Рабочая программа дисциплины физика направление ооп icon

Рабочая программа дисциплины физика направление ооп


Смотрите также:
Рабочая программа дисциплины аналитическая геометрия и линейная алгебра направление...
Рабочая программа дисциплины специальный физический практикум направление (специальность) ооп...
Рабочая программа дисциплины импульсная лазерная техника направление ооп...
Рабочая программа дисциплины теория вероятностей и математическая статистика направление...
Рабочая программа дисциплины механика направление ооп...
Рабочая программа дисциплины «механика» направление ооп...
Унифицированная рабочая программа дисциплины физика направление (специальность) ооп...
Рабочая программа модуля (дисциплины) Основы анализа поверхности твердых тел и тонких пленок...
Рабочая программа дисциплины физика направление (специальность) ооп...
Рабочая программа дисциплины современные проблемы электроэнергетики направление ооп:...
Рабочая программа дисциплины физика направление (специальность) ооп...
Рабочая программа дисциплины исследования кернового материала нефтегазовых скважин направление...



Загрузка...
скачать



Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»


УТВЕРЖДАЮ

Директор ИПР

___________ А. К. Мазуров

« 10 » сентября 2010 г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ФИЗИКА


НАПРАВЛЕНИЕ ООП: 130100 Геология и разведка полезных ископаемых

ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: геология и разведка полезных ископаемых, гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология; геофизика.
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ): бакалавр

БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г.

^ КУРС 1; 2. СЕМЕСТР 2; 3; 4

КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ: 12

ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Высшая математика»

КОРЕКВИЗИТЫ: «Высшая математика. Теоретическая механика»


^ ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:

Лекции 104 час.

Практические занятия 52 час.

Лабораторные занятия 52 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 208 час.

САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 208 час.

ИТОГО: 416 час.

^ ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очная

ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ:

Рубежный контроль (коллоквиумы, ИДЗ, контрольные работы).

ИТОГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ; экзамен во втором, третьем, четвертом семестрах.

^ ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ: ФТИ, кафедра общей физики


ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ ______________ д.ф.-м.н., профессор И.П.Чернов

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП _______________ д. геол. – мин. наук, проф. А. К. Мазуров

ПРЕПОДАВАТЕЛЬ _______________ к.х.н., доцент Н.Д. Толмачева


«____» ____________ 2010 г.



  1. ^ Цели освоения дисциплины физика (соответствующие целям ООП).

Целью освоения дисциплины физика является

    • фундаментальная подготовка выпускников по физике, как средство общего развития человека, способного к производственно-технологической и проектной деятельности, обеспечивающей модернизацию, внедрение и эксплуатацию оборудования для добычи ,транспорта и хранения нефти и газа

    • фундаментальная подготовка выпускников по физике, как база для изучения технических дисциплин ,способствующая готовности выпускников к междисциплинарной экспериментально-исследовательской деятельности для решения задач ,связанных с разработкой инновационных эффективных методов бурения нефтяных и газовых скважин ,разработкой и эксплуатацией месторождений углеводородов ,их транспорта и хранения .

  1. ^ Место дисциплины в структуре ООП.

Физика относится к математическому и естественно- научному циклу и, наряду с курсами химии, биологии, математики и др., является одной из фундаментальных дисциплин современного естествознания и теоретической ,без которой невозможны подготовка и успешная деятельность высококвалифицированных специалистов в различных областях производства, науки и техники .

Необходимые для успешного освоения вузовского курса физики «входные» знания, умения, опыт и компетенции должны быть получены и развиты у учеников при изучении школьного курса физики в полном объёме. Глубина и основательность знаний основ физики достигается специальной довузовской подготовкой, организуемой вузом.

До освоения разделов курса физики (начиная с первого раздела « Механика»), учащиеся должны овладеть (дополнительно к школьным знаниям) определённым математическим аппаратом

ПРЕРЕКВИЗИТЫ.

Высшая математика. (Элементы векторного анализа. Дифференциальное и интегральное исчисление).

КОРЕКВИЗИТЫ (дисциплины, которые могут изучаться параллельно с дисциплиной «Физика»).

Высшая математика. (Интегральное исчисление. Ряды. Теория функций комплексного переменного).

Теоретическая механика,

Теоретические основы электротехники.

При параллельном изучении отдельных дисциплин осуществляется согласование рабочих программ (межпредметные связи).

  1. ^ Результаты освоения дисциплины.

В результате освоения дисциплины «Физика» студент должен:

знать

законы классической и релятивистской механики, основы термодинамики и статистической физики, уравнения Максвелла и свойства электрического и магнитного полей в вакууме и веществе, теорию колебаний и волн, основы волновой и квантовой оптики, соотношения неопределённостей, уравнения Шрёдингера, строение многоэлектронных атомов, зонную теорию металлов и полупроводников, свойства атомного ядра и элементарных частиц;

уметь

использовать физические законы при анализе и решении проблем профессиональной деятельности;


владеть

методами проведения физических измерений, методами корректной оценки погрешности при проведении физического эксперимента.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:

  1. Универсальные (общекультурные): готовность к категориальному видению мира; готовность дифференцировать различные формы освоения мира.

