Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Дальневосточный государственный университет путей сообщения»
Институт Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей
полное наименование института/факультета
-
«УТВЕРЖДАЮ»
| Заведующий кафедрой
| «ФИЗИКА»
| Криштоп В.В.
| подпись, Ф.И.О.
| «_____» ____________ 2012г.
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины Физика__
полное наименование дисциплины
для направления подготовки (специальности) Строительство магистральных железных дорог. Управление техническим состоянием железнодорожного пути._ код и наименование направления подготовки
_______________________
(специальности)
Составитель (и) ст. преподаватель Дурова Л.Д.
учёная степень, должность, Ф.И.О.
Обсуждена на заседании кафедры Физика
полное наименование кафедры-разработчика
«__» ____________ 2012____ г., протокол № ___
Одобрена на заседании методической комиссии* Естественнонаучного_______
полное наименование института/факультета
института _________________________ «__» ____________ 2012____ г., протокол № ___
.
Одобрена на заседании методической комиссии** Института
полное наименование института/факультета
__ Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей
«__» ____________ 2012____ г., протокол № ___
2012 г. ДОПОЛНЕНИЯ И ИЗМЕНЕНИЯ
в _____________________________ внесены и одобрены на заседании кафедры
наименование документа ООП полное наименование кафедры
«___» _____________2012____ г., протокол № ___
В __
наименование документа ООП
______________________________________________________________________
полное наименование дисциплины (практики)
на 2012___ / 2013___ учебный год вносятся изменения: 1.
2.
3.
и т.д.
Заведующий кафедрой
______________________
подпись, Ф.И.О.
СОДЕРЖАНИЕ 1. виды и задачи профессиональной деятельности _________ 4 2. место дисциплины в структуре ООП____________________ 4 3. компетенции, формируемые в результате
обучения по дисциплине, в соответствии с ФГОС ВПО______ 4 4. проектируемые результаты обучения по дисциплине______ 4 5. межпредметные связи_________________________________ 5
6. трудоёмкость дисциплины
и её распределение по видам работ______________________5 7. модульное построение содержания учебного материала дисциплины___________________________________________6 8. используемые образовательные технологии _____________ 7
9. тематическое содержание курса________________________ 8 10. виды самостоятельной работы студентов и их состав_____ 22 11. формы текущего контроля знаний______________________33 12. вопросы к экзаменам, зачётам________________________ 48 13. примерный календарный план дисциплины______________ 49 14. перечень обязательной литературы _______________56
15. перечень дополнительной литературы _______________56 16. перечень наглядных и других пособий _______________60
ВИДЫ И ЗАДАЧИ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ФОРМИРУЕМЫЕ В ПРОЦЕССЕ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ ФИЗИКА:
Специалист по направлению подготовки (специальности) 271500.65 Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей готовится к следующим видам профессиональной деятельности:
производственно-технологическая;
научно-исследовательская
МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина «Физика» входит в базовый блок «Математического и естественнонаучного цикла» Б.2
Место дисциплины в структуре ООП. Дисциплина входит в базовую часть математического и естественнонаучного цикла.
Дисциплина является предшествующей для изучения следующих дисциплин: теоретическая механика, сопротивление материалов, электротехника.
КОМПЕТЕНЦИИ, ФОРМИРУЕМЫЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
Процесс изучения дисциплины «Физика» направлен на формирование элементов следующих компетенций:
способностью применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования/ПК-1/
способностью использовать знания о современной физической картине мира и эволюции Вселенной, пространственно-временных закономерностях, строении вещества для понимания окружающего мира и явлений природы/ПК-2/
владением основными методами, способами и средствами хранения и переработки информации, навыками работы с компьютером как средством управления информацией /ПК-5/
ПРОЕКТИРУЕМЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
В результате освоения дисциплины студент должен:
Знать: - физические основы механики, электричества и магнетизма физики колебаний и волн, квантовой физики, электродинамики, статистической физики и термодинамики, атомной и ядерной физики;
-фундаментальные понятия, законы и теории классической и современной физики.
Уметь: применять физические законы для решения практических задач.
Владеть: методами описания физических явлений и процессов, определяющих принципы работы различных технических устройств.
