Таблица 2.
Шифр комп. | Общекультурные компетенции | Шифр комп. | Профессиональные компетенции |
ОК-3 | Владение культурой мышления, знание его общих законов, способность в письменной и устной речи логически правильно оформить его результаты | ПК-20 | Проводить эксперименты по заданным методикам с обработкой и анализом результатов, составлять описания проводимых исследований и подготавливать данные для составления научных обзоров и публикаций |
ОК-4 | Способность и готовность приобретать с большой степенью самостоятельности новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии | ||
ОК-12 | Способность и готовность приобретать с большой степенью самостоятельности новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии | ||
ОК-13 | Способность исследовать окружающую среду для выявления ее возможностей и ресурсов с целью их использования в рамках профессиональной деятельности | ||
ОК-15 | Способность применять математический аппарат, необходимый для осуществления профессиональной деятельности | ||
ОК-20 | Способность и готовность к практическому анализу логики различного рода рассуждений, владение навыками публичной речи, аргументации, ведения дискуссии и полемики |
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать: основные физические явления и законы, основные физические величины и константы, их определения и единицы измерения.
Уметь: применять физико-математические методы для решения практических задач в области технического регулирования и метрологии с применением стандартных программных средств.
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ
Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зачетных единиц, 360 часов.
Трудоемкость дисциплины и виды учебной работы
Таблица 3.
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | ||
1 | 2 | 3 | ||
Аудиторные занятия (всего) | 48 | 16 | 16 | 16 |
В том числе: | - | - | - | - |
Лекции | 18 | 6 | 10 | 2 |
Практические (ПЗ) | 10 | 6 | 2 | 2 |
Лабораторные работы (ЛР) | 20 | 4 | 4 | 12 |
Самостоятельная работа (всего) | 285 | 110 | 74 | 101 |
В том числе: | ||||
Теоретическая подготовка к выполнению лабораторных работ | ||||
Теоретическая подготовка к практическим занятиям | ||||
Вид промежуточной аттестации (зачет, экзамен) | Экзамен, 27 | Экзамен, 9 | Экзамен, 9 | Экзамен, 9 |
ИТОГО: час | 360 | 135 | 99 | 126 |
зач. ед | 10 | 3,75 | 3,25 | 3 |
Распределение учебной нагрузки по разделам дисциплины
Таблица 4.
№ раздела | Наименование раздела дисциплины | Виды учебной нагрузки и их трудоемкость, часы | ||||
Лекции | Практические занятия | Лабораторные | СРС | Всего часов | ||
1 | Механика. | |||||
2 | Молекулярная физика. Термодинамика. | |||||
3 | Электростатика. | |||||
4 | Постоянный ток. | |||||
5 | Электромагнетизм. | |||||
6 | Оптика. | |||||
7 | Основы атомной физики. | |||||
8 | Элементы квантовой статистики и физики твердого тела. | |||||
9 | Физика атомного ядра и элементарных частиц. | |||||
ИТОГО | 18 | 10 | 20 | 285 | 333 |
4.2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционный курс
Таблица 5.
№ п/п | Номер раздела | Тема лекции и перечень дидактических единиц | Трудоемкость, часов |
1 | 1 | Семестр 1 Тема 1.1. Элементы кинематики 1.1.1. Пространственно – временные отношения. Система отсчета. Скалярные и векторные физические величины. Основные кинематические характеристики движения частиц. 1.1.2. Скорость и ускорение частицы при криволинейном движении. Движение частицы по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. | |
2 | 1 | Тема 1.2. Элементы динамики частиц 1.2.1. Понятие состояния частицы в классической механике. Основная задача динамики. Первый закон Ньютона. Понятие инерциальной системы отсчета. Масса и импульс тела. Второй закон Ньютона как уравнение движения. Третий закон Ньютона. Современная трактовка законов Ньютона. Границы применения классического способа описания движения частиц. | |
3 | 1 | Тема 1.3. Законы сохранения в механике 1.3.1. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Связь закона сохранения импульса с однородностью пространства. 1.3.2. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе. | |
4 | 1 | Тема 1.3. (продолжение) 1.3.3. Поле как форма материи, осуществляющей силовое взаимодействие между частицами вещества. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия системы. Закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени. Диссипация энергии. | |
5 | 1 | Тема 1.4. Элементы механики твердого тела 1.4.1. Уравнения движения и равновесия твердого тела. Понятие статически неопределенных систем. Момент инерции твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Кинетическая энергия твердого тела, совершающего поступательное и вращательное движения. 1.4.2. Уравнение движения твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент импульса тела относительно неподвижной оси. Гироскоп. 1.4.3. Закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства. | |
