Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика»
Скачать 1.27 Mb.
|
Автор - составитель: Яскеляин Александр Всеволодович, к.т.н., с.н.с. Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика» составлен в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и на основании примерной учебной программы данной дисциплины в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки инженера железнодорожного транспорта по специальности 190701.65 Организация перевозок и управление на транспорте. Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин специальности и является обязательной для изучения. Данный учебно-методический комплекс рассмотрен и одобрен на заседании Учебно-методической комиссии РОАТ. Протокол №4 от 01.07.2011. Содержание Рабочая учебная программа по дисциплине ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK4Конспект лекций по дисциплине .ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.........................18Задание на контрольные работы ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK73Методические указания студентам ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK96Методические указания преподавателям ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.97Вопросы к зачету ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.98Экзаменационные вопросы ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK..99Экзаменационные билеты ЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎKЎK.101 1.1 Цели и задачи дисциплины Дисциплина "Физика" относится к блоку естественнонаучных дисциплин государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования и предназначена для студентов инженерных специальностей. Изучение дисциплины способствует развитию познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей, самостоятельности в приобретении новых знаний. Физика играет исключительно важную роль в теоретической подготовке специалистов различных специальностей. Решение физических задач способствует формированию у студентов инженерного мышления, без которого невозможна успешная работа на железнодорожном транспорте, промышленных предприятиях и в других отраслях народного хозяйства. В основе современной естественнонаучной картины мира лежат физические принципы и концепции. Физика составляет фундамент естествознания. Программа по дисциплине «Физика» входит в перечень основных программ подготовки инженеров железнодорожного транспорта. Она содержит вопросы фундаментального образования и развития личности. Программа дает панораму наиболее универсальных методов, законов и моделей современной физики, демонстрирует специфику рационального метода познания окружающего мира, формирует мировоззрение студентов и способствует физическому мышлению. Программа отражает современное состояние физики, в ней сочетаются макро- и микроскопические подходы к изучению этой науки. Порядок расположения материала соответствует современной структуре физики. Степень углубленного изучения отдельных разделов, содержание лекций, лабораторных занятий, самостоятельной работы определяются лектором с учетом количества часов, отведенных на изучение физики, специфики инженерного направления и особенностей лабораторной базы в филиалах университета. Элементы профессиональной направленности будущей деятельности инженеров отражаются в лабораторных занятиях, в задачах контрольных работ. Спецификой заочной формы обучения является самостоятельная, внеаудиторная, работа студентов над теоретическим курсом, поскольку отводимое на лекции учебное время используется на освещение узловых вопросов курса, наиболее сложных для усвоения разделов. В самостоятельную работу студентов входит подготовка к лабораторным занятиям, работа в дисплейном классе, выполнение 4-х контрольных работ и их защита, а также участие в текущих и предэкзаменационных консультациях. Контроль текущей работы студентов над курсом «Физика» осуществляется путем защиты лабораторных работ и тестирования по контрольным работам, получения зачетов и сдачи экзаменов по двум разделам. Данная программа построена в соответствии с требованиями Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования на основании примерной программы дисциплины "Физика" Министерства образования Российской Федерации, принятой 08.12.2000 г. Представляемый курс включает следующие разделы: "Физические основы механики", "Электричество и магнетизм", "Колебательные и волновые процессы", “Оптические процессы”, "Элементы атомной физики и квантовой механики", "Статистическая физика и термодинамика" и отражает современное состояние физики и её приложений. 1.2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Знания и навыки, полученные при изучении дисциплины «Физика» дают возможность студентам изучать все последующие дисциплины учебного плана на качественно более высоком уровне. Согласно Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника предполагают, что в результате изучения дисциплины «Физика» у студента формируются представления: • о фундаментальном единстве естественных наук; незавершенности естествознания и возможности его дальнейшего развития; • о дискретности и непрерывности в природе; • о динамических и статистических закономерностях в природе; • о вероятности как объективной характеристике природных систем; • о соотношении эмпирического и теоретического в познании; • о состояниях в природе и их изменениях со временем; • об индивидуальном и коллективном поведении объектов в природе; • о времени в естествознании; • о новейших открытиях естествознания, перспективах их использования. В ходе изучения дисциплины «Физика» должны быть сформированы знания и умения их использовать: • фундаментальные понятия, законы, модели классической и современной физики; • методы теоретического и экспериментального исследования в физике; • приемы оценки численных порядков величин, характерных для различных разделов естествознания; • фундаментальные законы физики, лежащие в основе работы современных средств связи. 1.3. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ Форма обучения ЁC ЗАОЧНАЯ № п/пВид учебной работыЧасыЛекции4Лабораторные работы12Контрольные работы (количество)2Самостоятельная работа84Зачет (количество)1Экзамен (количество)1ВСЕГО ЧАСОВ НА ДИСЦИПЛИНУ100 4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ 4.1 Содержание курса 1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ Предмет физики. Физические законы. Физическая величина, ее свойства (численное значение, знак, размерность название единиц, векторность), методы отображения этих свойств, особенность математических операций (при скалярных, векторных величинах). Физические модели. Система единиц СИ, внесистемные единицы измерений. Системы отсчета, системы координат. Кинематика поступательного и вращательного движения. Основные параметры кинематики. Законы динамики, инерциальные и неинерциальные системы отсчёта. Сила, импульс. неинерциальные силы: центробежная сила Кориолиса. Сила трения. Проявление сил в технике. Роль центробежных сил во вращающихся элементах технических устройств. Законы сохранения. Упругий, неупругий удары. Аналоги динамики вращательного движения. Гидростатика. Закон Архимеда. Основы гидро- и газодинамики (модели идеальных жидкостей и газов; реальные жидкости и газы - движение их и в них). Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости Ламинарные и турбулентные потоки. Число Рейнольдса. Применение в технике законов гидростатики и гидродинамики. Применимость законов классической механики, особенности релятивистской механики. 2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ Электрический заряд. Электрическое поле, его параметры. Магнитное поле и способы его получения. Законы Кулона, БиоЁCСавараЁCЛапласа. Диэлектрики в электрическом поле. Диполи и дипольный момент. Теорема Гаусса и применение ее для заряженных плоскостей, сфер. Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Электризация, ее проявление в технологических процессах. Постоянный ток и его законы. Проявления тока (тепловое, электролитическое, магнитное). Закон Лоренца. Закон Ампера. Поведение рамки с током во внешнем магнитном поле. Закон электромагнитной индукции и его следствия. Генератор переменного тока. Переменный ток и его основные закономерности. Резистор, катушка индуктивности, конденсатор в цепи переменного синусоидального тока. Электрические и магнитные поля в веществе. Диа-, пара- и ферромагнетики. Явление перемагничивания, гистерезис. Роль катушки с сердечником в технических устройствах. Элементы теории Максвелла. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн и особенности различных диапазонов. Электропроводность твердых тел. Полупроводники. Электронная и дырочная проводимости, р-n переход. Понятие об устройстве и принципе работы диода, транзистора, интегральной схемы.. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Токи в газах. Ионизация газов. Газоразрядная плазма. Токи в электролитах. Закон Фарадея. Химические источники тока. Гальванические элементы, аккумуляторы. Контактные явления. Природа света: волновая, квантовая (понятие волны, кванта и их параметры). Интерференция, дифракция, поляризация света. Преобразование световой энергии в электрическую. Фотоэдс. Оптические явления в атмосфере Земли. 3. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. Уравнение свободных колебаний модельных систем (математический маятник, груз на пружине, жидкость в сообщающихся сосудах), кинематика, динамика колебательного движения, сложение колебаний, затухающие колебания, явление резонанса. Вибрационные явления, применение их в технических устройствах технологических процессов. Уравнение идеальной волны, основные характеристики волн. Продольные и поперечные волны. Принцип суперпозиции волн. Явление интерференции. 4. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Модель идеального газа. Уравнение Клапейрона - Менделеева и изопроцессы. Давление, температура, кинетическая энергия частицы - взаимосвязь между ними. Распределение молекул идеального газа по скоростям и в поле потенциальных сил (распределение Больцмана). Барометрическая формула. Внутренняя энергия, работа, теплота. Первое начало термодинамики и следствия из него. Циклы (Карно, реальный цикл, циклы Отто, Дизеля), их коэффициенты полезного действия. Второе начало термодинамики. Понятие энтропии. Границы применимости II закона термодинамики. Представление о термодинамики открытых систем. Роль законов термодинамики в природных процессах (элементы термодинамики открытых систем). Силы молекулярного взаимодействия. Реальные газы. Уравнение Ван дер Ваальса. Переход из газообразного состояния в жидкое. Критические параметры. Испарение и кипение жидкости. Насыщенный пар. Точка росы. Поверхностное натяжение жидкости. Капиллярные явления. Твердые тела. Кристаллическая решетка. Дефекты кристаллической решетки Фазовые переходы. Смеси, сплавы. 5. АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. Строение атома, ядра, нуклона. Типы фундаментальных взаимодействий. Соотношение неопределенностей. Атом водорода в квантово-механической теории. Виды радиоактивности. Единицы измерения радиоактивности и способы ее измерения. Ядерные реакции, цепная реакция, управляемые и неуправляемые реакции. Атомная бомба, атомная электростанция. Ядерная реакция синтеза. Проблема получения управляемой термоядерной реакции. Элементарные частицы. Естественная радиоактивность Земли. Космические излучения. Основные этапы эволюции Вселенной. Возраст Вселенной, ее известные размеры, состав Вселенной. Методы исследования Вселенной. 4.2. Распределение часов по темам и видам учебной работы № п\пТемаВид работы в часахЛКЛБСРСФизические основы механики0,5215Электричество и магнетизм0,5215Физика колебаний и волн1215Квантовая оптика1215Статистическая физика и термодинамика1424Итого41284 4.3 Требования к знаниям и умениям студентов. 1. Раздел «Физические основы механики» ѓ{ требования к знаниям и умениям студентов. Студенты на качественно новом уровне, по сравнению со школьным, должны усвоить основные понятия и законы механики поступательного и вращательного движения материальной точки и твёрдого тела, законы сохранения механической энергии, импульса, момента импульса. Студенты учатся применять основные физические законы механики в физической лаборатории и при самостоятельном решении задач. Литература: [1 ЁC 4]. ѓ{ виды самостоятельной работы студентов. Проработка лекционного материала, соответствующих разделов в учебниках. Решение задач по каждой теме и подготовка к контрольной работе. Проработка методических указаний к лабораторным работам по физике в процессе подготовки к их выполнению и защите. Обсуждение проблемных вопросов с преподавателями в рамках индивидуальных занятий. 