Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное
образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уральский государственный педагогический университет»
Институт физики и технологии
Кафедра общей физики и естествознания
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Физика»
для ООП «010400 – Прикладная математика и информатика»
Б.2 Математический и естественнонаучный цикл, базовая часть
Очная форма обучения Курс – 3 Семестр – 5 Объем в часах всего – 144 в т. ч.: лекции – 30 практические занятия – 20 лабораторные занятия – 22 самостоятельная работа – 72 Зачет – 5 семестр |
Екатеринбург 2011
Рабочая учебная программа по дисциплине «Физика»
ФГБОУ ВПО «Уральский государственный педагогический университет»
Екатеринбург, 20с.
Составитель: , к. ф.-м. н., доцент кафедры общей физики и естествознания УрГПУ.
Рабочая учебная программа обсуждена на заседании кафедры общей физики и естествознания УрГПУ
Протокол № 8 от 01.01.2001
Зав. кафедрой ________________
Директор Института физики и технологии________________
1. Пояснительная записка
1.1. Цели и задачи дисциплины
Цель изучения дисциплины: подготовка к выполнению задач профессиональной деятельности бакалавра, установленных ФГОС ВПО.
Задачи изучения дисциплины:
- ознакомление с основными физическими явлениями и методами их исследования; усвоение основных принципов и законов физики, вместе с четким определением границ их применимости; выработка навыков проведения физического эксперимента, овладение методами измерения физических величин и обработки полученных результатов; овладение приемами и навыками решения физических задач; формирование целостного представления о современной физической картине мира; расширение кругозора, формирование научного мышления и научного мировоззрения; приобретение знаний, необходимых для изучения смежных дисциплин.
1.2. Место дисциплины в структуре ООП
Физика является дисциплиной базовой части математического и естественнонаучного цикла учебного плана. Для её изучения студент должен обладать знанием основ физики и математики в объёме школьного курса, должен уметь решать простые задачи по физике, проводить измерения и расчеты в ходе выполнения лабораторных работ.
Для овладения дисциплиной студент должен обладать следующими общекультурными компетенциями:
способность владеть культурой мышления, умение аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-1).
Дисциплина «Физика» является предшествующей для дисциплины «Уравнения математической физики», последующей за дисциплиной «Концепции современного естествознания».
1.3. Требования к результатам освоения дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:
способность владеть культурой мышления, умение аргументированно и ясно строить устную и письменную речь (ОК-1);
способность демонстрации общенаучных базовых знаний естественных наук, математики и информатики, понимание основных фактов, концепций, принципов, теорий, связанных с прикладной математикой и информатикой (ПК-1).
В результате изучения дисциплины студент должен
Знать:
основы физики, в частности, основные физические явления и методы их исследования; основные принципы и законы физики, границы их применимости;
Уметь:
ставить физические эксперименты и обрабатывать результаты измерений; применять теоретические знания к решению задач по физике;
Владеть:
методами проведения физического эксперимента и обработки полученных результатов; приемами и методами решения задач по физике.
1.4. Объем дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 4 зачетных единицы.
2. Учебно-тематическое планирование
Учебно-тематический план очной формы обучения
№ п/п | Наименование | Всего трудоем-кость | Аудиторные | Самостоя-тельная работа | |||
Всего | Лекции | Практи-ческие | Лабора-торные | ||||
1 | Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика | 48 | 24 | 10 | 6 | 8 | 24 |
2 | Электродинамика. Колебания и волны | 48 | 24 | 10 | 8 | 6 | 24 |
3 | Оптика, атомная и ядерная физика | 48 | 24 | 10 | 6 | 8 | 24 |
Итого | 144 | 72 | 30 | 20 | 22 | 72 |
3. Содержание дисциплины
3.1. Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика
Кинематика материальной точки. Система отсчета. Радиус-вектор. Траектория, путь, перемещение. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Движение материальной точки по окружности. Векторы углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения. Связь линейных и угловых характеристик.
Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Сила, масса. Второй и третий законы Ньютона. Силы упругости, силы трения, силы тяготения (природа сил, разновидности, законы).
Динамика системы материальных точек. Силы внешние и внутренние. Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса. Соударения тел.
Законы сохранения. Работа силы и мощность. Кинетическая энергия, её связь с работой сил. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия, её связь с проекциями консервативной силы. Закон сохранения механической энергии. Общефизический закон сохранения энергии.
