Художественная обработка материалов (стр. 1 )

ЮЖНО-УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(национальный исследовательский университет)

Филиал ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» (НИУ) в г. Златоусте

СОГЛАСОВАНО Зав. выпускающей кафедрой Общая металлургия _______________ _________________20__ г.

УТВЕРЖДАЮ Декан факультета металлургический _____________ _________________20__ г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА

дисциплины физика

для направления 261400.62 Художественная обработка материалов

Профиль подготовки: Художественная обработка материалов

Форма обучения: заочная.

Кафедра-разработчик кафедра физики

Рабочая программа составлена в соответствии с ФГОС ВПО по направлению подготовки 261400.62, утвержденным приказом Минобрнауки от 01.01.01 г. N 744

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры физики

№ протокола ____ от __________ 2011 г.

Зав. кафедрой–разработчик

к. г.-м., доцент

Ученый секретарь кафедры

к. т.н., доцент

Разработчик программы

к. г.-м., доцент

Златоуст, 2011

1. Цель дисциплины:

1. Получение базовых знаний и формирование основных навыков по физике, необходимых для решения задач, возникающих в производственной деятельности.

2. Формирование необходимого уровня подготовки для понимания основ физики.

Задачи дисциплины:

1. Обеспечить студента необходимым комплексом знаний в области естественных, социальных, экономических, гуманитарных наук, предусмотренным ООП, позволяющих успешно решать профессиональные задачи и оценивать качество их выполнения (ОНК-1).

2. Сформировать способность сочетать научный и экспериментальный подход для решения поставленных задач (ОНК-2), выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физико-математический аппарат (ОНК-6), к проведению экспериментальных исследований физико-химических, технологических и органолептических свойств материалов разных классов (ОНК-10) и освоению установок и методик для проведения контроля продукции (ПК-6).

3. Обеспечить готовность использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в физике, химии, экологии (ОНК-5) и понимание сущности и значения информации в развитии современного общества знает основные методы, способы и средства получения, хранения, переработки информации имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией умеет работать с традиционными носителями информации, распределенными базами знаний способен работать с информацией в глобальных компьютерных сетях (ИК-1).

Краткое содержание дисциплины

Краткое содержание дисциплины

Физические основы механики. Введение. Кинематика. Динамика материальной точки. Работа и энергия. Динамика вращательного движения твердого тела. Колебательное движение. Волновой процесс. Основы релятивистской механики. СТО. Основы статистической физики и термодинамики. Молекулярно-кинетическая теория. Явления переноса. Основы термодинамики. Реальные газы. Электростатика. Электростатическое поле точечных зарядов. Работа и энергия электростатического поля. Электрическое поле в веществе. Электрический ток. Законы электрических цепей. Классическая электронная теория проводимости металлов. Магнитное поле. Магнитное поле в вакууме. Действие магнитного поля на токи и заряды. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля. Электромагнитное поле. Электромагнитные колебания и волны. Уравнения электромагнитного поля. Излучение и кванты. Тепловое излучение, его характеристики. Внешний фотоэффект и его законы. Тормозное рентгеновское излучение. Эффект Комптона. Давление света. Дуализм света. Физика атома. Элементарная теория атома водорода. Магнитное поле в веществе. Элементы квантовой механики. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма вещества. Соотношение неопределенностей. Атом как квантовая система. Элементы ядерной физики. Элементарные частицы. Современная физическая картина мира. Атомное ядро. Ядерные реакции и законы сохранения. Ионизирующие излучения. Дозиметрия. Способы наблюдения элементарных частиц.

2. Место дисциплины в структуре ООП:

Перечень предшествующих дисциплин, видов работ	Перечень последующих дисциплин, видов работ
«Математика» в части разделов: векторная алгебра, дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной, линейные дифференциальные уравнения, теория вероятностей и математическая статистика, вычислительная математика, теория поля.	«Теоретическая механика», «Основы метрологии»

Требования к «входным» знаниям, умениям, навыкам студента, необходимым при освоении данной дисциплины и приобретенным в результате освоения предшествующих дисциплин.

