Рабочая программа дисциплины физика направление: 09. 03. 02 Информационные системы и технологии

7. Перечень информационных технологий

При осуществлении образовательного процесса по дисциплине используются стандартные программы Microsoft Office, применяется компьютерное тестирование в оболочке ЧГПУ «Клиент рейтинговой системы». При выполнении лабораторных работ на оборудовании фирмы «Научные развлечения» используется набор программ, входящий в комплект данного оборудования.

8. Описание материально-технической базы

Лекционная аудитория оснащена мультимедийным комплексом, демонстрационным оборудованием по всем разделам физики.

Лаборатория «Механика»: аналитические весы, набор разновесов, секундомер, машина Атвуда, маятник физический, пружина, цилиндр с глицерином, маятник Обербека, штангенциркуль, микрометр, технические весы, штатив, микроскоп, набор грузов, электромагнит, секундомер автоматический, маятник математический, термометр, баллистический маятник, желоб металлический на штативе, стержень металлический на опорах, набор демонстрационный «Механика», компьютерный измерительный блок, набор демонстрационный «Вращательное движение», лабораторный комплекс ЛКМ – 5, лабораторный комплекс ЛКМ – 6.

Лаборатория «Молекулярная физика»: электроплитки, штативы, колбы, термометры, весы, насос, манометр, барометр, психрометр, установки для измерения вязкости воды и воздуха, лабораторные комплексы ЛКТ – 1, ЛКТ – 5, ЛКТ – 7, ЛКТ – 9.

Лаборатория «Электричество»: компьютер DAEWOO, вольтметр универсальный В7–16, генератор звуковой, выпрямитель В–24, вольтметр универсальный В7–21, магазин сопротивлений Р33, гальванометр демонстрационный, гальванометр баллистический, реостат, вольтамперметр, мост реохордный, тангенсгальванометр, магазин емкостей, источник тока ВС4–12, плитка электрическая, миллиамперметр, милливольтметр П1, милливольтметр В3–48, вольтметр М195/1, магазин сопротивлений Р583, потенциометр постоянного тока ПП–63, стенды МФЛЭМ – 1.

Лаборатория «Оптика. Квантовая физика»: вольтметр универсальный В7–26, измеритель теплоемкости ИТ–С, лазер газовый ЛГН–215, магазин сопротивлений Р4830/2, микроскоп горизонтальный МГ1, микроскоп поляризационный МИН8, микроскоп стереоскопический МБС–9, мост переменного тока Р–5079, осциллограф двухлучевой С1–17, полярископ ПСК–500, универсальный источник питания, фотоэлемент СЦВ, фотоэлемент ЦГ, выпрямитель ВУП–2М, выпрямитель В–24, микроамперметр, вольтамперметр, оптическая скамья, набор светофильтров, пирометр «Промiнь», лазер гелий-неоновый, поляроид, дифракционная решетка, микровольтмикроамперметр Ф116/1, собирающая линза, рассеивающая линза, скамья Глазырина, набор линз, зрительная труба, микроскоп с набором окуляров, набор стеклянных пластинок, шайба Гартля, поляриметр круговой СИ–3, рефрактометр, установки «Изучение фотоэффекта», «Опыт Франка-Герца».

9. Иные сведения и материалы

9.1. Интерактивная форма занятий и технологии обучения

При выполнении различных видов работ в ходе изучения дисциплины «Физика» используются следующие образовательные технологии: технология модульно-рейтингового обучения, технология индивидуального обучения, технология группового взаимодействия, информационные технологии.

Процент интерактивных занятий от объема аудиторных занятий: 29%.

№ п/п	Тема	Виды учебной работы	Образовательные технологии
	Измерение плотности твердого тела правильной геометрической формы	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение законов динамики (в соответствии с темой)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение механических колебаний (в соответствии с темой)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Измерение температуры тела, градуировка термометра.	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение последовательного и параллельного соединений электрической цепи	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение явлений электричества (в соответствии с темой)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение явления электромагнитной индукции (в соответствии с темой)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Геометрическая оптика	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Волновая оптика	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента, обработка результатов, защита работы
	Изучение явления фотоэффекта (в соответствии с темой работы)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента (в т.ч. с использованием компьютера), обработка результатов, защита работы
	Изучение законов теплового излучения	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента (в т.ч. с использованием компьютера), обработка результатов, защита работы
	Изучение явлений в атомах (в соответствии с темой работы)	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента (в т.ч. с использованием компьютера), обработка результатов, защита работы
	Изучение волновых свойств вещества	Лабораторная работа	Самоконтроль, взаимообучение, проведение эксперимента (в т.ч. с использованием компьютера), обработка результатов, защита работы
	Использование атомной энергии и продукции предприятий атомной отрасли	Семинар	Защита реферата (публичное представление результата учебного исследования)

