Физика

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирская государственная геодезическая академия»

(ФГБОУ ВПО «СГГА»)

Кафедра физики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе

_________

« »____________2011 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

ФИЗИКА

для направления дипломированного специалиста
230201 – «Информационные системы и технологии»,

профиль подготовки - «Информационные системы в геодезии и картографии»

Новосибирск

2011

1. ТРЕБОВАНИЯ К УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ

1.1 Требования к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы по направлению подготовки дипломированного специалиста

Основные разделы дисциплины:(извлечение из Государственного образовательного стандарта):

- физические основы механики;

- колебания и волны;

- молекулярная физика и термодинамика;

- электричество и магнетизм;

- оптика;

- атомная и ядерная физика;

- физический практикум.

1.2 Общая характеристика направления подготовки дипломированного специалиста

Ниже перечислены требования к профессиональной подготовленности выпускника, на формирование которых влияет освоение дисциплины «Физика» в комплексе с другими дисциплинами подготовки по направлению (выписка из ГОС).

Выпускник по направлению подготовки дипломированного специалиста “Информационные системы и технологии” в зависимости от вида профессиональной деятельности подготовлен к решению следующих профессиональных задач:

ознакомление с физическими моделями и принципами работы технических устройств на физической ступени абстракции;

обучение решению физических задач, использованию современных информационных технологий с целью поиска, приобретения и переработки информации физического содержания и оценки ее достоветности;

совершенствование навыков планирования, выполнения и обработки результатов физического эксперимента;

рецензирование технических проектов, изобретений, статей.

2. ОСОБЕННОСТИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

2.1 Требования к начальной подготовке, необходимые для успешного освоения дисциплины

Учебная дисциплина «Физика» входит в число дисциплин федерального компонента для специальности 230201 - «Информационные системы и технологии».

Для успешного изучения дисциплины студенту необходимо знать:

- математику (геометрию, аналитическую геометрию, дифференциальное и интегральное исчисления).

2.2 Обеспечение последующих дисциплин образовательной программы

Перечень дисциплин, следующих за данной дисциплиной, при изучении которых используется знание физики:

- Теоретическая механика

- Общая электротехника и электроника

- Безопасность жизнедеятельности

- Техническая защита информации;

- Программно-аппаратные средства защиты информации;

- Метрология, стандартизация. и сертификация;

- Основы научных исследований

2.3 Области применения полученных знаний и умений

Студент, освоивший «Физику», может применять полученные знания и умения для:

- проведения экспериментальных исследований, потребность в которых возникает в профессиональной деятельности;

- качественной и количественной оценки влияния различных природных и техногенных факторов на результаты профессиональной деятельности.

2.4 Итоговый контроль

Оценка знаний и умений студентов проводится с помощью:

- экзамена;

- зачета;

- коллоквиумов;

- приема и разбора индивидуальных заданий в виде решения задач по основным разделам дисциплины;

- защиты лабораторных работ.

2.5 Современные информационные технологии, используемые при чтении дисциплины

Для проведения лекционных занятий используются:

- электронная библиотека учебников по дисциплине.

Для проведения лабораторных и практических занятий используются:

- электронная библиотека учебников по дисциплине;

- комплекс компьютерных лабораторных работ;

- Интернет-тренажер www. *****;

- вебсайт кафедры физики www. *****.

3. ЦЕЛИ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

Дисциплина «Физика» относится к федеральному компоненту математического и естественно научного цикла подготовки дипломированных специалистов по направлению «Геодезия»

Основной целью преподавания курса физики (наряду с другими дисциплинами естественнонаучного цикла) является формирование у студентов современного естественнонаучного мировоззрения, освоение ими современного стиля физического мышления. Курс решает задачу создания фундаментальной теоретической базы, без которой невозможна успешная профессиональная деятельность выпускника технического ВУЗа.

Студент будет иметь представление:

- об основных физических явлениях;

- об основных методах физического исследования;

- о современной естественнонаучной картине мира.

Студент будет знать:

основные фундаментальные понятия, законы и теории классической и современной физики.

Студент будет уметь:

- выделять конкретное физическое содержание в прикладных задачах будущей деятельности;

- применять на практике знание физических законов при решении прикладных задач;

- использовать методы физического эксперимента.

