Рабочая программа учебной дисциплины физика для подготовки бакалавров фгос впо 3-го поколения Направление 111100. 62 «Зоотехния»

Скачать 491.79 Kb.

Название	Рабочая программа учебной дисциплины физика для подготовки бакалавров фгос впо 3-го поколения Направление 111100. 62 «Зоотехния»
страница	3/9
Дата публикации	18.10.2014
Размер	491.79 Kb.
Тип	Рабочая программа

100-bal.ru > Физика > Рабочая программа

1 2 3 4 5 6 7 8 9

4. Структура и содержание дисциплины

4.1 Распределение трудоёмкости дисциплины по видам работ по семестрам

Общая трудоёмкость дисциплины составляет 3 зач.ед. (108 часов), их распределение по видам работ семестрам представлено в таблице 2.

Таблица 2

Распределение трудоёмкости дисциплины по видам работ по семестрам

Вид учебной работы	Трудоёмкость
	зач. ед.	час.	в т.ч. по семестрам
	зач. ед.	час.	№ 1
Общая трудоёмкость дисциплины по учебному плану	3	108	108
Аудиторная работа:	1.5	54	54
лекции (Л)	0.5	18	18
семинары (С)	0.7	28	28
лабораторные работы (ЛР)	0.3	8	8
Самостоятельная работа (СРС)	1.5	54	54
реферат (Р)	0,28	10	10

самостоятельное изучение разделов	0.33	15	15
самоподготовка (проработка и повторение лекционного материала и материала учебников и учебных пособий, подготовка к лабораторным и практическим занятиям, коллоквиумам, рубежному контролю и т.д.)	0,75	20	20
Подготовка к зачету	0.14	9	9
Вид контроля:	зачет

4.2 Содержание дисциплины

Таблица 3

Тематический план учебной дисциплины

Наименование разделов и тем дисциплин (укрупнёно)	Всего	Аудиторная работа			Внеаудиторная работа СР
Наименование разделов и тем дисциплин (укрупнёно)	Всего	Л	С	ЛР	Внеаудиторная работа СР
Раздел 1 «Механика»	27	4	6	2	15
Раздел 2 «Молекулярная физика и термодинамика»	23	4	8	2	9
Раздел 3 «Электромагнетизм»	30	6	6	2	16
Раздел 4 «Оптика и элементы Квантовой механики»	28	4	8	2	14
Всего за 1 семестр	108	18	28	8	54
Итого по дисциплине	108	18	28	8	54

Раздел 1 МЕХАНИКА

Тема 1. Кинематика

Пространство. Время. Движение. Кинематика прямолинейного движения. Координата. Приращение времени. Приращение координаты. Средняя скорость. Путь. Средняя путевая скорость. Мгновенная скорость. Модуль скорости. Связь пройденного телом пути с модулем скорости. Ускорение. Равномерное движение. Зависимость координаты от времени при равномерном движении. Равноускоренное движение. Зависимость координаты и скорости от времени при равноускоренном движении.

Кинематика движения материальной точки по окружности. Угол поворота. Средняя угловая скорость. Мгновенная угловая скорость. Угловое ускорение. Равномерное движение по окружности. Зависимость угла от времени при равномерном движении. Период обращения точки по окружности и его связь с угловой скоростью. Равноускоренное движение по окружности. Зависимость угла и угловой скорости от времени при равноускоренном движении.

Кинематика движения материальной точки в пространстве. Система отсчета и система координат. Радиус-вектор. Разложение радиуса - вектора по единичным ортам. Его модуль. Траектория. Вектор перемещения. Средняя скорость. Мгновенная скорость. Проекции вектора скорости на координатные оси. Разложение вектора скорости по единичным ортам. Модуль вектора скорости и его связь с проекциями. Путь как определенный интеграл от модуля вектора скорости. Вектор ускорения и его модуль. Разложение вектора ускорения по единичным ортам. Центростремительное и касательное ускорения. Центр и радиус кривизны траектории.

Кинематика движения твердого тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Вектор угловой скорости.

Тема 2 Динамика

Динамика прямолинейного движения

Принцип инерции Галилея. Опыты Галилея с телом, скользящим по наклонной плоскости. Инерциальные системы отсчета. Переход от одной системы отсчета к другой. Преобразования Галилея. Сила. Масса. Законы Ньютона. Принцип относительности. Инвариантность. Сила тяжести и вес тела. Сила трения и сила нормального давления. Основная задача динамики. Методы решения уравнений прямолинейного движения в тех случаях, когда сила зависит только от времени или только от скорости. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия и ее связь с силой. Потенциальная яма и потенциальный барьер. Полная механическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии при прямолинейном движении.

