Тюменский государственный университет «утверждаю»: Проректор по учебной работе

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

Институт Математики, естественных наук и информационных технологий,

Кафедра Микро- и нанотехнологий

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: заведующий кафедрой проф.А.А. Кислицын

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Владимир Александрович Михеев, к. ф.-м. н.,

доцент, зав. кафедрой Радиофизики института математики, естественных наук и информационных технологий ТюмГУ;

1. 
   Цели и задачи дисциплины:
   

• 
  Сформировать у обучаемых навыки использования основных законов Физики в профессиональной деятельности, способность применять методы теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности;
  
• 
  Расширить знания у обучаемых о фундаментальных физико-технических принципах формирования, передачи и приёма информации;
  
• 
  Сформировать понятие об окружающей Природе, как о сложной взаимосвязанной системе.
  
• 
  Помочь изучению основных фундаментальных законов Природы, на которых базируется современное естествознание и техника.
  
• 
  Привить навыки использования сформированных знаний фундаментальных законов Природы в тренерской деятельности при формировании концепций и технологий спортивной тренировки, медико-биологических и санитарно-гигиенических основ в избранном виде спорта и в сфере физической культуры и спорта.
  

2. 
   Дисциплина относится к естественнонаучному циклу дисциплин учебного плана подготовки бакалавров по направлению «Физическая культура» и является основой для естественнонаучного и профессионального образования.
   

3. 
   Компетенции выпускника ООП бакалавриата, формируемые в результате освоения данной ООП ВПО.
   

• 
  Стремиться к постоянному саморазвитию, самосовершенствованию и повышению своей квалификации и мастерства (ОК-8);
  
• 
  Уметь критически оценивать свои достоинства и недостатки, наметить пути и выбрать средства развития достоинств и устранения недостатков (ОК-9);
  
• 
  Использует основные законы Физики в профессиональной деятельности, способен применять методы теоретического и экспериментального исследования в профессиональной деятельности (ОК-13);
  
• 
  Способен понимать сущность и значение информации в развитии современного информационного общества, сознавать опасности и угрозы, возникающие в этом процессе, соблюдать основные требования информационной безопасности, в том числе защиты государственной тайны (ОК-14);
  
• 
  Способен принимать нравственные обязательства по отношению к окружающей природе и самому себе на основе системы жизненных ценностей, сформированной на гуманистических идеалах (ОК-19);
  
• 
  В тренерской деятельности осознаёт основные истоки и эволюцию формирования теории спортивной тренировки, медико-биологические и психологические основы и технологию тренировки в избранном виде спорта, санитарно-гигиенические основы деятельности в в сфере физической культуры и спорта (ПК-8);
  
• 
  Способен реализовать систему отбора и спортивной ориентации в избранном виде спорта с использованием современных методик по определению антропометрических, физических и психологических параметров индивида (ПК-10).
  

• 
  Основы механики, статики, кинематики и динамики; основы электростатики и электродинамики.
  
• 
  Строение атомов и молекул, типы химических связей.
  
• 
  Физические свойства растворов и взвесей;
  
• 
  Физические особенности протекания химических реакций и факторы, определяющие их скорость.
  
• 
  Физические свойства органических веществ;
  
• 
  Происхождение и эволюция Вселенной;
  
• 
  Место человека в эволюции Земли;
  
• 
  Взаимосвязи между физическими, химическими и биологическими процессами;
  
• 
  Специфику живых систем, определяемую Физическими законами;
  
• 
  Физическое объяснение происхождения и эволюции сложных Природных систем;
  
• 
  Физические основы экологии и охраны природы;
  
• 
  Физические основы принципов рационального природопользования;
  
• 
  Физические основы хранения, обработки и представления информации;
  
• 
  Физические основы аппаратного обеспечение персонального компьютера;
  

• 
  Применять законы Физики и трансформировать согласно им технические подходы в соответствии с целями деятельности;
  
• 
  Соблюдать основные Физико-технические требования информационной безопасности.
  

