Рабочая программа дисциплины «физика» (стр. 6 )

№ заня-тия	№ раз-дела	Тема	Кол-во часов
1	2	3	4
			2семестр
1	1,2	Кинематика. Кинематика прямолинейного и криволинейного движения. Законы сохранения импульса в замкнутой системе.	2
2	6,7	Закон Максвелла о распределении газовых молекул по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Три начала термодинамики.	1
3	10 11	Законы Кирхгофа. Закон Био-Савара- Лапласа и теорема о циркуляции. Явление электромагнитной индукции.	2
		Итого:	6
			3семестр
1	13,14	Интерференция света. Дифракция света. Голография. Поляризация света. Дисперсия света. Тепловое излучение. Фотоэффект. Давление света. Эффект Комптона.	2
2	15,17	Элементы квантовой механики. Лазеры. Свойства лазерного излучения. Зонная теория проводимости твердых тел. Полупроводниковые приборы.	2
3	18	Физика атомного ядра и элементарных частиц.	1
Итого:	8
Всего:	16

6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины

6.1 Рекомендуемая литература.

6.1.1 Основная литература.

1.Трофимова, физики.- М., Академия, 2007.

2.Савельев, общей физики.- т. 1-3, М.: Наука, 2008.

3. Иродов, общей физики.- М., Бином, 2005.

4. Трофимова, задач по физике с решениями. - М., Высшая школа, 2007.

6.1.2 Дополнительная литература.

1. Савельев, вопросов и задач по общей физике. - М.: Лань, 2007.

2. Иродов, вопросов и задач по общей физике.- М., Владис, 2005.

3. Сивухин, курс физики. В 5 томах. – М.: Физматлит; Изд-во: МФТИ, 2005.

4. Фирганг, к решению задач по курсу общей физики. - СПб., Лань, 2009.

5.Сборник задач по курсу общей физики. и др.- Оренбург, ОГУ, 2005.

6. Лабораторный практикум по курсу « Квантовая физика твердого тела, атомов и ядер». , и др.- Оренбург, ОГПУ, 2006.

7. Методические указания к лабораторным работам по электричеству. и др., Оренбург, ОГУ, 2006.

9. Методические указания к лабораторным работам по квантовой физике. , , - Оренбург, ОГУ, 2006.

6.1.3 Периодическая литература

1. ISSN 0514 – 7506. Прикладная физика. Ж-л, », 2006 – 2009.

2. ISSN 0021 – 3411. Известия вузов. Физика. Ж-л, Томск, ТГУ, 2006 – 2009.

3. ISSN 0514 – 7506. Журнал прикладной спектроскопии. Минск, 2006 – 2009.

4. ISSN 1609 – 3143. Физическое образование в вузах. Ж-л, Москва, МФО, 2009.

6.2 Средства обеспечения освоения дисциплины

6.2.1 Методические указания и материалы по видам занятий

Методические рекомендации преподавателю по методике проведения основных видов учебных занятий.

6.2.1.1 Методические рекомендации преподавателю по методике проведения

лекционных занятий

Лекции являются одним из основных методов обучения по дисциплине «Физика», которые должны решать следующие задачи:

- изложить важнейший материал программы курса, освещающий основы науки и ее приложение к практическим задачам.

- Познакомить с историей развития физики, последними достижениями и проблематикой в этой области.

- Развить у студентов потребность к самостоятельной работе с учебником и научной литературой.

Главной задачей каждой лекции является раскрытие сущности темы и анализ ее основных положений. Рекомендуется на первой лекции довести до внимания студентов структуру курса и его разделы, а в дальнейшем указывать начало каждого раздела, его содержание и задачи, а, закончив изложение, подводить итог по этому разделу, чтобы связать его со следующим.

Содержание лекций

Содержание лекций определяется настоящей рабочей программой курса. Желательно, чтобы каждая лекция охватывала и исчерпывала определенную тему курса и была логически законченной по содержанию. Лучше сократить изложение темы, но не допускать перерыва ее на таком месте, когда основная идея еще полностью не раскрыта.

Формальный математический аппарат должен всегда отражать физический смысл явлений, имеющих место при рассмотрении физических процессов.

Особое внимание должно уделяться обозначениям основных величин, используемых в курсе.

В разделе 1 начинают изучаться механические колебания и упругие волны, рассматриваются только свободные колебания и сложение колебаний. Вопрос о затухающих и вынужденных колебаниях из-за сложности математического аппарата перенесен в раздел 11, где изучаются электромагнитные колебания.