Механика твёрдого тела. Вращение относительно неподвижной оси. Момент силы. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела и её связь с работой сил.
Элементы специальной теории относительности. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея. Классический закон сложения скоростей. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из них: относительность понятия одновременности, длин отрезков, промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Зависимость массы от скорости движения тела в специальной теории относительности. Релятивистский импульс. Релятивистское уравнение динамики материальной точки. Взаимосвязь массы и энергии в специальной теории относительности. Релятивистское выражение для кинетической энергии тела.
Молекулярно-кинетическая теория вещества. Макроскопические системы. Постулаты молекулярно-кинетической теории (МКТ). Термодинамические параметры состояния системы. Равновесные состояния и процессы.
Идеальный газ. Основное уравнение МКТ для давления идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы. Функция распределения молекул по модулю скорости. Распределение Максвелла и его экспериментальное подтверждение. Средние скорости молекул. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле и его экспериментальное подтверждение.
Основы термодинамики. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа. Теплопередача (теплообмен) и количество теплоты. Теплоемкость. Работа в термодинамике. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к анализу изопроцессов в идеальном газе. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность (статистический вес) макросостояния. Энтропия. Расчет изменения энтропии. Второе начало термодинамики, его статистический смысл. Тепловые и холодильные машины, схема их устройства. Цикл Карно, теоремы Карно. Различные формулировки второго начала термодинамики.
Самоорганизующиеся системы. Самоорганизация в открытых неравновесных системах.
Твёрдые тела. Строение кристаллических тел, их разновидности. Строение жидкостей. Поверхностное натяжение.
Явления переноса. Средняя длина свободного пробега молекул в газе. Вакуум.
Перечень тем лекций для очной формы обучения
Кинематика и динамика материальной точки. Кинематика и динамика вращательного движения. Работа и энергия. Закон сохранения механической энергии. Законы сохранения импульса и момента импульса. Основное уравнение МКТ. Газовые законы. Тепловые машины. Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики. Энтропия. Самоорганизация в открытых неравновесных системах.Перечень тем лекций для заочной формы обучения
1. Механика поступательного и вращательного движения.
2. Первое и второе начала термодинамики.
Перечень тем практических занятий для очной формы обучения
Кинематика поступательного движения. Кинематика вращательного движения. Динамика материальной точки. Динамика вращательного движения. Законы сохранения в механике. Основы молекулярно-кинетической теории идеального газа. Первое начало термодинамики. Теплоемкость газов. Адиабатический процесс. Тепловые и холодильные машины. Второе начало термодинамики. Энтропия.Перечень тем практических занятий для заочной формы обучения
Кинематика и динамика поступательного и вращательного движения. Законы сохранения в механике.Перечень тем лабораторных работ для очной формы обучения
Определение плотности твердых тел правильной формы. Изучение кинематики равноускоренного движения. Изучение динамики равноускоренного движения. Определение ускорения свободного падения при помощи математического маятника. Изучение сухого трения. Определение моментов инерции тел. Изучение вращательного движения с помощью маятника Обербека. Определение вязкости жидкости по методу Стокса. Изучение законов сохранения при соударении шаров.Перечень тем лабораторных работ для заочной формы обучения
1. Определение плотности твердых тел правильной формы.
2. Изучение кинематики равноускоренного движения.
3.2. Электродинамика. Колебания и волны
Электростатическое поле в вакууме. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Линии напряжённости. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поток напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к расчету напряженности электростатического поля некоторых симметричных тел.
Электростатическое поле при наличии проводников. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Напряженность и потенциал электростатического поля внутри проводника и снаружи, вблизи его поверхности (связь с поверхностной плотностью заряда). Электроёмкость уединённого проводника. Конденсаторы. Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия и объёмная плотность энергии электростатического поля.
Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Диэлектрики, их виды. Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Возникновение связанных зарядов Напряжённость поля в диэлектрике. Электростатическая индукция (электрическое смещение) и её связь с напряженностью электрического поля.
Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. Циркуляция напряженности электростатического поля. Принцип суперпозиции для потенциала. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
Постоянный электрический ток. Условия его существования и характеристики. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Сторонние силы в электрической цепи. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля–Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Разветвленные электрические цепи.
