Основная образовательная программа высшего профессионального образования подготовки специалиста (стр. 7 )

Законы сохранения. Закон сохранения импульса. Понятие об энергии. Кинетическая энергия. Понятие механической работы. Консервативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии.

Закон сохранения момента импульса. Плоское движение твёрдого тела. Кинетическая энергия тела, совершающего поступательное и вращательное движение. Трение при качении.

Принцип относительности Галилея. Инварианты. Принцип относительности Эйнштейна. Скорость света. Единое пространство-время. Мировая точка. Мировая линия.

Преобразования Лоренца. Следствия преобразований Лоренца. Понятие интервала. Одновременность. Лоренцево сокращение. Собственное время. Интервал.

Преобразование скоростей.

Релятивистский импульс. Уравнение динамики релятивистской частицы. Релятивистская энергия. Частицы с нулевой массой.

Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Основы термодинамики. Термодинамическая система. Термодинамическое равновесие. Параметры состояния. Внутренняя энергия. Работа и количество теплоты – как формы обмена энергией между системами. Квазистатические процессы. Теорема о равномерном распределении энергии по степеням свободы.

Первое начало термодинамики. Применение первого начала к изопроцессам. Работа и количество теплоты.

Адиабатический процесс и уравнение адиабаты. Политпропические процессы и уравнение политропы. Циклические процессы.

Неравенство Клаузиуса. Энтропия как функция состояния. Вычисление изменения энтропии в различных процессах. Закон возрастания энтропии. Свойства энтропии. Связь энтропии с термодинамической вероятностью. Формула Больцмана. Статистический характер второго начала. Объективный характер статистических закономерностей. Термодинамические потенциалы, их статистический смысл. Границы применимости второго начала.

Фазы и условия равновесия фаз. Фазовые переходы. Фазовые диаграммы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые переходы первого и второго рода. Метастабильные состояния. Плавление и кристаллизация. Переохлаждение жидкостей. Испарение твердых тел. Тройная точка. Сплавы. Фазовые переходы второго рода. Свойства жидкого гелия.

Кристаллические структуры. Элементы симметрии. Типы пространственных решёток. Энергия связи. Классификация кристаллов по типу связи. Моно и поликристаллы. Анизотропия. Дефекты и прочность кристаллов. Аморфное состояние в твёрдых телах. Полимеры. Тепловые свойства твёрдых тел – тепловое расширение, теплопроводность, теплоёмкость. Классическая теория теплоёмкости твёрдого тела и причины её ограниченности. Понятие о квантовой теории теплоёмкости.

Работа по перемещению заряда в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля. Понятие о потенциальных и непотенциальных полях. Потенциал и разность потенциалов. Поверхности равного потенциала.

Связь между напряжённостью и потенциалом. Общая задача электростатики.

Расчёт разности потенциалов для поля бесконечного заряженного цилиндра (нити).

Проводники во внешнем электрическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Ёмкость простых конденсаторов. Электроёмкость цилиндрического и сферического конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия электрического поля.

Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Полярные и неполярные диэлектрики. Поведение диэлектриков в сильных электрических полях. Вектор поляризации. Напряжённость электрического поля внутри диэлектрика. Вектор электрического смещения. Применение диэлектриков.

Магнитное поле и его характеристика. Магнитная индукция. Магнитный поток.

Поле движущегося заряда. Сила Лоренца и её проявления. Движение заряда в магнитном поле. Магнитогидродинамический эффект и эффект Холла.

Постоянный электрический ток. Механизмы электропроводности. Токи проводимости и конвективные токи. Законы постоянного тока. Закон Ома для участка цепи. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах.

Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Источники тока. ЭДС. Закон Ома для полной цепи.

Законы Кирхгофа для разветвлённых цепей. Последовательное и параллельное соединение проводников. Правила Кирхгофа и их практическое применение.

Электромагнитная индукция. Опыты Фарадея. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция, индуктивность. Взаимоиндукция. Трансформаторы. Энергия магнитного поля.

Циркуляция и ротор электростатического поля. Дивергенция и ротор магнитного поля.

Вихревое электрическое поле. Вихревые токи. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

Отражение и преломление света на границе раздела изотропных диэлектриков. Световые волны в анизотропных средах. Интерференция поляризованных волн. Индуцированная анизотропия оптических свойств.

Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия.

Поглощение света. Виды спектров поглощения.

Рассеяние света в мелкодисперсных и мутных средах. Распространение в мутной среде. Макроскопические и микроскопические неоднородности. Молекулярное рассеяние света и его свойство. Закон Рэлея. Цвет неба, зори и небесных светил. Рассеяние света крупными частицами (туманы, дымы и т. д.).

