Рабочая программа дисциплины «Физика» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Рабочая программа дисциплины

«Физика»

на основе модульной технологии обучения

Направление подготовки: Электроэнергетика и электротехника

Квалификация (степень): бакалавр инженерии

Форма обучения: очная

Орел 2012 год

Составитель: , доктор технических наук, кандидат физико-математических наук, доцент _____________

«__» __________2012 г.

Рецензент: , доктор технических наук, доцент____________

«__» __________2012г.

Программа разработана в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и электротехника (квалификация (степень) «бакалавр»).

Программа обсуждена на заседании кафедры физика_____________ протокол № ___ от « » 2012 г.

Зав. кафедрой: , к. ф.-м. н.,, доцент _____________

«__» __________2012г.

Программа рассмотрена и одобрена методической комиссией факультета гуманитарных и естественнонаучных дисциплин,

протокол № ___ от « » 2011 г.

Председатель методической комиссии факультета гуманитарных и естественнонаучных дисциплин: Рожкова Н. В. _____________

«__» __________2012г.

Оглавление Стр.
	Введение	5
1.	Цели освоения дисциплины	6
2.	Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата	7
3.	Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины	8
4.	Объем дисциплины и виды учебной работы	10
5	Содержание дисциплины	11
5.1	Содержание модулей и разделов дисциплины	11
5.2	Модули и виды занятий	25
5.3	Тематический план лекций	27
5.4	Практические занятия	30
5.5	Лабораторный практикум	32
5.6	Самостоятельная работа студентов	34
6.	Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов	35
7.	Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины	39
8.	Материально-техническое обеспечение дисциплины	47

Введение

Данная рабочая программа (РП) составлена для студентов, обучающихся по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника» с присвоением квалификации «бакалавр», в соответствии с учебным планом факультета агротехники и энергообеспечения ФГБОУ ВПО Орел ГАУ, с учётом требований ФГОС ВПО, обязательных при реализации основных образовательных программ (ООП) бакалавриата по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника», а также в соответствии с примерной программой дисциплины «Физика» федерального компонента цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин для ГОС 3-го поколения.

Естественнонаучная составляющая высшего профессионального образования является одной из важнейших при формировании базиса знаний и навыков студентов, обучающихся по инженерным направлениям бакалавриата. При подготовке инженеров современного агропромышленного комплекса особое значение имеет курс физики. В структуре ООП он относится к базовым составляющим математического и естественнонаучного цикла. В результате проведения всех видов аудиторных и самостоятельных занятий по физике, участия в научно-исследовательской работе студенты должны не только усвоить основные явления и законы классической и современной физики, освоить методы проведения физических измерений и овладеть начальными навыками проведения экспериментальных научных исследований (с использованием современных измерительных приборов и научной аппаратуры), а также методами обработки результатов измерений. Будущие профессионалы должны научиться эффективному использованию полученных знаний и навыков для овладения основами теории и практики инженерного обеспечения агропромышленного комплекса, грамотному применению их в своей практической деятельности.

В основе компетентностного подхода и структуры РП заложены принципы:

– преемственности с ФГОС ВПО 2-го поколения, сохранение традиций российской высшей школы и накопленного опыта подготовки студентов;

– сохранение высокого уровня фундаментальной подготовки как основы общенаучных, профессиональных, социально-личностных и общекультурных компетенций, способности успешно работать в новых, быстро развивающихся областях науки и техники, самостоятельно непрерывно приобретать новые знания, умения и навыки в этих областях;

Организация учебного процесса строится на основе рационального применения традиционных и перспективных методов и технологий обучения, опыта преподавания физики в высшей школе России и других стран, что способствует обеспечению повышения творческой активности студентов и качественного усвоения учебного материала как на аудиторных занятиях, так и при самостоятельной работе студентов.

Методическое обеспечение дисциплины разработано на основе интеграции физики как науки (в глубокой взаимосвязи ее различных частей) с будущими

На кафедре физики ФБГОУ ВПО Орел ГАУ апробировалась и внедрена модульная технология обучения с балльной оценкой знаний. В данном случае весь учебный материал делится на отдельные логически завершенные блоки – модули. Они могут совпадать с рекомендуемыми дидактическими единицами (ДЕ) или их разделами, а могут объединять несколько разделов ДЕ. Один из важнейших принципов данной технологии: качество освоения модулей определяется с помощью специальных контрольных мероприятий, которые проводятся в течение семестра. Студентам уже на первом занятии сообщается полная информации об организации учебного процесса по модульному принципу.

