Методические рекомендации по изучению дисциплины «Б2.В.6 ФИЗИКА»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Мурманский государственный гуманитарный университет»

(ФГБОУ ВПО «МГГУ»)

Методические рекомендации по изучению дисциплины

Б2.В.6 ФИЗИКА

Основная образовательная программа подготовки бакалавра
по направлению подготовки бакалавриата

010200.62 Математика и компьютерные науки

1. Цели освоения дисциплины

Целью освоения дисциплины «Физика» является получение основных представлений о разделах физики, формирование навыков решения физических задач.

_ 2. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины:

-  ОК-6: способность применять в научно-исследовательской и профессиональной деятельности базовые знания в области фундаментальной и прикладной математики и естественных наук;

-  ОК-10: умение быстро находить, анализировать и грамотно контекстно обрабатывать научно-техническую, естественнонаучную и общенаучную информацию, приводя ее к проблемно-задачной форме;

-  ПК-1: умение определять общие формы, закономерности, инструментальные средства отдельной предметной области;

-  ПК-13: глубокое понимание сути точности фундаментального знания;

-  ПК-21: владение проблемно-задачной формой представления математических и естественнонаучных знаний;

-  ПК-22: умение увидеть прикладной аспект в решении научной задачи, грамотно представить интерпретировать результат;

-  ПК-25: умение самостоятельно математически и физически корректно ставить естественнонаучные и инженерно-физические задачи и организовывать их решение в рамках небольших коллективов;

-  ПК-26: умение приобретать опыт самостоятельного различения типов знаний.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен:

1)  Знать: основные физические законы;

2)  Уметь: применять основные физические законы в решении задач;

3)  Владеть методами получения результатов с помощью формул.

3. Объем дисциплины и виды учебной работы

Общая трудоемкость дисциплины составляет 3 зачетных единицы (из расчета 1 ЗЕТ= 36 часов); 108 часов.

№ п/п	Шифр и наименование направления с указанием профиля (названием магистерской программы), формы обучения	Курс	Семестр	Виды учебной работы в часах	Вид итогового контроля (форма отчетности)
Трудоемкость в часах/ЗЕТ	Всего аудит.	Часов в интеракт. форме (из ауд.)	ЛК	ПР/ СМ	ЛБ	Часы на СРС (для дисц. с экзаменом включая часы на экзамен)
	010200.62 Математика и компьютерные науки, ОФ	1	1	108/3	54	12	22	32	-	54	Зачет

4. Содержание дисциплины

Разделы дисциплины и виды занятий (в часах). Примерное распределение учебного времени:

№ п/п	Наименование раздела, темы	Количество часов
Всего ауд. ч./в интеракт. ф.	ЛК	ПР/ СМ	ЛБ	Часов на СРС
1	Кинематика и динамика материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения.	6/1	2	4	-	6
2	Механика твёрдого тела и упругих тел. Движение в неинерциальных системах отсчёта. Элементы СТО.	6/1	2	4	-	6
3	Колебания и волны. Закон всемирного тяготения. Основы МКТ. Идеальный газ.	6/1	2	4	-	6
4	Основы термодинамики. Реальные газы. Твёрдые тела. Жидкости. Явления переноса.	6/1	2	4	-	6
5	Элементы газодинамики. Понятие о плазме. Самоорганизующиеся системы. Электростатическое поле в вакууме и диэлектриках.	4/1	2	2	-	4
6	Электростатическое поле в проводниках. Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Постоянный электрический ток. Электропроводность твёрдых тел. Электрический ток в электролитах.	4/1	2	2	-	4
7	Электрический ток в газах и вакууме. Постоянное магнитное поле в вакууме и магнетиках. Электромагнитная индукция.	4/1	2	2	-	4
8	Электромагнитное поле. Квазистационарные электрические цепи. Электромагнитные волны. Свет как электромагнитная волна. Геометрическая оптика.	4/1	2	2	-	4
9	Оптические инструменты. Интерференция, дифракция и поляризация света. Дисперсия и поглощение света.	4/1	2	2	-	4
10	Релятивистские эффекты в оптике. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц.	5/1	2	3	-	5
11	Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Фундаментальные вхаимодействия.	5/2	2	3	-	5
	ИТОГО:	54/12	22	32	-	54

5. Содержание разделов дисциплины.