Электропроводность твёрдых тел. Основные представления классической электронной теории электропроводности металлов. Затруднения классической электронной теории.
Электрический ток в электролитах. Электролиз и электролитическая диссоциация. Законы электролиза Фарадея. Гальванические элементы и аккумуляторы.
Электрический ток в газах и в вакууме. Плазма и её свойства.
Постоянное магнитное поле в вакууме. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Линии магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямого и кольцевого проводников с токами. Теорема о циркуляции магнитной индукции (закон полного тока), её применение к расчету магнитного поля соленоида и тороида. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие параллельных токов.
Магнитное поле в магнетиках. Магнетики, их виды. Индукция магнитного поля в веществе. Диа - и парамагнетизм. Свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма.
Электромагнитная индукция. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Вихревое электрическое поле. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
Электромагнитное поле.
Колебания и волны. Механические гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный и математический маятники. Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического осциллятора. Векторная диаграмма. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Образование волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Волновая поверхность, фазовая скорость, длина волны. Уравнение плоской бегущей волны. Уравнение сферической волны. Волновое уравнение.
Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических электромагнитных колебаний. Энергия электромагнитных колебаний.
Электромагнитные волны. Образование электромагнитных волн (ЭМВ), их основные свойства и характеристики. Уравнения плоской бегущей ЭМВ. Объёмная плотность энергии, интенсивность ЭМВ. Вектор Умова-Пойнтинга.
Перечень тем лекций для очной формы обучения
Взаимодействие электрических зарядов. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Теорема Гаусса. Потенциал. Разность потенциалов. Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Электроемкость проводников. Законы постоянного тока. Магнитное поле постоянного тока. Силы Ампера и Лоренца. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля. Собственные механические и электромагнитные колебания. Вынужденные механические и электромагнитные колебания. Электромагнитные волны.Перечень тем лекций для заочной формы обучения
1. Основные положения электростатики.
2. Электродинамика. Электромагнитное поле.
3. Механические и электромагнитные колебания. Электромагнитные волны.
Перечень тем практических занятий для очной формы обучения
1. Взаимодействие неподвижных зарядов Напряженность электростатического поля в вакууме.
2. Теорема Гаусса и ее применение для расчета электростатических полей.
3. Постоянный электрический ток Правила Кирхгофа и расчет электрических цепей.
4. Магнитное поле постоянного тока в вакууме.
5. Электромагнитная индукция Самоиндукция. Индуктивность.
6. Механические и электромагнитные колебания.
7. Механические волны.
8. Электромагнитные волны.
Перечень тем практических занятий для заочной формы обучения
1. Теорема Гаусса и ее применение для расчета электростатических полей.
2. Магнитное поле постоянного тока в вакууме.
3. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
Перечень тем лабораторных работ для очной формы обучения
Изучение электроизмерительных приборов. Определение емкости конденсатора при помощи баллистического гальванометра. Изучение процессов зарядки и разрядки конденсатора. Измерение электрического сопротивления методом моста Уитстона. Измерение электрического сопротивления методом амперметра и вольтметра. Измерение ЭДС компенсационным методом. Изучение колебаний пружинного маятника. Изучение затухающих колебаний.3.3 Оптика. Атомная и ядерная физика
Свет как электромагнитная волна. Свет как электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн.
Оптические инструменты.
Интерференция света. Условия интерференции. Оптическая длина пути, оптическая разность хода. Способы наблюдения интерференции: опыт Юнга, бипризма Френеля. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Применение интерференции света: просветление оптики.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Зонная пластинка. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры. Дифракция рентгеновских лучей.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света. Закон Малюса. Поляризация при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Получение света, поляризованного по кругу и по эллипсу.
Квантовые свойства излучения. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Масса, энергия, импульс фотонов. Корпускулярно-волновая двойственность электромагнитного излучения. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц атомами. Ядерная модель атома и её противоречия. Спектры испускания и поглощения атомов.
Волновые свойства микрочастиц. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества (гипотеза де Бройля) и её экспериментальное подтверждение. Волновая функция, её вероятностный смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Соотношения неопределенностей.
Физика атомов и молекул.. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц атомами. Ядерная модель атома и её противоречия. Спектры испускания и поглощения атомов Энергетический спектр электрона в атоме водорода. Квантовые числа и их физический смысл. Принцип Паули. Строение электронных оболочек многоэлектронных атомов. Периодическая система элементов Менделеева. Энергетические зоны в кристалле и распределение по ним электронов. Металлы, диэлектрики, полупроводники.