Текущий отчет осуществляется в два этапа. Первый связан с оценкой знаний по основным положениям изучаемого блока дисциплины (аналогично проходит тестирование для оценки остаточных знаний студентов) и, чаще всего, представляет собой компьютерное тестирование. Второй этап – это определение степени прочности усвоения студентами полученных знаний, степени понимания логической структуры дисциплины. Этот этап может проводиться как в тестовой, так и в письменной форме, но обязательно предусматривает последующее собеседование.

Качество полученных студентом знаний осуществляется с применением дифференцированной балльной оценки. Максимально за работу в семестре студент может набрать 100 баллов. Шкала пересчета в традиционные оценки:

балльная оценка от 0 до 54 от 55 до 69 от 70 до 84 от 85 до 100

академическая оценка неудовл. удовл. хорошо отлично

зачет незачтено зачтено зачтено зачтено

По результатам только текущего контроля студент может набрать в семестре – 60 баллов. Также он может набрать поощрительные баллы: до 25 – за активную аудиторную и самостоятельную работу; до 15 – за участие в научно-исследовательской работе. Если студент не набирает достаточное для него количество баллов, он сдает итоговый экзамен, на котором может набрать еще 40 баллов.

В Университете очень большое внимание уделяется развитию творческого отношения студентов к получению знаний, интеграции науки и образования. Именно с этим связана возможность набрать поощрительные баллы и выйти в конце семестра с оценкой «хорошо» или «отлично» «автоматом».

1.  Цели освоения дисциплины.

Внедрение высоких технологий в различные сферы агропромышленного комплекса предполагает основательное знакомство студентов как с классическими, так и с новейшими методами и результатами физических исследований. При этом бакалавр должен получить не только физические знания, но и навыки их дальнейшего пополнения, научиться пользоваться современной литературой, в том числе электронной.

Целью освоения курса физики является ознакомление студентов с основными законами физики и возможностями их применения при решении задач, возникающих в их последующей профессиональной деятельности.

Задачами курса физики являются:

– изучение законов окружающего мира в их взаимосвязи;

– овладение фундаментальными принципами и методами решения научно-технических задач;

– формирование навыков по применению положений фундаментальной физики к грамотному научному анализу ситуаций, с которыми приходится сталкиваться при создании новой техники и новых технологий;

– освоение основных физических теорий, позволяющих описать явления в природе, и пределов применимости этих теорий для решения современных и перспективных технологических задач;

– формирование у студентов основ естественнонаучной картины мира;

– ознакомление студентов с историей и логикой развития физики и основных её открытий.

2. Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата.

Дисциплина «Физика» входит в базовую часть ООП бакалавриата по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника», цикл общих математических и естественнонаучных дисциплин (Б2).

Физика – наука, изучающая наиболее общие закономерности различных явлений природы, свойства и строение материи. Поэтому понятия и идеи физики, фундаментальные законы, принципы и методы познания лежат в основе всего естествознания.

Приступая к изучению дисциплины «Физика», студент должен знать физику в пределах программы средней школы (как минимум – на базовом уровне), школьный курс математики, а также элементы математического анализа, линейной алгебры и аналитической геометрии.

Курс общей физики является одной из базовых дисциплин, преподавание которых ведется на младших курсах и требует последовательного ознакомления студентов с различными разделами дисциплины, таким образом, чтобы очередной дидактический модуль опирался на материал, представленный в предшествующих модулях.

Базовые концепции и методы физики создают универсальную базу для изучения других дисциплин математического и естественнонаучного цикла, а также общепрофессиональных, общеинженерных и специальных дисциплин.

Физика закладывает фундамент последующего обучения бакалавров в магистратуре и аспирантуре, обеспечивая необходимыми знаниями для решения научно-технических задач в теоретических и прикладных аспектах.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины.