Студент должен знать:

– методы дифференциального и интегрального исчислений, теорию дифференциальных уравнений для построения и анализа математических моделей явлений и технологических процессов;

– методы статистического анализа;

Студент должен уметь:

– применять методы дифференциального исчисления для решения экстремальных задач, исследования поведения функций и решения нелинейных уравнений;

– применять интегральное исчисление для вычисления геометрических и физических характеристик объектов;

­­– использовать основные численные методы для решения инженерных задач;

Студент должен владеть:

– методами анализа и численными методами, вычислительной техникой при решении прикладных задач в области профессиональной деятельности.

Дисциплина «Физика» является дисциплиной базовой части естественнонаучного цикла Федерального государственного образовательного стандарта по направлению 261400.62 «Технология художественной обработки материалов».

Дисциплина основывается на знаниях, полученных в предшествующей дисциплине «Математика» в части разделов: векторная алгебра, дифференциальное и интегральное исчисление функций одной переменной, линейные дифференциальные уравнения, теория вероятностей и математическая статистика, вычислительная математика, теория поля.

Освоение дисциплины необходимо как предшествующее для дисциплин «Механика», «Методы и средства исследований», «Метрология, стандартизация и сертификация», «Экология», «Безопасность жизнедеятельности», «Электротехника», «Материаловедение и технология конструкционных материалов», «Основы техники и технологии». В целом, дисциплина «Физика» закладывает базу для последующего изучения специальных предметов.

3. Требования к результатам освоения дисциплины:

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения (ОК-5);

- умеет логически верно, аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-6);

- готов к кооперации с коллегами, работе в коллективе; знает принципы и методы организации и управления малыми коллективами; способен находить организационно-управленческие решения в нестандартных ситуациях и готов нести за них ответственность (ОК-8);

- владеет основными методами, способами и средствами получения, хранения, переработки информации, имеет навыки работы с компьютером как средством управления информацией (ОК-12);

- обладает необходимым комплексом знаний в области естественных, социальных, экономических, гуманитарных наук, предусмотренным ООП, позволяющих успешно решать профессиональные задачи и оценивать качество их выполнения (ОНК-1)

- способен сочетать научный и экспериментальный подход для решения поставленных задач (ОНК-2)

- готов использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования в физике, химии, экологии (ОНК-5)

- способен выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, привлечь их для решения соответствующий физико-математический аппарат (ОНК-6)

- способен к проведению экспериментальных исследований физико-химических, технологических и органолептических свойств материалов разных классов (ОНК-10)

- способен к освоению установок и методик для проведения контроля продукции (ПК-6)

В результате изучения дисциплины студент должен:

Знать: Основы обработки экспериментальных данных; базовые физические законы материального мира; физические основы механики, колебания и волны, молекулярную физику и термодинамику; законы оптики, основы акустики, электричество и магнетизм; проводники, полупроводники и диэлектрики; основные физические константы твердых тел: плотность, теплоемкость, теплопроводность; физические основы дизайна; теорию диффузии и массопереноса;

Основные законы движения материальных тел и взаимодействия между ними; механические свойства материалов;

Уметь: применять полученные знания по физике при изучении других дисциплин, определять физико-химические и механические свойства материалов; обрабатывать результаты эксперимента;

Владеть: современной научной аппаратурой, навыками ведения физического эксперимента.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц.

Заочное отделение

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
	2	3
Общая трудоемкость	256		108	144
Аудиторные занятия (всего)	30		14	16
В том числе:	-		-	-
Лекции	72		6	8
Практические занятия (ПЗ)	36		4	4
Семинары (С)	-		-	-
Лабораторные работы (ЛР)	8		4	4
Самостоятельная работа (всего)	226		110	116
– курсовой проект	-		-	-
– курсовая работа	-		-	-
– реферат	-		-	-
– расчетно-графическая работа	+		+	+
– семестровое задание	-		-	-
– подготовка к экзамену, зачету	+		+	+
– другие виды самостоятельной работы	-		-	-
Контроль самостоятельной работы	12		6	6
Вид итогового контроля (ИА) (зачет, экзамен)			Э	З