Физика атомного ядра. Состав атомного ядра. Характеристики атомного ядра. Изотопы. Свойства и природа ядерных сил. Энергия связи ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Возможность выделения энергии при реакциях деления тяжелых и синтеза легких ядер. Радиоактивность. Кинетический закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества. Закономерности и природа α и β-распадов и γ-излучения атомных ядер.
Физика элементарных частиц. Общие свойства элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. Методы регистрации элементарных частиц.
Фундаментальные взаимодействия. Типы фундаментальных взаимодействий.
Перечень тем лекций для очной формы обучения
1. Интерференция света. Когерентность.
2. Интерференция в тонких пленках.
3. Дифракция света. Дифракционная решетка.
4. Поляризация света.
5. Квантовая оптика.
6. Элементы квантовой механики.
7. Физика атома.
8. Физика атомного ядра.
Перечень тем лекций для заочной формы обучения
1. Волновая оптика.
2. Квантовая оптика. Элементы квантовой механики.
Перечень тем практических занятий для очной формы обучения
Свет как электромагнитная волна. Интерференция. Интерференция света в тонких пленках. Интерференционные приборы и их применение. Дифракция света. Метод зон Френеля. Дифракция Фраунгофера. Поляризация света. Тепловое излучение. Внешний фотоэффект. Волновые свойства микрочастиц.Перечень тем практических занятий для заочной формы обучения
Перечень тем лабораторных работ для очной формы обучения
Определение показателя преломления вещества методом полного отражения. Изучение микроскопа. Определение фокусного расстояния линз. Исследование явления интерференции света с помощью бипризмы Френеля. Изучение явлений поляризации света. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. Определение яркостной температуры и постоянной Стефана-Больцмана Изучение дифракции электронов на щели.Перечень тем лабораторных работ для заочной формы обучения
1. Определение показателя преломления вещества методом полного отражения.
2. Изучение микроскопа.
3. Определение фокусного расстояния линз.
4. Самостоятельная работа И ОРГАНИЗАЦИЯ
КОНТРОЛЬНО-ОЦЕНОЧНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ
Темы, вынесенные на самостоятельное изучение для студентов очной формы обучения
1. Электрический ток в электролитах.
2. Электрический ток в газах и в вакууме. Плазма и её свойства.
3. Дифракция рентгеновских лучей.
4. Фундаментальные взаимодействия.
Темы, вынесенные на самостоятельное изучение для студентов заочной формы обучения
1. Реальные газы.
2. Жидкости и их свойства.
3. Твердые тела. Свойства кристаллических тел.
4. Электрический ток в электролитах.
5.Электрический ток в газах и в вакууме. Плазма и её свойства.
6. Электропроводность твердых тел.
7. Магнитное поле в магнетиках.
8. Применение интерференции света.
9. Зонная пластинка.
10. Дифракция рентгеновских лучей.
11. Оптические инструменты.
12. Поляризация света.
13. Энергетический спектр электрона в атоме водорода.
14. Строение электронных оболочек многоэлектронных атомов.
15. Активность радиоактивного вещества.
16. Методы регистрации элементарных частиц.
17.Фундаментальные взаимодействия.
Примерные темы теоретических коллоквиумов и контрольных работ
1. Классическая механика материальной точки.
2. Вращательное движение твердого тела.
3. Элементы специальной теории относительности.
4. Колебания и волны.
5. Основы молекулярно-кинетической теории.
6. Основы термодинамики.
7. Электростатика.
8. Постоянный электрический ток.
9. Постоянное магнитное поле в вакууме.
10. Электромагнитная индукция и электромагнитные колебания.
11. Волновая оптика.
12. Квантовая оптика.
13. Квантовая механика и физика твердого тела.
14. Физика атомного ядра.
Примерные вопросы для курсового зачета и/или экзамена
Физические основы механики. Молекулярная физика и термодинамика
1. Материальная точка. Система отсчета. Траектория, путь, перемещение. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное составляющие ускорения.
2. Движение материальной точки по окружности. Векторы углового перемещения, угловой скорости и углового ускорения. Связь линейных и угловых характеристик.
3. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Сила, масса. Второй и третий законы Ньютона.
