Рабочая программа дисциплины «физика» (стр. 7 )

Раздел 15. Элементы квантовой механики.

Какие модели атома вам известны? Запишите формулы спектральных серий атома водорода. Сформулируйте постулаты Бора. Каковы экспериментальные подтверждения теории Бора? В чём её недостатки?

В чём состоит гипотеза де Бройля? Какой смысл соотношения неопределённостей Гейзенберга? Что собой представляет волновая функция? Каковы её свойства и статистический смысл? Какую роль играет уравнение Шредингера в в квантовой механике? Запишите общее уравнение Шредингера и для различных частных случаев. Какие решения дает уравнение Шредингера? В чем их практическая значимость?

Назовите квантовые числа, рассматриваемые квантовой механикой. Какие физические величины они определяют? Что такое спин электрона? В чем заключаются принципы неразличимости тождественных частиц? Что такое фермионы и бозоны? В чем заключается принцип Паули? Как возникают рентгеновские спектры? Что представляют собой молекулярные спектры? Каков принцип действия лазера?

Раздел 16. Элементы квантовой статистики.

Какие квантовые статистики вам известны? Что такое вырожденный газ? В чем суть квантовой теории теплоемкости? электропроводности металлов? Что такое сверхпроводимость?

Раздел 17. Элементы квантовой физики твердого тела.

В чем проявляется различие металлов, диэлектриков, полупроводников по зонной теории твердых тел? Как осуществляется собственная и примесная проводимость полупроводников? Какие виды люминесценции твердых тел вам известны? Какие термоэлектрические явления и их применения вам известны? Какие особенности контактных явлений вам известны (при контакте двух металлов, металла и полупроводника, двух полупроводников)? Что представляют собой полупроводниковые диоды и транзисторы?

Раздел 18. Физика атомного ядра и элементарных частиц.

Какими характеристиками описываются атомные ядра? Что собой представляют ядерные силы? Дайте характеристики различных видов радиоактивных излучений. Какими законами описывается радиоактивный распад? В чем заключается эффект Мессбауэра? Какие методы регистрации радиоактивных излучений и частиц вам известны? Каковы основные типы ядерных реакций? Что такое позитрон? В каких ядерных реакциях он участвует? Какие ядерные реакции на нейтронах вам известны? Какая реакция называется цепной реакцией деления ядра? Что такое термоядерная реакция?

Какие виды космического излучения вам известны? Каковы особенности мюонов? мезонов? Какие типы взаимодействий элементарных частиц вам известны? Чем отличаются друг от друга частицы и античастицы? Что такое гипероны? Какова классификация элементарных частиц? Что такое кварки?

6.2.3 Контрольные задачи для самопроверки

1. Колесо радиуса 20см, вращается так, что зависимость угла поворота радиуса колеса от времени дается уравнением φ = Α + Βt – Ct3, где A=2 рад, B = 1 рад/с, C = 1 рад/с3. Найти зависимость от времени угловой скорости, нормального и тангенциального ускорения. Вычислить полное ускорение через 2 с после начала движения. Построить график зависимости линейной скорости от времени.

2. Маховое колесо, имеющее момент инерции I =245 кг·м2, вращается, делая 20 об/с. После того, как на колесо перестал действовать вращающий момент, оно остановилось, сделав 1600об. Найти: 1) момент сил трения; 2) время, прошедшее от момента прекращения действия вращающего момента, до полной остановки.

3. Найти кинетическую энергию барабана, вращающегося с угловой скоростью 2 рад/с, считая его полым цилиндром массой 2 кг и диаметром 30 см.

4. Два когерентных источника звука колеблются в одинаковых фазах. В точке отстоящей от первого источника на 2м, а от второго на 2,5м, звук не слышен. Определить частоту колебаний источников.

5. К пружине подвешен груз массой 10кг. Зная, что под действием груза пружина растянулась на 10см, определить период колебаний такого пружинного маятника.

6. Протон имеет импульс р = 469 ( *где с – скорость света в вакууме). Какую кинетическую энергию необходимо дополнительно сообщить протону, чтобы его релятивистский импульс возрос вдвое?

7. Какая часть молекул кислорода имеет скорости, лежащие в пределах от 500 до 510 м/с, если средняя квадратичная скорость молекул этого газа 400 м/с?

8. До какой температуры охладится воздух, находящийся при температуре 0°С, если при адиабатном расширении его объем V1 увеличился до объема V2 = 2V1?

9. При изобарном расширении двухатомного газа была совершена работа 16 Дж. Какое количество теплоты было сообщено газу?

10. 10 г водяных паров находятся при температуре 500°С, занимая объем 1 м3. Найти давление газа, считая его: 1) реальным; 2) идеальным. Критические параметры водяных паров: TКР = 647 К, РКР = 22Мпа. Определить критические постоянные уравнения Ван –дер – Ваальса.

11. Скопление заряда в пространстве имеет вид бесконечно длинного цилиндра с линейной плотностью заряда 0,2нКл/м. Найти напряженность поля в точке на расстоянии 25см от оси заряда.

12. В плоский воздушный конденсатор с площадью обкладок S и расстоянием между ними d вставлена параллельно обкладкам металлическая пластинка, размеры которой равны размерам обкладок. Определить емкость конденсатора после внесения пластинки, если ее толщина намного меньше d, и расположена она на расстоянии L от одной из обкладок конденсатора.

13. Какую силу тока показывает амперметр в

цепи (рис.), если ЭДС батарей E1 =2 В и

E2 = 1 В, сопротивления резисторов R1=10Ом,

R2 = 500Ом, R3 = 200Ом и сопротивление

амперметра RA= 200Ом? Внутренним

сопротивлением источников тока пренебречь.

14. Ток в проводнике сопротивлением 10 Ом за 5с равномерно нарастает от 0,5А до 1А. Найти количество теплоты, выделившееся за это время.

15. Ток 20А идет по проводнику, образующему круглый виток радиуса 10 см. Найти напряженность магнитного поля в центре витка.

16. Активное сопротивление R и индуктивность L соединены параллельно и включены в цепь переменного тока напряжением 127 В и частотой 50 Гц. Найти активное сопротивление R и индуктивность L, если известно, что мощность, поглощаемая в этой цепи, равна 404 Вт и разность фаз между током и напряжением равна 60°.

17. Какова должна быть освещенность листа бумаги размерами 20см×30 см, чтобы его яркость составила 104 Кд/м2 ? Коэффициент рассеяния листа бумаги равен ρ = 0, 75.

18. Плоская световая волна длиной 0,6мкм падает нормально на диафрагму с круглым отверстием диаметром 1см. Определить расстояние от точки наблюдения до отверстия, если отверстие открывает 3 зоны Френеля.

19. Излучаемый световой поток с площади S = 8 см 2 абсолютно черного тела равен Фе = 4 кДж /мин. Найти температуру поверхности. Излучение считать близким к излучению абсолютно черного тела.

20. Некоторая зеркальная поверхность освещается лучами с длиной волны 550нм. Световое давление, создаваемое на поверхность площадью 1см2, равно 1Па. Сколько фотонов ежесекундно падает на эту поверхность?

21. Кванты света с энергией 4,9 эВ вырывают электроны из металла с работой выхода 4,5 эВ. Найти максимальный импульс, передаваемый поверхности металла при вылете каждого электрона.

22. При облучении платиновой поверхности фотоэффект прекращается, если приложить задерживающий потенциал 0,8В. Найти: 1) длину волны применяемого облучения; 2) максимальную длину волны, при которой еще возможен фотоэффект.

23. Какую энергию должен иметь фотон, чтобы его масса была равна массе покоя электрона?

24. Какова была длина волны рентгеновского излучения, если при комптоновском рассеянии этого излучения графитом под углом 60˚ длина волны рассеянного излучения оказалась равной 5, 4 пм?

25. Найти первый боровский радиус электронной орбиты однократно ионизи-рованного атома гелия и скорость электрона на ней.

26. Найти длину волны де Бройля для атома водорода, движущегося при температуре 20˚С с наиболее вероятной скоростью.

27. В опытах Резерфорда по рассеянию -частиц прицельное расстояние принималось порядка 0,1нм. Следует ли учитывать волновые свойства -частиц, имеющих энергию 7,7МэВ?

28. Электрон с кинетической энергией 15эВ находится на металлической пылинке диаметром 1мкм. Оценить, пользуясь соотношением Гейзенберга, относительную неопределенность скорости электрона.

29. Электрон находится в основном состоянии в одномерном потенциальном ящике шириной L. Найти вероятность его пребывания в области .

30. Найти число свободных электронов, приходящихся на один атом натрия при T = 0К, если уровень Ферми для электрона натрия равен EF =3,07эВ. Плотность натрия считать 0,97 г/см3 .

31. Определить фононное давление в меди при температуре, равной ее дебаевской температуре ( ΘD =330К ).

32. Германиевый образец нагревают от 0ºC до 17ºC. Принимая ширину запрещенной зоны Германия Ge равной ∆E = 0,72эВ, определить, во сколько раз возрастает его удельная проводимость.

33. Найти массу полония 84 Po 210 , активность которого равна 3,7 · 1010 Бк.

34. Неподвижный нейтральный π-мезон, распадаясь, порождает два одинаковых фотона. Найти энергию каждого фотона. Масса покоя π-мезона равна m =264,2mе , где mе - масса покоя электрона.

35. Определить, какой из процессов запрещен законом сохранения лептонного числа: а) б) .

6.2.4 Критерии оценки знаний, умений и навыков

Итоговой формой контроля знаний, умений и навыков по дисциплине является экзамен и зачет. Экзамен и зачет проводится по билетам, которые содержат два теоретических вопроса и задачу.

Оценка знаний студентов производится последующим критериям:

- оценка «отлично» выставляется студенту, если он глубоко и прочно усвоил программный материал курса, исчерпывающе, последовательно, четко и логически стройно его излагает, умеет тесно увязывать теорию с практикой, свободно справляется с задачами и вопросами, причем не затрудняется с ответами при видоизменении заданий, правильно обосновывает принятые решения, владеет разносторонними навыками и приемами выполнения практических задач;

- оценка «хорошо» выставляется студенту, если он твердо знает материал курса, грамотно и по существу излагает его, не допуская существенных неточностей в ответе на вопрос, правильно применяет теоретические положения при решении практических вопросов и задач, владеет необходимыми навыками и приемами их выполнения;

- оценка «удовлетворительно» выставляется студенту, если он имеет знания только по основному материалу, но не усвоил его деталей, допускает неточности, недостаточно точные формулировки, нарушение логической последовательности при изложении программного материала, испытывает затруднения при выполнении практических задач;

- оценка «неудовлетворительно» выставляется студенту, который не знает значительную часть программного материала, допускает существенные ошибки, неуверенно, с большими затруднениями решает практические задачи или не справляется с ними самостоятельно.

Если итоговой формой контроля по дисциплине является зачет, то вышеназванные критерии оценок «отлично», «хорошо» и «удовлетворительно» считаются критериями оценки «зачет». Соответственно, критерии оценки «неудовлет-ворительно» – «незачет».

7 Материально-техническое обеспечение дисциплины

7.1 Учебно-лабораторное оборудование

Для проведения лабораторного практикума предназначены 3 специализированные лаборатории «Лаборатория по механике, молекулярной физике и термодинамике» (аудит.104), «Лаборатория по электродинамике и оптике» (аудит.103), «Лаборатория по квантовой физике и физике твердого тела» (аудит. 106).

Вводная фронтальная лабораторная работа проводится с использованием 8 комплектов оборудования (весы, штангенциркули, микрометры, наборы трубок и цилиндров).

При выполнении лабораторной работы по теме «Изучение законов сохранения в механике» используются баллистический маятник, пружинный пистолет с пулями, весы с разновесами, линейка, фиксатор.

Лабораторная работа «Изучение механических свободных колебаний» выполняется на установках «Математический маятник», «Пружинный маятник» и «Физический маятник», с помощью секундомера и рулетки.

Экспериментальная установка лабораторной работы «Изучение законов идеального газа» содержит сосуд объемом 24 л, жидкостный манометр, эфир и медицинский шприц, барометр – анероид, термометр.

В лабораторной работе «Определение изменения энтропии» используют: сосуд объемом 30 л, камера волейбольного мяча, ручной насос, термометр, барометр – анероид.

Для выполнения лабораторной работы «Определение абсолютной и относительной

влажности воздуха» применяются: зеркальный гигрометр, психрометр Августа, термометры, номограмма.

При выполнении лабораторной работы «Изучение фазового перехода первого рода» используют калориметры, термометры, парообразователь, ванночки со льдом, стакан с водой, мензурку, весы с разновесами.

В лабораторной работе «Применение правил Кирхгофа к расчету электрических цепей» используют мост Уитстонамост, магазин сопротивлений, гальванометр, источник тока, набор резисторов.

В лабораторной работе «Расширение предела измерения вольтметра» применяется набор многопредельных амперметров и вольтметров, регулируемый источник питания, декадный магазин сопротивлений, резистор, ключ, соединительные провода.

Лабораторная работа «Определение заряда электрона» содержит электролитическую ванну, набор электродов и электролитов, секундомер, весы с разновесами.

Лабораторная работа «Изучение работы электронного осциллографа» выполняется на электронном осциллографе с двумя звуковыми генераторами.

Лабораторная работа «Изучение законов волновой оптики и фотометрии» проводится на фотометрической трубе, в которой смонтированы селеновый фотоэлемент, лампа на подставке, линза в оправе, угломер, сантиметровая шкала; прилагается набор диафрагм, реостат, люксметр или гальванометр, источник питания, ключ, соединительные провода; имеется набор линз, дифракционная решетка, набор светофильтров, оптическая скамья.

Экспериментальная установка для лабораторной работы « Изучение законов теплового излучения» включает: трансформатор, лампу накала, амперметр и вольтметр, пирометр, низковольтный источник постоянного напряжения.

Лабораторная работа «Изучение фотоэффекта» выполняется на установке, содержащей вакуумный фотоэлемент, вольтметр, потенциометр, лампу, набор светофильтров, многопредельный микроамперметр.

В лабораторной работе «Определение энергии возбуждения атомов» экспериментальная установка включает стилоскоп, газоразрядные трубки и индуктор.

Лабораторная работа «Изучение квантовой теории электропроводности» выполняется на установке, состоящей из логометра с термопарой, резистора и полупроводникового диода. Измерительным прибором является омметр.

В лабораторной работе «Определение контактной разности потенциалов между электродами» на панели смонтированы: вакуумный диод, миллиамперметр, вольтметр, микроамперметр, ручки регуляторов и переключателей.

Для выполнения лабораторной работы «Изучение свойств гамма – квантов» служит источник питания, радиоактивный препарат, головные телефоны, несколько медных и свинцовых пластинок, индикатор малых перемещений, закрепленный на штативе.

В лабораторной работе «Регистрация и исследование излучений» применяют повышающий трансформатор, счетчиковый телескоп и осциллограф.

7.2 Технические и электронные средства обучения и контроля знаний студентов

Лабораторные работы выполняются в специализированных лабораториях (ауд. № 000,104,106). Обработка расчетно-экспериментальных величин в лабораторных работах проводится с использованием персональных компьютеров (в стандартных программах ОС Windows: текстовый редактор MS Word, табличный редактор MS Excel, MathCAD).

При решение задач на практических занятиях применяются многооперационные программируемые калькуляторы.

На лекционных и практических занятиях используется мультимедийный обучающий курс «Открытая физика 2.6».

Для контрольного тестирования знаний студентов в лаборатории физики (ауд. № 000) на персональных компьютерах установлена тестирующая оболочка Tester.

ЛИСТ

согласования рабочей программы

Специальность: 050501.65 – «Профессиональное обучение (по отраслям)»

Специализация: «Компьютерные технологии»

Дисциплина: Физика

Форма обучения: очная, заочная

Учебный год:

Рекомендована заседанием кафедры

физики, информатики и математики протокол № ___ от «__» ________ 2009 г.

наименование кафедры

Ответственный исполнитель, заведующий кафедрой

физики, информатики и математики .

наименование кафедры подпись расшифровка подписи дата

Исполнители:

старший преподаватель__________ _______ .

должность подпись расшифровка подписи дата

СОГЛАСОВАНО: Заведующий кафедрой _________________________________________________ наименование кафедры личная подпись расшифровка подписи дата Заведующий кафедрой ______________________________________________________ наименование кафедры личная подпись расшифровка подписи дата Председатель методической комиссии по специальности шифр наименование личная подпись расшифровка подписи дата Заведующий отделом комплектования научной библиотеки _ . личная подпись расшифровка подписи дата Методист НМО _______________________________________________________________ личная подпись расшифровка подписи дата