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ
Для изучения курса «Физики» необходимы знания по физике и математике в объеме средней школы, по высшей математике (Аналитическая и дифференциальная геометрия: метод координат, прямая линия, плоскость, элементы векторной алгебры; Математический анализ: производная и дифференциал, частная производная, комплексные числа и функции комплексной переменной, интегралы в комплексной области; Основы векторного анализа: векторная алгебра, теория поля; Гармонический анализ)
Курс является базовым для следующих дисциплин: строительные материалы, основы метрологии, инженерные системы зданий и сооружений (с основами электротехники.
ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ И ЕЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ПО ВИДАМ РАБОТ
6.1. для очной формы
Вид учебной работы
|
Всего
| Семестры
| 3
| 4
| З.Е.
| Часы
| З.Е.
| Часы
| З.Е.
| Часы
| Общая трудоёмкость дисциплины
| 8
| 288
| 4
| 144
| 4
| 144
| 1. Аудиторные занятия
|
| 128
|
| 64
|
| 64
| 1.1. Лекции
|
| 64
|
| 32
|
| 32
| 1.2.Лабораторные работы (Л Р)
|
| 64
|
| 32
|
| 32
| 1.3. Практических занятий
|
| 0
|
| 0
|
| 0
| 1.4. Самостоятельной работы
|
| 120
|
| 60
|
| 60
|
6.2. для заочной формы
Вид учебной работы
|
Всего
| Семестры
| 3
| 4
|
| Часы
|
| Часы
|
| Часы
| Общая трудоёмкость дисциплины
|
| 288
|
| 144
|
| 144
| 1. Аудиторные занятия
|
| 24
|
| 12
|
| 12
| 1.1. Лекции
|
| 12
|
| 6
|
| 6
| 1.2.Лабораторные работы (Л Р)
|
| 12
|
| 6
|
| 6
| 1.3. Практических занятий
|
| 0
|
| 0
|
| 0
| 1.4. Самостоятельной работы
|
| 264
|
| 132
|
| 132
|
МОДУЛЬНОЕ ПОСТРОЕНИЕ СОДЕРЖАНИЯ УЧЕБНОГО МАТЕРИАЛА ДИСЦИПЛИНЫ
ФИЗИКА(8 з.е.)
| 3 семестр
ФИЗИКА 1
(4 з.е.)
МОДУЛЬ 1
|
| 4семестр
ФИЗИКА 2
(4 з.е.)
МОДУЛЬ 2
|
|
Механика
| Термодинамика
| Статистическая
физика
| Электростатика
| Магнетизм
| Физика колебаний
и волн
| Оптика
Квантовая физика
|
МЕТОДЫ И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ОБУЧЕНИЯ
При преподавании курса физики используются как классические образовательные технологии (чтение лекций, закрепление материала через проведение практических и лабораторных занятий), так и инновационные образовательные технологии (чтение лекций с применением мультимедийных технологий, работа в малых группах, контекстное обучение.) Удельный вес интерактивных занятий должны составлять не менее 20 % от аудиторных занятий, при этом занятия лекционного типа не могут составлять более 40% . Семестр
| Вид занятия
(Л, ПР, ЛР)
| Используемые интерактивные образовательные технологии
| Количество
часов
| 1
| Л
| Мультимединые лекции, видеодемонстрации
| 32
| ПР
| Решение задач, видеозадачи
| 4
| ЛР
| Видеодемонстрации, компьютерная обработка результатов эксперимента
| 4
| 2
| Л
| Мультимединые лекции, видеодемонстрации
| 32
| ПР
| Решение задач, видеозадачи
| 4
| ЛР
| Видеодемонстрации, компьютерная обработка результатов эксперимента
| 4
| Итого:
| 80
|
ТЕМАТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ КУРСА
Для очного обучения
Курс лекций
Номер лекции
| Содержание занятия
| Образовательные
технологии
(в том числе активные и
интерактивные формы и методы обучения)1
| Кол-во
часов
| Номера разделов основных учебников
| 1 семестр
| 1
| Введение. Предмет физики. Роль физики в становлении научно-технического прогресса. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Применение физических знаний в технике. Основные единицы физических величин. Математический аппарат физики..
| А
(презентация слайдов)/
| 2
| 1[1]
| 2
| Кинематика материальной точки. Перемещение, скорость, ускорение. Координатная и векторная формы описания движения материальной точки. Движение по окружности. Угловые скорости, ускорение и их связь с линейными характеристиками.
| А
| 2
| 1[1]
| 3
| Динамика материальной точки. Законы Ньютона. Масса, сила как описание взаимодействий, импульс, импульс силы, фундаментальные взаимодействия. Силы в классической механике: силы трения, упругости, тяготения. Упругие деформация и напряжение. Закон Гука. Закон Всемирного тяготения. Закон Кеплера..
