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 |
___________________ Руководитель ООП по направлению 130101 проф. | _______________________ Зав. кафедрой ОТФ доц. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
«ФИЗИКА»
Направление подготовки:
130101 «ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ»
Профиль подготовки: -
Геологическая съемка, поиски и разведка твердых полезных ископаемых.
Поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания.
Геология нефти и газа.
Прикладная геохимия, петрология, минералогия
Квалификация (степень) выпускника: специалист
Составитель: доцент каф. ОТФ
2011
1. Цель и задачи дисциплины
Курс физики составляет основу теоретической подготовки дипломированных специалистов, 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 130101 «прикладная геология»
Дисциплина «Физика» относится к математическому и естественнонаучному 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 | |||
Аудиторные занятия (всего) | 170 | ||||
В том числе: | - | - | - | - | - |
Лекции | 85 | 34 | 17 | 34 | |
Практические занятия (ПЗ) | |||||
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | 85 | 17 | 34 | 34 | |
Самостоятельная работа (всего) | 160 | 60 | 50 | 50 | |
В том числе: | - | - | - | - | - |
Курсовой проект (работа) | |||||
Расчетно-графические работы | 58 | 26 | 16 | 16 | |
Реферат | |||||
Другие виды самостоятельной работы | |||||
Подготовка к экзамену (всего), в том числе: | 102 | 34 | 34 | 34 | |
Подготовка к лабораторным занятиям | 51 | 17 | 17 | 17 | |
Подготовка к защитам лабораторных работ | 51 | 17 | 17 | 17 | |
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | д. з. | д. з. | экз. | ||
Общая трудоемкость час зач. ед. | 330 10 | 3 | 3 | 4 |
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 |
6. | Элементы квантовой механики и атомной физики | Принцип неопределенности, квантовые состояния, квантовые уравнения движения, энергетический спектр атомов и молекул. Атом водорода. |
7. | Физика твердого тела | Элементы кристаллографии и физики кристаллов. Зонная теория металлов. Уровень Ферми, работа выхода. Контактные явления. Зонная теория полупроводников. Собственные и примесные полупроводники. Статистика носителей тока. Контакт полупроводника с металлом. |
8. | Ядерная физика | Состав атомного ядра. Энергия связи. Модели атомного ядра. Реакции деления и синтеза. Мезонная теория ядерных сил. Методы регистрации радиоактивных излучений. Основы физики элементарных частиц. |
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 | 6 | 7 | 8 | ||
1. | Физико-химические основы переработки руд | + | + | + | + | + | |||
2. | Компьютерные технологии моделирования геологической среды | + | + | ||||||
3. | Механика горных пород и грунтов | + | + | ||||||
4. | Физика Земли | + | + | ||||||
5. | Основы гидравлики, гидрологии и гидрометрии | + | + | + | |||||
6. | Механика | + | + | + | |||||
7. | Электротехника и электроника | + | + | ||||||
8. | Горные машины и проведение горно-разведочных выработок | + | + | + | + | ||||
9. | Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых | + | + | + | |||||
10. | Основы буровзрывных работ и разработки месторождений твердых полезных ископаемых | + | + | + | |||||
11. | Лабораторные методы изучения минералов, пород и руд | + | + | ||||||
12. | Водоснабжение и инженерная мелиорация | + | + | ||||||
13. | Динамика подземных вод | + | + | + |
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. | 14 | - | 8 | - | 30 | 52 |
2. | Молекулярная физика и термодинамика. | 20 | - | 9 | - | 30 | 59 |
3. | Электричество и магнетизм. | 17 | - | 34 | - | 50 | 101 |
4. | Колебания и волны. | 8 | - | 8 | - | 8 | 24 |
5. | Физическая оптика. | 6 | - | 14 | - | 12 | 32 |
6. | Элементы квантовой механики. | 5 | - | - | - | 10 | 15 |
7. | Физика твердого тела. | 10 | - | 12 | - | 15 | 37 |
8. | Ядерная физика. | 5 | - | - | - | 5 | 10 |
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 |
50. | Физическая оптика | Технология измерения скоростей движущихся частиц с помощью лазера на основе эффекта Доплера. |
51. | Физическая оптика | Технология создания оптической анизотропии в аморфных телах на основе эффекта Фарадея. |
52. | Физическая оптика | Технология высокоскоростной опто-волоконной передачи информации. |
53. | Физическая оптика | Технология создания электронно-оптических модуляторов на основе эффекта Керра. |
54. | Физическая оптика | Технология создания и изучение работы гелий-неонового лазера. |
55. | Физическая оптика | Технология голографической записи воспроизведения объемных изображений |
56. | Физическая оптика | Технология оптической Фурье фильтрации и реконструкция изображений |
57. | Физическая оптика | Технология создания оптической анизотропии в аморфных телах на основе эффекта Фарадея. |
58. | Физика твердого тела | Анализ магнитных примесей методом эпр |
59. | Физика твердого тела | Исследование теплоемкости металлов |
60. | Физика твердого тела | Исследование зависимости электропроводности твердых материалов от температуры |
61. | Физика твердого тела | Гальваномагнитные явления в твердых телах |
62. | Физика твердого тела | Исследование солнечных генераторов электроэнергии |
63. | Физика твердого тела | Исследование тепло - и электропроводности металлов |
64. | Физика твердого тела | Исследование температурных характеристик диодов |
65. | Физика твердого тела | Исследование p-n перехода |
7. Практические занятия (семинары) – не предусмотрены
8. Примерная тематика курсовых проектов (работ).