• 
  Основными Физико-техническими методами и рациональными приёмами: сбора, обработки и представления научной, деловой и педагогической информации;
  

2. 
   Разделы дисциплин и междисциплинарные связи с обеспечивающими (предыдущими) и обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами
   

3. 
   Содержание дисциплины.
   

• 
        Описание
        ЛР 10.1 "Потоковое вещание"
        ЛР 10.2 "IP-телефония"
        ЛР 10.3 "Видеоконференция"
        Самостоятельные задания
        Тест
        Контрольные вопросы
  
• 
  Введение. Физика: предмет, цели, задачи, методы. Краткая история развития физики. Современные разделы физики. Микромир, макромир, мегамир. Связь физики с другими науками. Физика, физкультура и спорт. Явление, структура, модель. Эксперименты и измерения в физике, их роль.
  
• 
  Физические основы механики. Движение материальной точки. Время, измерение времени. Системы отсчета. Перемещение, скорость, ускорение материальной точки. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Понятия замкнутой системы. Импульс. Закон сохранения импульса и его приложение в спорте. Второй закон Ньютона и виды сил. Закон Всемирного тяготения. Вес тела, масса, ускорение свободного падения, космические скорости. Момент силы, момент инерции, момент импульса тела. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса в механике и спорте. Силовые нагрузки человека. Работа и энергия. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии и спорт наивысших достижений. Кинетическая энергия вращающегося тела: акробат, гимнаст, парашютист, фигурист. Деформация упругих тел. Закон Гука. Предел упругости и предел прочности костей человека. Трение. Виды сил трения. Трение скольжения в спорте. Не инерциальные системы отсчета. Силы инерции. Вес тела и географическая широта. Ускорение Кориолиса. Силы инерции и движение спортсмена. Движение жидкостей и газов. Стационарный поток. Уравнение неразрывности. Ламинарное и турбулентное течение. Формула Бернулли и ее приложения. Уравнение Ньютона и вязкость жидкости. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Кровь как ньютоновская жидкость. Ламинарное течение вязкой жидкости в цилиндрических трубах Методы определения вязкости жидкостей. Вискозиметры. Биомеханика движения крови в кровеносных сосудах. Формула Стокса. Число Рейнольдса. Аэродинамика. Лобовое сопротивление воздуха. Стиль плавания и сопротивление движению в воде. Подъемная сила крыла самолета. Воздушные потоки и движение человека.
  
• 
  Колебания и волны. Механические колебания и волны Гармонические колебания и их характеристики. Уравнение движения точки под действием упругой силы. Скорость и ускорение. Энергия собственных незатухающих колебаний. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение движения. Декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Учет сил трения. Явление резонанса в природе, технике, спорте. Волновой процесс. Уравнение волны. Интенсивность волны. Поперечные и продольные волны. Явление интерференции. Стоячие волны. Фронт волны. Принцип Гюйгенса. Звуковые, инфразвуковые и ультразвуковые волны: интенсивность звука, порог слышимости, уровень громкости, бел, децибел.
  

• 
  Молекулярная физика и термодинамика. Молекулярные системы и их параметры. Модель идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газов. Уравнение Менделеева - Клапейрона. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Атмосферное давление. Средняя длина свободного пробега молекул. Явление переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Теплота, работа, внутренняя энергия, первое начало термодинамики. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Второе начало термодинамики. Энтропия. Термодинамика открытых неравновесных систем. Строение и физические свойства биологических мембран. Уравнение диффузии для мембран. Реальные газы. Уравнение Ван - дер -Вальса. Переход газ-жидкость. Критическая температура. Сжижение газов. Испарение. Конденсация. Кипение. Спорт в высокогорных условиях. Поверхностная энергия. Коэффициент поверхностного натяжения. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Смачивание. Капиллярные явления. Капиллярные кровеносные сосуды. Кость и кровеносная система. Кристаллические и аморфные тела. Анизотропия. Теплоемкость твердых тел. Плавление. Возгонка. Понятие о термодинамической диаграмме состояния. Тройная точка.
  