| А
| 2
| 2[1]
| 4
| Инерциальные и неинерциальные системы отсчета: Преобразования и принцип относительности Галилея. Кинематика относительного движения в неинерциональной системе отсчета. Силы инерции. Движение в неинерциональных системах отсчета, связанных с Землей. Ускорение свободного падения, силы тяжести, вес. Геофизические проявления сил инерции Кориолиса, центробежной силы инерции.
| А
| 2
| 2[1]
| 5
| Законы сохранения в механике: Понятие энергии. Формы энергии. Механическая энергия. Работа материальной точки, системы материальных точек. Понятие замкнутой системы. Внешние, внутренние силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциал и поле. Импульс системы материальных точек. Центр масс и закон его движения. Закон сохранения и изменения импульса. Момент импульса материальной точки и системы материальных точек. Момент силы. Закон сохранения и изменения момента импульса..
| А
| 2
| 3[1]
| 6
| Элементы гидро- и аэродинамики: Движение идеальной жидкости, поле скоростей, линии и трубки тока. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости, формула Пуазейля. Ламинарные и турбулентные потоки, число Рейнольдса.
| А
| 2
| 6[1]
| 7
| Элементы релятивисткой механики: Принцип относительности. Основные постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца, следствия преобразования Лоренца, Релятивистский закон сложения скоростей. Импульс и энергия в релятивисткой механике. Энергия покоя. Закон сохранения полной энергии..
| А
| 2
| 7[1]
| 8
| Кинетическая теория газов: основное уравнение МКТ; давление газа, средняя кинетическая энергия и средняя квадратичная скорость, идеальный газ, уравнение Клапейрона-Менделеева.
| А
| 2
| 8[1]
| 2 семестр
| 9
| Статистические и термодинамические методы исследования: Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Термодинамические методы исследования: метод потенциалов и метод циклов.
| А
| 2
| 9[1]
| 10
| Три начала термодинамики: Первое начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс. Тепловая машина. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия. Статистическое толкование второго начало. Теорема Нернста.
Явление переноса: теплопроводность, диффузия, вязкость
| А
| 2
| 9,10[1]
| 11
| Электростатика: Электрический заряд. Закон Кулона. Поле и напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Работа электростатического поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля. Электростатический закон Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей. Проводник в электрическом поле. Равновесие свободных зарядов. Цилиндр Фарадея. Поле вне и внутри проводника. Уравнения электростатики и Пуассона. Электроемкость проводников. Конденсаторы. Электростатическая индукция. Силы, действующие на заряженные проводники. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Электростатическая энергия заряженного шара. Энергия конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.
| А
| 2
| 11[1]
| 12
| Постоянный электрический ток: Проводники и изоляторы. Электрический ток. Условие существования тока. Электродвижущая сила. Закон Ома. Сопротивление проводников. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа для разветвлённой цепи. Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца
| А
| 2
| 12[1]
| 13
| Магнетики: Диа-, пара-, ферромагнетики.
| А
| 2
| 16[1]
| 14
| Магнетизм и электричество: Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого провода, кругового витка, тороида. Энергия витка с током во внешнем поле. Сила Лоренца и сила Ампера. Закон Ампера. Э.д.с. индукции. Самоиндукция. Э.д.с. вращающейся рамки. Собственная энергия тока и взаимная энергия двух токов. Объемная плотность энергии магнитного поля.
| А
| 2
| 14[1]
| 15
| Квазистационарные токи.
Цепи переменного тока. Генератор переменного тока. Движение проводника в магнитном поле. Токи Фуко. Спин эффект. Ток смещения
| А
| 2
| 15[1]
| 16
| Уравнения Максвелла: Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах и материальные уравнения. Векторный и скалярный потенциалы поля. Скорость распространения электромагнитных возмущений. Плотность энергии и плотность потока энергии, принцип относительности в электродинамике.
| А
| 2
| 17[1]
| 17
| Гармонические и ангармонические колебания. Гармонический и ангармонический осцилляторы: Маятник, груз на пружине, колебательный контур и т.д. Свободные затухающие колебания. Логарифмический декремент, добротность. Фазовая плоскость осциллятора. Вынужденные колебания осциллятора при синусоидальном воздействии. Процесс установления колебаний. Нелинейный осциллятор. ААвтоколебания. Обратная связь.