4. Силы упругости, силы трения, силы тяготения (природа сил, разновидности, законы).
5. Механические свойства твёрдых тел. Упругая и пластическая деформация. Виды деформаций. Закон Гука.
6. Система материальных точек. Силы внешние и внутренние. Импульс силы и импульс тела. Закон сохранения импульса.
7. Вращение относительно неподвижной оси. Момент силы. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения.
8. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела и её связь с работой сил.
9. Работа силы и мощность. Кинетическая энергия, её связь с работой сил.
10. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия, её связь с проекциями консервативной силы. Закон сохранения механической энергии. Общефизический закон сохранения энергии.
11. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея. Классический закон сложения скоростей. Постулаты Эйнштейна.
12. Преобразования Лоренца и следствия из них: относительность понятия одновременности, длин отрезков, промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.
13. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы.
14. Функция распределения молекул по модулю скорости. Распределение Максвелла и его экспериментальное подтверждение. Средние скорости молекул.
15. Идеальный газ в поле тяготения. Барометрическая формула. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле и его экспериментальное подтверждение.
16. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа.
17. Теплопередача (теплообмен) и количество теплоты. Теплоемкость. Работа в термодинамике. Первое начало термодинамики.
18. Применение первого начала термодинамики к анализу изопроцессов в идеальном газе. Адиабатический процесс.
19. Обратимые и необратимые процессы. Термодинамическая вероятность (статистический вес) макросостояния. Энтропия.
20. Второе начало термодинамики, его различные формулировки.
21. Тепловые и холодильные машины, схема их устройства. Цикл Карно.
22. Строение кристаллических тел, их разновидности и свойства.
23. Строение жидкостей. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.
Электродинамика. Колебания и волны
1. Электрический заряд, его свойства. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Линии напряжённости. Принцип суперпозиции электростатических полей.
2. Поток напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к расчету напряженности электростатического поля некоторых симметричных тел.
3. Работа сил электростатического поля при перемещении заряда. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. Циркуляция напряженности электростатического поля. Принцип суперпозиции для потенциала. Энергия системы неподвижных точечных зарядов.
4. Диэлектрики, их виды. Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектриков.
5. Напряжённость поля в диэлектрике. Электростатическая индукция (электрическое смещение) и её связь с напряженностью электрического поля.
6. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Напряженность и потенциал электростатического поля внутри проводника и снаружи, вблизи его поверхности (связь с поверхностной плотностью заряда).
7. Электроёмкость уединённого проводника. Конденсаторы. Электроёмкость плоского конденсатора. Энергия и объёмная плотность энергии электростатического поля.
8. Постоянный электрический ток, условия его существования и характеристики. Закон Ома для однородного участка цепи в интегральной и дифференциальной формах.
9. Сторонние силы в электрической цепи. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
10. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
11. Электрический ток в газах и в вакууме. Плазма и её свойства.
12. Электролиз и электролитическая диссоциация. Законы электролиза Фарадея. Гальванические элементы и аккумуляторы.
13. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Линии магнитной индукции. Закон Био, Савара, Лапласа. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямого и кольцевого проводников с токами.
14. Теорема о циркуляции магнитной индукции (закон полного тока).
15. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
16. Действие магнитного поля на проводник с током. Взаимодействие параллельных токов Магнетики, их виды. Индукция магнитного поля в веществе. Диа - и парамагнетизм.
17. Свойства ферромагнетиков. Природа ферромагнетизма.
18. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Механизм возникновения ЭДС электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле. Вихревое электрическое поле.
19. Явление самоиндукции. Индуктивность соленоида. Энергия и объёмная плотность энергии магнитного поля.
20. Механические гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Пружинный и математический маятники. Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического осциллятора.
21. Затухающие механические колебания и их характеристики.
22. Вынужденные механические колебания. Резонанс.
23. Образование волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Волновая поверхность, фазовая скорость, длина волны. Уравнение плоской бегущей волны. Уравнение сферической волны. Волновое уравнение.
24. .Свободные электромагнитные колебания в колебательном контуре и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических электромагнитных колебаний. Энергия электромагнитных колебаний.
25. Электромагнитное поле. Образование электромагнитных волн (ЭМВ), их основные свойства и характеристики. Уравнения плоской бегущей ЭМВ. Объёмная плотность энергии, интенсивность ЭМВ. Вектор Умова–Пойнтинга.