Задачи воспитательной работы в процессе преподавания дисциплины

В процессе проведения всех видов учебных занятий и руководства самостоятельной работой студентов уделяется внимание воспитательной работе, важнейшими задачами которой являются:

- формирование ценностных ориентиров в сфере профессиональной деятельности; интереса к дальнейшему изучению естественнонаучных и специальных дисциплин;

- содействие формированию общих компетенций: планомерному подходу к выполнению работы, умения работать в коллективе; ответственного отношения к делу; умения обосновывать принятые решения и доказывать их эффективность;

- поддержка стремления к самосовершенствованию;

- содействие сохранению и приумножению нравственных, культурных и научных ценностей общества, повышению общего уровня культуры студентов.

4.  ОБЪЕМ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

Виды учебной деятельности
Всего	Семестр
2	3	4
Аудиторная нагрузка	208	68	72	68
Лекции	104	34	36	34
Лабораторные занятия	104	34	36	34
Практические занятия	¾	¾	¾	¾
Самостоятельная работа	200	64	72	64
Индивидуальные задания по решению задач	3	2	2	7
Подготовка, оформление и защита лабораторных работ	120	40	40	40
Подготовка к итоговому контролю	60	20	20	20
Всего по курсу	408	132	144	132
Вид итогового контроля	¾	зачет	экзамен	экзамен