6 | 1 | Тема 1.5. Элементы релятивистской динамики 1.5.1. Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразование Лоренца для координат и времени и их следствия. Релятивистский импульс. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца. 1.5.2. Полная энергия частицы. Четырехмерный вектор энергии-импульса частицы. Закон сохранения четырехмерного вектора энергии-импульса. Столкновение релятивистских частиц | |
7 | 1 | Тема 1.6. Элементы механики сплошных сред 1.6.1. Общие свойства газов и жидкостей. Кинематическое описание движения жидкости. Уравнения движения и равновесия жидкости. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. 1.6.2. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Законы гидродинамического подобия. Гидродинамическая неустойчивость. Понятие о турбулентности. | |
8 | 1 | Тема 1.7. Физика колебаний и волн 1.7.1. Общие представления о колебательных и волновых процессах. Единый подход к описанию колебаний и волн различной физической природы. Свободные незатухающие колебания. Комплексная форма представления гармонических колебаний. Амплитуда, круговая частота и фаза гармонических колебаний. Энергия колебаний. 1.7.2. Гармонический осциллятор. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: маятник, груз на пружине, колебательный контур. | |
9 | 1 | Тема 1.7. (продолжение) 1.7.3. Векторные диаграммы. Сложение скалярных и векторных колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу. Комплексная форма представления гармонических колебаний. 1.7.3. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент. Добротность. Энергия гармонического осциллятора. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Время установления вынужденных колебаний и его связь с добротностью. Резонанс. | |
10 | 1 | Тема 1.7. (продолжение) 1.7.4. Волновые процессы. Плоская синусоидальная волна. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова. Поведение звука на границе раздела двух сред. Понятие об ударных волнах. Эффект Доплера. | |
11 | 2 | Тема 2.1. Молекулярно - кинетическая теория 2.1.1. Макроскопическое состояние. Основное уравнение МКТ. Макроскопические параметры как средние значения. Тепловое равновесие. Понятие о температуре. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа и его применение к изопроцессам. | |
12 | 2 | Тема 2.1. (продолжение) 2.1.2. Распределение Максвелла. Скорости молекул. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределение Максвелла – Больцмана. Средняя кинетическая энергия частицы. Закон равномерного распределения кинетической энергии по степеням свободы. | |
13 | 2 | Тема 2.1. (продолжение) 2.1.3. Явление переноса. Диффузия. Теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Вязкость. Коэффициенты вязкости газов и жидкостей. | |
14 | 2 | Тема 2.2. Основы термодинамики 2.2.1. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Теплоемкость. Классическая молекулярно - кинетическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. | |
15 | 2 | Тема 2.2. (продолжение) 2.2.2. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второе начало термодинамики. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины. | |
16 | 2 | Тема 2.2. (продолжение) 2.2.3. Энтропия и вероятность. Определение энтропии равновесной системы через статистический вес макросостояния. Энтропия как количественная мера хаотичности. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Принцип Нернста и его следствия. | |
17 | 2 | Тема 2.3. Вещество в различных условиях. 2.3.1. Реальные газы. Уравнение и изотермы Ван – дер – Вальса. Критическое состояние вещества. Метастабильные состояния. Энергия реальных газов. | |
18 | 2 | Тема 2.3. (продолжение) 2.3.4. Жидкости. Поверхностное натяжение. Условие равновесия на границе жидкостей. Капиллярные явления. | |
Итого за 1 семестр | |||
19 | 3 | Семестр 2 Тема 3.1. Электростатика 3.1.1. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Поток вектора напряженности. Вектор электростатической индукции. Поток индукции. Теорема Остроградского - Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к вычислению напряженности электростатического поля. | |
20 | 3 | Тема 3.1. (продолжение) 3.1.2. Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. | |
21 | 3 | Тема 3.1. (продолжение) 3.1.3. Поляризация диэлектрика. Типы диэлектриков. Электронная и ориентационная поляризация. Диэлектрическая проницаемость. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Граничные условия на поверхности раздела «диэлектрик-диэлектрик» и «проводник-диэлектрик». Плотность энергии электростатического поля в диэлектрике. | |