В разделе 2 важно подчеркнуть не только суть законов Ньютона, но и их интерпретацию и значение. Кроме того, в этом разделе важно выделить связь законов сохранения со свойствами пространства и времени, при изложении материала первых двух разделов следует обращать внимание студентов на аналогию в формулах, описывающих прямолинейное движение и криволинейное движение.

В разделе 3 нужно обратить внимание на практическую значимость законов движения идеальной жидкости.

В разделе 4 важно показать, что формулы специальной теории относительности при условии υ << c переходят в формулы классической механики.

В разделе 5 необходимо указать на важность понимания дискретного строения вещества. Следует указать при изучении разделов 5 и 6 на взаимное дополнение термодинамических и статических методов при изучении тепловых явлений.

В разделе 7 важно показать условия, при которых реальные вещества в различных агрегатных состояниях имеют существенно отличные от идеального газа свойства.

В разделе 8 нужно обратить внимание студентов на различие в описании дискретных и непрерывных объектов, на особенностях электрических полей в различных средах.

В разделе 9 следует уделить определенное внимание законам Кирхгофа и их изменению к расчёту электрических цепей, в связи с важностью их использования в дальнейшем в курсе электротехники.

В разделе 10 следует указать на общность и различия в описании и характеристиках электрических и магнитных полей, как стационарных, так и изменяющихся во времени.

В разделе 11 должен быть рассмотрен вопрос о затухающих и вынужденных колебаниях как механических, так и электромагнитных, совместно с вопросом о свободных электромагнитных колебаниях. В этом разделе так же нужно остановиться на применении векторных диаграмм к расчёту цепей переменного тока, которые будут использоваться в дальнейшем в курсе электротехники.

В разделе 12 важно показать, что оптика как раздел физики является частью электродинамики, что волновая оптика является более широкой теорией излучения.

В разделе 13 следует обратить внимание студентов на разницу в описании классических и квантовых объектов, волн и микрочастиц.

В разделах 14-18 рассмотрение материала происходит в основном на качественном уровне, что объясняется профессиональной направленностью данной специаль-ности.

6.2.1.2 Методические рекомендации преподавателю по методике проведения

практических занятий

Целью практических занятий является:

- Закрепление методов приложения теории к решению практических задач.

- Проверка уровня понимания студентами вопросов, рассмотренных на лекциях и по учебной литературе, степени качества усвоения материала студентами.

- Развитие навыков освоения расчетных методик и работы с нормативно – справочной литературой.

- Восполнение пробелов в пройденной теоретической части курса и оказание помощи в его усвоении.

Материал для отработки навыков практического владения расчетными методиками должен подбираться в соответствии с содержанием и условиями его выполнения. По той же причине следует ориентировать студентов на более самостоятельное освоение особенностей применяемых методик в зависимости от конкретных условий.

Вначале очередного занятия необходимо сформулировать цель, поставить задачу, указать возможные варианты и методы решений, предостеречь от наиболее встречаемых ошибок при ее реализации. Параллельно преподаватель контролирует ход выполнения предшествующих разделов и путем беседы с каждым студентом проверяет уровень и качество усвоения предшествующего материала.

6.2.1.3 Методические указания преподавателю по методике проведения

лабораторных занятий.

Целями проведения лабораторных работ являются:

- установление связей теории с практикой в форме экспериментального подтверждения положений теории.

- Обучение студентов умению анализировать полученные результаты, сопоставлять их с теоретическими положениями и расчетными данными.

- Контроль самостоятельной работы студентов по освоению курса

- Развитие навыков работы с приборами, устройствами и измерительной аппаратурой, чтения и сборки электротехнических схем.

Цели лабораторного практикума достигаются наилучшим образом в том случае, если выполнению эксперимента предшествует определенная подготовительная внеаудиторная работа. Поэтому преподаватель обязан довести до всех студентов график выполнения лабораторных работ на весь семестр с тем, чтобы они могли заниматься целенаправленной домашней подготовкой.

Перед началом очередного занятия преподаватель должен удостовериться в готовности студентов к выполнению очередной работы путем короткого собеседования и проверки наличия у студентов заготовленных протоколов проведения работы.

Проведение лабораторных работ осуществляется в лабораториях механики, молекулярной физики и термодинамики, оптики, квантовой физики и физики твердого тела (ауд. 103,104,106) .

6.2.1.4 Методические рекомендации студентам по организации

изучения дисциплины

Успешное освоение курса предполагает активное, творческое участие студента планомерную, повседневную работу.

Изучение дисциплины следует начинать с проработки настоящей рабочей программы, особое внимание, уделяя целям и задачам, структуре и содержанию курса.

Работа с конспектом лекций.