Оптика. Атомная и ядерная физика
1. Свет как электромагнитная волна. Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференция света, её условия.
2. Способы наблюдения интерференции: опыт Юнга, бипризма Френеля.
3. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Применение интерференции света: просветление оптики.
4. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
5. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Зонная пластинка.
6. Дифракция Фраунгофера на щели.
7. Дифракционная решетка. Дифракционные спектры.
8. Естественный и поляризованный свет. Виды поляризованного света. Закон Малюса.
9. Поляризация при отражении от диэлектрика. Закон Брюстера.
10. Двойное лучепреломление. Получение света, поляризованного по кругу и по эллипсу.
11. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно чёрное тело. Закон Кирхгофа.
12. Законы Стефана-Больцмана и Вина. Распределение энергии в спектре излучения абсолютно чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.
13. Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
14. Масса, энергия, импульс фотонов. Корпускулярно-волновая двойственность электромагнитного излучения.
15. Опыты Резерфорда по рассеянию α-частиц атомами. Ядерная модель атома и её противоречия.
16. Спектры испускания и поглощения атомов. Корпускулярно-волновая двойственность частиц вещества (гипотеза де Бройля) и её экспериментальное подтверждение. Волновая функция, её вероятностный смысл.
17. Соотношения неопределенностей.
18. Квантовые числа и их физический смысл. Спиновое квантовое число.
19. Принцип Паули. Строение электронных оболочек многоэлектронных атомов. Периодическая система элементов Менделеева. Энергетические зоны в кристалле и распределение по ним электронов. Металлы, диэлектрики, полупроводники.
20. Состав атомного ядра. Характеристики атомного ядра. Изотопы.
21. Свойства и природа ядерных сил. Энергия связи ядер. Возможность выделения энергии при реакциях деления тяжелых и синтеза легких ядер.
22. Ядерные реакции и законы сохранения.
23. Радиоактивность. Кинетический закон радиоактивного распада. Активность радиоактивного вещества.
24. Закономерности и природа α и β-распадов и γ-излучения атомных ядер.
25. Общие свойства элементарных частиц. Классификация элементарных частиц. Методы регистрации элементарных частиц.
26. Типы фундаментальных взаимодействий.
Перечень тестов
1. Кинематика материальной точки.
2. Динамика материальной точки.
3. Работа и энергия.
4. Вращательное движение твердого тела.
5. Специальная теория относительности.
6. Механические колебания.
7. Механические волны.
8. Молекулярно-кинетическая теория.
9. Статистика Максвелла-Больцмана.
10. Явления переноса.
11. Первое начало термодинамики.
12. Второе начало термодинамики.
13. Напряженность электростатического поля.
14. Потенциал и работа.
15. Диэлектрики.
16. Постоянный электрический ток.
17. Магнитное поле в вакууме.
18. Магнитное поле в веществе.
19. Явление электромагнитной индукции.
20. Электромагнитные колебания.
21. Электромагнитное поле и волны.
22. Интерференция света.
23. Дифракция света.
24. Поляризация света.
25. Квантовая оптика.
26. Квантовая механика.
27. Физика твердого тела.
28. Физика атомного ядра.
5. Учебно-методическое и ИНФОРМАЦИОННОЕ
обеспечение ДИСЦИПЛИНЫ
5.1. Рекомендуемая литература
Основная
1. Иродов, процессы: Осн. законы: Учеб. пособие для студентов вузов/ . - М.: Лаб. Базовых Знаний, 19с. – 39 экз.
2. Иродов, физика. Основные законы: Учеб. пособие для вузов / .- 2-е изд.. доп. - М.: БИНОМ. Лаб. знаний, 200с. – 48 экз.
3. Иродов, : Осн. законы: Учеб. пособие для студентов вузов/ .- 5-е изд., испр. - М.: Лаб. Базовых Знаний, 20с. – 52 экз.
4. Иродов, макросистем. Основные законы / .- 3-е изд., стер. - М.: БИНОМ: Лаб. баз. знаний, 200с. – 39 экз.
5. Иродов, макросистем: Осн. законы: Учеб. пособие для студентов вузов/ .- 2-е изд., доп. -М.: Лаб. Базовых Знаний, 200с. – 5 экз.