5.  СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. Лекционные занятия

Номер лекции	Темы лекционных занятий	Часы
Первый семестр изучения курса (семестр 2 по учебному плану)
1.	ВВЕДЕНИЕ. Предмет физики и ее связь с другими науками. Применение физических законов и методов в геодезии.	2
2.	ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ. Предмет механики. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Понятие состояния в классической механике. Кинематика материальной точки. Система отсчета, радиус-вектор точки, траектория, вектор перемещения. Скорость и ускорение как производные радиус-вектора по времени. Ускорения при криволинейном движении точки. Законы равномерного и равноускоренного движений.	2
3.	Динамика материальной точки и поступательного движения тела. Законы движения Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Примеры. Сила тяжести, трения, упругости. Импульс тела, импульс силы. Замкнутая и незамкнутая системы. Закон сохранения импульса. Центр масс системы, движение центра масс при поступательном движении	2
4.	Механическая энергия при поступательном движении. Энергия, работа, мощность. Кинетическая энергия. Консервативные и неконсервативные силы, потенциальная энергия. Полная энергия, закон сохранения энергии. Абсолютно упругий и абсолютно неупругий удар 2-х тел.	2
5.	Вращательное движение. Кинематика вращательного движения, связь линейной и угловой скорости, линейного и углового ускорения. Момент силы, работа при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела, момент инерции.	2
6.	Основное уравнение динамики вращательного движения. Теорема Штейнера, момент инерции системы тел. Момент импульса. Закон изменения момента импульса. Закон сохранения момента импульса. Гироскоп.	2
7.	Основы теории относительности. Опыт Майкельсона. Постулаты специальной теории относительности, преобразования Лоренца, релятивистские изменения длин и промежутков времени. Импульс тела в релятивистской динамике, полная энергия, взаимосвязь массы и энергии	2
8.	Теория тяготения Ньютона. Напряженность, потенциал, работа в гравитационном поле. Общая теория относительности.	2
9.	Элементы гидродинамики Жидкости, гидростатика, закон Архимеда. Гидродинамика, линии и трубки тока, уравнение Бернулли. Силы внутреннего трения, движение жидкости в круглой трубке.	2
10.	ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ. Закон Кулона, закон сохранения заряда. Напряженность электрического поля, принцип суперпозиции полей. Силовые линии поля. Работа электростатического поля, потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом.	2
11.	Теорема Гаусса. Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса.	2
12.	Проводник в электрическом поле. Условие равновесия заряда на проводнике. Проводник во внешнем электрическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля.	2
13.	Электрическое поле в диэлектриках. Электрический диполь. Типы диэлектриков, поляризация диэлектриков. Напряженность поля в диэлектрике, диэлектрическая проницаемость. Вектор электрического смещения.	2
14.	Постоянный ток. Сила тока, плотность тока, ЭДС. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи. Правило Кирхгофа. Закон Джоуля-Ленца, законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.	2
15.	Магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчет полей создаваемых проводниками разной формы,	2
15.	Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов. Действие магнитного поля на движущийся заряд, сила Лоренца. Движение заряженной частицы в магнитном поле. Рамка с током в магнитном поле. Магнитный диполь. Магнитное поле Земли.	2
16.	Циркуляция вектора магнитной индукции по замкнутому контуру, теорема о циркуляции. Магнитное поле соленоида. Поток вектора магнитной индукции. Работа сил магнитного поля. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца. Потокосцепление. Индуктивность контура, самоиндукция.	2
17.	Магнитное поле в веществе Магнитные моменты электронов и атомов, намагниченность. Вектор напряженности магнитного поля. Классификация магнетиков и их свойства. Энергия магнитного поля, объемная плотность энергии.	2
Второй семестр изучения курса (семестр 3 по учебному плану)
1.	КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ. Понятие о колебательных процессах. Гармонические колебания. Линейные дифференциальные уравнения для механического гармонического колебания. Физический маятник. Свободные гармонические колебания в электрическом контуре.	2
2.	Ангармонические колебания, спектр колебаний при слабой нелинейности. Сложение колебаний с помощью векторных диаграмм. Сложение колебаний одинаковой частоты и близких частот, сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Колебания сложных систем, моды колебаний.	2
3.	Затухающие и вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний. Коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания, добротность. Период затухающих колебаний. Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы. Явление резонанса.	2
4.	Волновые процессы. Распространение волн в упругой среде. Уравнение волны, фазовая скорость, длина волны, волновое число. Типы волн: плоские и сферические волны, продольные и поперечные. Волновое уравнение.	2
5.	Энергия упругой волны, затухающие волны. Сложение волн, принцип суперпозиции волн. Стоячие волны. Колебания струны. Примеры волновых процессов: сейсмические волны, волны на воде.	2
6.	Электромагнитные волны. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Вихревое электрическое поле, ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной форме.	2
7.	Основные законы геометрической оптики. Принцип Ферма, принцип взаимности. Полное отражение. Отражение и преломление на сферической поверхности. Инвариант Лаграмжа-Гельмгольца, линейное и угловое увеличение.	2
8.	Центрированная оптическая система, главные и фокальные плоскости. Тонкая линза, формулы Гаусса и Ньютона.
9.	Интерференция световых волн. Когерентность. Классические интерференционные опыты. Способы наблюдения интерференции. Расчет интерференционной картины от двух источников.	2
10.	Интерференция в плоскопараллельной пластинке. Кольца Ньютона. Многолучевая интерференция. Применение интерференции света. Интерферометры.	2
11.	Дифракция света. Явление дифракции, связь явления дифракции с интерференцией. Принцип Гюйгенса-Френеля. Область дифракции Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии.	2
12.	Область дифракции Фраунгофера. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракционная решетка. Дифракционный предел разрешающей способности объектива.	2
13.	Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении, угол Брюстера. Закон Малюса. Двойное лучепреломление.	2
14.	Распространение электромагнитных волн в атмосфере. Распространение электромагнитных волн в среде (атмосфере). Атмосферная рефракция. Поглощение световых волн. Рассеяние света, деполяризация.	2
15.	МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА. Идеальный газ, уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Физический смысл температуры. Число степеней свободы, среднее значение энергии, приходящейся на одну степень свободы. Функции распределения вероятности.	2
16.	Распределение Максвелла, экспериментальное подтверждение распределения Максвелла. Барометрическая формула, распределение Больцмана. Длина свободного пробега молекулы в идеальном газе, явление диффузии.	2
17.	Элементы термодинамики. Внутренняя энергия термодинамической системы. Работа, совершаемая телом при изменении его объема. Первое начало термодинамики. Равновесное состояние, термодинамический процесс. Термодинамические функции.	2
18.	Обратимые и необратимые термодинамические процессы. Энтропия, ее статистическое толкование. Второе начало термодинамики, третье начало термодинамики.	2
Третий семестр изучения курса (семестр 4 по учебному плану)
1.	Адиабатический процесс. Работа, совершаемая при термодинамических процессах. Работа, совершаемая при изопроцессах. Круговой процесс, тепловая машина. КПД тепловой машин, цикл Карно.	2
2.	АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА. Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения абсолютно черного тела. Трудности, связанные с объяснением теплового излучения. Гипотеза Планка. Оптическая пирометрия.	2
3.	Корпускулярные свойства света. Фотон, его энергия, импульс, Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта,	2
4.	Световое давление. Эффект Комптона.	2
5.	Волновые свойства микрочастиц. Гипотеза де Бройля, экспериментальное подтверждение гипотезы. Корпускулярно-волновой дуализм, соотношение неопределенностей. Планетарная модель атома, постулаты Бора. Опыты Франка и Герлаха.	2
6.	Уравнение Шредингера. Волновая функция и ее физический смысл. Операторы физических величин, средние значения. Временное уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.	2
7.	Квантовые состояния, принцип суперпозиции волновых функций. Частица в одномерной, бесконечно глубокой потенциальной яме.	2
8.	Атомная физика. Энергия электрона в атоме водорода. Атом водорода в квантовой механике, квантовые числа. Спектры излучения, правило отбора. Волновые функции электрона в атоме. Спектры молекул.	2
9.	Спин электрона, экспериментальное подтверждение наличия спина у электрона. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в многоэлектронном атоме по уровням энергии. Понятие о природе химической связи. Обоснование периодической системы элементов Менделеева.	2
10.	Спонтанное и вынужденное излучение, коэффициенты Эйнштейна. Активная среда с инверсной населенностью уровней. Лазеры, твердотельные, газовые, полупроводниковые.	2
11.	Основные понятия квантовой теории твердого тела. Энергетические зоны для электрона в кристалле. Классификация твердых тел по строению энергетических зон.	2
12.	Распределение Ферми-Дирака. Распределение Бозе-Эйнштейна. Теория электропроводности электронов в металле.	2
13.	Собственная проводимость полупроводников, акцепторные и донорные примеси, примесная проводимость.	2
14.	Физические процессы в p-n переходе, полупроводниковые диоды, транзистор.	2
15.	Основные понятия ядерной физики. Состав и характеристика атомного ядра. Масса и энергия связи ядер. Модели атомного ядра, ядерные силы.	2
16.	Радиоактивность, схемы радиоактивных превращений, время жизни. Альфа-, бета-распад. Единицы измерения радиоактивности. Ядерные реакции, понятие об ядерной энергетике.	2
17.	Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Законы сохранения в микромире.	2