  2. Профессиональные: способность использовать основные законы естественно научных дисциплин в профессиональной деятельности; способность применять методы математического анализа и моделирования, методы теоретического и экспериментального исследования; способность использовать физико-математический аппарат для решения расчётно-аналитических задач, возникающих в ходе профессиональной деятельности; способность выбирать и применять соответствующие методы моделирования физических, химических и технологических процессов.

    1. ^ Структура и содержание дисциплины.

Рабочий план изучения дисциплины «Физика» по семестрам

Таблица 1.

Семестр

Число часов

Вид занятий

^ Число часов

Форма

отчетности

Второй

68

Лекции

Практические

Лабораторные

34

16

18

Экзамен

Третий

72

Лекции

Практические

Лабораторные

36

18

18

Экзамен

Четвертый

68

Лекции

Практические

Лабораторные

34

18

16

Экзамен

Всего: 208 часов аудиторных занятий




4.1. Структура дисциплины ФИЗИКА по разделам, формам организации и контроля обучения

Таблица 2.

^ Физика. Часть 1. Семестр второй.



п/п

Название

раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Итого

Формы текущего контроля и аттестации

Лекции

Практ./

семин.

Лаб. зан.



Введение

2







2




Устный опрос



Физические основы

механики

14

8

8

30

60

Коллоквиум № 1

Контрольная работа №1

Отчеты по лаб. работам.

Индивидуальные задания.



Механические колебания

и волны.

4

2

2

8

16

Отчет по лаб. работе.

Индивидуальные задания.



Молекулярная физика.

Основы термоди­на­мики и статис­тической физики

14

6

6

26

52

Отчеты по лаб. работам.

Индивидуальные задания.

Коллоквиум №2 Контрольная работа №2.




^ Итого (2-ой семестр)

32

16

16

64

128




Продолжение таблицы 2.

^ Физика. Часть 2. Семестр третий.



п/п

Название

раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Итого

Формы текущего контроля и аттестации

Лекции

Практ./

семин.

Лаб. зан.



Электростатика.

Постоянный ток.

20

10

6

36

72

Отчеты по лабораторным работам Индивидуальные задания.

Коллоквиум №3 Контрольная работа №3.



Электромагнетизм

Электромагнитные колебания и волны

16

8

12

36

72

Отчеты по лабораторным работам Индивидуальные задания.

Коллоквиум №4. Контрольная работа №4.




^ Итого (3-ий семестр)

32

16

16

58

144







^ Физика. Часть 3. Семестр четвертый.



п/п

Название

раздела/темы

Аудиторная работа (час)

СРС

(час)

Итого

Формы текущего контроля и аттестации

Лекции

Практ./

семин.

Лаб. зан.



Волновая и квантовая оптика.

14

10

10

34

68

Отчеты по лабораторным работам Индивидуальные задания.

Коллоквиум № 5. Контрольная работа № 5.



Элементы кван­товой механики.

Строение атома и ядра. Элементы физики твердого тела.

18

8

6

32

64

Отчеты по лабораторным работам Индивидуальные задания.

Коллоквиум № 6. Контрольная работа № 6.



Физическая картина мира.

2







2

4

Презентация.




^ Итого (4-ый семестр)

34

18

16

68

136




При сдаче индивидуальных работ проводится устное собеседование.


4.2.Содержание теоретического раздела дисциплины

Лекционные занятия – 104 часа
^

Второй семестр – 34 часа


Введение – 2 часа

Предмет физики. Методы физического исследования (опыт, гипотеза, эксперимент, теория). Важнейшие этапы истории физики. Роль физики в изучении законов природы. Взаимосвязь физики с другими науками и техникой, как взаимосвязь теории и практики. Роль измерения в физике. Международная система единиц (СИ). Общая структура, цели и задачи курса физики.

^ Физические основы механики – 14 часов

Кинематика


Механика, ее разделы. Механическое движение, системы отсчета. Физические модели в механике (материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда). Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение при поступательном и вращательном движениях; связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками. Основная задача кинематики.
^
Динамика материальной точки

Динамика как раздел механики. Масса, импульс (количество движения), сила. Понятие состояния в классической (нерелятивистской) механике. Законы Ньютона, их физическое содержание и взаимная связь. Инерциальные системы отсчета, преобразования Галилея, закон сложения скоростей в классической механике; механический принцип относительности. Основная задача динамики. Границы применимости классической механики.