• 
  Оптика. Интерференция света. Когерентность. Интерферометры и их применение. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дифракция электромагнитных волн на пространственных структурах. Формула Вульфа-Брегга. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации. Исследование биологических тканей в поляризованном свете. Элементы геометрической оптики. Волоконная оптика. Глаз как оптическая система. Аккомодация. Разрешающая способность. Погрешности оптической системы глаза и их исправление при помощи линз.
  
• 
  Электричество и магнетизм. Электрический заряд. Модель точечного заряда. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля. Энергия электрического поля. Электрический ток. Плотность и сила тока. Электродвижущая сила. Заряженные частицы и кровь человека. Электропроводность биологических тканей и жидкостей. Биологические потенциалы. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Действие магнитного поля на движущийся электрический заряд. Электромагнитная индукция, энергия магнитного поля. Магнитные свойства вещества. Классификация магнитных минералов. Понятие о магнитобиологии и биомагнетизме. Переменный электрический ток. Закон Ома для переменного тока. Резонанс в цепи переменного тока. Эффективное значение тока и напряжения. Природа электроёмкостных свойств тканей организма. Колебательный контур. Основные характеристики и колебания в контуре. Добротность контура. Резонанс напряжений. Основные положения теории Максвелла. Электромагнитные волны и их свойства. Уравнение электромагнитной волны. Объемная плотность энергии электромагнитного поля. Шкала электромагнитных волн. Классификация частотных материалов, принятых в медицине. Электромагнитные колебания и человек.
  

• 
  Атомная и ядерная физика. Строение атома. Модель атома
  Резерфорда. Современная модель атома. Постулаты Бора. Гипотеза де
  Бройля. Квантовые числа. Принцип Паули. Квантовомеханическая природа оптического излучения. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бэра. Оптические атомные спектры. Молекулярные спектры. Явление люминесценции. Фотолюминесценция. Тепловое излучение. Характеристики теплового излучения. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Формула Планка. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Излучение Солнца: спектр, солнечная постоянная, солнечная инсоляция. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучение Солнца. Тепловое излучение человека. Строение и свойства ядер. Понятия о свойствах и природе ядерных сил. Естественная радиоактивность. Виды ионизирующего излучения. Биофизические основы действия ионизирующих излучений. Рентгеновское излучение. Основные свойства и характеристики рентгеновского излучения. Дозиметрия ионизирующего излучения. Классическая оценка биологического действия ионизирующего излучения. Дозы и единицы их измерения. Физика и безопасность жизнедеятельности. Физика и спорт. Заключение.
  

4. 
   Планы семинарских занятий.
   
   1. 
      Человек. Физика. Спорт
      
   2. 
      Кинематика поступательного и вращательного движения. Спорт.
      
   3. 
      Законы Ньютона и понятие силы.
      
   4. 
      Вращательное движение твердого тела
      
   5. 
      Законы сохранения в механике и совершенствование техники в спорте
      
   6. 
      Колебания и волны.
      
   7. 
      Молекулярные системы и их параметры.
      
   8. 
      Начала термодинамики и спорт.
      
   9. 
      Реальные газы. Капиллярные явления.
      
   10. 
       Электрическое поле и человек.
       
   11. 
       Магнитные свойства вещества.
       
   12. 
       Основные законы переменного электрического тока.
       
   13. 
       Электромагнитные волны и физиологическое состояние человека.
       
   14. 
       Оптические электромагнитные колебания и их характеристики.
       
   15. 
       Основные оптические явления.
       
   16. 
       Зрение человека и оптика.
       
   17. 
       Законы атомной, ядерной физики и излучение.
       