Аудиторная и самостоятельная работа по физике, проводимая, в том числе, с применением активных форм обучения, а также научно-исследовательская работа студентов должны способствовать формированию следующих общекультурных компетенций (ОК):

– обладание математической и естественнонаучной культурой, в том числе в области физики, как частью профессиональной и общечеловеческой культуры (ОК1);

– обладание способностью проводить доказательства утверждений (ОК2);

– обладание способностью выстраивать и реализовать перспективные линии интеллектуального, культурного, нравственного, физического и профессионального саморазвития и самосовершенствования (ОК3);

– обладание настойчивостью в достижении цели, выносливостью, способностью критически переосмысливать накопленный опыт, изменять при необходимости профиль своей профессиональной деятельности (ОК4);

– обладание способностью следовать этическим и правовым нормам, толерантностью, способностью к социальной адаптации, умением работать в коллективе, руководить людьми и подчиняться руководящим указаниям (ОК5).

В результате изучения дисциплины «Физика» у студентов бакалавриата по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника» должны закладываться следующие профессиональные компетенции (ПК):

общепрофессиональные компетенции:

– способность к использованию основных законов естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности (ПК1);

– способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, электротехники, гидравлики, термодинамики и тепломассообмена (ПК2);

– способность обоснованно выбирать материал и назначать его обработку для получения свойств, обеспечивающих высокую надежность деталей (ПК3);

– способность проводить эксперименты и оценивать результаты измерений (ПК4);

– способность обеспечивать правила техники безопасности (ПК5);

– готовность к использованию средств автоматики и систем автоматизации технологических процессов (ПК6);

в производственно-технологической деятельности:

– готовность к профессиональной эксплуатации машин и оборудования для производства, хранения и первичной переработки с/х продукции (ПК7);

– способность использовать типовые технологии технического обслуживания, ремонта и восстановления изношенных деталей машин и электрооборудования (ПК8);

– способность использовать современные методы монтажа, наладки машин и установок, поддержания режимов работы электрифицированных и автоматизированных технологических процессов (ПК9);

– способность использовать технические средства для определения параметров технологических процессов и качества продукции (ПК10).

В результате изучения базового курса физики студенты должны приобрести следующие знания, умения и навыки, применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности: знания

– основные физические явления и основные законы физики; границы их применимости, применение законов в важнейших практических приложениях;

– основные физические величины и физические константы, их определение, смысл, способы и единицы их измерения;

– фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки;

– назначение и принципы действия важнейших физических приборов;

умения

– объяснить основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий;

– указать, какие законы описывают данное явление или эффект;

– истолковывать смысл физических величин и понятий;

– записывать уравнения для физических величин в системе СИ;

– работать с приборами и оборудованием современной физической лаборатории;

– использовать различные методики физических измерений и обработки экспериментальных данных;

– использовать методы адекватного физического и математического моделирования, а также применять методы физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем;

навыки

– использования основных общефизических законов и принципов в важнейших практических приложениях;

– применения основных методов физико-математического анализа для решения естественнонаучных задач;

– правильной эксплуатации основных приборов и оборудования современной физической лаборатории;

– обработки и интерпретирования результатов эксперимента;

– использования методов физического моделирования в инженерной практике.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 450 час./12,5 зачетных единиц.

Виды учебной нагрузки	Всего часов/зач. ед.	Семестр 1 (3 модуля)	Семестр 2 (2 модуля)	Семестр 3 (3 модуля)
Аудиторные занятия (всего) в том числе:	180/5	54/1,5	72/2	54/1,5
Лекции	72/2	18/0,5	36/1	18/0,5
Лабораторные работы (ЛР)	108/3	36/1	36/1	36/1
из них занятий в активной и интерактивной форме	72/2	22/0,6	28/0,8	22/0,6
Самостоятельная работа	180/5	54/1,5	72/2	54/1,5
Вид промежуточной аттестации	90/2,5	экзамен 30/0,8	экзамен 30/0,8	экзамен 30/0,8
Общая трудоемкость час/зач. ед	450/10	108/3	144/4	108/3

5.Содержание дисциплины.

5.1. Содержание модулей и разделов дисциплины.

В таблице 5.1 представлено разбиение всего учебного материала, изучаемого студентами по дисциплине «Физика», по семестрам, внутри каждого семестра – по модулям. Для каждого модуля показано, какой материал выдается студентам на аудиторных занятиях (все виды занятий см. п.4), и что выносится для самостоятельного изучения.

