Міністерство освіти І науки україни двнз «ужгородський національний університет» фізичний факультет
| Вид материала | Документы |
- Проект Міністерство освіти І науки України двнз "Ужгородський національний університет", 140.13kb.
- Міністерство освіти І науки, молоді та спорту україни, 59.16kb.
- Міністерство освіти І науки україни державний вищий навчальний заклад „ужгородський, 1076.52kb.
- Міністерство охорони здоров’я України двнз «Івано-Франківський національний медичний, 2534.59kb.
- Консульське право, 4328.16kb.
- Міністерство освіти І науки україни дніпропетровський національний університет імені, 380.19kb.
- Міністерство освіти І науки, молоді та спорту України Чернівецький національний університет, 479.77kb.
- Міністерство освіти І науки україни національний транспортний університет волинець, 356.24kb.
- Міністерство освіти І науки україни чернівецький національний університет імені юрія, 4781.7kb.
- Міністерство освіти І науки україни чернівецький національний університет імені юрія, 3398.91kb.
Примітка:
Л – лекції; ЛЗ – лабораторні заняття; СРС – самостійна робота студента; ІРС – індивідуальна робота;
1 кредит ECTS – 36 годин; аудиторне навантаження – 55 %.
ІІ. Мета вивчення навчальної дисципліни
Кінцева мета.
Навчальної дисципліни “Загальна фізика” випливає із цілей освітньої-професійної програми підготовки випускників вищого навчального закладу та визначаються змістом тих системних знань і умінь, котрими повинен оволодіти фізик фахівець в галузі захисту інформації з обеженим доступом та автоматизація ії обробки. Знання, які студенти отримують із навчальної дисципліни “ Загальна фізика”, є базовими для блоку дисциплін, що забезпечують природничо-наукову (блок ПН) і професійно-практичну (блок ПП) підготовку.
Кінцеві цілі:
- формування загального світогляду майбутнього фахівця;
- засвоєння базових понять, основних законів і концепцій фізичної науки
- засвоєння умінь і методик роботи з фізико – технічними приладами та системами приладів з використанням фізичних методів дослідження характеристик речовихн, різних видів випромінення та основних параметрів довкілля з метою їх застосування в суміжних природничих та спеціальних дисциплінах.
ІІІ. Зміст навчальної програми
Програма побудована за модульним принципом. Кожний з модулів є логічно завершеною часткою системи знань та умінь, що визначені як необхідні для формування фізика - спеціаліста в галузі захисту інформації з обмеженим доступом та автоматизації її обробки.
Модуль 1. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка
Змістовий модуль 1. Механіка
Конкретні цілі:
- охарактеризувати в цілому фізику, як науку та її завдання;
- привести основні поняття, визначення, закони кінематики і динаміки матеріальної точки та абсолютно твердого тіла;
- розглянути рух тіл в неінерціальних системах відліку;
- сформулювати основні закони збереження;
- розглянути коливні процеси та механічні хвилі;
- привести основні поняття та закони гідродинаміки.
Тема 1. Вступ до курсу фізики. Кінематика матеріальної точки.
Фізика та її зв’язок з іншими науками. Системи одиниць вимірювання фізичних величин СІ. Основні поняття кінематики. Рівняння руху. Швимдкість. Нормальне, тангенціальне і повне прискорення.
Тема 2. Динаміка матеріальної точки.
Маса. Сила. Закони Ньютона. Види сил у механіці. Сила тяжіння і вага тіла. Невагомість і перевантаження.
Тема 3. Динаміка обертального руху твердого тіла.
Абсолютно тверде тіло. Поступальний і обертальний рух твердого тіла. Момент сили, момент інерції, момент імпульсу. Основний закон динаміки обертального руху. Правило моментів. Теорема Штейнера. Кінетична енергія при обертальному русі.
Тема 4. Закони збереження в механіці.
Імпульс. Імпульс сили. Закони збереження та зміни імпульсу. Реактивний рух. Момент імпульсу. Імпульс момента сил. Закони збереження та зміни момента імпульсу. Закон збереження та перетворення енергії.
Тема 5. Механічні коливанян і хвилі.
Гармонічні коливання. Вільні згасаючі коливання. Вимущені коливання. Математичний маятник. Рівняння біжучої плоскої хвилі. Утворення стоячих хвиль. Вузли і пучності та відстані між ними.
