Рабочая программа учебной дисциплины«Физика»

ПЕРВОЕ ВЫСШЕЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ УЧЕБНОЕ ЗАВЕДЕНИЕ РОССИИ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ «ГОРНЫЙ»

Согласовано	Утверждаю
___________________ Декан МФ, профессор	_______________________ Зав. кафедрой ОиТФ доцент.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИКА»

Направление подготовки: 221700 – Стандартизация и метрология

Профиль подготовки: Метрология и метрологическое обеспечение

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Составитель: доцент кафедры ОиТФ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ

2012

1. Цель и задачи дисциплины

Курс физики составляет основу теоретической подготовки бакалавров, обеспечивающую возможность использования физических принципов в конкретных областях техники.

Цель преподавания дисциплины - формирование у студентов научного стиля мышления, умения ориентироваться в потоке научной и технической информации и применять в будущей деятельности физические методы исследования. Результатом изучения курса физики должно стать сформировавшееся представление о Вселенной в целом как физическом объекте и ее эволюции, о фундаментальном единстве естествознания - базиса современной техники и возможностях дальнейшего развития естествознания, знание основных законов физики и умение их использовать в инженерной практике.

Задачи курса физики:

·  изучение основных физических явлений, фундаментальных понятий, законов и теорий классической и современной физики, включая представление о границах их применимости;

·  овладение методами физического исследования, формирование умения выделить конкретное физическое содержание в прикладных физических задачах будущей деятельности, освоение приемов и методов решения конкретных задач из различных областей физики;

·  ознакомление с современной научной аппаратурой, формирование навыков проведения физического эксперимента и умения оценить степень достоверности результатов, полученных в процессе экспериментального и теоретического исследования.

2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО по направлению подготовки 150700 «Технологии, оборудование и автоматизация машиностроительных производств»

Дисциплина «Физика» относится к профессиональному циклу основной образовательной программы.

Содержание дисциплины базируется на знаниях, полученных при изучении дисциплины в средней школе, а знания, умения и навыки, полученные при её изучении, будут использованы в процессе освоения специальных дисциплин, при курсовом и дипломном проектировании, в практической профессиональной деятельности.

Изучение и успешная аттестация по данной дисциплине, наряду с другими дисциплинами, являются необходимыми для освоения специальных дисциплин, прохождения учебной и производственной практик.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Студент, освоивший дисциплину, должен:

·  знать и уметь использовать:

- основные понятия, законы и модели механики, электричества и магнетизма, колебаний и волн, квантовой физики, статистической физики и термодинамики, физики твердого тела;

- методы теоретического и экспериментального исследования в физике;

- методы расчета и численной оценки величин, характерных для различных разделов естествознания;

·  иметь навыки:

- решения конкретных задач из различных областей физики;

- проведения измерений физических величин с использованием современной научной аппаратуры.

- компьютерной аналитической и графической обработки результатов.

4. Объём дисциплины и виды учебной работы

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
1	2	3	4
Аудиторные занятия (всего)	180	54	54	72	-
В том числе:	-	-	-	-	-
Лекции	72	18	18	36
Практические занятия (ПЗ)	54	18	18	18
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)	54	18	18	18
Самостоятельная работа (всего)	216	88	56	72
В том числе:	-	-	-	-	-
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы	80	28	20	32
Реферат
Другие виды самостоятельной работы
Подготовка к лабораторным занятиям	68	30	18	20
Подготовка к защитам лабораторных работ	68	30	18	20
Подготовка к экзамену	72		36	36
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен)		Зач.	Экз.	Экз.
Общая трудоемкость час зач. ед.	468 13	142 4	146 4	180 5

5. Содержание дисциплины

5.1. Содержание разделов дисциплины

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Физические основы механики	Понятие состояния в классической механике, уравнение движения, законы сохранения, принцип относительности в механике, кинематика и динамика твердого тела, жидкости и газы, элементы релятивистской механики.
2.	Молекулярная физика и термодинамика	Элементы молекулярно-кинетической теории. Три начала термодинамики, термодинамические функции и состояния, элементы неравновесной термодинамики, функции распределения, явления переноса.
3.	Электричество и магнетизм	Электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе. Постоянный и переменный ток. Электромагнитная индукция. Принцип относительности в электродинамике, уравнения Максвелла, электромагнитные колебания и волны.
4.	Колебания и волны	Гармонические колебания. Затухающие и вынужденные механические и электрические колебания. Уравнение плоской волны. Энергия и интенсивность волны. Волновое уравнение. Решение уравнений Максвелла для диэлектриков и проводящих сред.
5.	Физическая оптика	Кинематика волновых процессов, интерференция, дифракция и поляризация волн. Тепловое излучение Фотоны. Элементы квантовой оптики .