Таблица 5.1.

Семестр 1 (количество модулей – 3)
Модуль I «Физические основы механики» Цель: ознакомление студентов с основными явлениями и законами релятивистской и нерелятивистской механики, формирование навыков и умений их применения при решении практических задач в электроэнергетике и электротехнике.
№ п/п	Наименование раздела дисциплины, входящего в данный модуль.	Содержание раздела
аудиторная работа	СРС
	Введение	Материя, её виды и формы существования. Физический объект, физическое явление, физический закон, физическая теория. Методы физических исследований. Экспериментальные и теоретические методы в физике. Роль модельных представлений в физике. Физические величины, их измерение и оценка точности и достоверности полученных результатов.	Системы единиц физических величин.
1.1	Кинематика	Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения, связь линейных и угловых характеристик. Пространство и время в механике Ньютона. Системы координат и их преобразования. Физический смысл производной и интеграла.	Основные виды движения и их кинематические характеристики: скорость и ускорение. Примеры различных видов движения с\х машин и их агрегатов.
1.2	Динамика	Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Интегрирование уравнений движения, роль начальных условий. Центр масс механической системы, закон движения центра масс. Движение тел с переменной массой. Границы применимости классической механики	Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Закон всемирного тяготения. Силы трения. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.
1.3	Момент импульса	Момент импульса материальной точки и механической системы. Момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса механической системы.	Движение в поле центральных сил. Законы Кеплера
1.4	Закон сохранения энергии	Консервативные и диссипативные силы. Работа и кинетическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Связь между силой и потенциальной энергией. Градиент скалярной функции.	Сила и механическая работа. Кинетическая и потенциальная энергия. Примеры использования закона сохранения механической энергии при работе с/х машин. Столкновения тел. Абсолютно упругое столкновение.
1.5	Динамика вращательного движения твердого тела.	Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела с закрепленной осью вращения. Момент импульса твердого тела. Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела.	Использование законов динамики твердого тела в работе агрегатов с/х машин. Гироскопические силы. Гироскопы и их применение в технике.
1.6	Элементы механики сплошных сред	Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля. Уравнения движения и равновесия жидкости. Энергия упругих деформаций твердого тела.	Идеально упругое тело. Упругие напряжения и деформации. Закон Гука. Модуль Юнга. Деформации твердого тела и выбор материалов для деталей машин.
1.7	Релятивистская механика	Принцип относительности и преобразования Галилея. Неинвариантность электромагнитных явлений относительно преобразований Галилея. Постулаты специальной теории относительности (СТО) Эйнштейна. Относительность одновременности и преобразования Лоренца. Взаимосвязь массы и энергии в СТО. Преобразование скоростей в релятивистской кинематике. Сохранение релятивистского импульса. Релятивистская энергия.	Парадоксы релятивистской кинематики: сокращение длины и замедление времени в движущихся системах отсчета. СТО и ядерная энергетика. Основные положения и применение общей теории относительности.
Модуль II «Механические колебания и волны» Цель: ознакомление студентов с основами физики колебаний и волн, изучение процессов, происходящих при механическом колебательном движении, и обучение решению практических задач.
2.1	Механические колебания	Свободные незатухающие колебания. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия и импульс гармонического осциллятора. Фазовая траектория. Сложение гармонических колебаний одного с равными и близкими частотами. Биения. Физический маятник. Квазиупругая сила. Свободные затухающие колебания. Логарифмический декремент колебаний. Добротность колебательной системы. Постоянная времени.	Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний равных и кратных частот. Фигуры Лиссажу. Вынужденные колебания. Установившиеся вынужденные колебания. Механический резонанс. Роль механических колебаний в работе с\х техники.
2.2	Механические волны	Виды механических волн. Волновое уравнение. Плоская гармоническая волна, длина волны, фазовая скорость. Сферические волны. Энергия упругой волны. Когерентные волны. Интерференция волн. Стоячая волна. Распространение колебаний давления и плотности в среде. Типы волн. Бегущие волны. Продольные и поперечные волны. Уравнение бегущей волны. Поток энергии в бегущей волне. Объемная плотность энергии волны. Вектор Умова.	Упругие волны в стержнях. Волны смещений, скоростей, деформаций и напряжений. Волны на струне, в стержне, газах и жидкостях. Связь скорости волны с параметрами среды. Основы акустики: основные характеристики звука, эффект Доплера; ультразвук; ударные волны.
