5.3. Содержание разделов дисциплины «Физика», образовательные технологии
Лекционный курс
№
п/п
|
Наименование темы дисциплины
|
Трудоемкость (часы / зач. ед.)
|
Содержание
|
Формируемые компетенции
|
Результаты освоения
(знать, уметь, владеть)
|
Образовательные
технологии
|
ОФО
|
ЗФО
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
8
|
Тема 1.
|
Молекулярная физика. Термодинамика.
|
2/0,055
|
1/0,028
|
Физика как наука о фундаментальных законах природы. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Молекулярные силы. Отличия молекулярной структуры газов, жидкостей и твердых тел. Фазовые переходы. Аморфные тела, стеклообразное состояние, жидкие кристаллы, полимеры. Идеальный газ. Основные уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа и идеального кристалла. Распределение Больцмана. Сжижение газов. Диффузия в жидкостях. Вязкость жидкостей. Уравнение Ньютона. Закон Гагена-Пуазейля. Реологические свойства биологических жидкостей. Поверхностное натяжение жидкостей. Поверхностно-активные вещества (ПАВ), применение ПАВ в фармации. Давление под изогнутой поверхностью жидкости, формула Лапласа. Явление смачивания, краевой угол смачивания. Капиллярные явления. Механические свойства твердых тел: упругость, твердость, прочность. Физические основы измельчения твердых тел. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая идеальным газом при различных процессах. Изменение внутренней энергии и теплоемкости идеального газа в различных процессах, уравнение Майера. Теплоемкость идеального кристалла. Второе начало термодинамики. Термодинамическая вероятность и энтропия. Энтропия и теплообмен. Тепло-массоперенос. Уравнение диффузии, теплопроводности, вязкости. Применение в фармацевтических технологиях.
|
ОК-1
ПК-35
|
Знать: основные положения МКТ, модель идеального газа, микро- и макропараметры системы, изопроцессы в газах, газовые законы, число степеней свободы, количество теплоты, удельную теплоемкость, начала термодинамики, понятие цикла.
Уметь: графически представлять изопроцессы в газах, рассчитать работу газа в различных изопроцессах, показать ее графически, применять первое начало термодинамики к различным изопроцессам, рассчитывать КПД прямого и обратного циклов.
Владеть: навыками проведения физического лабораторного практикума по теме «Молекулярная физика и термодинамика»
|
Лекция
|
Тема 2.
|
Механические колебания и волны. Акустика.
Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
|
2/0,055
|
1/0,028
|
Периодические механические процессы в организме. Различные виды колебаний: свободные (затухающие и незатухающие), вынужденные и автоколебания. Уравнения колебаний. Сложное колебание и его гармонический спектр. Механические волны. Уравнение волны. Поток энергии и интенсивность волны. Эффект Доплера и его использование для медико-биологических исследований.
Акустика. Физические характеристики звука. Характеристики слухового ощущения и их связь с физическими характеристиками звука. Звуковые измерения. Аудиометрия. Шумомер. Физические основы звуковых методов исследования в клинике. Ультразвук. Источники и приемники ультразвука. Особенности распространения ультразвуковых волн. Применение ультразвука в диагностике. Действие ультразвука на вещество, клетки и ткани организма. Использование ультразвука для лечения.
|
ОК-1
ПК-36
ПК-37
ПК-48
|
Знать: колебания, их виды и характеристики, дифференциальные уравнения свободных и вынужденных колебаний, природу звука и его физические характеристики, физические основы звуковых методов исследования в клинике;
Уметь: решать прикладные задачи в области профессиональной деятельности;
Владеть: навыками звуковых методов исследования, построения векторных диаграмм; навыками проведения физического лабораторного практикума по теме «Колебания и волны»
Владеть: навыками проведения физического лабораторного практикума по теме «Механические колебания и волны»
|
Лекция
|
Тема 3.
|
Процессы переноса в биологических системах. Биомеханика.