5.2. Физический практикум

Номер занятия	Темы занятий	Часы
Первый семестр изучения курса (семестр 2 по учебному плану)
1.	Лабораторная работа №1 «Определение скорости пули при помощи баллистического маятника».	4
2.	Защита лабораторной работы №1. Лабораторная работа №2 «Определение момента инерции маятника Обербека».	4
3.	Защита лабораторной работы №2. Коллоквиум по теме «Механика». Защита индивидуального задания №1 «Механика».	4
4.	Лабораторная работа №21 «Изучение электростатического поля».	4
5.	Защита лабораторной работы №21. Лабораторная работа №22 «Проверка справедливости закона Ома. Определение удельного сопротивления провода».	4
6.	Защита лабораторной работы №22. Защита индивидуального задания №2 «Электричество».	4
7.	Лабораторная работа №41 «Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли».	4.
8.	Защита лабораторной работы №41. Коллоквиум по теме «Электричество и магнетизм». Защита индивидуального задания №3 «Магнетизм».	4.
Второй семестр изучения курса (семестр 3 по учебному плану)
1.	Лабораторная работа №51 «Изучение гармонических колебаний физического маятника».	4
2.	Защита лабораторной работы №51. Лабораторная работа №4-к «Затухающие колебания».	4
3.	Защита лабораторной работы №4-к. Лабораторная работа №53 «Изучение собственных колебаний струны»	4
4.	Защита лабораторной работы №53 Коллоквиум по теме «Колебания и волны». Защита индивидуального задания №4 «Колебания и волны».	4
5.	Лабораторная работа №90 «Определение фокусного расстояния тонкой линзы»	4
6.	Защита лабораторной работы №90 Лабораторная работа №62 «Изучение интерференции света».	4
7.	Защита лабораторной работы №62. Лабораторная работа №65 «Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки».	4
8.	Защита лабораторной работы №65. Защита индивидуального задания №6 «Волновая оптика».	4
9.	Коллоквиум по теме «Волновая оптика». Защита лабораторных работ.	4
Третий семестр изучения курса (семестр 4 по учебному плану)
1.	Лабораторная работа №5-к «Распределение Максвелла».	4
2.	Защита лабораторной работы №5-к. Лабораторная работа №6-к «Распределение Больцмана»	4
3.	Защита лабораторной работы №6-к. Коллоквиум по теме «Молекулярная физика и термодинамика». Защита индивидуального задания №7 «Молекулярная физика и термодинамика».	4
4.	Лабораторная работа №77 «Определение красной границы внутреннего фотоэффекта».	4
5.	Защита лабораторной работы №77. Лабораторная работа №73 «Проверка соотношения неопределенностей для фотонов».	4
6.	Защита лабораторной работы №73. Лабораторная работа №75 «Изучение электропроводности металлов и полупроводников».	4
7.	Защита лабораторной работы №75. Защита индивидуального задания №8 «Квантовая физика».	4
8.	Коллоквиум по теме «Атомная и ядерная физика». Защита лабораторных работ.	4

