лабораторных и практических занятий | |
| 1 | 2 | 3 |
| 1. Введение | 2 | 2 |
| 2. Механика | 4 | 13 |
| 3. Молекулярная физика | 6 | 15 |
| 4. Электричество и магнетизм | 6 | 28 |
| 5. Оптика | 6 | 18 |
| 6. Физика атомов и молекул | 6 | 10 |
| 7. Ядерная физика | 2 | 4 |
| 8. Биофизика клетки. Моделирование биологических процессов | 4 | 4 |
| Всего | 36 | 94 |
СОДЕРЖАНИЕ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА
- ВВЕДЕНИЕ
Физика ее предмет и методы. Роль физики как фундаментальной науки в познании окружающего мира.
Биофизика, предмет исследования, основные разделы. Структура курса физики и биофизики. Место и значение курса в системе высшего фармацевтического образования. Измерения физических величин.
МЕХАНИКА
Кинематика и динамика вращательного движения. Момент инерции тела относительно оси вращения. Момент импульса. Основное уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела. Цетрифугирование.
Сложение гармонических колебаний, направленных по одной прямой. Сложное колебание и его гармонический спектр.
Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающего колебания. Уравнение смещения. Декремент затухания. Логарифмический декремент затухания.
Вынужденные колебания. Резонанс.
Механические волны. Кинематическое и дифференциальное уравнения волны. Поток энергии волны. Вектор Умова.
Ультразвук (УЗ). Источники ультразвука. Методы получения ультразвуковых колебаний. Особенности распространения УЗ. Кавитация. Использование ультразвуковых колебаний в биологии, медицине и фармации.
Гидродинамика. Течение идеальной и вязкой жидкости. Уравнение Бернулли. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса.
- МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
Основные положения молекулярно-кинетической теории газов.
Средняя квадратичная скорость движения молекул газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Степени свободы. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Распределение Максвелла и Больцмана.
Явление переноса в газах. Средняя длина свободного пробега молекул. Общее уравнение переноса. Уравнение диффузии, вязкости и теплопроводности. Коэффициенты переноса и их связь с величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества.
Взаимодействие между молекулами в реальных газах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение опытных и теоретических изотерм реального газа. Критическое состояние вещества.
Общие свойства и особенности молекулярного строения жидкостей. Молекулярное движение в жидкостях. Явление переноса в жидкостях.
Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Методы определения коэффициента поверхностного натяжения. Поверхностно-активные вещества (ПАВ). Адсорбция. Применение поверхностно-активных веществ в фармации.
Вязкость жидкости. Формула Пуазейля. Методы определения вязкости жидкости.
Упругие тела. Упругие свойства твердых тел. Закон Гука. Кристаллические тела. Типы кристаллических решеток. Аморфное и жидкокристаллическое состояние вещества. Сублимация. Плавление и кристаллизация. Особенности строении и общие свойства полимеров и жидких кристаллов.
- ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Электрическое поле. Основные характеристики электрического поля. Энергия электрического поля.
Постоянный электрический ток. ЭДС источника. Закон Ома в дифференциальной форме. Электрический ток в электролитах и газах. Электрофорез. Гальванизация. Электропроводность биологических тканей и жидкостей для постоянного тока.
Диэлектрики. Диэлектрическая проницаемость. Поляризация диэлектриков. Полупроводники. Термоэлектрические явления. Контактная разность потенциалов. Термоэлектродвижущая сила. Термопара. Явление Пельтье.
Магнитное поле. Основные характеристики магнитного поля: индукция, напряженность магнитного поля, магнитный поток. Энергия магнитного поля. Закон Фарадея. Закон Ампера. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электрона, атома, молекулы. Диа-, пара- и ферромагнетики. Ферриты и их свойства и применение. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.
Явление электромагнитной индукции. Самоиндукция.
Переменный ток. Омическое индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока. Осциллографирование. Полное сопротивление (импеданс) в последовательной цепи переменного тока. Векторная диаграмма. Закон Ома. Резонанс напряжений. Импеданс тканей организма. Электрическая эквивалентная схема тканей организма. Физические основы реографии. Высокочастотные токи. Использование УВЧ-колебаний в медицине.
ОПТИКА
Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны. Энергия волны. Вектор Умова-Пойнтинга. Шкала электромагнитных волн. Законы преломления и отражения света. Рефрактометрия. Оптический микроскоп, ход лучей, увеличение. Методы оптической микроскопии.
Поляризация света. Свет естественный и поляризованный. Поляризация при отражении и преломлении света на диэлектрике. Поляроиды. Оптическая активность вещества. Поляриметрия.