Динамика материальной точки

Второй закон Ньютона. Начальные условия. Импульс. Момент импульса. Закон изменения момента импульса с течением времени. Момент силы. Плечо силы. Закон сохранения момента импульса материальной точки.

Работа постоянной силы. Работа как криволинейный интеграл. Кинетическая энергия. Связь приращения кинетической энергии с работой силы. Мощность силы. Закон изменения кинетической энергии с течением времени. Силовое поле. Консервативная сила. Потенциальная энергия. Работа консервативной силы. Градиент потенциальной энергии и консервативная сила.

Полная механическая энергия. Закон изменения полной механической энергии с течением времени. Закон сохранения полной механической энергии.
Динамика системы частиц

Внутренние и внешние силы. Третий закон Ньютона. Импульс системы тел. Закон изменения импульса. Закон сохранения импульса частиц. Центр инерции. Закон движения центра инерции Момент импульса системы тел. Закон изменения момента импульса. Закон сохранения момента импульса. Уравнение для момента импульса системы частиц в системе отсчета, начало которой совпадает с центром инерции.

Потенциальная энергия взаимодействия частиц. Полная механическая энергия системы частиц. Закон изменения энергии системы с течением времени. Закон сохранения энергии.

Упругие соударения частиц. Упругие и неупругие соударения макроскопических тел. Законы сохранения. Химические реакции. Энергия реакции. Принцип относительности и законы сохранения.

Динамика твердого тела

Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент импульса твердого тела. Момент инерции. Основное уравнение вращательного движение. Моменты инерции простых тел. Теорема Штейнера. Уравнения произвольного движения твердого тела. Статика. Условия равновесия твердого тела. Инвариантность законов статики. Динамика плоского движения твердого тела. Уравнения плоского движения твердого тела. Кинетическая энергия твердого тела. Задача о катящемся по наклонной плоскости цилиндре. Исследование движения цилиндра при помощи уравнений движения и законов сохранения. Маятник Максвелла.

Колебания

Периодические колебания. Частота. Период. Гармонические колебания. Амплитуда и фаза. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Определение амплитуды и начальной фазы колебаний из начальных условий.

Пружинный маятник. Сила упругости. Закон Гука. Энергия деформированной пружины. Уравнение движения пружинного маятника. Частота колебаний пружинного маятника. Энергия пружинного маятника. Закон сохранения энергии. Физический и математический маятники. Уравнение движения. Период малых колебаний. Энергия маятника. Закон сохранения энергии. Крутильные колебания

Вынужденные колебания. Уравнение движения маятника под действием внешней гармонической силы в отсутствие затухания. Решение этого уравнения. Собственные и вынужденные колебания. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты, вынуждающей силы. Резонансная кривая. Фигуры Лиссажу.

Волны

Одномерная бегущая волна. Скорость распространения волны. Волновое уравнение и его решение. Гармоническая волна. Частота. Период. Волновое число. Длина волны. Волны в пространстве. Уравнение для пространственных волн. Плоская волна. Сферическая волна. Лучи и волновые поверхности. Плоская гармоническая волна. Волновой вектор. Интерференция волн. Стоячая волна.

Раздел 2 «Молекулярная физика и термодинамика»

Тема 1. Молекулярно-кинетическая теория

Кинетическая теория равновесного идеального газа

Концентрация молекул. Функция распределения молекул в пространстве и по скоростям. Средние скорости. Давление газа. Приближенное выражение для среднего числа ударов молекул о стенку. Связь давления со средним значением квадрата скорости молекулы. Основное уравнение кинетической теории газа Распределение Максвелла — Больцмана.

Моль вещества. Число Авогадро. Молярная масса. Уравнение состояния идеального газа. Закон Дальтона. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. Изохорический процесс. Число степеней свободы молекулы. Равнораспределение энергии ПО степеням свободы. Изобарический процесс. Изотермический процесс.

Тема 2 Термодинамика

Начала Термодинамики

Макроскопические системы. Состояния и процессы. Функции состояния. Интенсивные и экстенсивные параметры. Аксиомы термодинамики. Аксиома существования состояния термодинамического равновесия. Внутренняя энергия. Аксиома аддитивности внутренней энергии. Аксиома существования температуры. Термометрические тела. Термометрическая величина. Термометрическая шкала. Абсолютная температура. Равновесный процесс. Первое начало термодинамики. Теплота. Работа, совершаемая веществом при изменении объема. Энтропия. Второе начало термодинамики. Принцип Нернста. Теплоемкость. Циклические процессы. КПД тепловой машины. Цикл Карно и его КПД.