2. Раздел «Электричество и магнетизм» ѓ{ требования к знаниям и умениям студентов. Студенты на качественно новом уровне, по сравнению со школьным, усваивают основные понятия электростатики, электродинамики и магнетизма. Знакомятся с новыми для них фундаментальными понятиями, законами, теоремами, эффектами, такими, например, как диполь, вектор электрического смещения, теорема Гаусса, пьезоэффект, закон Ома в дифференциальной форме, закон Ома для участка цепи, содержащего э. д. с., правила Кирхгофа, контактная разность потенциалов. Студенты получают представления о новых для них материалах, таких как сегнетоэлектрики, электреты, более детально знакомятся с различными видами газовых разрядов. На качественно новом уровне учатся пользоваться законом Ампера, определять направление и величину силы Лоренца, величину механического момента, действующего на рамку с током в магнитном поле. Знакомятся с существующими представлениями о свойствах электромагнитного поля и об особенностях взаимного превращения электрического и магнитных полей, о токе смещения, о вихревом электрическом поле, свойствах электромагнитного поля, знакомятся с системой уравнений Максвелла, эффектом Холла. Кроме того, студенты приобретают навыки пользоваться целым рядом новых для них законов и теорем: законом Био-Савара-Лапласа, теоремой Гаусса для магнитных полей, законом полного тока и др. Литература: [1 ЁC 4]. ѓ{ виды самостоятельной работы студентов: Проработка лекционного материала, соответствующих разделов в учебниках. Решение задач по каждой теме и подготовка к контрольной работе. Проработка методических указаний к лабораторным работам по физике в процессе подготовки к их выполнению и защите. Обсуждение проблемных вопросов с преподавателями в рамках индивидуальных занятий. 3. Раздел «Физика колебаний и волны» ѓ{ требования к знаниям и умениям студентов. Студенты на качественно новом уровне, по сравнению со школьным, осваивают основные явления и понятия раздела. Детально разбирают вопросы кинематики и динамики свободных незатухающих и затухающих колебаний, вынужденных колебаний, явления резонанса, рассматривая в качестве примеров колебания пружинного, математического и физического маятников, электромагнитные колебания в колебательном контуре. Получают представление о резонансе напряжений и токов. Разбирают случаи сложения гармонических колебаний одного направления и сложение взаимно-перпендикулярных колебаний, модуляцию колебаний, получение фигур Лиссажу. При рассмотрении электромагнитных волн вводится представление о векторе Умова-Пойнтинга. Разбирают особенности стоячих механических и электромагнитных волн. Студенты учатся приводить примеры использования в технике волновых оптических явлений, объяснить принцип работы световодов, интерференционной оптики, дифракционных решеток, поляризационных фильтров, применить знания к объяснению особенностей распространения света в разных средах, изложить физические основы голографии. Студенты приобретают представление о том, что фотоны видимого света являются порциями энергии, испускаемой атомами при переходе электронов из одного энергетического состояния в другое (теория Бора). Кроме того, учащиеся должны уметь приводить примеры применения квантово-оптических явлений на практике. Литература: [1 ЁC 3, 5 ЁC 8, 10 ЁC 19]. ѓ{ виды самостоятельной работы студентов. Проработка лекционного материала и соответствующих разделов в учебниках. Решение задач по каждой теме и подготовке к контрольной работе. Проработка методических указаний к лабораторным работам по физике в процессе подготовки их выполнению и защите. Обсуждение проблемных вопросов с преподавателями в рамках индивидуальных занятий. |
Добавить документ в свой блог или на сайт
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «физика» Маллабоев У. М. Физика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 050100. 62 Педагогическое образование,... | | Учебно-методический комплекс ростов-на-Дону 2009 Учебно-методический... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Адвокатская деятельность и адвокатура» разработан в соответствии с образовательным стандартом... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины (ЕН. Ф. 03) Физика Данный учебно-методический комплекс разработан в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта высшего... |  | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Медиапсихология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Методы оптимальных решений» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных, практических и лабораторных... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «судебная медицина» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Макроэкономика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Искусствоведение» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... | | Примерная структура, состав и содержание учебно-методического комплекса... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Социология рекламной деятельности» составлен в соответствии с требованиями Государственного... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психофизиология» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы нейропсихологии» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психодиагностика» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Основы патопсихологии» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «земельное право» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов очной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий, рекомендации... | | Учебно-методический комплекс по дисциплине «Психология семьи» Учебно-методический комплекс предназначен для студентов заочной формы обучения, содержит план лекционных и практических занятий,... |