Тепловое излучение конденсированных сред и его основные характеристики. Абсолютно чёрное тело. Закон Кирхгофа. Формула Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Формулы Рэлея-Джинса и Вина. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.

Основные представления о квантовой теории излучения света атомами и молекулами.

Энергия и импульс световых квантов. Масса и импульс фотона. Единство корпускулярных и волновых свойств света. Фотоны. Фотоэффект. Виды фотоэффекта.

Составитель: , к. физ-мат. наук, доцент

ЕН. Ф.4 Химия

Цель курса: помочь студентам использовать знание химических законов в формировании суждений о современной науке и промышленности, понять роль химии в повседневной и профессиональной деятельности, осознать возможности и пределы применения науки и техники.

Требования к уровню усвоения дисциплин

В результате изучения дисциплины студент должен:

знать:

- закономерности протекания и типы химических и физико-химических процессов

- принципы систематизации химических элементов и их соединений на основе представлений о строении веществ и их свойствах;

уметь:

- осуществлять и описывать простейшие химические и физико-химические измерения; решать типовые расчетные задачи;

- объяснять наблюдаемые физико-химические явления и процессы в окружающем мире с позиций материалистического подхода, готовить учащихся к освоению учебных предметов естественнонаучного цикла;

владеть:

- теоретическими основами предмета, необходимыми для понимания взаимосвязей между химическим строением и поведением веществ в различных системах;

- элементарными навыками обращения с веществами для работы с ними в лабораторных условиях, в быту и технике.

Краткое содержание дисциплины

Введение. Химия как раздел естествознания. Взаимосвязь физики и химии Основные понятия: атом, молекула. Моль. Атомная единица массы. Относительная молекулярная масса. Общие законы. Стехиометрические соотношения. Газовые законы в химии. Моль. Молярная масса и объем. Эквивалент и закон эквивалентов. Способы выражения состава растворов. Закон эквивалентов для реакций между растворами.

Закономерности протекания химических процессов. Основные понятия химической термодинамики. Классификация систем. Зависимые и независимые параметры. Функции состояния. Первый закон термодинамики. Энтальпия и ее изменения в химических и физико-химических процессах. Тепловой эффект реакции: его измерения и расчеты на основе стандартных величин: энтальпии образования, сгорания, растворения, фазовых переходов. Законы термохимии. Термодинамическая устойчивость веществ. Энтропия: свойства и ее связь с термодинамической вероятностью. Второй закон термодинамики..Критерий самопроизвольного протекания процессов в изолированных и неизолированных системах. Изобарно-изотермический потенциал. Свободная и связанная энергия. Изменение энергии Гиббса в различных процессах как мера химического сродства. Направленность химических процессов. Термодинамическое условие химического равновесия. Химическая устойчивость веществ.

Основные понятия химической кинетики: средняя и истинная скорость реакции, элементарная стадия, порядок и молекулярность. Классификация сложных реакций. Формальная и молекулярная кинетика. Понятие о механизме. Зависимость скорости реакции от различных факторов. Закон действующих масс и его применение. Зависимость скорости реакций от температуры. Правило Вант-Гоффа. Теория активных соударений. Энергия активации. Уравнение Аррениуса. Теория переходного состояния и ее роль в понимании природы химического взаимодействия. Энтропия активации. Сущность влияния катализаторов на скорость реакции. Механизмы гомо- и гетерогенного катализа и его практическое значение.

Кинетические условия химического равновесия. Константа гомогенного и гетерогенного равновесия и расчеты по ней. Связь константы с энергией Гиббса. Принцип смещения равновесия (Ле Шателье) и его практическое значение.

Растворы. Общие свойства растворов. Классификация и типы растворов. Растворимость газов, твердых веществ и жидкостей: ее зависимость от различных факторов. Сольватация и диссоциация. Энергетические эффекты растворения. Насыщенные и ненасыщенные растворы. Законы Рауля и Вант-Гоффа.

Сольватация и диссоциация. Равновесия в растворах малорастворимых соединений, произведение растворимости. Степень диссоциации и ее зависимость от различных факторов. Сильные и слабые электролиты. Теория сильных электролитов. Активность и ее связь с концентрацией. Ионная сила и коэффициент активности. Кажущаяся степень диссоциации. Слабые электролиты. Константа диссоциации. Закон разбавления Оствальда.

Диссоциация воды. Ионное произведение воды, шкала рН водных растворов. Расчет рН. Условия протекания ионных реакций до конца Гидролиз как пример обменной реакции: степень и константа гидролиза.

Прикладные аспекты химии. Особенности окислительно-восстановительных реакций. Уравнения Нернста Измерение разности потенциалов. Водородная шкала потенциалов. Ряд напряжений металлов и выводы из него. Гальванические элементы: токообразующие реакции, применение в качестве химических источников тока. Расчет ЭДС.