Посмотрите конспект сразу после занятий. Отметьте материал конспекта лекций, который вызывает затруднения для понимания. Попытайтесь найти ответы на затруднительные вопросы, используя предлагаемую литературу. Если самостоятельно не удалось разобраться в материале, сформулируйте вопросы и обратитесь на текущей консультации или лекции за помощью к преподавателю.

Каждую неделю отводите время для повторения пройденного материала, проверяя свои знания по контрольным вопросам и тестам.

Выполнение лабораторных работ.

На первом занятии получите у преподавателя график выполнения лабораторных работ на текущий семестр.

Перед посещением лаборатории изучите теорию вопроса, предлагаемого к исследованию, ознакомьтесь с руководством по соответствующей работе и подготовьте протокол проведения работы, в которой занесите:

- название работы;

- цель работы;

- принципиальные электрические схемы или схемы прибора, установки;

- таблицы для заполнения экспериментальными данными наблюдений;

- расчётные формулы.

Оформление расчётной части многих лабораторных работ требует справочной литературы, которую необходимо иметь при себе на занятии.

Оформление отчётов должно производиться после окончания работы непосредственно в лаборатории, при наличии свободного времени.

Для подготовки к защите отчёта следует проанализировать экспериментальные результаты, сопоставить их с известными теоретическими положениями или справочными данными, обобщить результаты в виде лаконичных выводов по работе подготовить ответы на контрольные вопросы, приводимые в методических указаниях к выполнению лабораторных работ.

На практических занятиях рассматриваются основные типы задач по материалу, изучаемому в семестре. Готовясь к занятию, следует просмотреть конспект, учебник и повторить основные физические разделы, решить тесты и задачи для самопроверки.

6.2.2 Контрольные вопросы для самопроверки

Раздел 1. Кинематика

Какое место занимает физика в системе других наук? Что такое материя? Назовите формы существования материи. Какие основные единицы имеет Международная система единиц?

Что изучает механика? Какое движение называется равномерным? неравномерным? Как находится средняя скорость? мгновенная скорость? Как определяется направление угловых величин: скорости, ускорения? Что определяет нормальное ускорение? тангенциальное ускорение?

Каковы основные характеристики колебательного движения? Что такое биение? В чем заключается метод векторных диаграмм? Что такое спектральный анализ? Что называется фигурами Лиссажу?

Что такое упругая волна? Чем отличается стоячая волна от бегущей волны? В чем отличие фазовой скорости от групповой скорости? Каковы основные харатеристики звуковых волн?

Раздел 2. Динамика материальной точки и твердого тела.

Сформулируйте законы Ньютона. Что такое центр масс? Что такое энергия? Какие виды энергии вы знаете? Что показывает мощность? Какие силы называются диссипативными? консервативными? Что такое момент инерции? момент силы? момент импульса? Сформулируйте законы сохранения импульса, энергии, момента импульса. Как связаны законы сохранения со свойствами пространства и времени?

Раздел 3. Элементы гидро - и аэромеханики.

Назовите основные законы гидро - и аэростатики. Какие виды давления жидкости вам известны? В чем состоит отличие ламинарного режима течения жидкости от турбулентного? Какие виды вязкости вы знаете? Каковы методы определения вязкости жидкости? Как изменяется вязкость жидкостей и газов при изменении температуры?

Раздел 4. Элементы поля тяготения.

В чем отличие силы тяжести от веса? Что такое напряженность и потенциал гравитационного поля? Как взаимосвязаны напряженность и потенциал? Что такое космические скорости? Какие силы инерции вы знаете? Где они проявляются?

Раздел 5. Элементы специальной (частной ) теории относительности.

В чем отличие принципов относительности Галилея и Эйнштейна? преобразований Галилея и Лоренца? Какие постулаты лежат в основе теории относительности? Каковы следствия из преобразований Лоренца? В чем отличие законов сложения скоростей в классической и релятивистской механике? Какие величины являются инвариантными в классической механике? релятивистской механике? Какой вид имеет основной закон релятивистской динамики? законы взаимосвязи массы и энергии?

Раздел 6. Молекулярно - кинетическая теория идеального газа.

Каковы основные положения МКТ и их опытные обоснования? Что такое идеальный газ? Какие законы идеального газа вам известны? Что представляет собой закон Максвелла распределения молекул по скоростям? Какие виды скоростей молекул вам известны? Что такое средняя длина свободного пробега молекул? Что такое вакуум?

Раздел 7. Основы термодинамики.

В чем отличие молекулярной физики от термодинамики? Как находится число свободы степеней свободы молекул? Сформулируйте и запишите первый закон термодинамики в дифференциальной и интегральной форме. Какие виды теплоемкости вам известны? Что такое адиабатный процесс? Политропный процесс? В чем отличие обратимого процесса от необратимого? Что такое энтропия? В чем ее статистический смысл? Сформулируйте второй и третий законы термодинамики. Какая тепловая машина называется идеальной? Как находится КПД тепловой машины? Какие процессы включает цикл Карно? Какую роль играет КПД цикла Карно для реальных тепловых машин?

