Законы постоянного тока. Работа и мощность тока. Классическая теория электропроводности металлов. Электрические явления в контактах. Носители тока в различных средах. Устройство памяти на полупроводниках. Память на сверхпроводниках и нанокластерах.
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1.Электростатика (2 ч)
Электрические заряды. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность поля, силовые линии (графическое представление, физический смысл). Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Понятие потенциала электрического поля, градиент потенциала.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Электризация тел. Два рода электрических зарядов».
Лекция 2. Электрические свойства вещества (2 ч)
Классификация диэлектриков (полярные, неполярные, сегнетоэлектрики). Диэлектрическая проницаемость, восприимчивость. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Законы последовательного и параллельного соединения конденсаторов. Напряженность поля и емкость плоского конденсатора. Энергия заряженного конденсатора.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Ослабление электрического поля диэлектриком».
Лекция 3. Законы постоянного тока (2 ч)
Законы постоянного тока для участка и полной цепи. Последовательное и параллельное соединения проводников. Измерение параметров электрической цепи, примеры расчета цепей. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Работа и мощность постоянного тока.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11].
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Измерительные приборы для электрических цепей».
Лекция 4. Ток в различных средах (2 ч)
Проводники электрического тока. Температурная зависимость сопротивления проводника. Объяснение свойств проводников на основе классической электронной теории. Контактные явления в металлах. Полупроводники в электростатическом поле. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Полупроводниковые приборы
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11].
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Электролиз».
|
Лабораторная работа 1(4 ч)
Изучение последовательного и параллельного соединений электрической цепи
План выполнения лабораторной работы:
1.Ознакомление с описанием работы, подготовка к допуску.
2. Проведение работы (сборка электрической цепи, измерения).
3. Оформление результатов, выводов по работе.
4. Защита работы.
Литература [1, 2, 8, 12, 13].
Информационное сопровождение: описания лабораторных работ, справочные пособия по физике
Лабораторная работа 2 (5) (4 ч) Изучение явлений электричества
Выполняется одна работа из предложенных ниже:
Определение емкости конденсатора методом баллистического гальванометра;
Определение емкости конденсатора методом мостика Соти;
Градуировка шкалы амперметра;
Измерение сопротивления при помощи моста постоянного тока;
Изучение зависимости электрического сопротивления металлов и полупроводников от температуры;
Определение заряда электрона из закона электролиза.
Литература [1, 2, 8, 12, 15]
Информационное сопровождение: описания лабораторных работ, справочные пособия по физике
|
Семинар 1. Электростатика (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 9.14, 9.59, 9.64, 9.76, 9.95, 9.108]
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинары 2,3. Постоянный ток (по плану) (4 ч)
Литература [8: № 10.11, 10.6, 10.16, 10.19, 10.24, 10.26, 10.35, 10.48, 10.53, 10.68, 10.70]
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
Семинар 4. Вводное занятие к лабораторным работам по электричеству (2 ч)
План:
Условные обозначения электрических приборов.
Подключение амперметра и вольтметра в электрическую цепь.
Приборы, которые изменяют силу тока в цепи.
Многофункциональные измерительные приборы.
Маркировка измерительных приборов.
Инструктаж по охране труда.
|
Внеаудиторная работа
|
Инвариантная часть
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания №4.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: У.2, В.1
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.3, В.2
|
Защита лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
Раздел 5. Электромагнетизм
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты об истории открытия и становления электромагнетизма, законы Ампера, Лоренца, электромагнитной индукции, природу и свойства магнитного поля, поведение веществ в магнитном поле, основные положения теории Максвелла (З.1); границы применимости классической электродинамики (З.2); уметь объяснять явления на основе взаимосвязи электрических и магнитных явлений; решать типовые задачи по электромагнетизму, используя методы математического анализа (У.1); планировать и выполнять учебное экспериментальное и теоретическое исследование электромагнитных явлений (У.2), самостоятельно пополнять свои знания по электромагнитным явлениям путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть методами измерения величин, характеризующих магнитное поле, определения погрешности измерений, оценки порядка измеряемых величин при их расчётах (В.1); навыками описания взаимных превращений переменных электрического и магнитного полей на основании теории Максвелла в вербальной, аналитической и графической, схематической, образно-алгоритмической формах (В.2).
|
Содержание раздела: Магнитостатика. Законы Био-Савара-Лапласа, Ампера, полного тока. Вихревой характер магнитного поля. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Электромагнитное поле. Энергия магнитного поля. Уравнения Максвелла. Магнитные свойства вещества. Природа магнетизма. Физические основы памяти машины.