6. Иродов, : Осн. законы: Учеб. пособие для студентов вузов/ .- 3-е изд., испр. -М.: Лаб. Базовых Знаний, 200с. – 39 экз.
7. Попель, и магнетизм: учеб. пособие для самостоят. работы студентов/; Урал. гос. пед. ун-т. - Екатеринбург: Б. и., 20с. – 39 экз.
8. Трофимова, физики: Учеб. пособие для инж.-техн. спец. вузов / . - 7-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 200с. – 52 экз.
9. Чертов, по физике: Учебное пособие для втузов/ , – изд. 8, перераб. и доп. – М: Физматлит, 2007,-640 с, 100 экз.
10. Чертов, А. Г., Воробьев по физике: Учебное пособие для втузов/ , – изд. 8, перераб. и доп. – М: Физматлит, 2007,-640 с, 100 экз.
11. Яворский, Б. М., Пинский физики: В 2т./ Под ред. изд. Т.1: Механика. Молекулярная физика. Электродинамика. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 200с. – 50 экз.
12. Яворский, Б. М., Пинский физики: В 2т./, ; Под ред. изд. Т.2: Колебания и волны. Квантовая физика. Физика ядра и элементарных ч. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 200с. – 48 экз.
Дополнительная литература
1. Ахманов, оптика: учеб. для вузов по спец. "Физика" / , .- 2-е изд. - М.: Наука, 2004.- 65с. – 2 экз.
2. Багдасарян, Д. А., Сабирзянов вопросов и задач по электричеству и магнетизму: Учеб. пособие. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2007. – 294 с. – 100 экз.
3. Бордовский, Г. А., Бурсиан физика: Курс лекций с компьютер. поддержкой: Учеб. пособие для студентов вузов по естеств. спец.: Т.1/ , - М.: ВЛАДОС - ПРЕСС, 200с. – 15 экз.
4. Бордовский, Г. А., , Суханов физики: Учеб. для студентов вузов по направлениям "Естественно - науч. образование": В 3 кн./, , - М.: Высш. шк., 200с. – 5 экз.
5. Бордовский, физики: Учеб. для студентов вузов по направлениям "Естественно - науч. образование", "Физ.-мат. образование": В 3 кн./ - М.: Высш. шк., 200с. – 5 экз.
6. Волькенштейн, задач по общему курсу физики. Изд. доп. и перераб.- Серия «Учебники для вузов. Специальная литература».- СПб.: Изд. «Специальная литература»; Изд. «Лань», 1999, - 328 с., 100 экз.
7. Гершензон, Е. М., , Мансуров и атомная физика: Учеб. пособие для студентов пед. вузов по спец. 032200-физика/ , , . - М.: Академия, 200с. – 11 экз.
8. Зиненко, В. И., , Тучин физики твердого тела: Учеб. пособие для вузов / , , . - М.: Физматлит, 200с. – 39 экз.
9. Ивлиев, : Учеб. пособие для студентов вузов по спец. 030500 - Проф. обучение / Урал. гос. техн. Ун-т- УПИ. - Екатеринбург: Б. и, 200с. – 50 экз.
10. Казаков, механика/ -М.: Высш. шк., 200с. – 5 экз.
11. Калашников, : Учеб. пособие для физ. спец. вузов/ .- 6-е изд., стер. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 200с. – 10 экз.
5.2. Информационное обеспечение дисциплины
Интернет-сайты:
www. *****
www. en. *****
www. *****
kvant. *****
www. *****
www. kvant. info
ru. wikipedia. org
www. potential. *****
www. *****
*****
nauka. *****
6. Материально-техническое и дидактическое
обеспечение дисциплины
Учебные лаборатории механики, молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики для проведения лабораторных занятий.
7. СВЕДЕНИЯ ОБ авторах программы
кандидат физико-математических наук
доцент кафедры общей физики и естествознания УрГПУ
рабочий телефон:
РАБОЧАЯ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине «Физика»
для ООП «010400 – Прикладная математика и информатика»
по циклу Б.2.Б.05 Математический и естественнонаучный цикл,
базовая часть
Подписано в печать Формат 60х84/16
Бумага для множительных аппаратов. Усл. печ. л. .
Тираж экз. Заказ.
Уральский государственный педагогический университет.
620017 Екатеринбург, пр. Космонавтов, 26.
