Министерство образования и науки Российской Федерации Бузулукский гуманитарно-технологический институт (филиал) государственного образовательного учреждения Высшего профессионального образования –
«Оренбургский государственный университет»
Кафедра физики, информатики, математики
|
Утверждаю
Декан инженерно-строительного факультета
_____________ Н.В.Бутримова
«_____»______________2009г
Утверждаю
Декан факультета заочного обучения
_____________ И.М.Дребнева
«_____»______________2009г
|
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
дисциплины «Физика»
Направление подготовки: 270100 «Строительство»
Специальность: 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство»
Факультет: инженерно-строительный
Форма обучения: очная, заочная
Бузулук 2009 Рецензент___________________ д-р. ф-м. н. Лысаков В.С.
Рабочая программа дисциплины «Физика» /сост. А.А.Паркина – Бузулук: БГТИ (филиал) ГОУ ОГУ, 2009 г. - 53 с.
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины «Физика» студентам специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» очного обучения и заочного сокращенного обучения во 2 - 4 семестрах, очного сокращенного обучения в 1 - 2 семестрах, заочного обучения в 1-3 семестрах.
Рабочая программа составлена с учетом Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированных специалистов 270100 «Строительство» специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство», утвержденного Министерством образования и науки РФ 2.03.2000 г.
Составитель ____________________ А.А. Паркина
(подпись)
28.08.2009г.
|
Паркина А.А., 2009
|
|
БГТИ (филиал) ГОУ ОГУ, 2009
|
Содержание
|
|
|
1
|
Цели и задачи дисциплины………………………………………
|
4
|
2
|
Место дисциплины в учебном процессе………………………...
|
5
|
3
|
Организационно-методические данные дисциплины…………..
|
6
|
4
|
Содержание дисциплины…………………………………………
|
8
|
4.1
|
Выписка из ГОС ВПО ……………………………………………
|
8
|
4.2
|
Разделы дисциплины, их содержание и виды занятий ……..….
|
8
|
5
|
Тематический план изучения дисциплины (по семестрам)……
|
32
|
5.1
|
Лабораторные занятия ………………………...............................
|
32
|
5.2
|
Практические (семинарские) занятия……………………………
|
37
|
6
|
Учебно-методическое обеспечение дисциплины……………….
|
40
|
6.1
|
Рекомендуемая литература ………………………………………
|
40
|
6.1.1
|
Основная литература……………………………………………..
|
40
|
6.1.2
|
Дополнительная литература……………………………………..
|
40
|
6.1.3
|
Периодическая литература……………………………………….
|
40
|
6.2
|
Средства обеспечения освоения дисциплины…………………..
|
41
|
6.2.1
|
Методические указания и материалы по видам занятий……….
|
41
|
6.2.2
|
Контрольные вопросы для самоподготовки…………………….
|
44
|
6.2.3
|
Контрольные задачи для самоподготовки………………………
|
48
|
6.2.4
|
Критерии оценки знаний, умений и навыков…………………...
|
51
|
7
|
Материально-техническое обеспечение дисциплины………….
|
51
|
7.1
|
Учебно-лабораторное оборудование
|
51
|
7.2
|
Технические и электронные средства обучения и контроля знаний студентов …………………………………………………
|
52
|
|
Лист согласования рабочей программы ………………………..
|
53
|
1. Цели и задачи курса
В результате изучения физики студент будет знать о:
─ Вселенной в целом как физическом объекте и её эволюции;
─ фундаментальном единстве естественных наук, незавершённости естествознания и возможности его дальнейшего развития;
─ дискретности и непрерывности в природе;
─ соотношении порядка и беспорядка в природе, упорядоченности строения объектов, переходах в неупорядоченное состояние и наоборот;
─ динамических и статистических закономерностях в природе;
─ вероятности как объективной характеристики природных систем;
─ измерениях и их специфичности; физическом моделировании;
─ фундаментальных константах естествознания;
─ принципах симметрии и законах сохранения;
─ соотношениях эмпирического и теоретического в познании;
─ состояниях в природе и их изменениях со временем;
─ индивидуальном и коллективном поведении объектов в природе;
─ пространстве-времени в естествознании;
─ новейших открытиях естествознания, перспективах их использования для построения технических устройств;
─ перспективах создания и эксплуатации не разрушаемых и экологически чистых изделий, производств и технологий.