9.2. Критерии оценивания индивидуальных заданий и выполнения лабораторных работ

Лабораторная работа		Индивидуальное задание (за задачу)
Операции	Кол-во баллов	Операции	Кол-во баллов
Допуск: название работы, приборы, материалы основные этапы проведения работы теоретическое обоснование ожидаемых результатов дополнительные вопросы	1-2	Запись условия, грамотный чертеж (если необходимо), СИ Запись основных формул, описывающих физические явления и необходимых для решения данной задачи	1
Проведение работы самостоятельность оформление	1	Вывод конечной формулы (проверка размерности, если необходимо)	1
Защита работы интерпретация результатов, объяснение закономерностей, применение контрольные вопросы	1-2	Правильные математические вычисления	1
ИТОГО (МАХ)	5	ИТОГО (МАХ)	3

9.3. Примерные задачи для дополнительного решения в ИДЗ

Раздел 1.

1. 
   Два тела, массы которых соответственно равны 1 кг и 2 кг, скользят по гладкому горизонтальному столу навстречу друг другу под углом 90°. Скорость первого тела 3 м/с, второго – 6 м/с. Какое количество теплоты выделится, когда они столкнутся и будут двигаться дальше, сцепившись вместе?
   
2. 
   Брусок массой m₁= 500 г соскальзывает по наклонной плоскости высотой h = 0,8 м, выезжает на горизонтальную поверхность и сталкивается с лежащим на ней неподвижным бруском массой m₂= 300 г. Считая удар центральным и абсолютно упругим, определите кинетическую энергию второго бруска после столкновения. Трением при движении пренебречь.
   
3. 
   Начальная скорость снаряда, выпущенного из пушки вверх, равна 200 м/с. В точке максимального подъема снаряд разорвался на два одинаковых осколка. Первый упал на землю вблизи точки выстрела, имея скорость в 2 раза больше начальной. Второй поднялся до высоты 4 км. Каково отношение масс m₁/m₂ этих осколков? Сопротивлением воздуха пренебречь.
   
4. 
   Кусок пластилина сталкивается со скользящим навстречу по горизонтальной поверхности стола бруском и прилипает к нему. Скорости пластилина и бруска перед ударом направлены противоположно и равны v_пл = 15 м/с и v_бр = 5 м/с. Масса бруска в 4 раза больше массы пластилина. Коэффициент трения скольжения между бруском и столом μ = 0,17. На какое расстояние переместятся слипшиеся брусок с пластилином к моменту, когда скорость уменьшится на 30%?
   

Раздел 4.

1. Полый положительно заряженный шарик массой m = 0,4 г движется в горизонтальном однородном электрическом поле напряженностью Е = 500 кВ/м из состояния покоя. Траектория шарика образует с вертикалью угол α = 45º. Чему равен заряд шарика?

2. На рисунке показана электрическая цепь, содержащая источник тока ε (с внутренним сопротивлением r), два резистора сопротивлением R, конденсатор ёмкостью С, ключ К, а также амперметр и вольтметр. Как изменятся показания амперметра и вольтметра в результате замыкания ключа К?

3. Катушка из n = 100 витков провода надета на полосовой постоянный магнит площадью поперечного сечения 2 см². Концы катушки соединены с гальванометром, измеряющим количество протекающего электрического заряда. Электрическое сопротивление катушки R = 20 Ом, электрическое сопротивление гальванометра r = 480 Ом. Определите магнитную индукцию у полюса магнита, если при быстром удалении магнита из катушки в цепи катушки протекает электрический заряд 20 мкКл.

4. В идеальном колебательном контуре амплитуда силы тока в катушке индуктивности I_m = 5 мА, а амплитуда напряжения на конденсаторе U_m = 2,0 В. В момент времени t сила тока в катушке I = 3 мА. Определите напряжение на конденсаторе в этот момент.

Раздел 7.

1. На дифракционную решетку с периодом d = 0,01 мм нормально к поверхности решетки падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны  = 600 нм. За решеткой, параллельно ее плоскости, расположена тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием f = 5 см. Чему равно расстояние между максимумами первого и второго порядков на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы?

Раздел 8.

1. Для увеличения яркости изображения слабых источников света используется вакуумный прибор – электронно-оптический преобразователь. В этом приборе фотоны, падающие на катод, выбивают из него фотоэлектроны, которые ускоряются разностью потенциалов 15 кВ и бомбардируют флуоресцирующий экран, рождающий вспышку света при попадании каждого электрона. Длина волны для света от источника 820 нм, а для света, излучаемого экраном, 410 нм. Во сколько раз прибор увеличивает энергию светового излучения, падающего на катод. Считать, что один фотоэлектрон рождается при падении на катод в среднем k = 10 фотонов. Работу выхода электронов принять равной 1 эВ. Считать, что энергия электронов переходит в энергию света без потерь.