Раздел 8. Реальные газы, жидкости и твердые тела.

В чем отличие уравнений состояний идеального газа от реального газа? В чем особенности изотерм реального газа? Что представляет собой явление поверхностного натяжения? Каковы его проявления?

Какие типы кристаллов вам известны? Какие типы дефектов в кристаллах вам известны? В чем различие фазовых переходов I рода и II рода?

Раздел 9. Электростатика.

Какие основные законы электростатики вам известны? Что такое электрическое поле? Каковы его основные характеристики? Как они связаны между собой? Какие типы диэлектриков вам известны? Чем обусловлена их поляризованность? Что такое сегнетоэлектрики? Что такое конденсатор? Какие типы конденсаторов вам известны? Запишите формулы электроемкости, соединений конденсаторов, энергии конденсатора. Какое применение нашли конденсаторы?

Раздел 10. Электродинамика.

Каковы основные характеристики электрического тока в проводнике? Запишите символически законы Ома и Джоуля-Ленца (в дифференциальной и интегральной формах). В чем заключается правило Кирхгофа для разветвленных цепей? Где применяется мост Уитстона?

Каковы основные положения классической теории электропроводности металлов? Что такое электронная эмиссия? Каков механизм протекания электрического тока в металлах? в газах? Какие виды газовых разрядов вам известны? Расскажите о применении газовых разрядов. Каковы особенности плазмы? Какие законы электрического тока в электролитах вам известны?

Раздел 11. Электромагнетизм.

Что такое магнитное поле? Каковы его основные характеристики? Каковы основные законы, описывающие поле? Как характеризуют поток и циркуляция стационарные магнитные и электрические поля? Как взаимодействует магнитное поле и движущийся заряд? Как используется это взаимодействие в практических целях? В чем состоит явление электромагнитной индукции? В чем состоит его практическая значимость? Что такое индуктивность? В чем заключаются явления самоиндукции и взаимоиндукции? Где используются явление индукции в технике?

Какие виды магнетиков вам известны? Каковы основные характеристики магнитного поля в веществе? Где применяются магнетики?

Раздел 12. Электромагнитные колебания и волны.

Какие виды колебаний вам известны? Какими уравнениями они описываются? Как выглядят эти уравнения применительно к механическим и электрическим колебаниям? Что такое колебательный контур? Что такое автоколебание? Какое явление называется резонансом?

Что такое переменный ток? Запишите законы переменного тока для различных нагрузок: резистора, конденсатора, катушки индуктивности. В чем состоит резонанс напряжений? токов? Что называют действующим значением?

В чем отличие вихревого электрического поля от стационарного? Что такое ток смещения? Запишите уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Каков смысл этих уравнений? Каковы принципы получения электромагнитных волн? Запишите уравнения плоских электромагнитных волн. Что называется вектором Умова – Пойтинга? Назовите диапазоны ЭМВ и их применение.

Раздел 13. Фотометрия. Волновая оптика.

Что изучает фотометрия? Какие фотометрические величины и законы вам известны? Какие электронно-оптические элементы и приборы вам известны?

Что такое когерентность и монохроматичность? Что называется интерференцией? Каковы условия интерференции? Каковы методы наблюдения интерференции света? В чем заключается принцип Гюйгена - Френеля? Что представляет собой метод зон Френеля? Чем отличаются друг от друга дифракция Френеля и дифракция Фраунгофера? Что представляет собой дифракция Фраунгофера на пространственной решётке? Что такое разрешающая способность оптического прибора? Что называется голографией?

Что такое поляризованный свет? Какие виды поляризованного света вам известны? Какие способы поляризации света вам известны? Как используется поляризации света на практике?

Что называется дисперсией света? Какие виды дисперсии существуют? Как объясняется дисперсия? Что представляет собой эффект Доплера? Когда возникает излучение Вавилова-Черенкова?

Раздел 14. Квантовая природа излучения.

Что представляет собой тепловое излучение? Каковы его характеристики? Каковы основные законы и формулы, описывающие излучение абсолютно чёрного тела? Что называется оптической пирометрией? В чём заключается явление фотоэффекта? Как оно объясняется в квантовой теории? Где применяется? Какие волновые и квантовые характеристики излучения вы знаете? Как они взаимосвязаны? В чём суть эффекта Комптона? Как создается давление света? Каковы законы описывают световое давление? Какова его роль в эволюции звезд?