|
2/0,055
|
|
ВнутреннеетВнутреннее трение (вязкость) жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Ламинарное течение вязкой жидкости в цилиндрических трубах. Формула Пуазейля. Гидравлическое сопротивление. Механические свойства биологических тканей. Кровь как неньютоновская жидкость. Влияние физических свойств эритроцитов на вязкость крови. Модели кровообращения. Диффузия в жидкости. Уравнение Фика. Уравнение диффузии для мембраны. Коэффициент проницаемости. Перенос ионов. Уравнение Нернста-Планка и его выражение для мембраны. Разновидности пассивного транспорта. Понятие об активном транспорте. Биоэлектрические потенциалы. Мембранные потенциалы и их ионная природа. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. Потенциал покоя. Механизм генерации и распространения потенциала действия.
|
ОК-1
ПК-36
ПК-37
|
Знать: биомеханику кровообращения, реологические свойства крови, модели кровообращения, биоэлектрогенез клетки: потенциал покоя и потенциал действия;
Уметь: применять полученные знания для решения задач, организовать свою самостоятельную работу по изучению основной и дополнительной литературы;
Владеть: навыками сбора и анализа информации.
|
Лекция
|
Тема 4.
|
Биоэлектрогенез. Электрические и магнитные свойства тканей и окружающей среды.
|
2/0,055
|
1/0,028
|
Электрический диполь. Электрическое поле диполя. Понятие о дипольном электрическом генераторе (токовом диполе) Представление об эквивалентном электрическом генераторе органов и тканей. Генез электрокардиограмм в рамках модели дипольного эквивалентного электрического генератора сердца. Активно-возбудимые среды и их свойства. Особенности распространения волн возбуждения в активно-возбудимой среде. Тау-модель распространения возбуждения в сердечной мышце. Трансформация ритма волн возбуждения в сердце. Непрерывная циркуляция волн возбуждения в миокарде, ревербератор.
Физические процессы, происходящие в тканях организма под воздействием токов и полей.
|
ОК-1
ПК-35
ПК-37
|
Знать: разновидности электромагнитного поля тела человека: частотный интервал, источники, датчики и способы картирования;
Уметь: по известным параметрам электрической активности органа рассчитать распределение электрического потенциала на поверхности тела человека и обратно;
Владеть: навыками работы с физическими приборами.
|
Лекция
|
Тема 5.
|
Электромагнитные колебания и волны.
|
2/0,055
|
|
Электрические колебания. Дифференциальные уравнения свободных электрических колебаний (незатухающих и затухающих). Импульсный сигнал и его параметры. Переменный ток. Природа емкостных свойств тканей организма. Импеданс тканей организма. Эквивалентная электрическая схема тканей организма. Оценка жизнеспособности и патологических изменений тканей и органов по частотной зависимости импеданса и углу сдвига фаз между током и напряжением. Электромагнитная волна. Уравнения электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Классификация частотных интервалов, принятая в медицине.
|
ПК-36
ПК-48
|
Знать: переменный ток, цепь переменного тока, импеданс цепи и тканей организма, классификацию частотных интервалов, принятых в медицине;
Уметь: оценивать жизнеспособность и патологические изменения тканей и органов по частотной зависимости импеданса и углу сдвига фаз между током и напряжением; строить векторные диаграммы переменного тока через резистор, катушку, конденсатор и в цепи переменного тока; пользоваться шкалой электромагнитных волн;
Владеть: навыками построения векторных диаграмм; навыками решения прикладных задач.
|
Лекция
|
Тема 6.
|
Оптика.
|
2/0,055
|
1/0,028
|
Волновая оптика. Интерференция и дифракция света. Интерферометры. Дифракционная решетка. Голография. Поляризация света. Поляриметрия. Применение в фармации. Поглощение и рассеяние света. Турбидиметрия. Нефелометрия. Рефрактометрия. Применение оптических методов в фармации. Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами и молекулами. Спектральный анализ. Применение в фармации. Радиоспектроскопия. Электронный парамагнитный резонанс. Спектры ЭПР, их связь со свойствами вещества. Ядерный магнитный резонанс. Спектры ЯМР, их связь со свойствами вещества.