5.2 Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими) дисциплинами

№ п/п	Наименование обеспечиваемых (последующих) дисциплин	№ № разделов данной дисциплины, необходимых для изучения обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1	2	3	4	5
1.	Физические основы измерений и эталоны	+	+	+	+	+
2.	Электротехника и электроника	+	+	+	+	+
3.	Поверка средств измерения		+	+	+	+
4.	Статистические методы управления качеством	+	+	+	+	+
5.	Теория и расчет преобразователей и приборов	+	+	+	+	+
6.	Основы приборостроения			+	+
7.	Планирование и организация эксперимента	+	+	+
8.	Метрологическое обеспечение	+	+	+

5.3. Разделы дисциплин и виды занятий

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Лекц.	Практ. зан.	Лаб. зан.	Семин	СРС	Все-го час.
1.	Физические основы механики.	18	16	16	-	44	98
2.	Молекулярная физика и термодинамика.	15	12	12	-	44	83
3.	Электричество и магнетизм.	17	12	12	-	56	97
4.	Колебания и волны.	11	6	6	-	36	63
5.	Физическая оптика.	11	8	8	-	36	63

6. Лабораторный практикум

В ходе проведения лабораторных работ студенты должны:

·  закрепить полученные теоретические знания путем практического воспроизведения ряда основных методик по проверке приборов и расчета приведенной погрешности;

·  получить навыки пользования основными приборами;

·  получить и закрепить навыки по методам измерений величин.

№ пп.	Раздел дисциплин	Наименования лабораторных работ
1.	Физические основы механики	Оценка точности прямых и косвенных измерений
2.	Физические основы механики	Определение момента инерции с помощью маятника Обербека
3.	Физические основы механики	Определение момента инерции твердых тел с помощью маятника Максвелла
4.	Физические основы механики	Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника
5.	Физические основы механики	Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника
6.	Физические основы механики	Момент инерции различных тел. Теорема Штейнера
7.	Физические основы механики	Изучение упругого и неупругого столкновения тел
8.	Физические основы механики	Изучение законов механики на приборе Атвуда
9.	Физические основы механики	Крутильные колебания. Момент инерции
10.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение показателя адиабаты газов с помощью осциллятора Фламмерсфельда
11.	Молекулярная физика и термодинамика	Изучение изопроцессов в газах
12.	Молекулярная физика и термодинамика	Изучение зависимости коэффициента вязкости жидкости от температуры
13.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение коэффициента вязкости жидкости (метод Стокса)
14.	Молекулярная физика и термодинамика	Газовые законы. Тарировка газового термометра
15.	Молекулярная физика и термодинамика	Цикл тепловой машины
16.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение теплоемкости твердого тела
17.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение показателя адиабаты при адиабатическом расширении газа
18.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение коэффициента термического расширения (линейного) твердого тела
19.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение коэффициента термического расширения (объемного) жидкости
20.	Молекулярная физика и термодинамика	Исследование эффекта Джоуля-Томпсона при адиабатическом истечении газа
21.	Молекулярная физика и термодинамика	Исследование диффузии газов
22.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение теплопроводности газов методом нагретой нити
23.	Молекулярная физика и термодинамика	Определение теплопроводности твердого тела (пластина)
24.	Электричество и магнетизм	Исследование электрического поля плоского конденсатора
25.	Электричество и магнетизм	Исследование режимов работы источника электроэнергии
26.	Электричество и магнетизм	Изучение магнитного поля (закон Био-Савара-Лапласа)
27.	Электричество и магнетизм	Измерение параметров индуктивности в цепи переменного тока
28.	Электричество и магнетизм	Измерение параметров емкостей в цепи переменного тока
29.	Электричество и магнетизм	Измерение диэлектрической проницаемости твердых материалов
30.	Электричество и магнетизм	Измерение низких сопротивлений материалов
31.	Электричество и магнетизм	Исследование метрологических возможностей моста Уитстона
32.	Электричество и магнетизм	Исследование влияния температуры на характеристики различных материалов и диодов
33.	Электричество и магнетизм	Исследование процессов накопления и релаксации заряда в диэлектрических материалах
34.	Электричество и магнетизм	Изучение работы трансформатора
35.	Электричество и магнетизм	Изучение сложения электрических колебаний с помощью осциллографа
36.	Электричество и магнетизм	Изучение свойств ферромагнетика с помощью осциллографа
37.	Электричество и магнетизм	Изучение эффекта Холла
38.	Колебания и волны	Измерение параметров электромагнитного контура
39.	Колебания и волны	Акустический эффект Доплера
40.	Колебания и волны	Технология измерения скоростей движущихся частиц с помощью лазера на основе эффекта Доплера.
41.	Колебания и волны	Определение отношения теплоемкости воздуха при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме методом стоячей волны
42.	Физическая оптика	Измерение световой волны с помощью бипризмы Френеля.
43.	Физическая оптика	Исследование зависимости коэффициента поглощения жидкости от длины волны.
44.	Физическая оптика	Определение показателя преломления воздуха интерферометром Жамена.
45.	Физическая оптика	Измерение длины световой волны с помощью прозрачной дифракционной решетки.
46.	Физическая оптика	Измерение разрешающей способности объективов.
47.	Физическая оптика	Исследование поляризованного света.
48.	Физическая оптика	Определение концентрации сахарного раствора сахариметром.
49.	Физическая оптика	Изучение преломления света призмой