2. При облучении металла светом с длиной волны 245 нм наблюдается фотоэффект. Работа выхода электрона из металла равна 2,4 эВ. Рассчитайте величину напряжения, которое нужно приложить к металлу, чтобы уменьшить максимальную скорость вылетающих фотоэлектронов в 2 раза.

3. Алюминиевый шарик радиусом r = 3 мм освещают ультрафиолетом с длиной волны λ = 236 нм. Работа выхода электронов из алюминия равна А_вых = 4,25 эВ. Какое максимальное число фотоэлектронов сможет испустить этот шарик?

4. Фотон рассеялся под углом 120º на покоившемся свободном электроне, в результате чего электрон получил кинетическую энергию Т = 0,45 МэВ. Найдите энергию фотона до рассеяния.

Раздел 9.

1. Электрон находится в одномерной прямоугольной потенциальной яме шириной L с бесконечно высокими стенками. Определите вероятность обнаружения электрона: 1) в интервале < х < ямы, если электрон находится в возбужденном состоянии (n = 3); 2) в средней трети ямы, если электрон находится в возбужденном состоянии (n = 2).

2. Какова длина волны де Бройля у самых медленных фотоэлектронов, вырванных из атома водорода фотонами головной линии серии Лаймана, испущенными ионами Не+?

Раздел 10.

1. Образец, содержащий 1 мг полония-210 помещен в калориметр с теплоемкостью 8 Дж/К. На сколько поднимется температура в калориметре за 1 час, если полоний испытывает α-распад?

9.4. Примерные темы для подготовки сообщения

Раздел 1

• 
  Законы Кеплера, обобщение Ньютоном законов Кеплера
  
• 
  Значение сил трения в природе и технике
  
• 
  Виды равновесия тел. Условия равновесия твердого тела
  
• 
  Простые механизмы в растительном мире
  
• 
  Эффект Джанибекова
  
• 
  Вязкое трение и его учет в технике
  

Раздел 2

• 
  Понятие о спектрах гармонического (спектрального) анализа
  
• 
  Биения
  
• 
  Эффект Доплера в акустике
  
• 
  Инфразвук и его применение
  
• 
  Ультразвук и его применение
  

Раздел 3

• 
  История открытия закона сохранения энергии
  
• 
  Третье начало термодинамики. Тепловая смерть Вселенной
  
• 
  Понятие о самоорганизации
  

Раздел 4

• 
  Электрический ток в газах: виды разрядов и их использование
  
• 
  Электрический ток в жидкостях. Электролиз и его применение
  
• 
  Пьезоэлектрики (прямой и обратный пьезоэффект); пироэлектрики, электреты.
  

Раздел 5

• 
  Масс-спектрограф и циклотрон
  
• 
  Эмиссионные явления и их применение.
  
• 
  Применение электромагнитной индукции.
  

Раздел 6

• 
  Тепловидение и тепловизоры. Приборы ночного видения
  
• 
  Телескопы на Земле и в космосе
  
• 
  Принцип работы микроволновой печи
  
• 
  Ультрафиолетовое излучение в медицине и технике
  

Раздел 7

• 
  Цветное зрение
  
• 
  Бинокулярное зрение
  
• 
  Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея
  
• 
  Понятие о голографии
  
• 
  Оптические иллюзии
  
• 
  Эффект Доплера в оптике, астрономии
  

Раздел 9.

• 
  Э. Резерфорд: судьба ученого
  
• 
  Периодическая система элементов Д.И. Менделеева с точки зрения квантовой физики
  
• 
  Туннельный эффект и его открыватель
  
• 
  История лазера.
  

Раздел 10.

• 
  Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц
  
• 
  Классификация элементарных частиц
  
• 
  Жизнь и творчество И.В. Курчатова
  
• 
  Токамаки: вчера, сегодня, завтра
  

9.5. Темы рефератов по вопросу использования атомной энергии и продукции предприятий атомной отрасли и критерии оценивания реферата

1. 
   Радиоуглеродный метод геохронологии.
   
2. 
   Использование метода «меченых атомов» в промышленности и сельском хозяйстве.
   
3. 
   Естественная и искусственная радиоактивность.
   
4. 
   Использование радионуклидов и нейтронов для исследовательских целей в науке и технике.
   
5. 
   Использование радионуклидов и нейтронов для диагностики и лечения.
   
6. 
   Принцип действия ядерного реактора на медленных нейтронах; на быстрых нейтронах.
   