5. Содержание дисциплины

Заочное отделение

Номер раздела, темы	Наименование разделов, тем дисциплины	Объем занятий по видам в часах
Всего	Л	ПЗ	ЛР	СРС	КСР	ИА
1.	Физические основы механики	62	2	2	2	56	2	экз
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7	Введение. Роль и место физики в познании мира. Три периода в развитии физики как науки. Кинематика. Кинематические характеристики. Способы описания движения точки. Прямая и обратная задачи кинематики. Кинематические урав­нения. Вращательное движение твердого тела. Кинематические уравнения для вращательного движе­ния. Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Неинерциальные системы от­счёта. Работа и энергия. Работа постоянной и переменной силы. Мощ­ность. Энергия: кинетическая, потенциальная, полная механическая. Связь работы и энергии. За­коны сохранения. Космические скорости. Динамика вращательного движения твердого тела. Основной за­кон вращательного движения твердого тела. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия, работа и мощность при вращательном движении. Колебательное движение. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний. Затухающие и выну­жденные колебания. Векторный метод представления колебаний. Сложение колебаний. Волновой процесс. Уравнение плоской волны. Эффект Доплера. Энергия волнового движения, поток энергии. СТО. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Динамика специальной теории относительности. Экспериментальное подтверждение выводов специальной теории относительности.
2	Основы статистической физики и термодинамики	46	2	1	1	42	2	экз
2.1 2.2 2.3 2.4	Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение со­стояния идеального газа. Максвелловское распределение молекул по скоростям. Больцмановское распределение частиц в потенциальном поле. Явления переноса. Явления переноса в газах: теплопроводность, внутреннее трение, диффузия и их эмпи­рические уравнения. Основы термодинамики. Первое начало ди­намики. Теплоемкость. Адиабатический процесс. Ра­бота идеального газа при различных процессах. Тепловые двига­тели. Энтропия. Второе начало термодинамики Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние вещества, критическая температура. Эффект Джоуля-Томсона.
3	Электростатика	24	2	1	1	20	2	экз
3.1 3.2 3.3	Электростатическое поле точечных зарядов. Закон Кулона. Поле неточечных зарядов. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса. Работа и энергия электростатического поля. Условие потенциальности электростатического поля. Связь между напряженностью и потенциалом. Электрическое поле в веществе. Поляризация диэлектриков. Проводники в электрическом поле. Конденсатор.
4	Электрический ток	32	2	1	1	28	2	экз
4.1 4.2	Законы электрических цепей. Закон Ома для учас тка цепи. Электродвижущая сила. Закон Ома для участка электрической цепи с ЭДС. Закон Джоуля-Ленца. Классическая электронная теория проводимости металлов. Опыт Толмена-Стьюарта. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца. За­труднения классической теории проводимости.
5	Магнитное поле	37	2	1	1	33	1	экз
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5	Магнитное поле в вакууме. Магнит­ное поле как релятивистский эффект. Закон Био-Савара-Лапласа. Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока. Действие магнитного поля на токи и заряды. Закон Ампера. Сила Ло­ренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Магнитное поле в веществе. Магне­тон Бора. Магнетики. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии. Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Закон электромагнитной индукции Фарадея-Ленца. Электромагнитные колебания и волны. Колебательный контур. Дифференциальное уравнение свободных колебаний в идеальном контуре. Шкала элек­тромагнитных волн. Энергия электромагнитных волн. Уравнения электромагнитного поля. Электромагнитные волны как следствие уравнений Максвелла.
6	Волновая оптика	22	2	1	2	17	1	коллокв.
6.1 6.2 6.3	Интерференция света. Дифракция света. Поляризация света.
7	Основы квантовой механики	15	1	0	0	14	1	экз
7.1 7.2 7.3 7.4	Тепловое излучение, его характеристики. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэф­фекта. Тормозное рентгеновское излучение. Эффект Комптона. Давление света. Дуализм света.
8	Физика атома и атомного ядра	29	1	1	0	27	1	экз
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 8.8 8.9 8.10	Элементарная теория атома водорода. Ядерная модель атома Ре­зерфорда. Теория Бора. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма вещества. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей: импульс-координата, энергия-время. Волновая функция. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Определение вероятности квантового состояния. Атом как квантовая система. Квантовые числа. Принцип Паули. Характеристические рентгеновские спектры. Атомное ядро. Нуклоны: протоны и нейтроны. Гипотеза Юкавы. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Энергия ядер атомов. Физические основы ядер­ной энергетики и ее проблемы. Ядерные реакции и законы сохранения. Энергия ядерной реакции. Ядерная энергетика. Реакция синтеза атомных ядер. Ионизирующие излучения. Дозиметрия. Способы наблюдения элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. 4 типа фундаментальных взаимодействий. Современная физическая картина мира.

5.1 Лекции