Студент будет уметь использовать:
─ основные понятия, законы и модели механики, электричества и магнетизма, колебаний и волн, статистической физики и т.д.;
─ методы теоретического и экспериментального исследования в физике;
─ оценивать численные порядки величин, характерных для различных разделов естествознания.
Студент будет владеть навыками и иметь опыт:
─ употребления физических законов для выражения количественных и качественных соотношений;
─ использования основных приемов обработки экспериментальных данных, применения физических моделей для аналитического и численного решения практических задач;
─ применения теоретических знаний в практической работе ;
─ находить взаимосвязь физики с другими науками: теплотехникой, теоретической механикой, электротехникой, гидравликой, материаловедением, теорией машин и механизмов и др.
2. Место дисциплины в учебном процессе
Реализация в дисциплине «Физика» требований квалификационной характеристики, основных требований к профессиональной подготовленности выпускника и целей основной образовательной программы в соответствии с ГОСВПО по специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство».
Дисциплина относится к циклу естественнонаучных дисциплин, курс физики является федеральным компонентом ООП, входящим в стандарт.
Физика как наука, изучающая наиболее общие законы развития материи, служит формированию научного мировоззрения в области естествознания. При изучении дисциплины необходимо создать целостную картину законов классической и современной физики, наиболее универсальных методов исследования в естествознании.
Научно – технический прогресс во многом обязан развитию физической науки. Курс физики предназначен для подготовки специалистов по техническим направлениям. Прочное и осознанное овладение студентами физическим знанием необходимо для изучения специальных дисциплин, разработки курсовых и дипломных проектов, для профессиональной деятельности и продолжения образования. Физика развивает аналитические способности студентов, умение точно и логично мыслить, аргументировать умозаключения, способствует формированию пространственных представлений, абстрактного мышления, творческого воображения.
Основное назначение этой дисциплины – содействие получению широкого базового высшего образования, способствующего дальнейшему развитию личности.
Для успешного изучения данной дисциплины студентам необходимы знания по школьному курсу математики, физики.
Знания, умения и навыки, приобретенные в результате изучения курса физики, являются основополагающими при изучении следующих дисциплин: теплотехники, теоретической механики, электротехники, гидравлики, геодезии, материаловедения, строительных машин и др.
Курс рассчитан на 102 часа лекционных, 51 час практических и 51 час лабораторных занятий у студентов очного обучения; у студентов очного сокращенного обучения – на 68 часов лекционных и 51 час лабораторных занятий. Курс для заочного обучения составляет 30 часов лекционных, 6 часов практических и 24 часа лабораторных занятий, курс заочного сокращенного обучения – 24 часа лекционных и 24 часа лабораторных занятий.
Промежуточная оценка знаний и умений проводится в форме коллоквиума или тестовых заданий (рубежный контроль). В конце каждого семестра изучения дисциплины предусмотрен итоговый контроль в виде экзамена или зачета.
3. Организационно-методические данные дисциплины
Для специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» (очное обучение, 5 лет).
Таблица 1
Виды работ
|
Трудоемкость в часах
|
2
семестр
|
3
семестр
|
4
семестр
|
Итого
|
1. Аудиторная работа:
лекции (Л)
практические занятия (ПЗ)
лабораторные занятия (ЛЗ)
|
68
34
17
17
|
68
34
17
17
|
68
34
17
17
|
204
102
51
51
|
2. Внеаудиторная работа и самостоятель-
ная работа:
самоподготовка (самостоятельное
изучение разделов, подготовка к
практическим занятиям, коллоквиумам,
рубежному контролю):
|
72
|
72
|
72
|
216
|
Формы итогового контроля
|
Экзамен
|
Экзамен
|
Экзамен
|
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
140
|
140
|
140
|
420
|
Для специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» (очное сокращенное обучение, 3 года).
Таблица 2.
Виды работ
|
Трудоемкость в часах
|
1
семестр
|
2
семестр
|
Итого
|
1. Аудиторная работа:
лекции (Л)
лабораторные занятия (ЛР)
|
102
51
51
|
34
17
17
|
136
68
68
|
2. Внеаудиторная работа и самостоятельная
работа:
самоподготовка (самостоятельное изучение
разделов, подготовка к практическим занятиям,
коллоквиумам, рубежному контролю):
|
214
|
87
|
284
|
Формы итогового контроля
|
Зачет
|
Экзамен
|
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
316
|
104
|
420
|
Для специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» (заочное обучение, 6 лет).