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Магнитостатика (2 ч)
Опыт Эрстеда. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Напряженность магнитного поля. Принцип суперпозиции.
Сила Ампера. Рамка с током в магнитном поле, магнитный момент. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Сила Лоренца. Применение сил Ампера и Лоренца.
Магнитные свойства вещества. Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11]
Информационное сопровождение: презентации к лекциям, демонстрации «Опыт Эрстеда», «Взаимодействие проводников с током», «Сила Ампера»
Лекция 2. Электромагнитная индукция (2 ч)
Опыты Фарадея. Явление и закон электромагнитной индукции. Магнитный поток через проводящий контур. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревые токи (токи Фуко).
Самоиндукция. Индуктивность. Вихревой характер магнитного поля. Энергия магнитного поля катушки с током. Применение явления электромагнитной индукции.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11]
Информационное сопровождение: презентации лекций, демонстрация «Опыт Фарадея», «Модель индукционного электромеханического генератора». Видеофрагмент «Вихревые токи».
Лекция 3. Электромагнитное поле (2 ч)
Гипотеза Максвелла о взаимопревращениях переменных электрического и магнитного полей. Электромагнитное поле. Полная система уравнений Максвелла, их физический смысл.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 11]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Опыт Фарадея», «Модель индукционного электромеханического генератора». Видеофрагмент «Вихревые токи».
|
Лабораторная работа 1(2 ч)
Изучение явления электромагнитной индукции
План выполнения лабораторной работы:
1.Ознакомление с описанием работы.
2. Проведение работы (сборка электрической цепи, измерения).
3. Оформление результатов, выводов по работе.
4. Защита работы.
Литература [1, 2, 8, 12, 13].
Информационное сопровождение: описания лабораторной работы, справочные пособия по физике
|
Семинар 1. Магнитное поле (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 11.3, 11.4, 11.12, 11.32, 11.46, 11.63, 11.67, 11.73].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Электромагнитная индукция (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 11,82, 11.83, 11.88, 11.85, 11.97, 11.100].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
|
Внеаудиторная работа
|
Инвариантная часть
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания №1.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: У.2, В.1
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.3, В.2
|
Защита лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
Раздел 6. Электромагнитные колебания и волны
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты, понятия, закономерности описания процессов возникновения свободных и вынужденных электромагнитных колебаний, виды и свойства электромагнитных волн (З.1); границы применимости классической электродинамики (З.2); уметь объяснять явления на основе представлений об электромагнитных колебаниях и волнах, различать виды электромагнитных волн на основе их количественных характеристики, приводить примеры практического использования различных диапазонов электромагнитных волн; решать типовые задачи по описанию электромагнитных колебательных и волновых процессов, используя методы математического анализа; устанавливать графическую интерпретацию зависимости величин, описывающих процессы в колебательном контуре (У.1); самостоятельно пополнять свои знания по теме раздела путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть навыками описания процессов, приводящих к возникновению электромагнитных колебаний и волн; представлениями о практическом использовании электромагнитных колебаний и волн, навыками представления изменений характеристик, описывающих электромагнитные колебания и волны в вербальной, аналитической и графической формах (В.2).
|
Содержание раздела: Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Переменный ток. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн. Энергия волны. Перенос энергии волной. Уравнения Максвелла.
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Колебательный контур (2 ч)
Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания. Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Формула Томсона. Превращение энергии при электромагнитных колебаниях.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Представление электромагнитных колебаний с помощью осциллографа».