^ Динамика системы материальных точек и твердого тела

Система материальных точек (частиц). Внутренние и внешние силы. Замкнутая система. Второй закон динамики для системы материальных точек. Центр масс. Закон движения центра масс. Твердое тело как система материальных точек. Момент силы, момент импульса. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение движения абсолютно твердого тела. Упругое тело. Напряжение и деформации (упругие и пластические)*. Закон Гука*.

^ Работа и энергия. Законы сохранения в механике

Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия как мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая, потенциальная и полная механическая энергии. Закон сохранения импульса и его связь; закон сохранения момента импульса; закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени. Практическое применение законов сохранения к анализу движения упругих и неупругих тел (на примере ударов шаров)*. Реактивное движение*. Гироскопы.

^ Поле тяготения

Законы Кеплера и закон всемирного тяготения. Гравитационное поле. Напряженность гравитационного поля. Работа сил гравитационного поля. Потенциальная энергия тела в поле тяготения. Потенциал поля тяготения. Связь напряженности гравитационного поля с потенциалом. Принцип эквивалентности. Движение в гравитационном поле. Космические скорости*.

^ Основы механики специальной теории относительности

Постулаты Эйнштейна. Скорость света – предельная скорость передачи сигнала. Преобразования Лоренца для координат и времени. Относительность одновременности. Длина отрезка и интервал времени в разных системах отсчета. Релятивистский закон сложения скоростей. Законы Ньютона в релятивистской динамике. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца. Полная энергия частицы и системы частиц. Взаимосвязь массы и энергии. Взаимосвязь энергии и импульса. Частицы с нулевой массой покоя.

^ Неинерциальные системы отсчета

Силы инерции в поступательно движущихся неинерциальных системах отсчета. Принцип Даламбера. Эквивалентность сил инерции и сил тяготения. Центробежная сила инерции. Сила Кориолиса. Закон Бэра. Понятие об общей теории относительности.

    ^ Механические колебания и волны – 4 часа

Кинематика гармонических колебаний

Понятие о колебательном движении. Гармонические колебания. Основные понятия (амплитуда, циклическая частота, фаза, скорость, энергия колебаний). Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний*. Фигуры Лиссажу*. Комплексная форма представлений гармонических колебаний.

^ Динамика гармонических колебаний

Модели гармонических осцилляторов (математический, пружинный и физический маятники)*. Свободные незатухающие гармонические колебания для различных осцилляторов, их частота и период. Свободные затухающие колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда, частота, период затухающих колебаний и логарифмический декремент затухания. Апериодические колебания. Вынужденные гармонические колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Явление резонанса. Понятие об ангармонических осцилляторах. Автоколебания* Волновые процессы Понятие волны. Продольные и поперечные волны. Групповая и фазовая скорости. Волновое уравнение. Волновой вектор. Связь длины волны со скоростью распространения волны и частотой колебаний. Упругие волны в газах, жидкостях, твердых телах*. Акустические (звуковые) волны*.

    ^ Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики – 14 часов

Физические основы молекулярно-кинетической теории

Статистический и термодинамический методы исследования. Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Тепловое движение. Модель идеального газа. Понятия давления и температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Степени свободы. Классический закон распределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия. Понятие о квантовании энергии вращения и колебания молекул.

^ Физические основы термодинамики

Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа идеального газа при изменении его объема. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Классическая формула теплоемкости идеального газа. Формула Майера.

Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы (циклы). КПД кругового процесса. Цикл Карно. КПД цикла Карно. Две теоремы Карно.

Понятия микро- и макросостояния термодинамической системы. Термодинамическая вероятность макроскопического состояния. Понятие энтропии. Формула Больцмана. Энтропия – функция состояния системы .Изменение энтропии при обратимых и необратимых процессах. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. Третье начало термодинамики. Тепловые двигатели.

^ Статистические распределения

Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределения Максвелла молекул по величине скорости. Скорости теплового движения молекул. Опыт Штерна. Распределение Больцмана частиц в потенциальном поле. Барометрическая формула. Опыт Перрена. Понятие о распределениях квантовых частиц (функции распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака). Понятие о каноническом распределении Гиббса.

^ Элементы физической кинетики

Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Эффективное сечение рассеяния. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Уравнения и коэффициенты переноса. Понятие о вакууме. Свойства газов при низких давлениях.

^ Фазовые равновесия и превращения

Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение реальных газов.

Фазы и условия равновесия фаз. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Тройная точка. Метастабильные состояния. Особенности жидкого и твердого состояний вещества.

^ Элементы неравновесной термодинамики

Энтропия как количественная мера хаотичности. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Ближний и дальний порядок. Жидкие кристаллы. Макросистемы вдали от равновесия. Открытые диссипативные системы. Проявление самоорганизации в открытых системах. Идеи синергетики. Биоритмы*. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе*. Периодические химические реакции*.