Тема 6. Елементи гідродинаміки.
Рух ідеальної рідини. Рівняння нерозривності. Рівняння Бернулі та наслідки з нього. Визначення статичного і динамічного тисків. Підйомна сила крила.
Змістовий модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка.
Конкретні цілі:
- розглянути основні поняття, визначення та закони молекулярно – кінетичної теорії;
- охарактеризувати рух молекул у газах, їх розподіл за швидкостями зовні силового потенціального поля та їх розподіл за потенціальними енергіями у потенціальному полі сил;
- вивчити властивості реальних газів;
- проаналізувати явища перенесення маси, імпульсу й енергії;
- сформулювати І – й та ІІ – й закони термодинаміки;
- розглянути властивості рідин, їх поверхневий натяг, капілярні явища і осмотичний тиск.
Тема 7. Молекулярно-кінетична теорія газів.
Основні поняття, визначення та закони молекулярно-кінетичної теорії. Газові закони. Рівняння Клапейрона-Менделєєва. Основне рівнняння молекулярно-кінетичної теорії.Теплоємності.
Тема 8. Рух молекул у газах.
Розподіл молекул за швидкостями. Функція розподілу Максвелла. Газ у полі сил. Барометрична формула. Розподіл Больцмана. Дослід Штерна. Найімовірніша, середньоквадратична та середня швидкості руху молекул.
Тема 9. Перший закон термодинаміки та його застосування.
Внутрішня енергія, робота і перший закон термодинаміки. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів. Робота при зміні параметрів газу. Адіабатичний процес. Рівняння Пуасона.
Тема 10. Другий закон термодинаміки.
Другий закон термодинаміки. Цикли. Цикл Карно. Коефіціент корисної дії ідеальної теплової машини, що працює за циклом Карно. Ентропія і другий закон термодинаміки.
Тема 11. Явища перенесення. Властивості реальних газів. Рідин.
Формули Фіка, Ньютона та Фур’є. Коефіціенти дифузії, в’язкості та теплопровідності і звязок між ними.
Теоретичні ізотерми Ван-дер-Ваальса та їх порівняння з експериментальними ізотермами. Критичний стан. Критична ізотерма. Зрідження газів. Насичена пара.
Властивості рідин. Поверхневий натяг. Формула Лапласа. Капілярні явища та їх прояв у природі. Осмос.
Контроль засвоєння модуля 1. Механіка. Молекулярна фізика і термодинаміка.
Модуль 2. Електрика та магнетизм.
Змістовий модуль 1. Електричне поле. Постійний струм.
Конкретні цілі:
- привести основні поняття, визначення, закони електростатики;
- сформулювати основні закони електростатики;
- вивчити умови виникнення струму в твердих тілах, рідинах, газах та вакуумі;
- пояснити механізм дії електромагнітного поля на біообєкти;
- зробити висновок про механізми взаємодії електричного поля з біологічними обєктами.
Тема 12. Електростатичне поле.
Взаємодія електричних зарядів. Електростатичне поле та його характеристики. Напруженість і потенціал. Визначення напруження електростатичного поля. Теорема Остроградського-Гауса та її застосування.
Тема 13. Електроємність. Енергія електростатичного поля.
Електроємність. Конденсатори. Ємність та діелектрична проникливість тканин організму. Електроємність. Енергія електростатичного поля. Густина енергії поля. Розрахунок ємності конденсаторів.
Тема 14. Постійний електричний струм.
Постійний електричний струм. Сила та густина струму. Електрорушійна сила. Електричний опір. Закон Ома для однорідної, неоднорідної ділянки кола та для повного кола. Розрахунок розгалуджених електричних кіл. Правила Кірхгофа. Класична електронна теорія провідності металів.
Тема 15. Провідність тіл. Елементи зонної теорії провідності твердих тіл.
Класична електронна теорія провідності металів. Елементи зонної теорії провідності. Поділ речовин на провідники, ізолятори та напівпровідники на основі зонної теорії. Власна та домішкова провідність напівпровідників. Ширина забороненної зони напівпровідників та її визначення.
Змістовий модуль 2. Магнітне поле. Електромагнітна індукція.