Лекция 2. Переменный ток (2 ч)
Вынужденные электромагнитные колебания. Активное и реактивное сопротивление в цепи переменного тока. Мощность в цепи переменного тока. Резонансные явления. Вращение рамки в магнитном поле, генератор. Трансформатор. Передача электроэнергии.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Настройка радиоприемника на заданную волну».
Лекция 3. Электромагнитные волны (2 ч)
Предсказание электромагнитных волн Максвеллом. Открытый колебательный контур. Изобретение радио. Волновое уравнение. Свойства электромагнитных волн. Скорость распространения и энергия волны. Плотность потока электромагнитной энергии. Шкала электромагнитных волн. Применение электромагнитных волн.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентации к лекциям.
|
|
Семинар 1. Электромагнитные колебания (по плану) (2 ч)
Литература [3: № 14.4, 14.5, 14.7, 14.8, 14.13, 14.20, 14.26].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Электромагнитные волны (по плану) (2 ч)
Литература [3: № 14.1, 14.2; 4: № 4.157, 4.160, 4.164, 4.169, 4.174].
Информационное сопровождение: презентация с заданиям
|
Внеаудиторная работа
|
Инвариантная часть
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания № 2.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
Раздел 7. Оптика
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты, понятия, закономерности геометрической и волновой оптики; основные явления, описываемые на основании взаимодействия света с веществом; электромагнитную теорию света (З.1); границы применимости положений волновой и геометрической оптики (З.2); уметь объяснять оптические явления на основе законов геометрической и волновой оптики, решать типовые задачи по оптике, описывать качественно и количественно изучаемые явления, использовать при решении задач методы математического анализа, строить ход лучей в линзах и оптических приборах (У.1); планировать и выполнять учебное экспериментальное и теоретическое исследование световых явлений (У.2), самостоятельно пополнять свои знания по оптике путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть методами измерения оптических величин, определения погрешности измерений, оценки порядка измеряемых величин при их расчётах (В.1); навыками представления результатов физического эксперимента по геометрической и волновой оптике в вербальной, аналитической и графической, схематической, образно-алгоритмической формах (В.2).
|
Содержание раздела: Свет как электромагнитная волна. Интерференция и дифракция света. Дифракционная решетка. Законы геометрической оптики. Поляризация и дисперсия света. Волоконная оптика. Оптические носители информации.
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Геометрическая оптика (2 ч)
Световой луч. Законы прямолинейного распространения света, отражения и преломления света. Призмы, ход лучей в призмах. Полное внутреннее отражение. Линзы. Формула тонкой линзы. Ход лучей в линзах. Оптические приборы.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Закон отражения света», «Закон преломления света», «Оборотная и поворотная призмы», «Ход лучей в линзах».
Лекция 2. Интерференция света (2 ч)
Когерентность световых волн. Явление интерференции. Принцип Гюйгенса. Опыт Юнга. Бисистемы Френеля. Интерференция в тонкой пленке. Полосы равного наклона. Интерференция в клине. Полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Применение интерференции.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентации лекций, демонстрация «Опыт Юнга», «Кольца Ньютона».
Лекция 3. Дифракция света (2 ч)
Явление дифракции. Метод зон Френеля. Зонная пластинка. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Границы применимости геометрической оптики. Разрешающая способность оптических приборов.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Дифракционная решетка».
Лекция 4. Поляризация света (2 ч)
Поляризация света. Виды поляризации. Степень поляризации. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Поляризационные приборы.
Литература [1; 2; 6, 7, 8, 9]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Опыты с поляроидами», «Закон Малюса», «Стопа Столетова», «Двойное лучепреломление»
|
Лабораторная работа 1. (4 ч)
Лабораторная работа 2. (4 ч)
Запланировано выполнение двух из ниже перечисленных работ (рекомендуется выполнение одной лабораторной работы по геометрической оптике и одной – по волновой):
Работы по геометрической оптике:
Определение фокусного расстояния собирающей линзы;
Изучение микроскопа;
Определение увеличения зрительной трубы;
Определение показателя преломления твердых и жидких тел;
Работы по волновой оптике:
Определение радиуса кривизны и длины волны света методом колец Ньютона;
Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки;
Проверка законов Малюса и Брюстера;
Литература [1, 2, 5, 6, 9].