Модуль III «Основы термодинамики и молекулярной физики» Цель: ознакомление студентов с основными явлениями и законами термодинамики и молекулярной физики, формирование навыков и умений их применения при решении практических задач в агроинженерии.
3.1	Основные положения термодинамики	Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Эмпирическая температурная шкала. Квазистатические процессы. Уравнение состояния в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Энтропия. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Фазовые превращения. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическая изотерма. Эффект Джоуля-Томсона. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.	. Изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический процессы в идеальных газах. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Основы работы ДВС. Связь теплоемкости идеального газа с числом степеней свободы молекул. Политропический процесс и его частные случаи.
3.2	Молекулярно-кинетическая теория (МКТ).	Давление газа с точки зрения МКТ. Распределение Максвелла для модуля и проекций скорости молекул идеального газа. Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. Распределение Больцмана и барометрическая фор- мула. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости.	Вывод распределений Максвелла и Больцмана из условия равновесного характера движения молекул. Определение числа Авогадро методом Перрена.
3.3	Элементы физической кинетики	Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Число столкновений и длина свободного пробега молекул идеального газа. Эмпирические уравнения переноса: Фика, Фурье и Ньютона.	Эффузия в разреженном газе. Броуновское движение. Релаксация к состоянию равновесия.
3.4	Открытые системы.	Открытые диссипативные системы. Самоорганизация в открытых системах, роль нелинейности. Флуктуации. Бифуркации и катастрофы. Идеи синергетики.	Примеры самоорганизации в живой и неживой природе. Динамический хаос.
Семестр 2 (количество модулей – 3)
Модуль IV «Основы электромагнетизма» Цель: ознакомление студентов с основными явлениями и законами электричества и магнетизма, формирование навыков и умений их применения при решении практических задач в агроинженерии.
4.1	Электростатика	Теорема Гаусса в дифференциальной и интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Дивергенция векторного поля. Теорема Стокса в интегральной и дифференциальной форме. Циркуляция и ротор векторного поля. Уравнения Пуассона и Лапласа для потенциала. Теорема Ирншоу	Электрические заряды и их взаимодействие. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля.
4.2	Проводники в электрическом поле	Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Объемная плотность энергии электростатического поля.	Электростатическая защита. Емкость проводников и конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Применение конденсаторов.
4.3	Диэлектрики в электрическом поле	Электрическое поле диполя. Диполь во внешнем электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Ориентационный и деформационный механизмы поляризации. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике. Дипольный момент системы зарядов. Вектор поляризаии (поляризованности) диэлектрика и его связь с объемной и поверхностной плотностью связанных зарядов. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Диэлектрическая восприимчивость и диэлектрическая проницаемость.	Объемная плотность энергии электрического поля в диэлектрике. Подключение и отключение конденсатора от источника постоянной э. д.с. Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрики. Пироэлектрики. Электреты. Применение в АПК.
4.4	Постоянный электрический ток.	Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. Электродвижущая сила источника тока. Правила Кирхгофа. Классическая теория электропроводности металлов (теория Друде-Лоренца), условия ее применимости и противоречия с экспериментальными результатами. Максвелловская релаксация неоднородности заряда в проводнике.	Электрический ток в газах и жидкостях. Контактные электрические явления.
4.5	Магнитостатика	Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о циркуляции (закон полного тока). Магнитное поле движущегося заряда. Поток и циркуляция магнитного поля. Дивергенция и ротор вектора магнитной индукции.	Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Эффект Холла и его применение.
4.6	Магнитное поле в веществе	Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничение магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков. Вектор намагниченности и его связь с плотностью молекулярных токов. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. Объемная плотность энергии магнитного поля в веществе.	Природа ферромагнетизма. Применение ферромагнетиков. Антиферромагнетики. Ферриты. Их применение в технике и АПК.