Волновые свойства света. Интерференция света. Когерентность. Интерферометры.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Разрешающая способность оптических приборов (дифракционной решетки, микроскопа).
Дисперсия света. Понятие о классической теории дисперсии света. Нормальная и аномальная дисперсии света. Спектры излучения и поглощения. Применение дисперсии света в спектральных приборах. Спектральный анализ.
Поглощение света. Закон Ламберта-Бугера-Бера. Молярный коэффициент поглощения Оптическая плотность. Колориметрия. Фотоэлектроколориметрия. Спектрофотометрия, применение в фармации.
Рассеяние света. Эффект Тиндаля. Молекулярное рассеяние. Закон Релея. Нефелометрия. Комбинационное рассеяние.
- ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ
Тепловое излучение тел и его характеристики. Закон Кирхгофа. Законы излучения абсолютно черного тела. Гипотеза Планка, формула Планка для теплового излучения абсолютно черного тела.
Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения, их свойства и применение. Аргоно-ртутно-кварцевая горелка.
Элементы квантовой механики. Волновые свойства движущихся микрочастиц.
Длина волны де Бройля. Дифракция электронов, нейтронов.
Соотношение неопределенностей. Волновая функция. Квантовые числа. Принцип Паули. Правила заполнения энергетических уровней атома.
Оптические спектры атомов. Спектр атома водорода. Молекулярные спектры. ИК – спектроскопия.
Понятие об индуцированном излучении света. Оптические квантовые генераторы и их применение.
Люминесценция. Фотолюминесценция. Квантовый выход, длительность послесвечения. Закон Стокса. Закон Вавилова. Спектры фотолюминесценции и спектры возбуждения люминесценции. Люминесцентный анализ.
Люминесценция биологических систем. Безизлучательный переход, миграция энергии. Люминесцентные метки и зонды и их применение.
Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна. Фотоэлектрические устройства, применяемые в медицине.
Рентгеновское излучение. Основные свойства рентгеновского излучения. Тормозное и характеристическое рентгеновское излучение. Спектры рентгеновского излучения. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Рентгеноструктурный анализ.
Электронный парамагнитный резонанс (ЭПР), ядерный магнитный резонанс (ЯМР), их применение.
ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
Атомное ядро. Ядерные силы. Дефект массы. Энергия связи ядра. График зависимости энергии связи от массового числа. Устойчивость ядер.
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность радиоактивных препаратов. Основные типы радиоактивного распада.
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Биологические действие излучения. Защита от ионизирующего излучения.
Применение ионизирующих излучений для изучения строения веществ и свойств клетки.
Дозиметрия. Поглощенная, экспозиционная и эквивалентная дозы. Мощность дозы. Детекторы ионизирующего излучения. Дозиметры.
-
БИОФИЗИКА КЛЕТКИ. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Структура и основные функции биомембран. Модельные липидные мембраны. Липосомы, применение в формации. Физическое состояние липидов в мембране и методы исследования мембран (ЯМР, ЭПР, метод флюоресцентых и спиновых зондов, электронная микроскопия, ИК – спектроскопия, рентгеноструктурный анализ). Общее уравнение переноса.
Транспорт веществ через биологические мембраны. Явление переноса. Общее уравнение переноса. Диффузия. Пассивный транспорт. Простая и облегченная диффузия, осмос, фильтрация. Уравнение Теорелла. Физические методы изучения переноса веществ через мембраны.
Активный транспорт. Молекулярная организация мембранной системы активного транспорта на примере натрий-калиевого насоса.
Биопотенциалы покоя. Механизм их возникновения. Биопотенциалы действия.
Моделирование биологических процессов, как метод познания. Физическое, математическое и аналоговое моделирование. Математические модели: фармакокинетическая модель, модель эпидемии.
Возможные применения новейших достижений физики и биофизики для решения задач фармации.
Перспективы применения полученных знаний для изучения дисциплин фармацевтического профиля.
ИНФОРМАЦИОННАЯ ЧАСТЬ
ЛИТЕРАТУРА
Основная:
- Антонов В. Ф. и др. «Биофизика». – М., 2000.
- Владимиров Ю. А., Рощункин Д. И., Потапенко А. Я., Деев А.И. «Биофизика». – М., 1999.
- Ремизов А. Н. «Медицинская и биологическая физика». – М., 1996.
- Ремизов А. Н. «Медицинская и биологическая физика». – М., 2005.
Дополнительная:
- Баранов А. П., Рогачев Г. М. «Сборник задач и вопросов по медицинской физике». - Минск, 1982.
- Баранов А.П. идр. «Физический практикум». – Витебск, 2005.