|
ПК-35
ПК-36
|
Знать: основные понятия и законы геометрической и волновой оптики, физические основы использования теплового излучения для диагностики заболевания (термография), устройство аппаратуры светолечения и др.;
Уметь: применить полученные знания при исследовании биологических объектов: микроскопия, спектрометрия, рефрактометрия, поляриметрия;
Владеть: навыками сбора и анализа информации; навыками проведения физического лабораторного практикума по теме «Оптика»
|
Лекция
|
Тема 7.
|
Физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики.
|
4/0,11
|
|
Волновые свойства частиц. Дифракция электронов. Электронный микроскоп: понятие об устройстве, увеличении и пределе разрешения. Различные виды электронной микроскопии. Применение электронных микроскопов в биологии и медицине. Тепловое излучение тел. Характеристики теплового излучения. Черное тело. Серые тела. Закон Кирхгофа. Законы излучения черного тела. Излучение тела человека. Физические основы термографии. Использование термографии в диагностических целях.
Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Спектры поглощения молекул некоторых биологически важных соединений. Концентрационная колориметрия. Люминесценция. Различные виды люминесценции. Фотолюминесценция. Правило Стокса. Люминесцентный качественный и количественный анализ биологических объектов и его возможные применения в медицине. Люминесцентная микроскопия. Фотобиологические процессы, их первичные стадии и спектр действия. Квантовый выход и поперечное сечение фотохимических превращений молекул. Основы фотомедицины. Индуцированное излучение. Оптические квантовые генераторы (лазеры). Основные свойства лазерного излучения. Применение лазеров в медицине. Магнитный резонанс. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР) и его медико-биологические применения. ЯМР-томография (магниторезонансная томография). Рентгеновское излучение. Спектр тормозного излучения и его граница. Явления, возникающие при взаимодействии рентгеновского излучения с атомами вещества.
|
ОК-1
ПК-35
ПК-37
ПК-49
|
Знать: природу физических и физико-химических процессов, происходящих в организме человека, основные понятия и законы квантовой физики атомного ядра и элементарных частиц; размер, состав и заряд атомного ядра; массовое и зарядовое числа; основные типы ядерных реакций;
Уметь: решать прикладные задачи в области профессиональной деятельности, организовать свою самостоятельную работу по изучению основной и дополнительной литературы.
Владеть: навыками сбора и анализа информации.
|
Лекция
|
Тема 8.
|
Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.
|
2/0,055
|
|
Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом (основные явления, их характеристики, закон ослабления потока ионизирующего излучения). Физические основы применения ионизирующих излучений в медицине. Дозиметрия ионизирующего излучения. Поглощенная и экспозиционная дозы. Мощность дозы. Связь мощности экспозиционной дозы и активности радиоактивного препарата. Биофизические основы действия ионизирующих излучений на организм. Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза. Дозиметрические приборы. Защита от ионизирующих излучений.
|
ОК-1
ПК-35
ПК-37
|
Знать: источники ионизирующего излучения, взаимодействие ионизирующего излучения с веществом, элементы дозиметрии ионизирующего излучения;
Уметь: применять физические вопросы ионизирующего излучения для медицинских целей, решать прикладные задачи в области профессиональной деятельности;
Владеть: навыками сбора и анализа информации.
|
Лекция
|
Тема 9.
|
Элементы биофизики
|
2/0,055
|
|
Биологические мембраны, их функции, строение и физические свойства. Модельные липидные мембраны. Бислойные липидные мембраны (БЛМ). Липосомы. Применение в фармации и медицине. Транспорт веществ через биологические мембраны. Пассивный и активный транспорт. Виды пассивного транспорта. Проницаемость биомембран. Биопотенциалы. Биопотенциал покоя. Формула Нернста. Уравнение Гольдмана. Метод регистрации биопотенциалов. Биофизика нервного импульса. Потенциал действия и его свойства. Ионные каналы. Ионные токи при возбуждении клетки. Распространение возбуждения по нервному волокну. Моделирование в биофизике. Виды моделей. Моделей роста. Фармакокинетическая модель. Модель «хищник-жертва».