5.3. Практические занятия (по решению задач) во время лабораторных работ.

5.4. Самостоятельная работа студента (СРС) по дисциплине и контроль ее выполнения.

Семестр 2.

Вид СРС	Содержание СРС	Вид контроля выполнения СРС	Объем СРС, ч
Решение индивидуальных заданий	Студент решает индивидуальные задания по темам: «Механика» «Электричество» «Магнетизм»	В процессе индивидуальной работы со студентом осуществляется проверка правильности решений, обсуждение способов и приемов решений. На групповых консультациях – разбор типовых задач.	32
Подготовка, оформление и защита лабораторных работ	Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №1, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №1.	По каждой лабораторной работе проводится индивидуальный контроль: - проверяются результаты измерений и расчетов, содержание отчета, сделанные выводы; - проверяется усвоение теоретического материала и умение применять его на практике (при решении задач);	10
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №2, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №2.	10
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №21, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №21.	10
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №22, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №22.	10
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №41, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №41.	10
Подготовка к коллоквиумам и их сдача	Студент изучает теоретический материал дисциплины по темам: «Механика» «Электричество и магнетизм» и сдает соответствующие коллоквиумы.	В процессе коллоквиумов проверяется: - знание теоретического материала; - умение применять его для решения задач.	19
Подготовка к зачету, зачет	Студент сдает зачет	При выполнении всех видов аудиторной и СРС студент получает зачет	1
Итого СРС за 2 семестр	102

Семестр 3.

Вид СРС	Содержание СРС	Вид контроля выполнения СРС	Объем СРС, ч
Решение индивидуальных заданий	Студент решает индивидуальные задания по темам: «Колебания и волны» «Волновая оптика»	В процессе индивидуальной работы со студентом осуществляется проверка правильности решений, обсуждение способов и приемов решений. На групповых консультациях – разбор типовых задач.	20
Подготовка, оформление и защита лабораторных работ	Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №51, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №51.	По каждой лабораторной работе проводится индивидуальный контроль: - проверяются результаты измерений и расчетов, содержание отчета, сделанные выводы; - проверяется усвоение теоретического материала и умение применять его на практике (при решении задач);	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы , оформляет отчет, защищает лабораторную работу .	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы №53, оформляет отчет, защищает лабораторную работу №53.	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы № 62, оформляет отчет, защищает лабораторную работу № 62.	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы № 65, оформляет отчет, защищает лабораторную работу № 65.	8
Подготовка к коллоквиумам и их сдача	Студент изучает теоретический материал дисциплины по темам: «Колебания и волны» «Волновая оптика» и сдает соответствующие коллоквиумы.	В процессе коллоквиумов проверяется: - знание теоретического материала; - умение применять его для решения задач.	10
Подготовка к экзамену, экзамен	Студент повторяет, закрепляет, изучает теоретический материал дисциплины, методы решения задач по физике.	Экзамен	10
Итого СРС за 3 семестр	80

Семестр 4.