- Белановский А. С. «Основы биофизики для ветеринаров». - М., 1989.
- Грабовский Р. И. «Курс физики». - М., 1974.
- Губанов Н. И., Утенбергенов А. А. «Медицинская биофизика». – М., 1978.
- Евстратова К. И. и др., «Физическая и коллоидная химия». - М., 1990.
- Рубин А. Б., «Биофизика» (т. 1 и 2). - М., 1987.
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛАБОРАТОРНЫХ
ЗАНЯТИЙ
| Наименование темы |
| 1. ОБЩИЕ ВОПРОСЫ 1.1. Изучение измерительных приборов. Обработка результатов измерений 1.2. Определение массы тела на аналитических весах 2. МЕХАНИКА 2.1.Проверка основного уравнения динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека 2.2.Изучение колебательного движения с помощью кимографа 2.3.Изучение свойств ультразвука 3.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА 3.1. Определение удельных теплоёмкостей воздуха методом Клемана - Дезорма. 3.2. Определение коэффициента переноса в газах 3.3.Определение коэффициента поверхностного натяжения методом Ребиндера 3.4.Определение коэффициента вязкости с помощью вискозиметра Оствальда 4. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ 4.1. Исследование электрического поля диполя 4.2. Определение ЭДС компенсационным методом 4.3. Определение знака заряда аэроионов и построение вольт – амперной характеристики аппарата франклинизации 4.4.Определение подвижности ионов методом электрофореза на бумаге 4.5. Изучение аппарата гальванизации 4.6.Снятие вольт - амперных характеристик полупроводниковых приборов 4.7. Градуировка термистора в качестве термометра с помощью моста Уитстона 4.8. Градуировка термопары в качестве термометра 4.9. Исследование свойств ферромагнетика 4.10. Изучение цепей переменного тока 4.11. Изучение работы осциллографа 4.12. Изучение работы двухтактного генератора. Нагревание вещества полем аппарата УВЧ 5. ОПТИКА 5.1. Определение концентрации, молярной и удельной рефракций растворов с помощью рефрактометра 5.2. Изучение оптического микроскопа, измерение размеров малых объектов. 5.3. Определение концентрации оптически активных веществ с помощью поляриметра 5.4. Исследование спектров излучения с помощью дифракционной решетки 5.5. Градуировка спектроскопа. Спектральный анализ 5.6. Изучение спектров поглощения с помощью спектрофотометра 5.7. Определение оптической плотности раствора с помощью фотоэлектроколориметра 6.ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ 6.1. Изучение работы кварцевой горелки. Люминесцентный макроанализ 6.2. Градуировка фотоэлемента в качестве люксметра 6.3. Изучение свойств излучения лазера 7. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 7.1.Определение мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивных препаратов с помощью дозиметра-радиометра |
ПРИМЕРНЫЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ПРАКТИЧЕСКИХ
ЗАНЯТИЙ
Наименование темы |
| 1. МЕХАНИКА 1.1.Механические колебания. Гармонические колебания 1.2.Сложение гармонических колебаний. Сложное колебание и его гармонический спектр. Затухающие и вынужденные колебания 1.3.Механические волны. Уравнение механической волны. Поток энергии волны 1.4.Ультразвук. Использование ультразвука в медицине и фармации 1.5.Гидродинамика идеальной и вязкой жидкости 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА 2.1.Идеальные газы. Внутренняя энергия идеального газа 2.2.Явление переноса в газах 2.3.Реальные газы. Взаимодействие между молекулами реальных газов 2.4.Общие свойства и особенности молекулярного строения жидкости 2.5. Поверхностное натяжение жидкости. Адсорбция 2.6. Вязкость. Методы определения вязкости жидкостей 2.7.Твердые тела. Аморфное и жидкокристаллическое состояния вещества 3. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ 3.1.Постоянный электрический ток. Электрическое поле 3.2.Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Полупроводники 3.3.Термоэлектрические явления. Контактная разность потенциалов 3.4.Магнитное поле. Магнитное поле в веществе 4. ОПТИКА 4.1.Интерференция и дифракция света 4.2. Дифракция света. Дифракционная решетка 4.3.Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии 5. ФИЗИКА АТОМОВ И МОЛЕКУЛ 5.1.Тепловое излучение тел и его характеристики. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения 5.2.Фотоэффект. Индуцированное излучение. Рентгеновское излучение 6. ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА 6.1.Радиоактивность. Дозиметрия 7. БИОФИЗИКА КЛЕТКИ. МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ 7.1.Биологические мембраны. Транспорт веществ через биологические мембраны. Биоэлектрические потенциалы 7.2.Моделирование биологических процессов |