Информационное сопровождение: описания лабораторных работ, справочные пособия по физике.
|
Семинар 1. Интерференция света (по плану) (2 ч)
Литература [3: № 16.4, 16.5, 16.6, 16.9, 16.11, 16.14, 16.19, 16.24].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Дифракция света (по плану) (2 ч)
Литература [3: № 16.30, 16.32, 16.33, 16.35, 16.41, 16.44].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
Семинар 3. Поляризация света (по плану) (2 ч)
Литература [4: № 5.139, 5.141; 3: № 16.58, 16.61, 16.64, 16.63].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
|
Внеаудиторная работа
|
Инвариантная часть
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания № 3.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: У.2, В.1
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.3, В.2
|
Защита лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
Раздел 8. Квантовая физика
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты, понятия, закономерности квантовой физики; основные явления, описываемые на основании квантовой теории света и теплового излучения (З.1); границы применимости квантовой физики (З.2); уметь объяснять явления на основе законов квантовой физики, решать типовые задачи по теории теплового излучения, фотоэффекта и других явлений, объясняемых квантовыми свойствами света, описывать качественно и количественно изучаемые явления, использовать при решении задач методы математического анализа (У.1); планировать и выполнять учебное экспериментальное и теоретическое исследование изучаемых явлений (У.2), самостоятельно пополнять свои знания по теме раздела путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть методами измерения величин, описывающих квантовые явления (В.1); навыками представления результатов физического эксперимента по квантовой физике в вербальной, аналитической и графической формах, наглядно выражать свои мысли с помощью схем, знаково-образной наглядности (В.2).
|
Содержание раздела: Квантовые свойства излучения. Тепловое излучение. Законы теплового излучения. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Эффект Комптона. Световое давление. Фотон. Корпускулярно-волновой дуализм
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Тепловое излучение (2 ч)
Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело (АЧТ). Основные закономерности теплового излучения (законы Стефана-Больцмана, Вина, Кирхгофа). Трудности классической физики в объяснении законов теплового излучения.
Распределение энергии в спектре излучения АЧТ. Гипотеза Планка о квантовании энергии излучения. Формула Планка. Объяснение законов Стефана-Больцмана и Вина на основе гипотезы Планка.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентации к лекциям
Лекция 2. Фотоэффект (2 ч)
Открытие фотоэффекта. Опыты Герца и Столетова. Внешний фотоэффект и его основные закономерности. Теория Эйнштейна и объяснение на ее основе законов фотоэффекта. Внутренний фотоэффект. Применения фотоэффекта. Фотоэлементы. Фотоны.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация лекции, демонстрация «Опыт Герца», видеофрагмент «Красная граница фотоэффекта», анимация «Фотоэффект».
Лекция 3. Давление света. Эффект Комптона (2 ч)
Давление света. Классическая и квантовая теории давления света. Коэффициент отражения для зеркальной и абсолютно черной поверхности. Опыты П.Н. Лебедева. Проявления давления света. Эффект Комптона. Формула Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация лекции.
|
Лабораторная работа 1 (4 ч)
Лабораторная работа 2 (4 ч)
В рамках указанных работ каждый студент выполняет две из предложенных работ:
Снятие вольтамперной характеристики фотоэлементов СЦВ и ЦГ. Проверка законов Столетова.
Определение постоянной Планка и работы выхода электронов из металла.
Измерение температуры раскаленных тел. Проверка закона Стефана-Больцмана.
Определение постоянной Планка по тепловому излучению.
Литература [1, 2, 5, 6, 13].