Термодинамика идеального газа

Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме. Экспериментальная зависимость теплоемкости двухатомного газа от температуры. Число степеней свободы молекулы. Равнораспределение энергии ПО степеням свободы. Изобарический процесс. Теплоемкость идеального газа при постоянном давлении. Изотермический процесс. Адиабатический процесс. Показатель адиабаты. Энтропия идеального газа. Энтропия идеального газа и второе начало термодинамики. Барометрическая формула. Измерения показателя адиабаты. Экспериментальное определение постоянной Больцмана и числа Авогадро.

Раздел 3 «Электромагнетизм»

Тема 1 Электричество

Постоянное электрическое поле в вакууме

Элементарные частицы, имеющие электрический заряд. Элементарный электрический заряд. Строение атома. Ионы. Закон сохранения заряда в реакциях с участием заряженных элементарных частиц. Закон сохранения заряда изолированной макроскопической системы.

Взаимодействие двух точечных зарядов. Сила взаимодействия. Потенциальная энергия взаимодействие двух точечных зарядов. Действие системы заряженных частиц на пробный заряд. Закон Кулона и принцип суперпозиции. Напряженность электрического поля. Закон Кулона и принцип суперпозиции для напряженности. Потенциал электрического поля. Закон Кулона и принцип суперпозиции для потенциала. Соотношение, связывающее напряженность поля и потенциал. Градиент потенциала и ротор вектора.

Работа при перемещении заряда в постоянном электрическом поле. Циркуляция вектора напряженности постоянного электрического поля. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности. Объемная, поверхностная и линейная плотности заряда. Энергия системы зарядов. Электрическое поле точечного заряда. Поток вектора напряженности электрического поля. Поток вектора напряженности поля точечного заряда. Теорема Гаусса. Применения теоремы Гаусса. Электрическое поле бесконечной равномерно заряженной плоскости. Электрические поля заряженных сферы, шара и цилиндра. Основные уравнения электростатики в интегральной форме. Теорема Остроградского — Гаусса и теорема Стокса. Энергия электрического поля. Плотность энергии электрического поля

Электрическое поле в диэлектриках

Полярные и неполярные молекулы. Электрический момент молекулы. Диполь во внешнем электрическом поле. Энергия диполя во внешнем электрическом поле. Момент сил, действующих на диполь

Поляризация диэлектрика. Свободные и связанные заряды. Поляризованность. Поверхностная плотность связанных зарядов и ее связь с вектором поляризованности. Поток вектора поляризованности. Теорема Гаусса для вектора поляризованности

Электрическая индукция. Теорема Гаусса для вектора электрической индукции. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Уравнения электростатики для диэлектриков в интегральной и дифференциальной формах. Электрическое поле заряженного шара из диэлектрика. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

Тема 2 Электрический ток

Проводники в постоянном электрическом поле

Носители электрического тока. Электростатическая индукция. Индуцированные заряды. Распределение зарядов в изолированном проводнике. Поверхностная плотность заряда. Постоянное электрическое поле в изолированном проводнике. Граничные условия на поверхности проводника. Электрическая емкость заряженного проводника. Емкость проводящего шара, окруженного однородным диэлектриком. Энергия заряженного проводника.

Конденсаторы. Напряжение. Емкость конденсатора. Плоский конденсатор. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля в плоском конденсаторе. Плотность энергии. Соединения конденсаторов.

Электрический ток

Ток проводимости и конвективный ток. Вектор плотности тока. Сила тока. Закон сохранения заряда. Закон Ома для участка цепи в дифференциальной и интегральной формах.. Соединения проводников.

Сторонние силы. Работа сторонних сил при переносе носителя тока. Электродвижущая сила. Напряжение на неоднородном участке цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Правила Кирхгофа и пример их применения. Закон Джоуля — Ленца в дифференциальной и интегральной формах. Мощность тока и удельная мощность тока.

Тема 3 Магнитное поле и электромагнитная индукция

Действие магнитного поля на заряды и токи

Магнитное поле. Магнитная индукция. Силовые линии магнитного поля. Сила Лоренца. Движение заряженной частицы в однородном и постоянном магнитном поле. Движение вдоль силовой линии. Движение по окружности. Зависимость радиуса окружности от скорости движения частицы. Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях. Эффект Холла.

Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент. Энергия контура. Момент сил

Постоянное магнитное поле в вакууме

Закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции. Магнитное поле кругового тока. Магнитная индукция в центре витка.

Поток и циркуляция вектора магнитной индукции. Основные уравнения теории постоянного магнитного поля в интегральной форме. Магнитное поле бесконечно длинного соленоида. Магнитное поле прямого тока. Взаимодействие токов.