I. Механика: кинематика, динамика, элементы СТО, колебания и волны, закон всемирного тяготения;

II. Молекулярная физика: основы МКТ и термодинамики, явления переноса, описание твёрдых тел, жидкостей, газов и плазмы, представление о синэргетике;

III. Электричество и магнетизм: Электростатика, постоянный электрический ток, магнитостатика, электромагнитная индукция, электромагнитное поле, переменный электрический ток, электромагнитные волны;

IV. Оптика: геометрическая оптика, волновая оптика, оптические инструменты, молекулярная оптика, релятивистские эффекты в оптике;

V. Квантовая физика: квантовая оптика, квантовая механика, атомная и ядерная физика, физика элементарных частиц, фундаментальные взаимодействия.

6. Темы для самостоятельного изучения

№ п/п	Наименование раздела, темы	Форма самостоятельной работы	Кол-во часов	Форма контроля выполнения самостоятельной работы
1	Кинематика и динамика материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения.	Изучение литературы	6	Вопросы на зачете
2	Механика твёрдого тела и упругих тел. Движение в неинерциальных системах отсчёта. Элементы СТО.		6
3	Колебания и волны. Закон всемирного тяготения. Основы МКТ. Идеальный газ.		6
4	Основы термодинамики. Реальные газы. Твёрдые тела. Жидкости. Явления переноса.		6
5	Элементы газодинамики. Понятие о плазме. Самоорганизующиеся системы. Электростатическое поле в вакууме и диэлектриках.		4
6	Электростатическое поле в проводниках. Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Постоянный электрический ток. Электропроводность твёрдых тел. Электрический ток в электролитах.		4
7	Электрический ток в газах и вакууме. Постоянное магнитное поле в вакууме и магнетиках. Электромагнитная индукция.		4
8	Электромагнитное поле. Квазистационарные электрические цепи. Электромагнитные волны. Свет как электромагнитная волна. Геометрическая оптика.		4
9	Оптические инструменты. Интерференция, дифракция и поляризация света. Дисперсия и поглощение света.		4
10	Релятивистские эффекты в оптике. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц.		5
11	Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия.		5
	ИТОГО:	54

7. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Примерные темы практических занятий:

Тема 1. Кинематика и динамика материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения.

Тема 2. Механика твёрдого тела и упругих тел. Движение в неинерциальных системах отсчёта. Элементы СТО.

Тема 3. Колебания и волны. Закон всемирного тяготения. Основы МКТ. Идеальный газ.

Тема 4. Основы термодинамики. Реальные газы. Твёрдые тела. Жидкости. Явления переноса.

Тема 5. Элементы газодинамики. Понятие о плазме. Самоорганизующиеся системы. Электростатическое поле в вакууме и диэлектриках.

Тема 6. Электростатическое поле в проводниках. Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Постоянный электрический ток. Электропроводность твёрдых тел. Электрический ток в электролитах.

Тема 7. Электрический ток в газах и вакууме. Постоянное магнитное поле в вакууме и магнетиках. Электромагнитная индукция.

Тема 8. Электромагнитное поле. Квазистационарные электрические цепи. Электромагнитные волны. Свет как электромагнитная волна. Геометрическая оптика.

Тема 9. Оптические инструменты. Интерференция, дифракция и поляризация света. Дисперсия и поглощение света.

Тема 10. Релятивистские эффекты в оптике. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц.

Тема 11. Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия.

8. Учебно-методическое обеспечение и информационное обеспечение дисциплины

1)  основная литература:

1. «Курс общей физики», т. I-III, М.: Наука (любые годы издания); 2. «Сборник вопросов и задач по общей физике», М.: Наука,1988.

2)  дополнительная литература:

3)  электронные образовательные ресурсы (ЭОР) – не используются.

4)  электронно-библиотечные системы (ЭБС), базы данных, информационно-справочные и поисковые системы – не используются.

5)  программное обеспечение – не используются.

9. Материально-техническое обеспечение дисциплины

-  Перечень используемых технических средств: лабораторные установки.

-  Перечень используемых пособий:

-  Перечень видео - и аудиоматериалов программного обеспечения: не используются.

10. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов для оценки сформированности компетенций по дисциплине, заявленных в п. 6:

·  Примерные зачетные тестовые задания: не используется.