Конкретні цілі:
- привести основні поняття визначення, закони магнітостатики;
- вивчити магнітні властивості атомів, магнетики та явище електромагнітної індукції;
Тема 16. Магнітне поле та його характеристики.
Магнітне поле електричного струму. Індукція та напруженість-основні характеристики магнітного поля. Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямого та колового струмів. Закон Ампера. Сила Лоренца. Рух заряджених частинок у магнітному полі. Радіус траєкторії руху заряджених частинок в однорідних магнітних полях та його розрахунок.
Тема 17.Магнітне поле в речовині.
Магнітні властивості атомів. Магнітні моменти електронів і атомів. Атом у магнітному полі. Магнетики. Діа- пара- і феромагнетики. Магнітне поле у речовині. Вектор намагніченості. Магнітна сприйнятливість та проникність і зв’язок між ними. Гіромагнітні відношення. Тема 18. Електромагнітна індукція.
Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Правило Ленца. Явище самоіндукції. Індуктивність контура. Соленоїд. Індуктивність соленоїда. Магнітне поле соленоїда. Енергія магнітного поля. Густина енергії поля.
Модуль 3. Оптика. Будова атома та ядра.
Змістовий модуль 1. Хвильова та геометрична оптика.
Конкретні цілі:
- привести основні поняття та закони явищ дифракції, інтерференції, дисперсії;
- визначити основні характеристики оптичних приладів;
- трактувати фізичні механізми, що лежать в основі рефрактометрії та концентраційної калориметрії;
- пояснити фізичні основи явищ поглинання, розсіювання світла.
- пояснити основні закони теплового випромінювання тіл.
Тема 19. Дифракція та інтерференція світла.
Явище дифракції та інтерференції світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція від круглого отвору та круглого непрозорого екрана. Дифракція Фраунгофера від однієї щілини. Дифракційна гратка.
Тема 20. Дисперсія та роздільна здатність приладів.
Дисперсія та роздільна здатність оптичних приладів. Елементи електронної теорії дисперсії. Око як оптичний прилад. Мікроскоп.
Тема 21. Поляризоване світло.
Явище поляризації світла. Поляризатор і аналізатор. Закони Малюса та Брюстера. Подвійне променезаломлення. Побудова Гюйгенса для одноосних кристалів. Обертання площини поляризації оптично активними речовинами. Закон Біо.
Тема 22. Світло та його основні характеристики.
Світло та його основні характеристики. Розрахунок зменшення інтенсивності світла при поглинанні та розсіянні. Взаємодія світла з речовиною. Поглинання світла. Закон Бугера. Розсіяння світла неоднорідним середовищем. Закон Релея.
Тема 23. Теплове рівноважне випромінювання.
Теплове випромінювання тіл. Абсолютно чорне тіло та закони його випромінювання (закони Кіргофа, Стефана-Больцмана, Віна, формула Планка)
Тема 24. Фотони. Фотоефект.
Фотони. Закони фотоефекту. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Визначення сталої Планка .
Змістовий модуль 2. Будова атома і ядра.
Конкретні цілі:
- трактувати основні положення квантової механіки;
- трактувати фізичні механізми, що лежать в основі мікрооб’єктів;
- трактувати основні види, властивості та застосування люмінісценції;
- аналізувати основні види, властивості та дози радіоактивного випромінювання.
Тема 25. Рентгенівські промені.
Рентгенівське випромінювання. Суцільний (гальмівний) і характеристичний спектри. Явище Комптона. Короткохвильова межа гальмівного спектру. Застосування рентгенівського випромінювання.
Тема 26. Модель атома за Резерфордом. Атом водню по Бору.
Модель атома за Резерфордом. Будова атома та його спектри. Постулати Бора. Теорія атома водню за Бором. Закономірності в атомних спектрах. Зміни внутрішньої енергії атома водню та визначення сталої Рідберга.
Тема 27. Корпускулярно – хвильові властивості частинок.
Корпускулярно – хвильові властивості частинок. Формула де Бройля. Співвідношення невизначеності Гейзенберга. Рівняння Шредінгера. Сучасні уявлення про будову атома.
Тема 28. Атомне ядро.
Атомне ядро. Склад ядра. Заряд і маса атомних ядер. Спін та магнітний момент ядра. Енергія зв’язку ядра. Залежність питомої енергії зв’язку ядра від масового числа. Дефект маси ядра. Ядерні сили. Енергія синтезу.