7. 
   Ядерные реакции синтеза. Проблема управляемого термоядерного синтеза.
   
8. 
   Мирный атом и военный атом.
   
9. 
   Объекты атомной отрасли в Челябинской области.
   
10. 
    Становление отечественной ядерной отрасли.
    
11. 
    Экологические проблемы ядерной энергетики.
    
12. 
    Атомные электростанции и биосфера.
    
13. 
    Южноуральская АЭС: история, проблемы и перспективы создания.
    
14. 
    Воздействие радиации на ткани живого организма.
    
15. 
    Накопление радиоактивных элементов в организме человека.
    
16. 
    Воздействие альфа-, бета-, гамма- излучения на организм человека.
    
17. 
    Меры очищения организма от радионуклидов.
    
18. 
    Меры безопасности работы современных атомных реакторов.
    
19. 
    Проблема захоронения радиоактивных отходов.
    
20. 
    Количественная оценка биологического действия ионизирующего излучения. Эквивалентная доза.
    
21. 
    Применение ядерных технологий в медицине и здравоохранении.
    
22. 
    Атомный ледокольный флот России.
    
23. 
    Трансурановые элементы в таблице Менделеева.
    
24. 
    Естественная радиоактивность и ее влияние на биосферу.
    
25. 
    Ядерные технологии в исследовании космического пространства.
    

Литература: [1, 2, 6-8, 12, 18-23, 1*, 4*, 6*], самостоятельный поиск литературы, в т.ч. в сети Интернет. Требования к оформлению реферата соответствуют требованиям к оформлению курсовой работы («Положение о курсовой работе» см. на сайте ЧГПУ).

При выставлении оценки за реферат суммируются набранные баллы по перечисленным критериям.

Критерий	Максимальный балл
Полнота раскрытия темы	3
Творческий подход и самостоятельность в анализе, обобщениях, выводах	3
Полнота охвата первоисточников и научной, научно-популярной литературы	3
Научный стиль изложения	3
Соблюдение требований к оформлению реферата	3
ИТОГО (МАХ)	15

9.6. Обобщенные планы изучения явлений, законов, величин, теорий
Данные обобщенные планы могут быть использованы студентом при подготовке к защите лабораторной работе, при подготовке к семинарским занятиям. Приведенные обобщенные планы разработаны доктором педагогических наук, академиком РАО, профессором ЧГПУ Усовой А.В.

Обобщенный план изучения явления:

1. 
   Внешние признаки явлений (признаки, по которым обнаруживается явление).
   
2. 
   Условия, при которых протекает явление.
   
3. 
   Связь данного явления с другими.
   
4. 
   Факторы, оказывающие влияние на протекание явления.
   
5. 
   Величины, количественно характеризующие явление.
   
6. 
   Примеры практического использования явления.
   
7. 
   Способы предупреждения вредных воздействий явления на человека и окружающую среду.
   

Обобщенный план изучения закона:

1. 
   Связь между какими явлениями или величинами выражает закон.
   
2. 
   Формулировка закона.
   
3. 
   История открытия закона (как следствие из теории или на основе эксперимента).
   
4. 
   Объяснение закона на основе теории.
   
5. 
   Опыты, подтверждающие справедливость закона.
   
6. 
   Границы применимости закона.
   
7. 
   Примеры использования закона на практике.
   

Обобщенный план изучения величины:

1. 
   Что характеризует данная величина (свойство тел или явление).
   
2. 
   Единицы величины в СИ.
   
3. 
   Способы измерения величины: а) прямые, б) косвенные.
   
4. 
   Наибольшие значения величины (по имеющимся табличным данным или зафиксированные в природе).
   
5. 
   Наименьшие значения величины (по имеющимся табличным данным или зафиксированные в природе).
   

Обобщенный план изучения теории:

1. 
   Экспериментальные факты, послужившие основанием для разработки теории.
   
2. 
   Идеализированный объект теории.
   
3. 
   Основные принципы (положения) теории.
   
4. 
   Математический аппарат теории, ее основное уравнение.
   
5. 
   Область применения теории: а) объяснение явлений, свойств тел; б) предсказание явлений, свойств тел, вещества, частиц.
   

ЛИСТ ИЗМЕНЕНИЙ

РПД Физика

утверждена «___»________20___г.
Внесены изменения:

№	Содержание изменения	Дата и № протокола заседания кафедры
1	В список литературы внесены изменения из ЭБС
2	Актуализировано содержание лекций
3	Актуализировано содержание практических занятий
4	Обновлены и добавлены задания для самостоятельной работы
5	Дополнен фонд оценочных средств
6	Обновлены вопросы и задания к экзаменам
7