7. Практические занятия (семинары)

№ п/п	№ раздела дисциплины	Тематика практических занятий (семинаров)	Трудо-емкость (час.)
1.	1	Кинематика и механика движущейся материальной точки. Тяготение.	3
2.	1	Момент инерции. Момент силы. Момент импульса.	3
3.	1	Релятивистская динамика.	2
4.	1	Статика жидкостей и газов. Вязкость.	3
5.	1	Колебания. Волновое уравнение.	2
6.	5	МКТ. Термодинамика.	2
7.	2	Закон Кулона. Поле точечного заряда. Напряженность. Работа в поле сил точечного заряда.	2
8.	2	Поток напряженности. Теорема Гаусса. Поле бесконечной однородно заряженной плоскости, нити.	2
9.	2	Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Цилиндрический, сферический конденсаторы. Нахождение плотности связанных зарядов, напряженности поля в диэлектрике..	2
10.	2	Постоянный ток. Закон Ома для участка цепи. Закон Ома для цепи с источником ЭДС. Закон Джоуля-Ленца. Мощность. Двухпроводные линии.	3
11.	2	Закон Био-Савара-Лапласа. Нахождение магнитного поля проводников в различной формы.	3
12.	2	Взаимодействие токов. Поток магнитного поля. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.	3
13.	2	Электромагнитная индукция. Магнитное поле катушки с током. Самоиндукция. Индуктивность.	2
14.	2	Переменный ток. Электромагнитные колебания и волны.	2
15.	3	Гармонические колебания. Волновые процессы. Волновое уравнение. Эффект Доплера.	2
16.	3	Интерференция света	2
17.	3	Дифракция света. Разрешающая способность	2
18.	3	Дисперсия света. Поглощение.	2
19.	3	Поляризация света.	2
20.	4	Излучение Вавилова-Черенкова. Тепловое излучение. Рентгеновское излучение. Квантовая природа света.	2
21.	4	Волновые свойства микрочастиц. Простейшие случаи движения микрочастиц. Фотоны.	2
22.	6	Корпускулярно-волновой дуализм, принцип неопределенности, квантовые состояния, квантовые уравнения движения, энергетический спектр.	2
23.	6	Атом водорода. Строение атома.	2
24.	5	Термодинамические функции и состояния. Элементы неравновесной термодинамики. Функции распределения.	2

8. Примерная тематика курсовых проектов (работ).

Курсовые проекты не предусмотрены.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.

а) Основная литература

Сборники задач

1.  Иродов задач. СПб.: Лань, 2010.

2.  Иродов по общей физике. СПб.: Лань, 2009.

3.  Савельев вопросов и задач по общей физике. СПб.: Лань, 2007.