Вид СРС	Содержание СРС	Вид контроля выполнения СРС	Объем СРС, ч
Решение индивидуальных заданий	Студент решает индивидуальные задания по темам: «Молекулярная физика и термодинамика» «Квантовая физика»	В процессе индивидуальной работы со студентом осуществляется проверка правильности решений, обсуждение способов и приемов решений. На групповых консультациях – разбор типовых задач.	16
Подготовка, оформление и защита лабораторных работ	Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы , оформляет отчет, защищает лабораторную работу .	По каждой лабораторной работе проводится индивидуальный контроль: - проверяются результаты измерений и расчетов, содержание отчета, сделанные выводы; - проверяется усвоение теоретического материала и умение применять его на практике (при решении задач);	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы , оформляет отчет, защищает лабораторную работу .	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы № 77, оформляет отчет, защищает лабораторную работу № 77к.	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы № 73, оформляет отчет, защищает лабораторную работу № 73.	8
Студент изучает теоретический материал по теме лабораторной работы № 75, оформляет отчет, защищает лабораторную работу № 75.	8
Подготовка к коллоквиумам и их сдача	Студент изучает теоретический материал дисциплины по темам: «Молекулярная физика и термодинамика» «Атомная и ядерная физика» и сдает соответствующие коллоквиумы.	В процессе коллоквиумов проверяется: - знание теоретического материала; - умение применять его для решения задач.	10
Подготовка к экзамену, экзамен	Студент повторяет, закрепляет, изучает теоретический материал дисциплины, методы решения задач по физике.	Экзамен	10
Итого СРС за 4 семестр	76

6. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

6.1. Список вопросов для подготовки к экзамену.

Семестр 2.

Что изучает механика? Границы применимости классической механики. Основная задача механики. Система отсчета. Материальная точка. Радиус-вектор материальной точки. Траектория, пройденный путь, перемещение. Вектор скорости и его свойства. Средняя скорость. Равномерное прямолинейное движение. Ускорение. Равноускоренное прямолинейное движение. Ускорение при произвольном криволинейном движении. Нормальное и тангенциальное ускорение. Законы Ньютона. Импульс тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса. Центр масс системы. Радиус-вектор центра масс, скорость центра масс. Движение центра масс. Механическая работа. Мощность. Кинетическая энергия. Теорема о кинетической энергии. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Связь силы с градиентом потенциальной энергии. Механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Псевдовектор поворота. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь линейных и угловых кинематических величин. Момент силы. Работа при вращательном движении. Кинетическая энергия вращательного движения тела. Момент инерции материальной точки. Момент инерции абсолютно твердого тела. Моменты инерции простейших тел (обруч и полый цилиндр, диск и сплошной цилиндр Теорема Штейнера. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса материальной точки. Момент импульса абсолютно твердого тела. Закон сохранения момента импульса. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия преобразований Лоренца: относительность одновременности, сокращение длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Формулы релятивистской динамики: импульс, полная энергия тела, энергия покоя, кинетическая энергия. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Однородное поле. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции электрических полей. Линии напряженности электростатического поля и их свойства. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса для электростатического поля. Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса. Поле равномерно заряженной бесконечной плоскости. Поверхностная плотность заряда. Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса. Поле шара, равномерно заряженного по объему. Вычисление полей с помощью теоремы Гаусса. Поле бесконечного цилиндра, равномерно заряженного по объему. Работа по перемещению заряда. Консервативность электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда и системы точечных зарядов. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии. Проводник в электрическом поле. Условие равновесия зарядов на проводнике. Электроемкость проводника. Конденсатор. Поле конденсатора. Электроемкость конденсатора. Плотность энергии электрического поля в вакууме. Энергия заряженного конденсатора. Электрический диполь. Дипольный момент. Диполь в электрическом поле. Диэлектрик в электрическом поле. Типы диэлектриков. Поляризованность диэлектрика. Диэлектрическая проницаемость однородного изотропного диэлектрика. Вектор электрического смещения. Плотность энергии электрического поля в диэлектрике. Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Закон Ома в дифференциальной форме. Удельная проводимость. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и в дифференциальной форме. Вектор магнитной индукции. Линии магнитной индукции и их свойства. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока. Магнитное поле кругового тока. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент. Сила Ампера и сила Лоренца. Движение заряженной частицы в однородном магнитном поле. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для магнитного поля. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида. Магнитное поле в веществе. Типы магнетиков. Магнитная проницаемость. Вектор напряженности магнитного поля. Фундаментальные уравнения электромагнитного поля (уравнения Максвелла).