Постоянное магнитное поле в веществе

Электрические токи в атомах и молекулах. Намагниченность вещества. Циркуляция вектора намагниченности.. Напряженность магнитного поля. Циркуляция вектора напряженности магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Основные уравнения теории постоянного магнитного поля в веществе

Электромагнитная индукция

Магнитный поток через поверхность, натянутую на контур. Закон Фарадея и правило Ленца. Электродвижущая сила индукции. Закон Фарадея и соответствующее ему уравнение Максвелла. Электродвижущая сила в проводнике, движущемся в магнитном поле.

Самоиндукция. Электродвижущая сила самоиндукции. Индуктивность контура. Цепь, состоящая из проволочной катушки и проводника. Зависимость силы тока в цепи от времени. Энергия магнитного поля в катушке. Вихревое электрическое поле в соленоиде. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля в заполненном веществом соленоиде. Плотность энергии магнитного поля. Токи Фуко. Взаимная индукция. Коэффициент взаимной индуктивности. Теорема взаимности. Коэффициент взаимной индуктивности двух соосных соленоидов. Способы измерения магнитной индукции.
Электромагнитные колебания

Квазистационарные токи. Гармонические колебания. Колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности. Вывод уравнения колебаний напряжения на обкладках конденсатора. Зависимости от времени силы тока в контуре, напряжения и заряда на обкладках конденсатора. Частота колебаний. Формула Томсона. Энергия колебательного контура. Закон сохранения энергии.

Комплексное сопротивление участка цепи. Последовательное и параллельное соединения участков цепи. Активное и реактивное сопротивления. Модуль и аргумент комплексного сопротивления. Мощность переменного тока. Генератор переменного тока.

Электромагнитное поле

Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Плотность тока смещения.

Электромагнитные волны

Волновое уравнение. Плоские электромагнитные волны. Уравнения Максвелла для плоской электромагнитной волны, распространяющейся в однородной среде вдоль одной из координатных осей. Плоская гармоническая электромагнитная волна. Волновой вектор. Вектор Умова-Пойнтинга. Интенсивность волны. Поляризация электромагнитной волны. Опыт Майкельсона. Независимость скорости света от движения источника. Эффект Доплера. Аберрация света. Отражение электромагнитной волны от границы раздела двух сред.

Раздел 4 «Оптика и элементы квантовой механики»

Тема 1 Геометрическая оптика.

Законы геометрической оптики. Принцип Гюйгенса и принцип Ферма. Вывод законов геометрической оптики. Скорость света и методы ее измерения. Отражение света от плоских и сферических зеркал.

Преломление на сферических поверхностях. Линзы. Погрешности оптических систем. Оптические приборы.

Элементы фотометрии. Фотометрические величины и их единицы. Закон освещенности. Фотометрия. Светосила объектива.

Тема 2 Волновая оптика

Интерференция

Сложение волн и колебаний. Амплитуда суммы двух гармонических колебаний. Интенсивность. Когерентность. Интерференция света от двух точечных источников. Интерференционная картина. Распределение интенсивности света на экране. Интерференция двух плоских волн. Интерференция света в тонких пленках. Интерферометры.

Дифракция

Принцип Гюйгенса — Френеля и принцип суперпозиции. Графический метод сложения гармонических колебаний. Дифракция света на круглом отверстии. Зоны Френеля. Дифракция света на диске. Дифракция Фраунгофера. Дифракция света на щели. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка как спектральный прибор.

Поляризация света

Эллиптическая и линейная поляризация электромагнитной волны. Волна, поляризованная по кругу. Естественный, поляризованный и частично поляризованный свет. Степень поляризации. Поляризация света при отражении и преломлении. Угол Брюстера. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Закон Малюса. Интерференция поляризованных лучей.

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

Дисперсия света. Электронная теория дисперсии.

Тема 3 Квантовая оптика

Тепловое излучение

Взаимодействие излучения с веществом и его характеристики. Энергетическая светимость. Испускательная способность. Поглощательная способность. Освещенность поверхности изотропным излучением. Плотность энергии излучения. Законы равновесного теплового излучения. Закон Кирхгофа. Формула Планка. Закон Стефана — Больцмана. Закон смещения Вина.

Фотоны

Фотоны. Импульс и энергия фотона. Фотоэффект. Вольтамперная характеристика вакуумного фотоэлемента. Законы фотоэффекта. Тормозное рентгеновское излучение. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева. Давление пучка света

Тема 4. Атомная физика

Боровская теория атома

Спектр излучения атома водорода. Формула Бальмера. Планетарная модель атома. Опыты Франка и Герца. Теория водородоподобного иона. Постулаты Бора. Скорость и радиус орбиты электрона. Спектр энергий электрона. Уровни энергии. Испускание и поглощение света атомом.

Корпускулярно-волновой дуализм. Фотоэффект и его законы. Тепловое излучение. Закон Вина. Закон Кирхгофа. Радиационное излучение.