Информационное сопровождение: описания лабораторных работ, справочные пособия по физике.
|
Семинар 1. Тепловое излучение (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 18.1, 18.3, 18.6, 18.8, 18.11, 18.14, 18.15].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Фотоэффект (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 19.6, 19.17, 19.18, 19.20, 19.24, 19.26, 19.27, 19.29, 19.31].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
Семинар 3. Квантовые свойства света (по плану) (2 ч)
Литература [8: № 19.22, 19.25, 19.26, 19.29, 19.31, 19.33].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания № 1.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: У.2, В.1
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.3, В.2
|
Защита лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
Раздел 9. Атомная физика
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты, понятия, закономерности атомной физики; современные представления о строении атома (З.1); границы применимости закономерностей атомной физики (З.2); уметь решать типовые задачи по атомной физике, описывать качественно и количественно изучаемые явления на основании представлений о корпускулярно-волновом дуализме вещества, использовать при решении задач методы математического анализа (У.1); планировать и выполнять учебное экспериментальное и теоретическое исследование изучаемых процессов (У.2), самостоятельно пополнять свои знания по теме раздела путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть методами измерения величин, описывающих явления в атомах (В.1); навыками представления результатов физического эксперимента по атомной физике в вербальной, аналитической и графической формах, наглядно выражать свои мысли с помощью схем, знаково-образной наглядности (В.2).
|
Содержание раздела: Физика атома. Спектр атома водорода. Правило отбора. Дуализм свойств микрочастиц. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция и уравнение Шредингера. Квантовый компьютер. Физические принципы работы лазеров и использование лазерного излучения для записи и считывания информации.
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
План лабораторных
работ
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Строение атомов (2 ч)
Опыт Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Модели атома Томсона и Резерфорда. Постулаты Бора. Модель атома водорода (водородоподобных ионов) по Бору и ее затруднения. Опыт Франка-Герца.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекции, анимация «Атом Бора».
Лекция 2. Волновые свойства микрочастиц (2 ч)
Гипотеза де Бройля. Экспериментальное открытие волновых свойств вещества. Волновая функция и физический смысл квадрата ее модуля. Соотношения неопределенностей Гейзенберга.
Уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера и его физический смысл. Некоторые задачи квантовой механики: а) электрон в прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками; б) гармонический осциллятор; в) туннельный эффект. Квантовый компьютер
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекции
Лекция 3. Основы построения периодической системы Д.И. Менделеева (2 ч)
Квантово-механическое описание атома водорода на основе волнового уравнения Шредингера. Распределение электронной плотности в атоме водорода. Квантовые числа. Опыт Штерна-Герлаха. Спин электрона. Закон Мозли.
Принцип Паули. Многоэлектронные атомы. Периодическая система химических элементов и основы ее построения. Химические связи. Молекулярные спектры
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекции, таблица Менделеева
Лекция 4. Лазеры (2 ч)
История создания. Физический принцип работы квантовых генераторов: инверсия населенностей, вынужденное излучение, положительная обратная связь. Характеристики лазерного излучения. Использование лазерного излучения для записи и считывания информации. Применение лазеров.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекции, демонстрация работы гелий-неонового лазера.
|
Лабораторная работа 1 (4 ч)
Лабораторная работа 2 (4 ч)
В рамках указанных работ каждый студент выполняет две из предложенных работ:
Изучение закономерностей в спектрах испускания водорода. Определение постоянной Ридберга.
Опыт Фанка-Герца.
Изучение работы газового лазера и определение его характеристик.
Дифракция электронов на прямоугольных щелях (на модели).
Литература [1, 2, 5, 6, 13].
Информационное сопровождение: описания лабораторных работ, справочные пособия по физике.
|
Семинар 1. Атом водорода по Бору (по плану) (2 ч)
Литература: [3: № 20.1, 20.2, 20.5, 20.6, 20.7, 20.9, 20.17].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Волновые свойства микрочастиц (по плану) (2 ч)
Литература [4: 6.38, 6.39, 6.41, 6.53, 6.63, 6.68, 6.70].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
Семинар 3. Квантово-механические явления (по плану) (2 ч)
Литература [4: 6.80, 6.82, 6.87, 6.94, 6.101, 6.106].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания № 2.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к защите лабораторных работ.