Таблица 3
Виды работ
|
Трудоемкость в часах
|
1
семестр
|
2
семестр
|
3
семестр
|
Итого
|
1. Аудиторная работа:
лекции (Л)
практические занятия (ПЗ)
лабораторные занятия (ЛЗ)
|
18
10
2
6
|
18
10
2
6
|
18
10
2
6
|
54
30
6
18
|
2. Внеаудиторная работа и самостоятель-
ная работа:
самоподготовка (самостоятельное
изучение разделов, подготовка к
практическим занятиям, коллоквиумам,
рубежному контролю):
|
122
|
122
|
122
|
366
|
Формы итогового контроля
|
Зачет
|
Экзамен
|
Экзамен
|
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
140
|
140
|
140
|
420
|
Для специальности 270102.65 «Промышленное и гражданское строительство» (заочное сокращенное обучение, 4 года).
Таблица 4
Виды работ
|
Трудоемкость в часах
|
2
семестр
|
3
семестр
|
4
семестр
|
Итого
|
1. Аудиторная работа:
лекции (Л)
лабораторные занятия (ЛР)
|
16
8
8
|
16
8
8
|
16
8
8
|
48
24
24
|
2. Внеаудиторная работа и самостоятель-
ная работа:
самоподготовка (самостоятельное
изучение разделов, подготовка к
практическим занятиям, коллоквиумам,
рубежному контролю):
|
124
|
124
|
124
|
372
|
Формы итогового контроля
|
Экзамен
|
Зачет
|
Экзамен
|
|
Общая трудоемкость дисциплины
|
140
|
140
|
140
|
420
|
4. Содержание дисциплины
4.1 Выписка из ГОС ВПО «Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы» по дисциплине.
Физические основы механики: понятие состояния в классической механике, уравнения движения, законы сохранения, основы релятивистской механики; принцип относительности в механике, кинематика и динамика твердого тела, жидкостей и газов.
Электричество и магнетизм: электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе, уравнение Максвелла в интегральной и дифференциальной форме, квазистационарные токи, принцип относительности в электродинамике.
Физика колебаний и волн: гармонический и ангармонический осциллятор, физический смысл спектрального разложения, кинематика волновых процессов, нормальные моды, интерференция и дифракция волн, элементы Фурье - оптики.
Статистическая физика и термодинамика: три закона термодинамики, термодинамические функции состояния, фазовые равновесия и фазовые превращения, элементы неравновесной термодинамики, классическая и квантовые статистики. Кинетические явления. Системы заряженных частиц, конденсированное состояние.
Физический практикум.
4.2 Разделы дисциплины, их содержание и виды занятий
4.2.1. Очное обучение (5лет).
Разделы дисциплины, изучаемые во 2 семестре.
№ раздела
|
Наименование разделов
и их содержание
|
Количество часов
|
Внеаудит. рабо-та (СР)
|
Всего
|
Аудиторная работа
|
Л
|
ПЗ
|
ЛР
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Кинематика.
|
16
|
4
|
2
|
2
|
8
|
|
Введение. Физика и ее связь с другими науками и техникой. Материя. Пространство - время.
Кинематика прямолинейного движения. Равномерное и неравномерное движение. Скорость, ускорение. Кинематика криволинейного движения. Угловые величины. Связь линейных и угловых величин. Нормальное, тангенциальное и полное ускорение.
|
|
|
|
|
|
2
|
Динамика материальной точки и твердого тела
|
36
|
10
|
6
|
6
|
14
|
|
Законы Ньютона. Импульс, закон сохранения импульса. Движение центра масс. Работа, энергия. Мощность.
Потенциальная и кинетическая энергия. Законы сохранения импульса и энергии в консервативной системе.
Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращения. Момент силы и момент импульса. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса в замкнутой системе.
Кинематика и динамика гармонических колебаний. Гармонический осциллятор. Сложение колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу.