·  Примерный перечень вопросов к зачету:

1. Перемещение, скорость и ускорение материальной точки;

2. Законы Ньютона;

3. Энергия, импульс и момент импульса, законы их сохранения;

4. Уравнения движения абсолютно твёрдого тела;

5. Закон Гука;

6. Силы инерции и их виды;

7. Принцип относительности Эйнштейна, преобразования Лоренца, энергия и импульс в СТО;

8. Уравнение и закон гармонических колебаний, виды механических колебаний, резонанс;

9. Определение механических волн, частота и длина волны, волновой вектор;

10. Закон всемирного тяготения;

11. Основы МКТ;

12. Уравнение состояния идеального газа;

13. Постулаты термодинамики равновесных процессов;

14. Уравнение Ван-дер-Ваальса;

15. Описание структуры твёрдых тел, закон Дюлонга и Пти;

16. Описание структуры жидкостей;

17. Законы Фика и Фурье, вязкость газов и жидкостей, длина свободного пробега и эффективный диаметр молекул;

18. Основные свойства плазмы;

19. Представление о синэргетике;

20. Понятие электрического заряда, закон Кулона, напряжённость и потенциал электростатического поля;

21. Поляризация диэлектриков, вектор электрической индукции;

22. Электрическое поле в проводниках, эквипотенциальные поверхности;

23. Определение электрического тока, сила и плотность тока, закон Ома в дифференциальной и интегральной форме, правила Кирхгоффа, закон Джоуля-Ленца;

24. Электролиз, закон Фарадея;

25. Электрический ток в газах и вакууме;

26. Законы Био-Савара и Ампера, сила Лоренца;

27. Понятие магнетиков, их виды, векторы магнитной индукции и напряжённости магнитного поля;

28. Закон электромагнитной индукции;

29. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной форме;

30. Переменный ток, уравнение электрических колебаний, полное сопротивление в цепи переменного тока, действующие значения силы тока и напряжения;

31. Понятие электромагнитных волн, волновое уравнение;

32. Представление о свете как электромагнитной волне;

33. Законы геометрической оптики;

34. Оптические инструменты, их разрешающая способность;

35. Интерференция, дифракция и поляризация света;

36. Дисперсия, поглощение и рассеяние света, закон Бугера, фазовая и групповая скорости, закон Рэлея;

37. Измерение скорости света, Опыты Майкельсона-Морли и Физо;

38. Тепловое излучение, понятие абсолютно чёрного тела, законы Стефана-Больцмана и Вина, формула Планка, уравнение Эйнштейна для фотоэффекта, фотоны, корпускулярно-волновой дуализм, эффект Комптона;

39. Гипотеза де Бройля, длина волны микрочастиц, интерпретация волн де Бройля, соотношения неопределённостей Гейзенберга, уравнение Шрёдингера;

40. Спин микрочастиц, принцип Паули, таблица Менделеева, квантовые числа, спектры атомов и молекул;

41. Строение атомного ядра, основные характеристики ядер, простейшие ядерные модели, ядерные силы, ядерные реакции, радиоактивность, закон радиоактивного распада;

42. Элементарные чатицы и их классификация;

43. Типы фундаментальных взаимодействий.

·  Комплект экзаменационных билетов (утвержденный зав. кафедрой до начала сессии) – не предусмотрено

·  Примерная тематика рефератов, эссе – не предусмотрено

·  Примерная тематика курсовых работ – не предусмотрено

·  Примерная тематика квалификационных (дипломных) работ – не предусмотрено

11. Словарь терминов (глоссарий)

Классическая механика – раздел физики, изучающий медленные перемещения в пространстве макроскопических тел;

Релятивистская механика (СТО) – теория описывающая кинематику и динамику частиц, движущихся со скоростями, близкими к световой;

Ньютоновская теория гравитации – основанная на предложенном Ньютоном законе всемирного тяготения теория взаимодействия между телами с ненулевой массой;

Молекулярная физика – раздел физики, изучающий макроскопические системы, в рамках которого используются феноменологический (термодинамика) и статистический методы исследования;

Электричество и магнетизм – раздел физики, изучающий теорию электромагнитного поля и её экспериментальные следствия;

Оптика – раздел физики, изучающий явления, связанные с волновыми и квантовыми свойствами света;

Квантовая механика – раздел физики, изучающий движение микрочастиц;

Атомная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства атомов;

Ядерная физика – раздел физики, изучающий строение и свойства атомного ядра, его различные модели и ядерные силы;

Физика элементарных частиц – раздел физики, изучающий классификацию и поведение элементарных частиц;

Фундаментальные взаимодействия – общепринятая классификация известных физических взаимодействий: сильного, слабого, электромагнитного и гравитационного.