Термодинамика биосистем. Энергетический баланс организма. Стационарное состояние открытых систем. Уравнение Пригожина.
|
ОК-1
ПК-35
ПК-37
|
Знать: Биологические мембраны, их функции, транспорт веществ через биологические мембраны, биопотенциалы;
Уметь: применять полученные знания в дальнейшей профессиональной деятельности;
Владеть: навыками прочтения медико-биологической информации, навыками проведения физического лабораторного практикума по теме «Элементы биофизики»
.
|
Лекция
|
|
Итого
|
18/0,5
|
4/0,11
|
|
|
|
|
5.4. Практические и семинарские занятия, их наименование, содержание и объем в часах
Практические и семинарские занятия учебным планом не предусмотрены.
5.5 Лабораторные занятия, их наименование и объем в часах
№
п/п
|
№ раздела
дисциплины
|
Наименование
лабораторных работ
|
Объем в часах /
трудоемкость в з.е.
|
ОФО
|
ЗФО
|
1
|
Механические колебания и волны. Акустика.Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
|
Определение порога слышимости. Аудиометрия
|
2/0,055
|
|
2
|
Процессы переноса в биологических системах. Биомеханика.
|
Определение вязкости жидкости (плазмы крови) с помощью капиллярного вискозиметра, методом Стокса, с помощью ВК-4.
|
2/0,055
|
|
3
|
Электромагнитные колебания и волны. Медицинская электроника.
|
Исследование электрических колебаний с помощью самописца или осциллографа.
|
2/0,055
|
|
4
|
Процессы переноса в биологических системах. Биомеханика.
|
Определение поверстного натяжения жидкости методом отрыва капель и методом отрыва кольца.
|
2/0,055
|
|
5
|
Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.
|
Определение относительной активности радиоактивных препаратов с помощью счетчика частиц. Радиометр.
|
2/0,055
|
|
6
|
Физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики.
|
Устройство и использование спектрофотометра.
|
2/0,055
|
|
7
|
Ионизирующее излучение. Основы дозиметрии.
|
Дозиметрия ионизирующих излучений.
|
2/0,055
|
|
8
|
Элементы биофизики.
|
Турбидиметрическое изучение гемолиза эритроцитов.
|
2/0,055
|
|
9
|
Оптика.
|
Определение показателя преломления жидкости. Определение концентраций вещества в растворе с помощью рефрактометра.
|
2/0,055
|
2/0,055
|
10
|
Физика атомов и молекул. Элементы квантовой биофизики.
|
Хемилюминесцентный анализ биологически активных веществ.
|
2/0,055
|
|
11
|
Элементы биофизики.
|
Математическое моделирование (рост численности популяции микроорганизмов).
|
2/0,055
|
|
12
|
Молекулярная физика. Термодинамика.
|
Ультразвуковой диспергатор, его использование для приготовления суспензий и эмульсий.
|
2/0,055
|
2/0,055
|
13
|
Механические колебания и волны. Акустика.
Физические основы звуковых методов исследования в клинике.
|
Сложение гармонических колебаний. Теорема Фурье. Гармонический спектр.
|
2/0,055
|
2/0,055
|
14
|
Оптика.
|
Фотоэлектроколориметрическое определение концентрации растворов.
|
2/0,055
|
|
15
|
Оптика. Физика атомов и молекул.
|
Определение размеров эритроцитов с помощью дифракции лазерного луча.
|
2/0,055
|
|
16
|
Физика атомов и молекул.
|
Определение относительной активности радиоактивных препаратов с помощью счетчика частиц. Радиометр.
|
4/0,11
|
|
17
|
Элементы биофизики.
|
Математическое моделирование (фармакокинетическая модель).
|
2/0,055
|
|
|
итого
|
|
36/1
|
6/0,17
| |