Подготовка к тесту по разделу.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: У.2, В.1
|
Отчет о выполнении лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.3, В.2
|
Защита лабораторной работы
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
Раздел 8. Ядерная физика
|
Требования к результатам освоения раздела: в результате учебной деятельности студент должен знать основные научные факты, понятия, закономерности физики атомного ядра и элементарных частиц; современные представления о строении ядра, внутриядерных превращения, фундаментальных взаимодействиях, классификацию элементарных частиц (З.1); границы применимости законов ядерной физики (З.2); уметь решать типовые задачи по физике атомного ядра, описывать внутриядерные процессы на основании представлений об элементарных частицах и обменном характере фундаментальных взаимодействий, использовать при решении задач методы математического анализа (У.1); самостоятельно пополнять свои знания по теме раздела путём работы с учебной, научной, научно-популярной, справочной литературой, Интернет-источниками (У.3); владеть навыками представления результатов физического эксперимента по квантовой физике в вербальной, аналитической и графической формах, наглядно выражать свои мысли с помощью схем, знаково-образной наглядности (В.2).
|
Содержание раздела: Ядро. Классификация элементарных частиц. Способы регистрации элементарных частиц. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Обменный характер фундаментальных взаимодействий. Радиоактивность и законы радиоактивного распада. Альфа-, бета- и гамма-превращения. Применение радиоактивных изотопов. Атомная энергетика. Основы безопасности объектов атомной отрасли.
|
Аудиторная работа
|
План лекций
|
|
План семинарских
занятий
|
Лекция 1. Строение ядра. Радиоактивность (2 ч)
Состав ядра. Дефект масс и энергия связи. Ядерные силы. Радиоактивность. Виды распадов. Закон радиоактивного распада. Активность.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекции, таблица Менделеева
Лекция 2. Ядерные реакции. Ядерная энергетика (4 ч)
Ядерные реакции. Энергетический выход ядерной реакции, условия протекания. Реакции деления тяжелых ядер, цепная реакция. Устройство и работа атомных реакторов. Экологические проблемы ядерной энергетики. Ядерные реакции синтеза. Источник энергии Солнца. Проблема управляемого термоядерного синтеза.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентации к лекциям, таблица Менделеева, видеофрагмент «Атомный реактор».
Лекция 3. Элементарные частицы и эволюция Вселенной (2 ч)
Классификация элементарных частиц. Кварковая модель структуры элементарных частиц. Ускорители частиц и искусственные реакции частиц. Частицы и античастицы Фундаментальные взаимодействия в природе. Происхождение и эволюция Вселенной.
Литература [1; 2; 6, 7, 8]
Информационное сопровождение: презентация к лекция, видеофрагмент «Большой адронный коллайдер».
|
|
Семинар 1. Строение ядра, ядерные реакции (по плану). (2 ч)
Литература: [8: 22.1, 22.8, 22.9, 22.14, 22.42; 9: 7.18].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями, индивидуальные домашние задания.
Семинар 2. Радиоактивность (по плану) (2 ч)
Литература: [8: № 21.2, 21.5, 21.11, 21.13; 9: 7.32, 7.37, 7.49].
Информационное сопровождение: презентация с заданиями.
Семинары 3, 4. Использование атомной энергии и продукции предприятий атомной отрасли (защита рефератов) (4 ч)
Примерные темы рефератов и критерии оценивания представлены в п. 9.5.
Семинар 5. Итоговая контрольная работа (2 ч)
|
Вариативная часть
|
Выполнение индивидуального задания №3.
Подготовка заданий к лекциям.
Подготовка к письменным проверочным работам на семинарах.
Подготовка к тесту по разделу, итоговой контрольной работе.
|
Решение дополнительных задач в ИДЗ
Поиск дополнительной информации по теме модуля, подготовка доклада
Посещение программ «Атомная энергия» и/или «Горизонты атома» в Информационном центре по атомной энергии г. Челябинска
|
Паспорт оценочных средств по разделу
|
Код контролируемой компетенции (или её части)
|
Наименование оценочного средства
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Письменные проверочные работы на семинарах
|
ОК-3: З.1, У.1, В.2
|
Индивидуальное домашнее задание
|
ОК-3: В.1, В.2
|
Тест по разделу
|
ОК-3: З.1, З.2, У.3
|
Задания к лекциям
|
|