4.  Рогачев задач по курсу общей физики. СПб.: Лань, 2008.

5.  Волькенштейн задач по общему курсу физики. СПб.: Лань, 2009.

6.  Фиргант к решению задач по курсу общей физики. СПб.: Лань, 2009.

7.  , Глушко уравнений математической физики с использованием пакета Математика. Теория и технология решения задач. СПб.: Лань, 2010.

8.  Алексеев задач по классической электродинамике. СПб.: Лань, 2008.

9.  Трофимова задач по курсу физики с решениями. М.: Высшая школа, 2009.

10.  Чертов ёв А. А Задачник по физике. М.: Физматлит, 2009.

11.  , Макасюк физика. Механика. Сборник задач. СПб.: СПГГИ, 2000.

12.  , , и др. Электродинамика. Сборник задач для студентов технических специальностей // под редакцией проф. / СПб.: СПГГУ, 20 С.

13.  , , и др. Квантовая механика, физика твёрдого тела и элементы атомной физики. Сборник задач для студентов технических специальностей // под редакцией доц. / СПб.: СПГГИ (ТУ), 20 С.

14.  , , Егоров . Сборник задач для студентов технических специальностей // под редакцией проф. / СПб.: СПГГИ (ТУ), 20 С.

15.  , , Корольков . Практические занятия. Учебное пособие. // СПб.: СПГГИ (ТУ), 2005, 119 С.

Учебники и учебные пособия

1.  Савельев физики. Т. 1-3. СПб.: Лань, 2008.

2.  Бухман физической механики. СПб.: Лань, 2008.

3.  Матвеев и теория относительности. СПб.: Лань, 2010.

4.  Матвеев физика. СПб.: Лань, 2009.

5.  Матвеев и магнетизм. СПб.: Лань, 2009.

6.  Калитиевский оптика. СПб.: Лань, 2008.

7.  , , Башнина оптики. СПб.: Питер, 2006.

8.  Принципы лазеров. СПб.: Лань, 2008.

9.  Гинзбург в физику твердого тела. СПб.: Лань, 2007.

10.  Шпольский в атомную физику. Т.1. СПб.: Лань, 2010.

11.  Демидович основы квантовой механики. СПб.: Лань, 2010.

12.  Шпольский квантовой механики и строение электронной оболочки атома. Т.2. СПб.: Лань», 2010.

13.  Мухин ядерная физика. Т. 1‑3. СПб.: Лань, 2009.

14.  Трофимова физики. М.: Высшая школа, 2009.

15.  , Яворский физики. М.: Высшая школа, 2009.

16.  , Пинский физики. Т.1, 2, М.: Наука, 2009.

17.  , Пщелко ядерной физики. Учебное пособие // под редакцией проф. / СПб.: СПГГУ, 2012, 135 С.

18.  , , Варшавский физика. Механика. Молекулярная физика. Учебное пособие. Лаб. практикум // под редакцией проф. / СПб.: СПГГИ (ТУ), 2006, 86 С.

19.  , , Фицак физика. Электричество. Магнетизм. Учебное пособие. Лаб. Практикум // СПб.: СПГГИ (ТУ), 2006, 84 С.

20.  , Егоров физика. Волновая Оптика. Интерференция. Дифракция. Взаимодействие световых волн со средами: Лабораторный практикум / СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»., 2012, 48 С.

21.  , Егоров физика. Волновая Оптика. Поляризация световых волн. Искусственная оптическая анизотропия. Лабораторный практикум / СПб.: Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»., 2012, 38 С.

22.  , , Федоров . Учебное пособие // СПб.: СПГГИ (ТУ), 2009, 115 С.

23.  23‑32. Физика. Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Электричество. Магнетизм. Электромагнитные колебания и волны. Оптика. Физика твердого тела. Элементы квантовой статистики физики атомного ядра и элементарных частиц:

Методические указания и контрольные задания по общему курсу физики для самостоятельной работы студентов инженерно-технических и инженерно-экономических специальностей. (под редакцией проф. , доц. ), СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011.

Компьютерная библиотека учебных пособий и методических указаний к лабораторным работам кафедры общей и технической физики, 2011.

б) Дополнительная литература

1.  Трофимова курс физики. М.: Высшая школа, 2010.

2.  «Общий курс физики», Т. 1‑5, М., Наука, 2009.