Модуль V «Электромагнитное поле» Цель: ознакомление студентов с теорией Максвелла электромагнитного поля, основными характеристиками электромагнитных колебаний, формирование навыков и умений применения приобретенных знаний при решении практических задач.
5.1	Электромагнитная индукция и теория Максвелла для электромагнитного поля	Феноменология электромагнитной индукции. Правило Ленца. Уравнение электромагнитной индукции. Самоиндукция. Индуктивность соленоида. Включение и отключение катушки от источника постоянной э. д.с. Трансформаторы. Энергия магнитного поля. Физика электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и форме и дифференциальной физический смысл входящих в нее уравнений.	Опыты Фарадея (явление электромагнитной индукции). Токи Фуко. Вращение рамки в магнитном поле Электродвигатели. Трансформаторы и их применение.
5.2	Электромагнитные колебания. Переменный ток	Электрический контур. Электромагнитные колебания в идеальном контуре. Затухающие колебания в контуре с потерями. Вынужденные колебания в последовательном и параллельном электрическом контуре. Волновое уравнение для электромагнитного поля, его общее решение. Переменный ток. Резонанс напряжений. Резонанс токов. Мощность выделяемая в цепи переменного тока.	Вынужденные колебания в последовательном и параллельном электрическом контуре. Колебания в связанных контурах. Длинные линии.
Модуль VI «Основы волновой оптики » Цель: ознакомление студентов с основными характеристиками электромагнитных волн, явлениями и законами геометрической, волновой оптики, формирование навыков и умений для использования полученных знаний при решении практических задач.
6.1	Электромагнитные волны	Волновое уравнение для электромагнитного поля, его общее решение. Скорость распространения электромагнитных волн. Энергия и импульс электромагнитного поля. Поляризация электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга. Излучение электромагнитных волн. Излучение электромагнитных волн ускоренно движущимися зарядами и диполем.	Падение электромагнитной волны на поверхность раздела двух диэлектриков и поверхность металла. Скин-эффект. Шкала электромагнитных волн.
6.2	Элементы геометрической оптики.	Основные законы оптики. Полное отражение. Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью линз. Основы фотометрии.	Абберации оптических систем в природе и технике. Элементы электронной оптики.
6.3	Физические основы волновой оптики.	Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерференция в тонких пленках. Основное уравнение интерференции, роль когерентности. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Разрешающая способность ифракционной решетки. Поляризация волн. Получение и анализ линейно-поляризованного света. Линейное двулучепреломление. Отражение и преломление света на границе раздела двух диэлектриков. Полное отражение и его применение в технике. Поглощение и дисперсия волн. Нормальная и аномальная дисперсия. Нелинейные процессы в оптике: самофокусировка света, генерация гармоник, параметрические процессы, вынужденное рассеяние.	Интерферометр Майкельсона. Многолучевая интерференция. Применение интерференции и дифракции света. Понятие о рентгеноструктурном анализе. Запись и воспроизведение голограммы. Применение голографии. Типы голограмм. Свойства голографического изображения. Прохождение света через линейные фазовые пластинки. Искусственная оптическая анизотропия. Фотоупругость. Электрооптические и магнитооптические эффекты. Волноводы и световоды.
Семестр 3 (количество модулей – 2)
Модуль VII «Основы квантовой физики» Цель: ознакомление студентов с основными квантовой физики, современными представлениями о строении атома, возможностями их применения при решении практических задач, разработке новых технологий.
7.1	Квантовые свойства света	Излучение нагретых тел. Спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Абсолютно черное тело. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения. Фотоэффект и эффект Комптона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Опыт Боте. Корпускулярно волновой дуализм света.	Фотопроводимость. Фотоэлементы. Фотохимические реакции. Рентгеновское излучение. Давление света.
7.2	Планетарная модель атома	Линейчатые спектры атомов. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Комбинационный принцип Ритца. Формула Бальмера. Строение атома по Бору.	Открытие электрона. Модель атома по Томсону. Ядерная модель атома. Опыты Резерфорда по рассеянию частиц. Постулаты Бора.