Курсовые проекты не предусмотрены.
9. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины.
а) Основная литература
Учебники и учебные пособия
1. Савельев физики. Т. 1-3. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008
2. Бухман физической механики. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008
3. Матвеев и теория относительности. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
4. Матвеев физика. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
5. Матвеев и магнетизм. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
Калити
6. евский оптика. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008.
7. , , Башнина оптики. СПб., М.: Издательство «Питер», 2006
8. Принципы лазеров. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008.
9. Гинзбург в физику твердого тела. СПб., М.: Издательство « Лань», 2007.
10. Шпольский в атомную физику. Т.1. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
11. Демидович основы квантовой механики. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
12. Шпольский квантовой механики и строение электронной оболочки атома. Т.2. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
13. Мухин ядерная физика. Т. 1-3. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
14. Трофимова физики. М.: Высшая школа, 2009.
15. , Яворский Б .М. Курс физики. М.: Высшая школа, 2009.
16. , Пинский физики. т.1,2, М.: Наука, 2009
17. , , Общая физика. Механика. Молекулярная физика. Учебное пособие. Лаб. практикум//под редакцией проф. С. /, СПб.: СПГГИ (ТУ), 2006, 86 С.
18. , , Основы ядерной физики. Учебное пособие. //под редакцией проф. С. /, СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011, 135 С.
19. , , Общая физика. Электричество. Магнетизм. Учебное пособие. Лаб. Практикум//, СПб.: СПГГИ (ТУ), 2006, 84 С.
20. , , . Общая физика. Оптика. Учебное пособие. Лаб. практикум //, СПб.: СПГГИ (ТУ), 2010, 55 С.
21. , , Механика. Учебное пособие // СПб.: СПГГИ (ТУ), 2009, 115 С.
22-31. 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:
Программы, методические указания и контрольные задания по общему курсу физики для студентов инженерно-технических и инженерно-экономических специальностей. (под редакцией проф. , доц. ), СПб.: СПГГИ (ТУ), 2011.
32. Компьютерная библиотека учебных пособий и методических указаний к лабораторным работам кафедры общей и технической физики, 2011.
Сборники задач
33. Иродов задач. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010
34. Иродов по общей физике. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
35. Савельев вопросов и задач по общей физике. СПб., М.: Издательство « Лань», 2007.
36. Рогачев задач по курсу общей физики. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008.
37. Волькенштейн задач по общему курсу физики. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
38. Фирганг к решению задач по курсу общей физики. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
39. , Глушко уравнений математической физики с использованием пакета Математика. Теория и технология решения задач. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
40. Алексеев задач по классической электродинамике. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008.
41. Трофимова задач по курсу физики с решениями. М.: Высшая школа, 2009.
42. Чертов ёв А. А Задачник по физике. М.: Физматлит, 2009.
43. , Макасюк Н. Н. Общая физика. Механика. Сборник задач. СПб.: СПГГИ, 2000.
44. , , Квантовая механика, физика твёрдого тела и элементы атомной физики.// Сборник задач для студентов технических специальностей //под редакцией доц. /,. СПб.: СПГГИ (ТУ), 20 с.
45. , , Оптика. Сборник задач для студентов технических специальностей. //под редакцией проф. С. /, СПб.: СПГГИ (ТУ), 20 с.
46. , , П. Физика. Практические занятия. Учебное пособие. //, СПб.: СПГГИ (ТУ), 2005, 119 С.
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., М.: Издательство « Лань», 2008
4. . Ошибки измерений физических величин. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
5. Фадеев обработка результатов эксперимента. СПб., М.: Издательство « Лань», 2010.
6. , Кожевников . Интернет - тестирование базовых знаний. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009. Сайт Росаккредагенства www. *****
7. Кожевников современного естествознания. СПб., М.: Издательство « Лань», 2009.
8. , Константинова в электронике. СПб., М.: Издательство « Лань», 2008.
в) Программное обеспечение:
- операционные системы Microsoft Windows; стандартные офисные программы Microsoft Office и OpenOffice; Math Soft Apps; MatLab 6.5; пакет обучающих программ к виртуальным лабораторным работам LabWorks Supervisor Workplace 1.2; портал «Гуманитарное образование» http://www. humanities. *****/; федеральный портал «Российское образование» http://www. *****/; федеральное хранилище «Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов» http://school-collection. *****/; портал Росаккредагенства http:// www. *****/ . Интернет - тестирование базовых знаний по физике.
г) Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:
- электронная база данных учебно-методической литературы кафедры Общей и технической физики СПГГИ (ТУ);
· электронные версии учебников, пособий, методических разработок, указаний и рекомендаций по всем видам учебной работы, предусмотренных вузовской рабочей программой, находящиеся в свободном доступе для студентов, обучающихся в вузе, на внутри сетевом сервере http://www. *****/;
- научная Электронная Библиотека http://www. *****;. информационная система «Единое окно доступа к образовательным ресурсам» (http://window. *****/); 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 ОТФ 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.
.
Разработчики:
СПГГИ (ТУ) | Доцент каф. ОТФ | |||
(место работы) | (занимаемая должность) | (инициалы, фамилия) | ||
Эксперты: | ||||
(место работы) | (занимаемая должность) | (инициалы, фамилия) | ||
(место работы) | (занимаемая должность) | (инициалы, фамилия) |