^ Третий семестр– 36 часов

Электростатика – 16часов

Поле в вакууме

Предмет электростатики. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Дискретность заряда. Точечный заряд. Закон Кулона – основной закон электростатики. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Линейная, поверхностная и объемная плотности заряда. Электрический диполь. Поле диполя. Силовые линии электрического поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Закон Гаусса в интегральной форме. Примеры применения закона Гаусса для вычисления электрических полей: поле равномерно заряженной сферы, поле равномерно заряженной бесконечной плоскости, поле двух равномерно заряженных бесконечных плоскостей, поле бесконечной равномерно заряженной нити, поле равномерно заряженного шара. Понятие о дивергенции векторной функции. Закон Гаусса в дифференциальной форме.

Работа сил электростатического поля. Консервативность электростатических сил. Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Потенциальная энергия заряда в поле другого заряда. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда. Потенциальная энергия заряда в поле системы зарядов. Принцип суперпозиции для потенциалов. Разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Связь между вектором напряженности и потенциалом.

^ Поле в веществе

Проводники и диэлектрики. Полярные и неполярные молекулы. Полярные и неполярные молекулы в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Вектор электростатической индукции. Закон Гаусса для вектора электростатической индукции. Диэлектрическая проницаемость. Вектор электростатической индукции на границе раздела диэлектриков. Поляризация ориентационная и деформационная). Пьезоэлектрический эффект. Сегнетоэлектрики и их свойства. Электрострикция.

Проводники в электрическом поле. Равновесие зарядов на проводниках. Поле вблизи поверхности заряженного проводника. Электростатическая индукция. Электроемкость проводников. Взаимная электроемкость. Конденсаторы. Плоский, цилиндрический и сферический конденсаторы. Соединения конденсаторов. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.


^ Постоянный электрический ток – 6 часов

Электрический ток. Условие существования тока. Сила тока. Вектор плотности тока. Уравнение непрерывности. Закон Ома для участка цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Сопротивление проводников. Сторонние силы. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Работа и мощность электрического тока. Классическая теория электропроводности металлов и ее затруднения. Электропроводность газов. Несамостоятельный газовый разряд. Теория несамостоятельного газового разряда. Самостоятельный газовый разряд. Процессы, способствующие возникновению самостоятельного газового разряда. Типы самостоятельных разрядов: тлеющий, коронный, искровой, дуговой. Понятие о плазме. Электропроводность плазмы. Ток в вакууме. Закон Богуславского-Лэнгмюра. Контактные явления.

^ Электромагнетизм – 10 часов

Магнитное поле в вакууме

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Силовые линии магнитного поля. Поток вектора магнитной индукции. Закон Гаусса для магнитного потока в интегральной и дифференциальной формах. Закон Био-Савара-Лапласа. Применение закона Био-Савара-Лапласа для вычисления магнитных полей: поле прямого тока, поле в центре кругового тока, поле движущегося заряда.

Закон полного тока в интегральной форме. Применение закона полного тока для вычисления простейших магнитных полей: поле бесконечного прямого тока, поле соленоида, поле тороида. Ротор векторной функции. Закон полного тока в дифференциальной форме. Действие магнитного поля на проводники с током. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Единица силы тока – ампер. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

Движение заряженных частиц в однородном магнитном поле. Сила Лоренца. Циклотрон. Эффект Холла. Удельный заряд частиц. Масс–спектрометрия*.

Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции как следствие закона сохранения энергии.

Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи при замыкании и размыкании цепи. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля.

^ Магнитное поле в веществе

Магнитные моменты атомов. Типы магнетиков. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Элементарная теория диа- и парамагнетизма. Ферромагнетики. Опыты Столетова. Кривая намагничения. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Домены. Спиновая природа ферромагнетизма. Магнитострикция*.

^ Уравнения Максвелла

Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Относительность разделения электромагнитного поля на электрическое и магнитное. Бетатрон.

^ Электромагнитные колебания и волны – 4 часа

Квазистационарные токи. Колебательный контур. Собственные колебания. Свободные затухающие и вынужденные электромагнитные колебания (дифференциальные уравнения и их решения). Резонанс. Автоколебания. Дифференциальное уравнение для электромагнитной волны и его решение. Плоские электромагнитные волны и их энергетические характеристики. Скорость распространения электромагнитных волн в средах. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны. Шкала электромагнитных волн*. Распространение волн в атмосфере*.


^ Четвертый семестр – 34 часа

    Волновая оптика – 6 часов

Введение

Корпускулярно-волновой дуализм свойств света. Волны оптического диапазона (световые волны) – частный случай электромагнитных волн.