7.3	Основы квантовой механики	Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера. Квантовая частица в одномерной потенциальной яме. Одномерный потенциальный порог и барьер. Состояние микрочастицы в квантовой механике. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода. Волновые функции и квантовые числа. Правила отбора для квантовых переходов.	Опыт Штерна и Герлаха. Эффект Зеемана. Ширина спектральных линий атома водорода. Собственный механический и магнитный моменты электрона в атоме. Спин-орбитальное взаимодействие. Строение атомов и периодическая система химических элементов . Порядок заполнения электронных оболочек.
7.4	Оптические квантовые генераторы	Спонтанное и индуцированное излучение. Инверсное заселение уровней активной среды. Основные компоненты лазера. Условие усиления и генерации света. Модовая структура оптических резонаторов. Спектральный состав излучения лазеров. Когерентность лазерного излучения.	Особенности лазерного излучения. Основные типы лазеров и их применение в технике и АПК.
7.5	Основы квантовой статистики	Квантовые системы из одинаковых частиц. Принцип тождественности одинаковых микрочастиц. Симметричные и антисимметричные состояния (волновые функции) тождественных микрочастиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Квантовые статистические распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Плотность числа квантовых состояний. Энергия Ферми. Предельный переход от квантовых статистических распределений к классическому распределению Максвелла-Больцмана. Параметр вырождения.	Сверхтекучесть гелия. Сверхпроводимость. Работа выхода электрона из металла. Термоэлектронная эмиссия. Формула Ричардсона-Дэшмана. Эффект Шотки. Холодная (автоэлектронная) эмиссия.
Модуль VIII «Современные представления о структуре вещества. Достижения микро - и макрофизики последних лет» Цель: ознакомление студентов с современными представлениями о строении вещества и происхождения Вселенной, возможностями применения данных знаний в профессиональной деятельности.
8.1	Элементы физики твердого тела	Движение электронов в периодическом поле кристалла. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Проводимость металлов. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Уровень Ферми в чистых и примесных полупроводниках. Температурная зависимость проводимости полупроводников. Фотопроводимость полупроводников.	Контактные явления в полупроводниках. Дефектоскопия. Плазма и ее основные свойства. Получение и применение плазмы в науке и технике. Процессы генерации и рекомбинации носителей заряда. Эффект Холла в металлах и полупроводниках.
8.2	Квантовые объекты нанотехнологий	Приборы нанотехнологий: сканирующий туннельный микроскоп, атомно-силовой микроскоп, ближнепольный оптический микроскоп. Объекты нанотехнологий: квантовые точки, квантовые ямы и нити, углеродные нанотрубки, фуллерены.	Возможности нанотехнологий в АПК.
8.3	Основы физики атомного ядра	Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов. Ядерные реакции. Деление ядер. Синтез ядер. Детектирование ядерных излучений. Спин и магнитный момент ядра. Свойства и обменный характер ядерных сил. Естественная и искусственная радиоактивность. Источники радиоактивных излучений. Законы сохранения в ядерных реакциях. Экспериментальные методы ядерной физики.	Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения. Понятие о дозиметрии и защите. Радиоизотопный анализ, его применение в технике и АПК. Ускорители.
8.4	Элементарные частицы	Фундаментальные взаимодействия и основные классы элементарных частиц. Частицы и античастицы. Лептоны и адроны. Кварки. Электрослабое взаимодействие. Стандартная модель элементарных частиц. Проблема объединения фундаментальных взаимодействий.	Последние открытия на современных коллайдерах в области физики элементарных частиц.
8.5	Физическая картина мира	Особенности классической, неклассической и постнеклассической физики. Методология современных научно-исследовательских программ в области физики. Основные достижения и проблемы субъядерной физики. Попытки объединения фундаментальных взаимодействий и создания «теории всего» (Theory of everything). Современные космологические представления. Достижения наблюдательной астрономии. Теоретические космологические модели. Антропный принцип. Революционные изменения в технике и технологиях как следствие научных достижений в области физики. Физическая картина мира как философская категория.	Современные представления о происхождении и развитии Вселенной. Парадигма Ньютона и эволюционная парадигма.

От модуля к модулю накопительно в результате аудиторной и самостоятельной работы по физике, участия в занятиях, проводимых в активной форме, а также участия в научно-исследовательской работе, выполнении творческих заданий у студентов бакалавриата формируются общенаучные и инструментальные компетенции в области физики (см. К раздел 3 данной РП); происходит становление общекультурных компетенций (см. ОК раздел 3 данной РП) также накопительно в результате подобной работы и по другим дисциплинам математического и естественнонаучного цикла, гуманитарного, социального и экономического цикла и профессионального цикла.