Тема 29. Радіоактивність.
Природна і штучна радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Альфа і бета розпади. Гама промені. Радіоізотопний аналіз. Дія іонізуючого випромінювання на біологічні об’єкти.
Структура залікового кредиту
Модуль 1
| Змістовий модуль 1. Вступ. Механіка. | ||||
Тема | Лекції | Лабораторні заняття | Самостійна робота студента | Індивідуальна робота |
| 1. Вступ до курсу фізики. Кінематика матеріальної точки | 6 | | 6 | |
| 2.Динаміка матеріальної точки | 4 | 8 | 8 | |
| 3.Динаміка обертального руху твердого тіла | 4 | 4 | 6 | |
| 4. Закони збереження в механіці. | 4 | 4 | 6 | 2 |
| 5. Механічні коливання і хвилі | 6 | 4 | 8 | |
| 6. Елементи гідродинаміки | 2 | 4 | 6 | 2 |
| Всього за змістовий модуль | 26 | 26 | 40 | 4 |
| Змістовий модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка | ||||
| 7. Молекулярно-кінетична теорія газів | 6 | 12 | 6 | |
| 8. Рух молекул у газах | 4 | 4 | 8 | |
| 9. Перший закон термодинаміки та його застосування | 4 | - | 8 | 1 |
| 10. Другий закон термодинаміки | 4 | | 8 | |
| 11. Явища перенесення. Властивості реальних газів. Рідини | 8 | 8 | 8 | 1 |
| Всього за змістовий модуль | 26 | 24 | 38 | 3 |
| Разом за модуль 1 | 52 | 50 | 78 | 7 |
| Модуль 2. | ||||
| Змістовий модуль 1. Електрика . Постійний струм. | ||||
| 12. Електростатичне поле | 4 | 4 | 8 | |
| 13. Електроємність. Енергія електростатичного поля | 2 | 4 | 8 | |
| 14. Постійний електричний струм | 6 | 6 | 16 | 2 |
| 15. Провідність тіл. Елементи зонної теорії провідності | 6 | 4 | 10 | 2 |
| Всього за змістовий модуль | 18 | 18 | 42 | 4 |
| Змістовий модуль 2. Магнітне поле. Електромагнітна індукція. | ||||
| 16. Магнітне поле та його характеристики | 4 | 4 | 8 | 1 |
| 17. Магнітне поле в речовині | 4 | | 8 | |
| 18. Електромагнітна індукція | 4 | 4 | 8 | 1 |
| 19. Змінний електричний струм | 2 | 4 | 8 | - |
| 20. Електромагнітні коливання і хвилі | 2 | 4 | 8 | 1 |
| Всього за змістовий модуль | 16 | 16 | 40 | 3 |
| Разом за модуль 2 | 34 | 34 | 82 | 7 |
| Модуль 3 | ||||
| Змістовий модуль 1. Хвильова та геометрична оптика | ||||
| 21. Дифракція та інтерференція світла | 4 | 4 | 6 | 1 |
| 22. Дисперсія та роздільна здатність приладів | 2 | 4 | 6 | |
| 23. Поляризоване світло | 2 | 4 | 4 | 1 |
| 24. Світло та його основні характеристики | 2 | 4 | 6 | |
| 25. Теплове рівноважне випромінювання | 4 | - | 6 | 1 |
| 26. Вимушене випромінювання. Лазери | 2 | 4 | - | - |
| 27. Фотони. Фотоефект | 4 | 4 | 6 | |
| Всього за змістовий модуль | 20 | 14 | 34 | 3 |
| Змістовий модуль 2. Будова атома та ядра. | ||||
| 28. Рентгенівські промені | 4 | 4 | 4 | 1 |
| 29. Модель атома за Резерфордом. Атом водню по Бору | 4 | 4 | 4 | |
| 30. Корпускулярно – хвильові властивості частинок | 2 | 4 | 4 | 1 |
| 31. Атомне ядро | 2 | 4 | 4 | |
| 32. Радіоактивність | 4 | 4 | 4 | 1 |
| Всього за змістовий модуль | 16 | 12 | 20 | 3 |
| Разом за модуль 3 | 36 | 36 | 72 | 6 |
| Разом | 122 | 120 | 232 | 20 |