Семестр 3

Что называется колебаниями? Примеры колебательных систем. Период колебаний, частота, циклическая частота. Связь между этими величинами. Амплитуда колебаний. Гармонические колебания. Вывод дифференциального уравнения гармонических колебаний пружинного маятника. Формулы для циклической частоты и периода. Гармонические колебания. Вывод дифференциального уравнения гармонических колебаний в колебательном контуре. Формулы для циклической частоты и периода. Физический маятник. Вывод дифференциального уравнения гармонических колебаний физического маятника. Формулы для циклической частоты и периода. Общее решение дифференциального уравнения гармонических колебаний. График зависимости колеблющейся величины от времени. Фаза колебаний. Зависимость полной энергии гармонических колебаний от их амплитуды. Зависимость от времени кинетической и потенциальной энергии. Сложение гармонических колебаний одинаковой частоты и направления. Векторные диаграммы. Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Общее уравнение траектории точки. Частные случаи. Вывод дифференциального уравнения затухающих колебаний пружинного маятника. Коэффициент затухания. Вывод дифференциального уравнения затухающих колебаний в колебательном контуре. Коэффициент затухания. Общее решение дифференциального уравнения затухающих колебаний. График зависимости колеблющейся величины от времени. Формулы для периода и циклической частоты. Зависимость амплитуды и энергии затухающих колебаний от времени. Декремент затухания. Логарифмический декремент затухания. Время релаксации. Критическое значение коэффициента затухания для пружинного маятника и колебательного контура. Апериодический процесс. Вынужденные колебания. Вывод дифференциального уравнения вынужденных колебаний пружинного маятника. Вынужденные колебания. Вывод дифференциального уравнения вынужденных колебаний в колебательном контуре. Общее решение дифференциального уравнения вынужденных колебаний. Поведение системы при t ® ¥. Зависимость амплитуды вынужденного колебания от частоты вынуждающего воздействия. Резонанс. Влияние затухания. Что такое волна? Продольные и поперечные волны. Плоские и сферические волны. Длина волны, ее связь с периодом, частотой, циклической частотой. Уравнение плоской волны. Фаза волны. Фазовая скорость. Волновое число и волновой вектор. Закон Гука в дифференциальной форме. Модуль Юнга. Волновое уравнение для продольных волн в упругой среде. Скорость звука. Энергия упругой волны. Плотность энергии. Вектор Умова. Интенсивность. Стоячая волна. Уравнение. Амплитуда. Узлы и пучности. Условие возникновения стоячей волны на струне с закрепленными концами. Спектр частот. Электромагнитные волны. Волновые уравнения для Е и Н, как следствие уравнений Максвелла. Поперечность электромагнитных волн. Их фазовая скорость. Плоская электромагнитная волна. Ее пространственная структура. Связь между Е и Н. Плотность энергии электромагнитной волны. Вектор Пойнтинга. Интенсивность. Основные законы геометрической оптики. Преломление и отражение на сферической поверхности. Инвариант Лагранжа. Центрированная оптическая система, её главные и фокальные плоскости. Что такое интерференция? Интерференционная картина. Когерентные и некогерентные волны. Классические интерференционные опыты. Сложение интенсивностей при интерференции монохроматических волн одинаковой частоты, идущих от двух источников в когерентном и некогерентном случаях. Условия максимума и минимума при интерференции волн от двух когерентных источников. Положение максимумов и минимумов при интерференции волн от двух когерентных источников. Ширина интерференционной полосы. Интерференция в плоскопараллельной пластинке. Условия максимума и минимума. Кольца Ньютона. Многолучевая интерференция. Что такое дифракция? Когда говорят о дифракции, а когда об интерференции? Дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Зоны Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Угловое распределение интенсивности дифрагировавшего света. Дифракционная решетка. Период решетки. Угловое распределение интенсивности дифрагировавшего света. Главные максимумы и дополнительные минимумы. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Разрешающая способность. Поляризация света. Типы поляризации. Поляроид. Закон Малюса.