Упругие волны. Фазовая и групповая скорости. Бегущие и стоячие волны. Интерференция волн. Эффект Доплера.
|
|
|
|
|
|
3
|
Элементы механики жидкостей и газов
|
8
|
2
|
-
|
2
|
4
|
|
Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Число Рейнольдса. Вязкость.
|
|
|
|
|
|
4
|
Поле тяготения
|
7
|
2
|
1
|
-
|
4
|
|
Всемирное тяготение. Сила тяжести, вес, невесомость. Напряженность и потенциал гравитационного поля. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.
|
|
|
|
|
|
5
|
Элементы специальной теории относительности
|
6
|
2
|
-
|
-
|
4
|
|
Преобразования Галилея. Границы примени-мости механики Ньютона. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и следствия из них. Интервал между событиями. Взаимосвязь массы и энергии.
Релятивистская динамика.
|
|
|
|
|
|
6
|
Молекулярно – кинетическая теория
|
19
|
4
|
3
|
2
|
10
|
|
Основные положения молекулярно-кинети-ческой теории и их опытное обоснование. Основное уравнение МКТ. Абсолютная температура. Уравнение состояния идеального газа. Число степеней свободы движения молекул.
Закон Максвелла о распределении газовых молекул по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
|
|
|
|
|
|
|
Средняя длина свободного пробега, число столкновений молекул в единицу времени. Явления переноса в газах.
|
|
|
|
|
|
7
|
Основы термодинамики
|
27
|
6
|
3
|
2
|
16
|
|
Первое начало термодинамики. Работа в термодинамике, количество теплоты, внутренняя энергия идеального газа. Классическая теория теплоемкости. Уравнение Майера. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона. Обратимые и необратимые процессы. Тепловые машины. Цикл Карно и его КПД.
Энтропия. Закон возрастания энтропии. Статистический смысл энтропии. Второе и третье начала термодинамики.
|
|
|
|
|
|
8
|
Реальные газы, жидкости, твердые тела
|
21
|
4
|
2
|
3
|
12
|
|
Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние вещества. Свойства жидкостей. Кристаллические тела. Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга-Пти. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Диаграмма состояния. Тройная точка.
|
|
|
|
|
|
Итого:
|
140
|
68
|
17
|
17
|
72
|
Разделы дисциплины, изучаемые в 3 семестре.
№ раз-дела
|
Наименование разделов
И их содержание
|
Количество часов
|
Внеаудит. рабо-та (СР)
|
Всего
|
Аудиторная работа
|
Л
|
ПЗ
|
ЛР
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
9
|
Электростатика
|
25
|
6
|
4
|
-
|
15
|
|
Электрическое поле в вакууме. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции полей.
Поток вектора напряженности электричес-кого поля. Теорема Остроградского - Гаусса и ее применение.
Циркуляция вектора напряженности, теорема о циркуляции. Потенциал. Разность потенциалов. Связь напряженности и потенциала.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость. Теорема Остроградского - Гаусса для поля в диэлектриках.
Электроемкость проводника. Конденсатор. Соединения конденсаторов. Энергия электрического поля конденсатора.
Применение конденсатора.
|
|
|
|
|
|
10
|
Электродинамика
|
27
|
4
|
2
|
6
|
15
|
|
Постоянный электрический ток. Сила тока, плотность тока. Закон Ома для участка цепи в дифференциальной форме. Сопротивление, проводимость, сверхпроводимость. ЭДС, закон Ома для полной цепи. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Законы Кирхгофа. Мост Уитстона, реохорд.
Электропроводность твердых тел.
Классическая теория электропроводности металлов. Эмиссионные явления, контактные явления в металлах и полупроводниках. Ток в вакууме.
Электрический ток в электролитах. Использование электролиза в технике.
Электрический ток в газах, газовые разряды и их применение. Плазма.
|
|
|
|
|
|
11
|
Электромагнетизм
|
28
|
8
|
4
|
2
|
14
|
|
Магнитное поле тока. Векторы магнитной индукции и напряженности магнитного поля. Закон Био-Савара- Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Циркуляция напряженности магнитного поля и вектора магнитной индукции. Теорема о циркуляции, ее применение к расчету магнитных полей (соленоида, тороида).
Сила Ампера, определение магнитной посто-янной, взаимодействие параллельных токов. Сила Лоренца, движение заряда в магнитном поле, эффект Холла, его применение.
Магнитный поток. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле.
Явление электромагнитной индукции.
Самоиндукция и взаимоиндукция. Энергия магнитного поля. Трансформаторы.