Интерференция

Интерференция плоских монохроматических световых волн. Когерентность. Время и длина когерентности. Методы получения когерентных световых волн и наблюдения интерференции. Интерференция света в тонких пленках. Кольца Ньютона. Практические применения интерференции*.

Дифракция

Дифракция света. Принцип Гюйгенса. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Дифракция на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность спектральных приборов.

Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Изучение структуры кристаллов.

Принцип голографии. Голограммы Френеля и Денисюка. Применения голографии*.

^ Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии. Классическая теория дисперсии. Поглощение света. Рассеяние света.

^ Поляризация света

Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Дихроизм. Интерференция поляризованных лучей. Электрические и магнитооптические явления.

^ Элементы квантовой оптики – 6 часов

Тепловое излучение

Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина). Спектральная плотность излучательности абсолютно черного тела в рамках классической физики. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка. Вывод законов теплового излучения абсолютно черного тела из формулы Планка.

Фотоны

Световые кванты. Энергия, импульс и масса фотонов. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и экспериментальные методы его проверки. Фотоэлементы. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева. Аннигиляция электрон-позитронной пары.

^ Элементы квантовой механики – 6 часов

Корпускулярно-волновой дуализм материи и его опытное обоснование. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Соотношение неопределенностей. Оценка энергии основного состояния атома водорода и энергии нулевых колебаний осциллятора. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция и ее статистический смысл. Амплитуда вероятностей. Различие между квантово-механической и статистической вероятностями. Уравнение Шредингера (временное и стационарное). Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект.

^ Элементы физики твердого тела – 4 часа

Электроны в кристаллах

Приближение сильной и слабой связи. Модель свободных электронов. Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха. Поверхность Ферми. Уровень Ферми. Число и плотность числа электронных состояний в зоне. Заполнение зон. Деление твердых тел на диэлектрики, металлы, полупроводники. Квантовая теория

электропроводности и теплопроводности металлов. Электропроводность полупроводников. Электронная и дырочная проводимость. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о р-n-переходе. Транзистор*. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Эффект Джозефсона и его применение. Высокотемпературная сверхпроводимость.

^ Кристаллы в тепловом равновесии

Строение кристаллов. Типы межатомной связи в твердых телах. Дефекты в кристаллах (точечные, линейные – дислокации). Пластичность и прочность твердых тел. Колебания кристаллической решетки. Фононы. Дисперсионные кривые. Теплоемкость кристаллов. Решеточная теплопроводность. Эффект Мёссбауэра и его применение. Физические основы методов контроля качества материалов.

    ^ Физика атомов и молекул – 6 часов

Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Атом водорода. Водородоподобные атомы. Квантовые постулаты Бора. Атом водорода по теории Бора. Пространственное квантование. Магнитный момент атома. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Атом водорода по теории Шредингера.

Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки атомов. Заполнение электронных оболочек. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

Молекулы. Молекулы водорода. Обменное взаимодействие. Физическая природа химической связи. Электронные термы двухатомной молекулы. Молекулярные спектры.

Рентгеновское излучение. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.

Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Элементы нелинейной оптики.

^ Физика атомного ядра и элементарных частиц – 6 часов

Атомное ядро

Парамагнитный ядерный резонанс. Радиоактивность. Радиоактивное превращение ядер. Ядерные реакции и их основные типы. Искусственная радиоактивность*. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Коэффициент размножения нейтронов. Термоядерный синтез. Водородно-углеродистый цикл. Энергия звезд*. Проблема управляемых термоядерных реакций. Экологические вопросы современной энергетики*.

^ Элементарные частицы

Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Модели элементарных частиц. Фотоны, лептоны, адроны (мезоны, барионы, гипероны). Фундаментальные взаимодействия. Систематика элементарных частиц. Современные методы ускорения частиц. Космические лучи.

^ Современная физическая картина мира - 2 часа

Вещество и поле. Иерархия структур материи: кварки, ядра атомов, атомы, молекулы, макроскопические состояния вещества (газы, жидкости, твердые тела, плазма). Планеты. Звезды. Галактики. Горячая модель и эволюция Вселенной. Незавершенность физики и будущее естествознания.

Примечание: символом* отмечены вопросы, выделенные для самостоятельного изучения.


^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Основные образовательные технологии:

  1. Информационные технологии:

– работа с курсом в WebCT;

– лекции в режиме презентаций;

– модельные представления;

– интерактивная обучающая система по физике.

  1. Проектное обучение:

– семинарские занятия, организованные как научные конференции.


^ Таблица 3

Методы и формы организации обучения (ФОО)


ФОО Методы

Лекц.

Лаб. раб.

Пр.зан./сем.

СРС

Дискуссии

+




+




IT- методы

+




+

+

Командная работа




+

+

+

Опережающая самостоятельная работа.