Семестр 4

Основные понятия термодинамики: термодинамическая система, состояние, процесс, термодинамическое равновесие, квазистатический процесс, функции состояния. Относительная молекулярная масса. Количество вещества. Молярная масса. Число Авогадро. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Идеальный газ в изопроцессах. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты Пуассона. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Давление газа на стенку сосуда. Молекулярно-кинетический смысл давления. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Температура. Шкала Кельвина и шкала Цельсия. Молекулярно-кинетический смысл абсолютной температуры. Работа в термодинамике. Первый закон термодинамики. Степени свободы молекул. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Теплопередача. Количество теплоты. Теплоемкость тела. Молярная и удельная теплоемкости. Теплоемкости идеального газа при постоянном объеме и при постоянном давлении. Связь между ними. Энтропия. Второй закон термодинамики. Статистический смысл энтропии. Формула Больцмана. Распределение Максвелла. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратическая скорости молекул газа. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способность тела. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело (АЧТ). Поток энергии излучения. Энергетическая светимость. Спектральная плотность энергетической светимости. Связь между и . Формула Планка для спектральной плотности энергетической светимости АЧТ. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза Планка. Фотоны. Масса покоя, энергия и импульс фотона. Фотоэффект. Экспериментальные закономерности фотоэффекта и их противоречие с классическими представлениями. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Работа выхода. Красная граница ф. э. Водородоподобный атом. Постулаты Бора. Правило квантования для электр. орбит. Уровни энергии водородоподобного атома. Спектр атома. Спектральные серии. Корпускулярно-волновой дуализм микрообъектов. Волны Де Бройля. Уравнение Шредингера. Волновая функция и ее статистический смысл. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Главное квантовое число. Частица в одномерной бесконечно глубокой потенциальной яме. Уровни энергии и соответствующие волновые функции. Уравнение Шредингера для атома водорода. Квантовые числа. Орбитальный момент импульса электрона. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Спин частицы. Принцип Паули. Электронный газ в металле. Энергия Ферми. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Энергетические зоны в кристалле. Проводники, полупроводники и диэлектрики. Состав и характеристика атомного ядра. Дефект массы ядра и энергия связи. Модели атомного ядра, ядерные силы. Радиоактивность, закон радиоактивного распада. Альфа-, бета-распад. Ядерные реакции, понятие о ядерной энергетике. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Классификация. Кварки и лептоны. Взаимные превращения элементарных частиц. Законы сохранения в микромире.

6.2. Перечень используемых методических разработок

1.  Механика / . – Новосибирск: СГГА, 2002. – 19 с.

2.  Электричество и магнетизм, / , , . – Новосибирск: СГГА, 2002. – 35 с.

3.  Колебания и волны / , , . – Новосибирск: СГГА, 1998. – 36 с.

4.  Геометрическая оптика / . – Новосибирск: СГГА, 1998. – 16 с.

5.  Оптика / , , . – Новосибирск: СГГА, 1995. – 52 с.

6.  Атомная физика / , , . – Новосибирск: СГГА, 2008. – 51 с.

7.  Компьютерные лабораторные работы по физике /, , . – Новосибирск: СГГА, 1996. – 56 с.

6.3. Библиографический список основной и дополнительной литературы

а) основная литература:

1.  Курс лекций по физике: Уч. пос. в 5 ч./ под ред. – Новосибирск: СГГА, 2011.

б) дополнительная литература

1.  Физика в конспективном изложении: Уч. пос.: В 3 ч./ Сост. – Новосибирск: СГГА, 1999.

2.  , «Курс физики». Учеб. пособие для вузов. – М.: Высш. шк., 2000.

3.  «Курс общей физики». Учеб.: в 5-ти кн. – М.: Изд-во Астрель, 2002.

4.  Дикусар руководство для самостоятельной работы студентов заочного отделения СГГА, Новосибирск: СГГА, 2002.

5.  , Павлова задач по курсу физики с решениями. – М.: Высшая школа, 1999.

7. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ:

Мультимедийные лекционные аудитории.

Лаборатории кафедры физики:

– лаборатория оптики и атомной физики (ауд. 313);

– лаборатории электричества и механики (ауд. 314, 318).

Разработчик: , доцент кафедры физики, к. т.н.

Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры физики

Протокол №_6_

« 24 » июня 2011 г.

Зав. кафедрой

Одобрено научно-методическим советом Института геодезии и менеджмента, Протокол № « »____________2011 г.

Председатель

Директор института

« »____________2011 г.