Магнитные свойства вещества. Диа-, пара- и ферромагнетизм.
|
|
|
|
|
|
12
|
Электромагнитные колебания и волны
|
26
|
6
|
2
|
2
|
16
|
|
Свободные, затухающие и вынужденные колебания. Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Резонансы тока и напряжения.
Переменный ток. Закон Ома для цепи переменного тока. Векторные диаграммы. Резонанс токов, резонанс напряжений. Мощность в цепи переменного тока. Основные положения теории Максвелла электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Ток смещения. Электромагнитные волны. Вектор Умова – Пойтинга. Шкала электромагнитных волн. Применение ЭМВ
|
|
|
|
|
|
13
|
Оптика
|
34
|
10
|
5
|
7
|
12
|
|
Фотометрия: основные энергетические и световые величины. Законы фотометрии. Интерференция света, условия максимумов и минимумов интерференции. Интерференция в тонких плёнках. Кольца Ньютона. Применение интерференции.
Дифракция света. Дифракция Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решётка. Дифракция на пространственной решётке. Голография. Поляризация света.
Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Закон Брюстера. Интерференция поляризованных лучей.
Дисперсия света. Нормальная и анормальная дисперсии. Излучение Вавилова-Черенкова.
|
|
|
|
|
|
Итого:
|
140
|
34
|
17
|
17
|
72
|
Разделы дисциплины, изучаемые в 4 семестре.
№ раз-дела
|
Наименование разделов
|
Количество часов
|
Внеаудит. рабо-та (СР)
|
Всего
|
Аудиторная работа
|
Л
|
ПЗ
|
ЛР
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
14
|
Квантовая природа излучения
|
26
|
6
|
4
|
4
|
12
|
|
Тепловое излучение. Законы излучения абсолютно чёрного тела. Теория Планка, квантовые свойства излучения. Фотон (масса, импульс, энергия фотона). Фотоэффект. Законы внешнего фотоэффекта. Применение фотоэффекта. Давление света. Эффект Комптона.
|
|
|
|
|
|
15
|
Элементы квантовой механики
|
42
|
10
|
6
|
2
|
24
|
|
Постулаты Бора. Правило квантования радиусов стационарных орбит и энергий стационарных состояний. Опыт Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору. Корпускулярно-волновой дуализм, волны де Бройля.
Соотношения неопределённостей Гей-зенберга. Волновая функция и её ста-тистический смысл. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
Движение свободной частицы. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Прохождение частицы через потенциальный барьер. Туннельный эффект. Линейный гармоничный осциллятор в квантовой механике. Атом водорода в квантовой механике. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Опыт Штерна и Герлаха. Квантовые числа. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Таблица Менделеева. Рентгеновские спектры. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние. Индуцированное излучение. Лазеры. Свойства лазерного излучения.
|
|
|
|
|
|
16
|
Элементы квантовой статистики
|
25
|
6
|
2
|
3
|
14
|
|
Фазовое пространство. Функция распределения. Фермионы и бозоны. Вырожденный электронный газ в металлах. Температура вырождения. Квантовая теория теплоёмкости и электропроводности. Сверхпроводимость.
|
|
|
|
|
|
17
|
Элементы квантовой физики твердого тела
|
25
|
8
|
3
|
2
|
12
|
|
Зонная теория проводимости твёрдых тел. Металлы, полупроводники и диэлектрики в зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Температур-ная зависимость проводимости полу-проводников. Фотопроводимость.
Контактные явления и их применение. Термоэлектрические явления и их приме-нение. Выпрямление на контакте металл-полупроводник. Контакт электронного и дырочного полупроводников (р-n-переход). Полупроводниковый диод, полупроводни-ковый триод. Полупроводниковые
выпрямители.
|
|
|
|
|
|
18
|
Физика атомного ядра и элементарных частиц
|
20
|
4
|
2
|
4
|
10
|
|
Размер и состав ядра. Модели ядра, ядерные силы. Энергия связи ядра, дефект массы. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада. Спин ядра и его магнитный момент. Эффект Мёссбауэра. Ядерные реакции, ядерная энергетика. Термоядерный синтез.
Космическое излучение. Мягкая и жёсткая компонента космических лучей. Элементарные частицы, их классификация. Типы взаимодействий элементарных частиц. Кварки. Глюоны.
Современная естественно – научная картина мира. Физика и развитие производительных сил.
|
|
|
|
|
|
Итого:
|
140
|
34
|
17
|
17
|
72
| |
