Рабочая учебная программа дисциплины «физика и биофизика» для специальности 060108 «Фармация»
| скачать \Мои документы\ПрограммыКурсов2009\2009_ФИЗ_дневн_РабочаяПрограмма.doc Федеральное агентство по здравоохранению и социальному развитиюГосударственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Пермская государственная фармацевтическая академия» РАБОЧАЯ учебная ПРОГРАММА дисциплины «ФИЗИКА И БИОФИЗИКА» для специальности 060108 «Фармация» (код и наименование специальности) высшего профессионального образования Пермь 2009 ^ «Фармация», (код и наименование) утвержденным . (дата) ^ зав. кафедрой физики и математики Вахрин М.И., доцент кафедры Белоглазов Г.С. 3. УТВЕРЖДЕНА на заседании кафедры физики и математики 28.01.2008 г., протокол № 49. ПЕРЕУТВЕРЖДЕНА на заседании кафедры физики и математики 11.01.2009 г., протокол № 60. ^ ; СООТВЕТСТВУЕТ действующему учебному плану. ^ 11.01.2009 протокол № 60. Зав. кафедрой физики и математики______________ Вахрин М.И. Доцент кафедры ______________________________Белоглазов Г.С. Изучение физики и биофизики студентами специальности «Фармация» актуально ввиду того, что физика и биофизика в фармацевтических вузах является базовым предметом, необходимым для изучения химических и профильных дисциплин, которые преподаются параллельно с данным предметом и на последующих курсах. Изучение дисциплины тесно связано с такими дисциплинами как математика, физическая и коллоидная химия, неорганическая, органическая, аналитическая, фармацевтическая химия, химическая технология, а также физиология. Рабочая программа составлена на основании Программы по физике и биофизике для студентов фармацевтических вузов, утвержденной Департаментом образовательных медицинских учреждений Минздрава России 18 января 2000 г. Учебная программа разработана на основе учебного плана специальности «фармация». Дисциплина «физика и биофизика» общим объемом 148 часов изучается во втором семестре на 1 курсе (72 час.) и в 3 семестре на 2 курсе (76 час.). Предпочтение отдается изучению основ механики, электричества и магнетизма, оптики и спектроскопии, молекулярной биофизики, моделирования биологических процессов, элементов дозиметрии. Основной смысловой нагрузкой дисциплины является освоение главных законов природы в области механики и молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики, а также знакомство с их применением в спектроскопии, физиологии, медицине и технике (химической технологии). Освоение дисциплины способствует достижению студентами уровня базовых знаний основ физики и биофизики. Учебный материал дисциплины отобран таким образом, чтобы он отражал как фундаментальные основы, так и текущее состояние физических знаний с выходами на практические приложения в области химических технологий, применения изученных принципов и приборов на их основе в медицине и фармации. Дисциплина предусматривает получение студентами–провизорами физических и биофизических знаний и умений, формирующих научное мировоззрение, обеспечивающих исходный уровень для изучения химических и фармацевтических дисциплин, а также знаний, умений и навыков, необходимых в практической деятельности провизора, ознакомление с основными законами физики и условиями их правильного применения. Дисциплина включает следующие разделы: механика и молекулярная физика, электричество и магнетизм, оптика и спектроскопия, математическое моделирование биологических процессов, физические процессы в биологических мембранах, введение в нанотехнологии. В структуре изучаемой дисциплины выделяются следующие основные темы: кинематика и динамика поступательного и вращательного движения, работа и энергия, законы сохранения, колебания и волны, звук и ультразвук, гидродинамика, молекулярно-кинетическая теория, идеальные и реальные газы, явления переноса, электростатика, постоянный и переменный электрический ток, биомембраны и биопотенциалы, электромагнетизм, интерференция, дифракция и поляризация света, оптическая спектроскопия и радиоспектроскопия, ионизирующие излучения и дозиметрия. Программой дисциплины предусмотрено чтение лекций и проведение лабораторных занятий. В ходе изучения данной дисциплины студент слушает лекции и посещает лабораторные занятия, занимается индивидуально. Определённое место в овладении данным учебным материалом отводится самостоятельной работе при подготовке к семинарам и лабораторным работам. Изучение дисциплины завершается зачетом во 2 семестре и экзаменом в 3 семестре. При этом к экзамену студент должен получить зачёт на основании соответствия сформулированным ниже требованиям. Зачетно-экзаменационные требования сводятся к следующему: - знание студентом основных законов современной физики, в том числе теоретических основ физических методов исследования вещества;
- умение студента определять физико-химические характеристики веществ и самостоятельно обрабатывать результаты измерений. Изучение дисциплины завершается экзаменом, который включает два теоретических вопроса и один вопрос на знание экспериментальных методик и приборов. Обязательным условием допуска студента к экзамену является выполнение лабораторных работ, предусмотренных рабочей программой дисциплины, и представление отчётов по всем выполненным лабораторным работам, предусмотренным рабочей программой дисциплины. ^
Специальность: фармация ^ Количество часов: 148