3.  , Тиморева общей физики. СПб.: Лань, 2008

4.  . Ошибки измерений физических величин. СПб.: Лань, 2009.

5.  Фадеев обработка результатов эксперимента. СПб.: Лань, 2010.

6.  , Кожевников . Интернет-тестирование базовых знаний. СПб.: Лань, 2009.

7.  Кожевников современного естествознания. СПб.: Лань, 2009.

8.  , , Лозовский в электронике. СПб.: Лань, 2008.

9.   С.,  В.,  А. Сборник задач по механике, молекулярной физике и термодинамике: Учеб. пособие. – Дубна: Феникс+, 2006. – 464 С.

в) Программное обеспечение

Операционные системы Microsoft Windows;

Стандартные офисные программы Microsoft Office и Open Office; Math Soft Apps; MatLab 6.5; «Mathematica».

Пакет программ для виртуальных лабораторных работ LabWorks Supervisor Workplace 1.2;

Портал Росаккредагенства http:// www. *****/. Интернет-тестирование базовых знаний по физике.

Портал «Гуманитарное образование» http://www. humanities. *****/

Федеральный портал «Российское образование» http://www. *****/

Федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» http://school-collection. *****/

г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы

Электронная база данных учебно-методической литературы кафедры Общей и технической физики: Электронные версии учебников, учебных пособий, программ, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой и находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе, на сетевом сервере http://www. *****/ .

Рекомендуемые поисковые системы http://www. *****/, http://www. *****/, http://www. google. сom/ и др.

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины.

1. Аудитории, оснащенные компьютером и мультимедийным оборудованием для проведения лекционных и практических занятий.

2. Для проведения лабораторных занятий специализированные лаборатории:

физической оптики и современных оптических технологий; виртуальных компьютерных исследований в области технической термодинамики, механики, молекулярной физики и электромагнетизма; механики и молекулярной физики; электричества и магнетизма; твердого тела.

3. Необходимое современное оборудование и измерительные приборы для оснащения лабораторий в соответствии с рекомендациями УМО вузов, контролирующего данное направление.

4. Электронные и технические средства Lab Works Supervisor Workplace 1.2 для выполнения работ и компьютеризации лабораторного практикума.

5. Комплект учебных стендов в специализированных аудиториях и лабораториях кафедры.

6. Компьютерный класс для работы с электронными изданиями вуза, с выходом в Интернет, оборудованный необходимым количеством рабочих мест и доступностью к сетям Internet не менее 10 час./нед.

11. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.

Рекомендуемые модули внутри дисциплины:

Основы механики, молекулярной физики и термодинамики; Электричество и магнетизм; Колебания и волны. Оптика. Элементы квантовой и статистической физики. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Образовательные технологии: метод проблемного изложения материала, как лектором, так и студентом; самостоятельное чтение студентами учебной, учебно-методической и справочной литературы и последующие свободные дискуссии по освоенному ими материалу, использование иллюстративных видеоматериалов (видеофильмы, фотографии, аудиозаписи, компьютерные презентации), демонстрируемых на современном оборудовании.

Примеры оценочных средств для текущего контроля успеваемости и промежуточной аттестации.

Конкретные формы и процедуры текущего, промежуточного и итогового контроля знаний доводятся до сведения обучающихся в течение первого месяца обучения.

Для организации изучения дисциплины рекомендуются, разработанные кафедрой ОиТФ и утверждённые вузом, фонды оценочных средств, включающие типовые расчётно-графические задания, домашние задания, контрольные работы, тесты и методы контроля (защита, коллоквиум, зачёт, экзамен), позволяющие оценить знания, умения и уровень приобретенных компетенций.

Контроль приобретенных навыков практической работы в лабораториях кафедры осуществляется в два этапа: при выполнении лабораторных работ; при защите теоретической части работы, результатов измерений и оценки их достоверности.

Ежемесячно проводится оценка текущей успеваемости в форме аттестации студента и сведения передаются в деканат.

Студенты допускаются к сдаче экзамена при условии положительного результата контрольной работы, выполнения и защиты: расчётно-графического задания, лабораторных работ и домашних заданий.

.

Разработчик:

Национальный минерально-сырьевой университет «Горный»	Доцент кафедры общей и технической физики
(место работы)	(занимаемая должность)	(инициалы, фамилия)