| А
| 2
| 18[1]
| 18
| Нормальные моды. Разложение в спектр: Колебания системы с n- степенями свободы. Нормальные моды. Колебания непрерывной струны. Ряды Фурье. Физический смысл разложения в спектр.
| А
| 2
| 18[1]
| 19
| Волновые процессы: Общие понятия о волнах: математическое описание
волны, различные виды и типы волн. Одномерное и трехмерное волновые уравнения. Продольные волны в твердом теле, упругие волны в газах и
жидкостях, волны на поверхности жидкости, электромагнитные волны. Кинематика волновых процессов. Фазовая скорость, поляризация, групповая скорость и дисперсия. Эффект Доплера. Вектор Пойнтинга
| А
| 2
| 19,20[1]
| 20
| Элементы геометрической оптики; элементы волновой оптики.
| А
| 2
| 21[1]
| 21
| Интерференция волн: Интерференция монохроматических волн. Квазимонохроматические волны и их интерференция. Интерферометры. Временное и спектральное рассмотрение интерференционных явлений.
| А
| 2
| 22[1]
| 22
| Дифракция волн: Принцип Гюйгенса – Френеля. Приближения Френеля и Фраунгофера. Дифракция Френеля. Дифракция на одной щели и на многих щелях. Дифракционная решетка. Дифракция Фраунгофера и спектральное разложение. Принцип голографии.
| А
| 2
| 2324 [1]
| 23
| Электромагнитные волны в веществе: Дисперсия, диэлектрическая проницаемость. Поглощение света. Поляризация волн при отражении. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления.
| А
| 2
| 24[1]
| 24
| Поляризация света
| А
| 2
| 25[1]
|
Практические занятия
Номер практического занятия
| Содержание занятия
| Образовательные
технологии
(в том числе активные и
интерактивные формы и методы обучения)1
| Кол-во
часов
| Номера разделов основных учебников
| 1 семестр
| 1
| Кинематика материальной точки.
| А
| 2
| 1[5], 1[7]
| 2
| Динамика материальной точки. Законы Ньютона.
| А
| 2
| 1[5], 1[7]
| 3
| Ускорение свободного падения, силы тяжести, вес.
| А
| 2
| 1[5], 1[7]
| 4
| Законы сохранения в механике:
| А
| 2
| 1[5]1, [9]
| 5
| Элементы гидро- и аэродинамики
| А
| 2
| 1[5] 1[9],
| 6
| Элементы релятивисткой механики:
| А
| 2
| 1[5], 1[7]
| 7
| Кинетическая теория газов
| А
| 2
| 1[5], 1[7]
| 8
| уравнение Клапейрона-Менделеева
| А
| 2
| 2[5], 1[9]
| 2 семестр
|
| Нет практических занятий
|
|
|
|
Лабораторные работы
Номер лаборатоной работы
| Содержание занятия
| Образовательные
технологии
(в том числе активные и
интерактивные формы и методы обучения)1
| Кол-во
часов
| Номера разделов основных учебников
| 3 семестр
| 1
| Определение ошибок измерения
| А
| 2
| 1[3]
| 2
| Центральный удар шаров
| А
| 2
| 1[3]
| 3
| Скамья Жуковского
| А
| 2
| 1[3]
| 4
| Измерение момента инерции с помощью маятника Обербека
| А
| 2
| [1]
| 5
| Изучение законов колебательного движения пружинного маятника
| А
| 2
| 1[3]
| 6
| Изучение затухающих колебаний физического маятника
| А
| 2
| 1[3]
| 7
| Определение модуля Юнга по изгибу стержня.
| А
| 2
| 1[3]
| 8
| Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости
| А
| 2
| 2[3]
| 4 семестр
| 1
| Измерение энтропии при нагревании и плавлении олова
| А
| 2
| 2[3]
| 2
| Определение коэффициента внутреннего трения вязкой жидкости по методу Стокса
| А
| 2
| 2[3]
| 3
| Определение удельной теплоёмкости твёрдого тела с помощью установки ФПТ1 – 8
| А
| 2
| 2[3]
| 4
| Измерение мощности, внутреннего сопротивления и КПД источника постоянного тока.
| А
| 2
| 3[3]
| 5
| Измерение температурного коэффициента сопротивления меди
| А
| 2
| 3[3]
| 6
| Снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода.
| А
| 2
| 3[3]
| 7
| Эффект Холла
| А
| 2
| 3[3]
| 8
| Исследование поляризованного света
| А
| 2
|
3[3]
| |