   18. 
       Основные свойства и характеристики рентгеновского излучения.
       
5. 
   Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины.
   
   1. 
      Выполнение рефератов (самостоятельная работа):
      

1. 
   Роль понятия «модель» в спорте.
   
2. 
   Скорость в легкой атлетике.
   
3. 
   Средняя скорость в лыжной гонке.
   
4. 
   Ускорения и связи тела человека.
   
5. 
   Сопротивление воздушной среды в легкой атлетике.
   
6. 
   Сопротивление воздушной среды в лыжном спорте.
   
7. 
   Жидкое трение и плавание человека.
   
8. 
   Основные вращательные параметры человека.
   
9. 
   Момент инерции твердого тела и спорт.
   
10. 
    Лыжный спорт и трение скольжения.
    
11. 
    Идеальная жидкость и кровеносная система человека.
    
12. 
    Кровь, как не ньютоновская жидкость.
    
13. 
    Биомеханика движения крови по кровеносным сосудам.
    
14. 
    Звук и старт спортсмена.
    
15. 
    Основные характеристики звука: интерактивность, уровень громкости, бел, децибел, тон, обертон, музыкальные звуки.
    
16. 
    Атмосферное давление и его учет в организации и проведении соревнования.
    
17. 
    Особенности равнинных соревнований.
    
18. 
    Особенности соревнований в горных условиях.
    
19. 
    Капиллярные кровеносные сосуды и кровеносная система.
    
20. 
    Кости человека с физической точки зрения.
    
21. 
    Электрическое и магнитное воздействие на человека.
    
22. 
    Электроёмкостные свойства тканей организма человека.
    
23. 
    Магнитное поле и человек.
    
24. 
    Защитные свойства магнитных полей для живых организмов.
    
25. 
    Электромагнитные колебания и человек.
    
26. 
    Глаз как оптическая система.
    
27. 
    Погрешности оптической системы глаза и их исправления при помощи линз.
    
28. 
    Тепловое излучение человека.
    
29. 
    Биофизические свойства ионизирующих излучений. Дозиметрия ионизирующего излучения.
    

2. 
   Проверочные тесты:
   

6. 
   Образовательные технологии.
   

7. 
   Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
   

Литература.

1. 
   Дерябин В.М., Борисенко В.Е. Физика. Учебник.Т.:Из-во ТюмГУ, 2001, 656 с.
   
2. 
   Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики М.: Высшая школа,2001, 718 с.
   
3. 
   Дмитриева В.Ф., Прокофьев В.Л. Основы физики М. Высшая школа,2001, 527с.
   
4. 
   Трофимова Т.Н. Курс физики. М.: Высшая школа, 2002, 542с.
   
5. 
   Трофимова Т.Н. Краткий курс физики. М.: Высшая школа, 2000, 352с.
   

1. 
   Артюхов В.Г., Ковалева ТА, Шмелев В.П. Биофизика. В.: Из-во ВГУ, 1994,384 с.
   
2. 
   Борисенко В.Е.. Дерябин В.М. Учебное пособие. Лабораторный практикум по физике. Т.: Из-во ТюмГУ, 2002, 288 с.
   
3. 
   Дерябин В.М., Борисенко В.Е., Михеев В.А., Платонова Л.А. Физика: опорный программный конспект учебника Т.: Из-во ТюмГУ, 2002, 196с.
   
4. 
   Лаврова И.В. Курс физики. М.: Просвещение, 1981, .
   
5. 
   Ремезов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа, 1987,
   
6. 
   Роуэлл Г., Герберт С. Физика. М.: Просвещение, 1994,.
   
7. 
   Савельев И.В. Курс общей физики, Книга 1-5. М.: Из-во Астрель, 2001.
   
8. 
   Чулановская М.В. Курс общей физики для биологов. Т.1.Л.: Из-во ЛГУ, 1972.
   

8. 
   Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины.