План самостоятельной работы студентов технических специальностей бакалавриата по дисциплине «Физика-2» (стр. 1 )

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

КАРАГАНДИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физики

Ю. М Смирнов,

План самостоятельной работы

студентов технических специальностей бакалавриата по дисциплине

«Физика-2»

Караганда 2007

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра физики

Ю. М Смирнов,

План самостоятельной работы

студентов технических специальностей бакалавриата по дисциплине

«Физика-2»

Караганда 2007

Рекомендовано редакционно-издательским советом университета

В работе приводятся материалы рабочей программы по физике для студентов бакалавриата, обучающихся по кредитной технологии КарГТУ с длительностью одного занятия в течение 50минут.

Учебные планы составлены на основе «Типовой учебной программы. Образование высшее профессиональное. Бакалавриат по специальностям:

050703 – «Информационные системы», 050706 – «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых», 050707 – «Горное дело», 050709 – «Металлургия», 050702 – «Автоматизация и управление», 050710 – «Материаловедение и технология новых материалов», 050711 – «Геодезия и картография», 050712 – «Машиностроение», 050724 – «Технологические машины и оборудование», 050718 – «Электроэнергетика», 050731 – «Безопасность жизнедеятельности и защита окружающей среды», 050732 – «Стандартизация, метрология и сертификация», 050716 – «Приборостроение».

Программы являются основным документом, определяющим общий объем курса физики в количестве 6 кредитов, 270 часов. Предлагаемый план “Физика-2” рекомендуется студентам для самостоятельной подготовки по всем формам обучения с учетом контроля текущей работы студентов.

Эти материалы также будут полезны кураторам, эдвайзерам студентов и преподавателям кафедры физики.

ВВЕДЕНИЕ

В Послании Президента народу Казахстана “ Новый Казахстан в новом мире ” 28 февраля 2007года в разделе “Основные задачи нового этапа” подчёркивается приоритетное развитие точных и инженерных наук в сфере высшего образования с представлением качественных образовательных услуг по всей стране на уровне международных стандартов.

Образование вошло в число основных государственных приоритетов многих стран мира. Большинство из них сегодня приступили к радикальным изменениям, стремясь создать гибкую мобильную систему высшего образования, отвечающую новым требованиям в условиях глобальной конкуренции.

При этом главную цель – повышение адаптационного потенциала вузов и программ подготовки – планируется достичь через реформу академической и организационной структуры, методов и технологии обучения, совершенствования педагогического процесса, улучшения качества преподавательского состава, обновления инфраструктуры.

Кредитная система обучения обязывает строить учебно-методическую работу по-новому: создавать и постоянно совершенствовать единую систему методических документов, в том числе УМК студента, в основе которого находится программа дисциплины.

Предлагаемый план СРС “Физика-2” позволяет студенту иметь информацию о том:

§ на какой учебной неделе, какая тема занятия будет;

§ какие вопросы будет разъяснять преподаватель на занятии;

§ какие вопросы и задачи надо решать самостоятельно при проработке лекционного материала и подготовке к практическим, лабораторным занятиям;

3

§ какая литература рекомендуется для самостоятельной работы с указанием страниц, номеров вопросов и задач.

Кредитная система обучения требует высокой качественной организации и контроля самостоятельной работы студентов (СРС).

Самостоятельная работа студента под руководством преподавателя (СРСП - Office hours) – одна из форм учебной работы, которая проводится в виде аудиторного занятия. СРСП – это совместная работа студента и преподавателя, которая выполняет две функции – консультативную и контролирующую.

На наш взгляд, студент имеет право самостоятельно планировать это занятие:

§ получить помощь в самостоятельной работе по лекциям, практическим и лабораторным занятиям;

§ исправить аттестационную оценку по всем видам занятий;

§ получить помощь и по научной работе, выполняя УИРС и участвуя в работе научного кружка по физике.

Контролирующая функция СРСП осуществляется в ходе текущего, рубежного и итогового учёта и оценки знаний студентов (аттестаций) для повышения мотивации студентов к обучению. Кроме того, надо не забывать о постоянном мониторинге учебных достижений обучающегося и уровне остаточных знаний для успешного прохождения ПГК - промежуточного государственного контроля.

4

1 Лекционные занятия

1.1 Электромагентизм

Лекция №1 Магнитное поле – 1ч.

Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Сила Лоренца. Сила Ампера. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующий на рамку. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Задание для СРС

Расчеты магнитных полей простейших систем (прямолинейного и кругового проводников с током, соленоида).

Движение заряженной частицы в магнитном поле. Эффект Холла.

Лекция №2 Явление электромагнитной индукции. – 1ч.

Основной закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля.

Задание для СРС

Явление взаимной индукции.

Индуктивность длинного соленоида. Коэффициент взаимной индукции.

Лекция №3 Магнитное поле в веществе– 0,5ч.

Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики.

_______________________________________________________________

Л34*- условное обозначение литературы на страницах 32-37

5

Уравнения Максвелла – 0,5ч.

Фарадеевская и максвеловская трактовка явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла.

Задание для СРС

Магнитный гистерезис. Температура Кюри.

Закон полного тока для магнитного поля в веществе.

Относительность электрических и магнитных полей. Векторный и скалярный потенциалы.

Л34 т2 с181-214. Л35 с236-247.

Лекция №4 Колебания и волны – 1ч.

Общие характеристики гармонических колебаний. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания под действием синусоидальной силы. Резонанс.

Волновые процессы. Основные характеристики волнового движения. Уравнение волны. Плоская волна. Фазовая скорость.

Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Свободные и вынужденные электромагнитные колебания. Резонанс. Переменный электрический ток. Закон Ома для переменного тока.

Колебания груза на пружине. Математический маятник. Физический маятник.

Векторная диаграмма. Сложение колебаний.

Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс напряжений и токов.

Автоколебания.

Лекция №5 Волновое уравнение для электромагнитного поля – 1ч.

Свойства электромагнитных волн. Вектор Умова-Пойнтинга.

6

Задание для СРС

Бегущие и стоячие волны.

Звук. Ультразвук.

Эффект Допплера.

Законы отражения и преломления. Явления полного отражения.

Л34 т4 с41-56. Л35 с297-303.

Лекция №6 Свойства световых волн. – 0,5ч.

Волновой пакет. Групповая скорость. Интерференция световых волн. Дифракция волн – 0,5ч.

Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля и Фраунгофера. Дифракция на одной щели и на многих щелях.

Задание для СРС

Спектральное разложение. Голография.

Понятие о лучевой (геометрической) оптике.

Л34 т4 с93-133. Л35 с316-331.

Лекция №7 Электромагнитные волны в веществе– 0,5ч.

Распространение света в веществе. Дисперсия света. Поглощение света.

Поляризация света – 0,5ч.

Задание для СРС

Способы получения поляризованного света.

Лекция №8 Тепловое излучение – 0,4ч.

Проблемы излучения абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка. Фотоны. Энергия и импульс световых квантов.

Экспериментальное обоснование основных идей квантовой теории – 0,6ч.

7

Фотоэффект. Опыты Франка и Герца.

Эффект Комптона. Линейчатые спектры атомов. Постулаты Бора. Принцип соответствия.

Задание для СРС

Фотоэффект.

Опыты Франка и Герца.

Постулаты Бора.

Л5 т3 с10-15. Л34 т5 с9-34. Л35 с367-373.

Л5 т3 с23-, с35-40. Л1 т5 с8-, с12-24. Л34 т5 с35-50. Л35 с376-381.

Лекция №9 Корпускулярно-волновой дуализм. – 1ч.

Гипотеза де Бройля. Волновые свойства микрочастиц и соотношение неопределенностей. Статистический смысл волновой функции.

Задание для СРС

Определить дебройлевские длины волн для движущейся материальной точки массой 100кг со скоростью 10м/c и для электрона, который перемещается с той же скоростью. Сравнить их с размерами атома и ядра.

Дифракция электронов.

Л5 т3 с50-60, с68-69, с93-104, с60-65, с77-78. Л1 т 5 с94-131, с172-174, с112-, с117-121. Л34 т5 с69-79. Л35 с393-400.

Лекция №10 Временное и стационарное уравнения Шредингера – 0,5ч. Частица в одномерной прямоугольной яме.

Прохождение частицы через потенциальный барьер – 05,ч.

Задание для СРС

Выписать формулы для волновой функции в этих задачах.

Л5 т3 с32-35. Л1 т5 с133-144. Л34 т5 с80-84. Л35 с401-403.

Лекция №11 Атом и молекула водорода в квантовой теории. – 0,3 ч.

8

Уравнение Шредингера для атома водорода.

Водородоподобные атомы – 0,3ч.

Энергетические уровни. Квантовые числа. Принцип Паули.

Молекула водорода – 0,4ч.

Молекула водорода.

Задание для СРС

Водородоподобные атомы.

Ширина уровней.

Атомные и молекулярные спектры.

Л5 т3 с86, с93. Л1 т 5 с41-68. Л34 т5 с103-109. Л35 с412-416.

Лекция №12 Элементы квантовой электроники. – 0,5ч.

Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.

Элементы квантовой статистики – 0,5ч.

Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Понятие о квантовых статистиках Бозе-Эйнштейна и Ферми–Дирака. Теплоемкость кристаллической решетки. Фононный газ.

Задание для СРС

Устройство лазеров.

Л5 т3 с197-210. Л34 т5 с167-178. Л35 с428-433.

Лекция №13 Конденсированное состояние. – 1ч.

Электропроводность металлов. Уровень Ферми. Металлы, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Понятие дырочной проводимости. Собственная и примесная проводимости. Явление сверхпроводимости.

Намагничивание ферромагнетиков.

Задание для СРС

Явление сверхпроводимости.

Намагничивание ферромагнетиков.

9

Л5 т3 с167-179. Л34 т5 с179-186.

Лекция №14 Атомное ядро. – 1ч.

Строение атомных ядер. Ядерные силы. Альфа-,бета- и гамма-излучения и их взаимодействие с веществом. Ядерные реакции. Радиоактивные превращения атомных ядер. Реакции ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Реакция синтеза. Проблема источников энергии.

Задание для СРС

Альфа-,бета - и гамма-излучения и их взаимодействие с веществом. Ядерный реактор. Проблема источников энергии.

Л5 т3 с231-270. Л34 т5 с277-317. Л35 с466-497.

Лекция №15 Элементарные частицы – 1ч.

Лептоны, адроны, кварки. Сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное взаимодействия.

Задание для СРС

Л5 т3 с271-287. Л34 т5 с318-363. Л35 с497-509.

ВСЕГО-15 лекционных часов

Предэкзаменационная консультация и экзамен проводятся согласно расписанию во время сессии.

2 Практические занятия*

Занятие №1 -1ч.

Вводное: знакомство с учебным планом; организаци­онные вопросы. Магнитное поле простейших систем.

__________________________________________________________________________

*- В зависимости от специальности студента рекомендуемые номера задач могут быть изменены.

10

Номера задач по Л, 11.20)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм 1, № 1-35)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(11.8, 11.28)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм 1, №1-35)

Занятие №2-1ч.

Законы Ампера и Био-Савара-Лапласа. Сила Лоренца.

Номера задач по Л33(11.55, 11.69)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм 1, № 36-75)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(11.77, 11.80)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм 1, № 36-75)

Занятие №3 -1ч.

Электромагнитная индукция.

Законы Фарадея и Ленца. Самоиндукция. Индуктивность.

Номера задач по Л33(11.90, 11.95 )

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм, № 1-39)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(11.96, 11.100)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм, №1-39)

Занятие №4 -1ч.

Энергия магнитного поля.

11

Магнитная проницаемость. Зависимость намагничивания магнетиков от напряженности поля.

Номера задач по Л33(11.111, 11.112)

Вопросы из Л37(Электромагнетизм, № 40-57)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(11.114, 11.131)

Вопросы из Л37 (Электромагнетизм, № 40-57)

Занятие №5 -1ч.

Механизм колебаний и волн.

Гармонические колебания. Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Энергия гармонического движения.

Номера задач по Л33(12.4, 12.38)

Вопросы из Л37(Колебания и волны, № 1-63)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(12.3, 12.38)

Вопросы из Л37 (Колебания и волны, № 1-63)

Занятие №6 -1ч.

Затухающие колебания.

Логарифмический декремент затухания. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.

Номера задач по Л33(12.48, 12.39)

Вопросы из Л37(Колебания и волны, №64-87)

12

Задание для СРС

Номера задач по Л33(12.38, 12.46)

Вопросы из Л37 (Колебания и волны, №64-87)

Занятие №7 -1ч.

Электромагнитные колебания.

Колебательный разряд конденсатора. Собственные, затухающие и вынужденные колебания.

Номера задач по Л33(14.4, 14.11)

Вопросы из Л37(Колебания и волны, №64-87)

Задание для СРС

Номера задач по Л33(14.3, 14.8)