+




+

+

Методы проблемного обучения

+




+

+

Индивидуальное обучение




+

+

+

Обучение на основе опыта




+

+

+

Поисковый метод







+

+

Исследовательский метод




+




+



Для достижения поставленных целей преподавания дисциплины реализуются следующие средства, способы и организационные мероприятия:

  • изучение теоретического материала дисциплины на лекциях с использованием компьютерных технологий;

  • самостоятельное изучение теоретического материала дисциплины с использованием Internet-ресурсов, информационных баз, методических разработок, специальной учебной и научной литературы;

  • закрепление теоретического материала при проведении лабораторных работ с использованием учебного и научного оборудования и приборов, выполнения проблемно-ориентированных, поисковых, творческих заданий.

^ 6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов (CРC).

6.1. Программа текущей и опережающей СРС, направленная на углубление и закрепление знаний, а также развитие практических умений включает.

    • Самостоятельное изучение студентами отдельных тем и разделов дисциплины, с использованием методических указаний по разделам лекционного курса и темам практических занятий, выносимых на самостоятельное изучение.

    • Проведение практических занятий в форме самостоятельной работы студентов в компьютеризированной аудитории под руководством преподавателя с использованием интерактивной обучающей системы.

    • Индивидуальные задания по всем разделам курса физики, с введенными задачами повышенной сложности для особо одаренных студентов. Индивиду­альные задания (в рамках лабораторного практикума) исследовательского характера (в том числе, связанных с профессией) и по моделированию процессов при варьировании исходных параметров с использованием ЭВМ.

    • Реферативная работа студентов, выступления с докладами на семинарских занятиях (включая информацию о достижениях современной физики).

    • Содержание работ определяется целью: научить студентов самостоятельно работать с литературой, беседовать с ведущими специалистами тех областей физики, по которым выполняется работа; познакомить студентов с новейшими техническими средствами и современными возможностями информатики. Причем изучение какого-либо узкого вопроса сопровождается обычно знакомством с историей развития данного направления физики и вкладом ученых ТПУ.

    • Подготовку к коллоквиумам.

    • Подготовку к контрольным работам.

    • Подготовку к экзамену.

Примечание: Темы, выносимые на самостоятельную проработку, отмечены символом* в разделе «4.2. Содержание теоретического раздела дисциплины».


^ 6.2. Перечень тем семинарских занятий

3 семестр

Свойства пространства и времени, законы сохранения; Элементы общей теории относительности;

Порядок и беспорядок в природе, идеи синергетики Ангармонические колебания. Кинематика волновых процессов, элементы нелинейной оптики;

История развития ускорителей, в том числе в ТПУ (бетатроны, синхротрон);

Современная физическая картина мира.


^ 6.3. Перечень тем индивидуальных заданий (ИДЗ) на второй семестр.

Семестр

Номер

(ИДЗ)

Содержание

ИДЗ

по темам представлены в мет. пособии.

Форма отчетности

^ Объем самост. работы в часах

Второй

1.

1. Кинематика.

Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: Сборник задач. Часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие*. –М.: В.Ш.  2007.

Защита

14

2.

2. Динамика.

3.

3. Законы сохранения.

4.

4. Основы СТО.

5.

5. Механические колебания и волны

6.

7.

1. Основы МКТ.

2. Основы термодинамики.









^ 6.4. Перечень тем индивидуальных заданий (ИДЗ) на третий семестр.

Семестр

Номер

(ИДЗ)

Содержание

ИДЗ

по темам представлены в мет. пособии.

Форма отчетности

^ Объем самост. работы в часах

Третий




1. Электростатика.

10

Защита

10

2. Поле в веществе.

3. Постоянный электрический ток

1.

1. Магнитное поле в вакууме.

10

Защита

10

2. Магнитное поле в веществе.

3. Уравнения Максвелла.




4.Механические и электромагнитные колебания и волны.




5.Электромагнитные колебания и волны.


^ 6.5. Перечень тем индивидуальных заданий (ИДЗ) на четвертый семестр.


Семестр

Номер

(ИДЗ)

Содержание

ИДЗ

по темам представлены в мет. пособии.

Форма отчетности

^ Объем самост. работы в часах

Четвертый

1.

1. Интерференция.






10

2. Дифракция.

3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.

Поляризация света.




4. Квантовая природа излучения.












1. Элементы квантовой механики.




Защита




^ 7. Средства текущей и итоговой оценки качества освоения дисциплины ФИЗИКА (фонд оценочных средств)

Цель контроля состоит в оценке уровня знаний и умений, приобретаемых студентами в процессе изучения всех разделов курса физики на различных видах занятий и при самостоятельной работе. Применение различных форм контроля знаний студентов расширяет возможности обучающей функции контроля и позволяет целенаправленно развивать творческие способности каждого студента.

^ 7.1 Формы и способы контроля уровня знаний и умений, приобретаемых и усваиваемых каждым студентом по видам занятий.

7.1. 1.Лекционный курс

Коллоквиумы по теоретическому материалу (два раз в семестр) с введением вопросов, выносимых на самостоятельное изучение и вопросов по разделам физики, связанных с профессиональной ориентацией.

^ 7.1.2. Практические занятия

Защита индивидуальных заданий. Тестовые задания по отдельным темам.

7.1.3. Лабораторные занятия

Защита лабораторных работ по циклам с использование сборника контрольных заданий по физическому практикуму.

^ 7.1.4. Контроль усвоения содержания дисциплины ведется также периодическим тестированием студентов, с использованием банка заданий всех уровней, а именно:

Тематический (рубежный) проводится по итогам изучения студентами одного или нескольких разделов курса физики.

Студентам предлагаются тесты открытого и закрытого типов. Составленные в соответствии с программой курса общей физики и ГОС, а также с учетом специальности (факультета). В тест-билеты включены качественные, аналити­ческие, графические и дискуссионные задачи, охватывающие практически все разделы и содержащие формулировки законов, определения, понятия, физические принципы, факты, формулы. Образцы тестов даны в приложении.

Оценка знаний студентов - применяется сквозная рейтинговая оценка в соответствии с рейтинг-планом (краткое положение о рейтинг-системе приведены в Приложении 1), в соответствии, с которым каждое занятие завершается оценкой текущей деятельности всех студентов. По завершении всего курса обучения определяется итоговая рейтинговая оценка. Окончательная оценка знаний производится в форме экзамена (с учетом предварительной рейтинговой оценки) по экзаменационным билетам из банка билетов, с включением вопросов, выделенных для самостоятельного изучения, и вопросов курса физики, связанных с профессиональной ориентацией.

^ 8. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Физика

8.1. Перечень используемых информационных продуктов

Таблица 3.

Вид

Наименование

Содержание

Источник информации

Место нахож-дения

Компьютерные про­граммы


1. Образователь­ная программа «Виртуальные лабораторные работы».


Лабораторные работы по разделам физики:

  • механика;

  • молекулярная физика;

  • термодинамика;

  • колебания и волны;

  • электростатика;

  • постоянный ток;

  • электромагнетизм;

  • волновая оптика;

  • квантовая оптика;

  • физика атомного ядра и элементарных частиц.

Программа реализована на платформе MACITOSH фирмы Apple в среде HyperCard

528–19 корп.




2. Образовательная программа по практическому разделу дисциплины (программа Lab View)

Лабораторные работы по разделам физики:

  • колебания и волны;

  • электростатика;

  • постоянный ток;

  • электромагнетизм;

  • волновая оптика;

  • квантовая оптика;

  • физика атомного ядра и элементарных частиц.

Программа реализована на базе IBM.



103 - 3 корп.;

108 – 3 корп







4. Интерактивная обучающая система по физике.

Часть I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.

Часть II Электричество и электромагнетизм.

Часть III. Колебания. Волновая оптика.

Программа реализована в среде визуаль­ного програм­мирования HyperCard.

528-19 корп.




5.Электронный учебник по фи­зике: Открытая физика», часть I, часть II.

Представлены все разделы курса физики с введением большого объема иллюстративного материала.

Программа реализована на базе JBM PC (Dos)

528-19 корп.

Базы данных



1. Тесты для всех видов контроля.

1. Вопросы коллоквиумов.

2.Тесты текущего контроля.

3.Тесты рубежного контроля.

4.Тесты итогового контроля.

Программа реализована на платформе MACITOSH фир-мы Apple в среде HyperCard

528-19 корп.




2. Задачи для индивидуальных заданий.

Представлен банк задач по всем разделам курса физики.

Программа реализована на платформе MACITOSH фирмы Apple в среде HyperCard

528-19 корп.

Видеома­териалы



Лекционные компьютерные демонстрации по курсу общей физики.

Представлены подробно все вопросы разделов курса физики.

Кассеты

209-3 корп.

Нагляд­ные пособия


Лекционные демонстрации по курсу общей физики.

Содержание приведено в справочнике «Аннотированный каталог» лекционных демонстраций по курсу общей физики физического кабинета ТПУ.

Модели физических объектов и процессов.

209-3 корп.

Видеома­териалы



Лекционные компьютерные демонстрации по курсу общей физики.

Представлены подробно все вопросы разделов курса физики.

Кассеты

209-3 корп.

Нагляд­ные пособия


Лекционные демонстрации по курсу общей физики.

Содержание приведено в справочнике «Аннотированный каталог» лекционных демонстраций по курсу общей физики физичес­кого кабинета ТПУ.

Модели физических объектов и процессов.

209-3 корп.



^ 8.2. Учебно-методические пособия

  1. Ларионов В.В, Иванкина М.С., Мурашко Л.Т. Физический практикум. – Томск: Изд. ТПУ, 1993. – 92 с.