Электролиз: сравнительная характеристика с процессами в ГЭ. Потенциал разложения. Принципиальные схемы для осуществления электролиза с инертным и растворимым анодом. Последовательность разрядки ионов при электролизе растворов и расплавов. Законы Фарадея и расчеты по ним. Выход по току. Практическое применение электролиза.

Основы коррозии металлов: химический и электрохимический механизмы. Типы коррозионных процессов. Методы защиты от коррозии.

Поверхностные явления и адсорбция. Поверхностная энергия и равновесие на границе раздела фаз. Адсорбция: термодинамика процесса и изотерма адсорбции. Уравнение Ленгмюра. Адсорбция. ПАВ. Применение адсорбции. понятие о хроматографии.

Дисперсные системы. Классификация коллоидных систем. Методы получения. Строение коллоидных частиц: ядро. адсорбционный и диффузионный слои, гранула, мицелла. Виды устойчивости коллоидных систем и их разрушение. Коагуляция. Оптические и электрические свойства коллоидных растворов. Применение на практике.

Полимеры. Органические и неорганические полимеры. Мономеры и олигомеры. Классификации полимеров по химической структуре и по строению. Методы получения: поликонденсация и полимеризация (ионная и радикальная). Состав и строение полимеров. Химические, физические, электрические и механические свойства органических полимерных материалов и их применение. Пластмассы. Термопластичные и термореактивные.

Общая трудоемкость: 72

Составитель: , кандидат химических наук, доцент

ЕН. Ф.5 Биология с основами экологии

Цель дисциплины - формирование у студентов целостного системного представления о мире живого и знаний, необходимые для сохранения биосферы.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины

В результате изучения учебной дисциплины «Биология с основами экологии» студент должен:

знать:

- базовые понятия биологии;

- основные биологические законы, определяющие существование и взаимодействие биологических систем разных уровней;

- теоретические основы для решения практических задач по биологии;

уметь:

- прогнозировать возможные реакции биосистем на антропогенные воздействия;

- применять базовые представления об основах биологии на практике;

- использовать в своей работе объективные оценки экологических последствий принимаемых решений;

- решать задачи по молекулярной биологии, генетике, экологии.

владеть:

- основными приемами системного экологического мышления;

- методами решения биологических задач.

Краткое содержание дисциплины

Раздел 1. Биология как наука

Предмет, структура и задачи биологии. Уровни организации живого. Система органического мира. Методы биологии.

Раздел 2. Основы молекулярной биологии и генетики

Многообразие клеток. Прокариотические и эукариотические клетки. Химический состав клетки. Взаимосвязь строения и функций неорганических и органических веществ (белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, АТФ), входящих в состав клетки. Обмен веществ и превращения энергии – свойства живых организмов.

Раздел 3. Физиология, экология и здоровье человека

Свойства и функции тканей человека. Структурно-функциональная характеристика систем человека: опорно-двигательная, нервная, пищеварительная, выделительная, кровеносная. Гомеостаз и механизмы его сохранения. Экологические факторы. Классификации экологических факторов. Общие закономерности их действия на организмы.

Раздел 5. Популяция

Популяции: основные типы и свойства популяций. Граница популяций. Количественные показатели и структура популяций. Понятие численности, плотности, рождаемости, смертности, прироста, темпов роста. Половая структура популяций.

Раздел 6. Синэкология

Понятие сообщества и биоценоза. Биотоп. Структура биоценоза: трофическая, видовая, пространственная. Концепция экологических ниш. Типы взаимосвязей организмов. Отношение хищник – жертва. Конкуренция. Мутуализм. Комменсализм. Нейтрализм..

Раздел 7. Биосфера как глобальная экосистема

Биосфера как сфера жизни. Учение о биосфере. Типы веществ в биосфере. Функции и свойства живого вещества. Представления о жизни, фундаментальные концепции. Круговороты веществ. Районирование биосферы. Ноосфера.

Раздел 8. Экология и проблемы охраны природы

Антропогенные экосистемы. Экологические проблемы современного общества и пути выхода из экологического кризиса. Международное сотрудничество в области охраны окружающей среды. Рациональное природопользование.

Общая трудоемкость дисциплины: 72 часа.

Разработчик: , кандидат биологических наук, доцент.

ЕН. Р.1 Решение олимпиадных задач по математике

Цель дисциплины - обучить будущего учителя математики организовывать и проводить необходимую работу по обучению школьников решению олимпиадных задач.

В результате изучения курса студент должен:

1) знать методические особенности организации обучения школьников решению олимпиадных задач, свойства чисел, делимость целых чисел, принцип Дирихле, теоремы Чевы и Менелая.