Содержание теоретических разделов дисциплины «физика и биофизика» ^ Тема 1. Физика как наука о природе. Физические величины и их измерение. Значение физики для биофизики, медицины и фармации. Биофизика, её связь с биологией, химией, физикой. Значение биофизики для медицины и фармации. Основные разделы физики. Единицы измерения физических величин. Системы единиц СИ и СГС. Внесистемные единицы. Физические измерения. Абсолютная и относительная погрешность. Статистическая обработка результатов прямых и косвенных измерений. Основы метрологии. ^ Механическое движение. Тело отсчёта, система отсчёта. Поступательное движение. Кинематические характеристики движения материальной точки (траектория, путь, скорость, ускорение). Уравнения равномерного и равнопеременного движений материальной точки и их анализ. Графики пути и скорости этих движений. Ускорение. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Полное ускорение материальной точки. Твёрдое тело. Кинематические характеристики вращательного движения твёрдого тела. Связь между векторами линейной и угловой скорости. Связь между векторами тангенциального и углового ускорений. Уравнения равномерного и равнопеременного вращательного движения твердого тела. Динамические характеристики материальной точки (масса, сила, импульс материальной точки, импульс силы). Единицы измерения динамических характеристик в системах СИ и СГС. Законы Ньютона. Уравнение динамики поступательного движения. Динамические характеристики вращательного движения твёрдого тела (момент инерции тела относительно оси вращения, момент силы, момент импульса тела относительно оси вращения). Единицы измерения динамических характеристик в системах СИ и СГС. Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела. Физические основы центрифугирования. ^ Механическая работа и энергия. Единицы измерения этих величин в системах СИ и СГС. Работа постоянной и переменной силы. Мощность и единицы её измерения. Кинетическая энергия и работа при вращательном движении твёрдого тела. Момент импульса материальной точки. Момент импульса твёрдого тела. Законы сохранения импульса и момента импульса замкнутой механической системы. Закон сохранения энергии. Применение законов сохранения механической энергии и импульса к задаче об упругих и неупругих центральных столкновениях. ^ Гармоническое колебательное движение. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний. Период собственных колебаний. Смещение, скорость и ускорение колеблющегося тела. Энергия колеблющегося тела. Затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания. Сложение гармонических колебаний, направленных вдоль одной прямой. Векторная диаграмма сложения амплитуд. Сложное колебание и его гармонический спектр. Теорема Фурье. ^ Механические волны. Уравнение плоской волны. Стоячие волны. Поток энергии волны. Вектор Умова. Звуковые волны. Физические характеристики звуковой волны и физиологические характеристики восприятия звука. Связь между ними. Ультразвук. Источники ультразвука. Особенности взаимодействие ультразвука с веществом. Кавитация. Использование ультразвука в фармации и медицине. ^ Течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли и его следствия. Практическое использование всасывающего действия струи. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость. Формула Пуазейля. Зависимость вязкости жидкости от температуры. Ламинарное и турбулентное течения. Понятие о числе Рейнольдса. Поверхностное натяжение. ^ Основные положения молекулярно-кинетической теории. Отличия молекулярной структуры и свойств газов, жидкостей и твёрдых тел. Идеальный газ. Число Авогадро и Лошмидта. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Универсальная газовая постоянная, её физический смысл. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов (формула давления) и его следствия. Закон Дальтона. Средняя кинетическая энергия движения молекулы газа. Распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла). Средняя квадратическая скорость молекул газа. Степени свободы молекул газа. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. ^ Явления переноса. Диффузия, вязкость, теплопроводность. Коэффициенты переноса и их связь с величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества. Методы определения вязкости. ^ Тема 1. Электростатика. Закон Кулона. Единицы измерения заряда в системах СИ и СГС. Напряжённость электрического поля. Вектор электростатической индукции. Теорема Остроградского-Гаусса, её применение для расчёта электрических полей. Потенциал и его связь с напряжённостью электрического поля. Биоэлектрические потенциалы. Методы регистрации биопотенциалов. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическая ёмкость проводников. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. ^ Электрический ток. Сила и плотность тока. Условия существования тока в цепи. Закон Ома. Использование мостовых схем для измерения сопротивлений. Ток в металлах. Ток в электролитах. Подвижность ионов. Электропроводность клеток и тканей. Действие электрического тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ. Полупроводники. Носители тока в полупроводниках. Понятие о зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Электронно-дырочный переход. Выпрямители. Физические основы работы транзисторов. ^ Индукция магнитного поля. Напряжённость магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчёта напряжённости магнитного поля кругового тока и бесконечно длинного проводника с током. Закон Ампера. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Энергия магнитного поля. ^ Переменный ток. Цепи с активными элементами. Эффективное значение переменного тока. Индуктивность в цепи переменного тока. Ёмкость в цепи переменного тока. Полное сопротивление цепи переменного тока. Векторная диаграмма токов и напряжений. Обобщённый закон Ома. Резонанс напряжений. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока. ^ Электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение незатухающих электромагнитных колебаний. Затухающие электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Открытый колебательный круг. Уравнение электромагнитной волны. Понятие о теории Максвелла. ^ Электропроводность на постоянном токе. Виды поляризации биологических объектов. Электропроводность тканей на переменном токе. Дисперсия диэлектрической проницаемости биологических объектов (области -, - и -дисперсии). Применение метода измерения электропроводности в биологии и медицине. ^ РАДИОАКТИВНОСТЬ И ДОЗИМЕТРИЯ Тема 1. Интерференция и дифракция света. Современные представления о природе света. Тонкие линзы. Оптическая сила линзы. Дефекты одиночных линз, их исправление. Недостатки оптической системы глаза и их исправление при помощи линз. Волновая оптика. Интерференция света. Интерференция в тонких плёнках. Просветление оптики. Интерферометры и их применение. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решётка и её применение. Дифракционный спектр. Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея. ^ Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера. Поляризация при двойном лучепреломлении. Призма Николя. Поляроиды. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Оптическая активность веществ. Удельное вращение. Поляриметры и их применение для исследования оптически активных веществ. ^ Рассеяние света. Прохождение света через оптически однородную и неоднородную среду. Закон Релея. Ультрамикроскопия. Нефелометрия и турбидиметрия, их применение для исследования веществ. ^ Тепловое излучение тел. Испускательная и поглощательная способность тел. Закон Кирхгофа. Абсолютно чёрное тело. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения света. Формула Планка. Излучение солнца. Особенности ультрафиолетового излучения, его бактерицидное действие. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей. Понятие о термографии. Инфракрасное излучение и его применение в медицине. Люминесценция. Фотолюминесценция. Источники люминесцентных излучений. Фосфоресценция и флюоресценция. Правило Стокса. Закон Вавилова. Люминесцентный анализ и его применение в фармации и медицине. ^ Рефрактометр и его применение в фармации. Тонкие линзы. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера и его применение в колориметрии. Фотоэлектроколориметрия. Колебательная спектроскопия. Типы атомных колебаний. Получение ИК-спектров. Электронная спектроскопия. Аппаратура для электронной спектроскопии. ^ Понятие о радиоспектроскопии. Задачи, решаемые радиоспектроскопическими методами исследования вещества. Основы явления ЯМР. Применение ЯМР в химии, фармации и медицине. Причины тонкой структуры в спектрах ЯМР. Химический сдвиг, константа спин-спинового взаимодействия. ^ Рентгеновское излучение. Тормозное и характеристическое излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Применение рентгеновского излучения в медицине. ^ Фотоэффект и его виды (внешний, внутренний и вентильный). Работа выхода электронов из металла. Фотоэлементы и их применение. Лазер. Индуцированное излучение. Инверсия заселённости уровней. Принцип работы гелий-неонового лазера. Применение лазеров. ^ Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность препарата. Распад ядер и другие ядерные реакции. ,– распад ядер, – излучение ядер. Термоядерные реакции. ^ Дозиметрия ионизирующих излучений. Экспозиционная и поглощённая доза излучения. Эквивалентная доза. Мощность дозы. Единицы измерения. ^ В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ Тема 1. Строение и модели мембран. Некоторые физические свойства мембран. Биологические мембраны. Транспорт веществ через биологические мембраны. Перенос нейтральных атомов и молекул через мембраны. Перенос ионов через мембраны. Уравнение Нернста-Планка. Тема 2. Биопотенциалы. Потенциал покоя. Потенциал действия. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца. ^ . МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ Эффективность биоэнергетических процессов. Организм как открытая термодинамическая система. Уравнение Пригожина. Сопряжённые процессы в организме. Принцип Кюри. Стационарное состояние биологических систем. Теорема Пригожина. Модели развития эпидемий. Модель «хищник-жертва». Фармакокинетическая модель. ^ . ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ Три основных направления нанотехнологий: (1) изготовление электронных схем, элементы которых состоят из нескольких атомов; (2) создание наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу; (3) непосредственная манипуляция атомами и молекулами при сборке объектов. Наномедицина и нанофармация. ^ (семинарские занятия, практикумы, лабораторные работы) Перечень лабораторных работ по механике и молекулярной физике
Перечень лабораторных работ по электричеству
Перечень лабораторных работ по оптике
Тематика практических (семинарских) занятий Перечень примерной тематики рефератов Программа самостоятельной познавательной деятельности студента Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины Учебно-методическое обеспечение дисциплины Перечень рекомендуемой литературы ^
^ Методические рекомендации (материалы) по организации изучения дисциплины Рекомендации по использованию информационных технологий Материально-техническое обеспечение дисциплины Перечень таблиц, графиков, плакатов, используемых в учебном процессе по физике и биофизике.
Перечень оборудования, используемого в учебном процессе по курсу физики и биофизики.
Зав. кафедрой Вахрин М.И.
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка: 