  2. Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум. Часть 1. Механика, молекулярная физика и термодинамика. – Томск: Изд. ТГУ, 2004. – 182с.

  3. Борисов В.П., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Физический практикум по колебаниям и волнам. – Томк: Изд. ТПУ, 1983. – 86с.

  4. Ларионов В.В., Веретельник В.И., Тюрин Ю.И., Чернов И.П. Томск: Изд. ТГУ, 2004. –254 с.

  5. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по оптике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 99 с.

  6. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по атомной и ядерной физике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 56с.

  7. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Сборник контрольных заданий по физическому практикуму. – Томск: Изд.ТПУ,1996.  68 с.

  8. Стародубцев В.А., Малютин В.М., Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Практикум. – Томск: Изд. ТПУ, 1986. – 76с.

  9. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: Сборник задач. Часть I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие.– Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. – 390с.

  10. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – 502 с.

  11. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.II. Электричество и магнетизм: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 738 с.

  12. Ерофеева Г.В. Интерактивная обучающая система по физике: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 470 с.

  13. Методические указания по курсу физики для проведения практических занятий (по всем разделам курса). /Под ред. проф. Ю.И. Тюрина, проф. Ульянова В.Л. – Томск: Изд-во ТПУ, 1996-2003.


^ 8.3. Перечень рекомендуемой литературы

Основная

  1. Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989. – Т.1-3. – 539 с.

  2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1987-1989.– 586 с.

  3. Трофимова Г.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1999. – 506 с.

  4. Айзенцон А.Е. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1996. –422 с.

  5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 1995.– 344с.

  6. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Часть 1. Механика, молекулярная физика, термодинамика, 2002.

  7. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика. Сборник задач. Часть 1, Механика. Молекулярная физика. Термодинамика, 2004.

  8. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: Сборник задач. Часть 2. Электричество и магнетизм: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Томского ун-та, 2004.

  9. Тюрин Ю.И., Ларионов В.В., Чернов И.П. Физика: сборник задач (с решениями). Часть 3. Оптика. Атомная и ядерная физика: учебное пособие.  Томск: Изд-во Том. гос. ун-та, 2005.

  10. Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум. Часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004.

  11. Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум. Часть 2. Электричество и магнетизм: Учебн. пособие для технич. университетов. – Томск: Изд-во ТПУ, 2004.

  12. Чернов И. П., Ларионов В. В., Веретельник В. И. Физический практикум. Часть 3: Оптика. Атомная и ядерная физика: Уч. пособие для технич. университ. –Томск: Изд-во ТПУ, 2005.

  13. Стародубцев В.А. Концепции современного естествознания: учебник – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 333 с.

Дополнительная

  1. Хайкин С.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1981. – 722с.

  2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1986. – 456 с.

  3. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1987. – 488 с.

  4. Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Наука, 1976. – с.

  5. Шпольский Э.В. Атомная физика. – М.: Наука, 1984.– Т.1. – 463 с.

  6. Орир Д. Физика. – М.: Мир, 1982.– Т. 1–2. – 564 с.

  7. Дубнищева Т.В. Концепции современного естествознания. – Новосибирск: ООО, Изд-во ЮКЭЛ, 1997. –348 с.

  8. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой. – М.: Прогресс, 1986. – 286 с.

  9. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1998. –542 с.

  10. Ларуш Л. Физическая экономика как платоновская эпистемологическая основа всех отраслей человеческого знания. – М.: - Научная книга. – 1997. – 342с.

  11. Кузнецов С.И. Физические основы механики: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 121 с.

  12. Кузнецов С.И. Молекулярная физика. Термодинамика: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 113 с.

  13. Кузнецов С.И. Электростатика. Постоянный ток: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 133 с.

  14. Кузнецов С.И. Электромагнетизм: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – 93 с.

  15. Кузнецов С.И. Колебания и волны. Геометрическая и волновая оптика: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007.

  16. Кузнецов С.И. Квантовая оптика. Атомная и ядерная физика. Физика элементарных частиц: учебное пособие. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007.



Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС - 2010 по направлению и профилю подготовки направления 130100 Геология и разведка полезных ископаемых.

Профиль подготовки: направления 130100: Бакалавр. «Геология и разведка полезных ископаемых», «Геофизика», «Гидрогеология, инженерная геология и гидрогеоэкология».


Автор: доц. каф. ОФ ФТИ Толмачева Н.Д.


Программа одобрена на заседании кафедры ОФ ФТИ

(протокол № 15 от « 8 » сентября 2010 г.).





Скачать 387,25 Kb.
оставить комментарий
Дата16.09.2011
Размер387,25 Kb.
ТипРабочая программа, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

Рейтинг@Mail.ru
наверх