22 | 3 | Тема 3.1. (продолжение) 3.1.4. Проводники в электрическом поле. Распределение электрических зарядов в проводнике. Условия на границе двух диэлектриков. 3.1.5. Конденсаторы. Емкость конденсаторов. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля. | |
23 | 4 | Тема 4.1. Постоянный электрический ток 4.1.1. Условия существования электрического тока. Проводники и изоляторы Законы Ома и Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. | |
24 | 4 | Тема 4.1. Постоянный электрический ток (продолжение) 4.1.2. Сторонние силы. ЭДС. Источники ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи и участка цепи, содержащего источник ЭДС. Закон сохранения энергии для замкнутой цепи. Правило Кирхгофа. | |
25 | 5 | Тема 5.1. Магнитное поле 5.1.1. Магнитная индукция. Виток с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на виток с током во внешнем магнитном поле. Магнитный момент. Сила Ампера. Закон Био-Савара. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока. | |
26 | 5 | Тема 5.1. (продолжение) 5.1.2. Вихревой характер магнитного поля. Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле длинного соленоида. Сила Ампера. Взаимодействие проводников с током. | |
27 | 5 | Тема 5.1. (продолжение) 5.1.3. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сила Лоренца. 5.1.4. Магнитный поток. Контур с током в магнитном поле. | |
28 | 5 | Тема 5.1. (продолжение) 5.1.5. Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности Явление самоиндукции при замыкании и размыкании электрической цепи. Магнитная энергия тока. Плотность энергии магнитного поля. | |
29 | 5 | Тема 5.1. (продолжение) 5.1.6 Магнитное поле в веществе. Длинный соленоид с магнетиком. Намагничивание вещества. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля Магнитная проницаемость. | |
30 | 5 | Тема 5.1. (продолжение) 5.1.7. Основные уравнения магнетостатики в веществе. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. Плотность энергии магнитного поля в веществе. | |
31 | 5 | Тема 5.2. Электромагнитное поле 5.2.1. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах 5.2.2. Принцип относительности в электродинамике. | |
32 | 5 | Тема 5.3. Электромагнитные колебания и волны 5.3.1. Колебательный контур. Собственные электромагнитные колебания. Затухающие и вынужденные электромагнитные колебания. Случай резонанса. 5.3.2. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Закон сохранения энергии для электромагнитного поля. Плотность энергии электромагнитного поля. Плотность потока энергии электромагнитного поля. | |
33 | 6 | Тема 6.1. Интерференция волн 6.1.1. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция плоских монохроматических световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. 6.1.2. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона. Полосы равной толщины и равного наклона. | |
34 | 6 | Тема 6.2. Дифракция света 6.2.1. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на круглом отверстии, прямой щели и на множестве параллельных щелей. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Разрешающая способность спектральных приборов. | |
35 | 6 | Тема 6.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом 6.3.1. Модель среды с дисперсией. Показатель преломления. Нормальная и аномальная дисперсии. Групповая скорость. Поглощение волн. Поведение волн на границе раздела двух сред. | |
36 | 6 | Тема 6.3. (продолжение) 6.3.2. Поляризация. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Анизотропные среды. Поляризация при двойном лучепреломлении. Призма Николя. Элементы кристаллооптики. Электрооптические и магнитооптические явления. Эффект Керра. Эффект Фарадея. | |
Итого за 2 семестр | |||
37 | 7 | Семестр 3 Тема 7.1. Тепловое излучение 7.1.1. Тепловое излучение абсолютно черного тела. Противоречия классической физики. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. 7.1.2. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка. Тема 7.2. Фотоны 7.2.1. Энергия и импульс световых квантов. Внешний фотоэффект и его законы. Формула Эйнштейна для фотоэлектрического эффекта. Квантовое и волновое объяснение давления света. Эффект Комптона. Масса и импульс фотона. | |
38 | 7 | Тема 7.3. Корпускулярно-волновой дуализм 7.3.1. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Микрочастица в однощелевом интерферометре. Соотношение неопределенностей как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Наборы одновременно измеримых величин. Волновая функция и ее статистический смысл. Тема 7.4. Уравнение Шредингера 7.4.1. Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Стационарные состояния. | |
39 | 7 | Тема 7.4. (продолжение) 7.4.2. Принцип причинности в квантовой механике. Движение свободной частицы. Частица в одномерной и трехмерной потенциальных ямах. 7.4.3. Квантование энергии и импульса частицы. Прохождение частицы над и под потенциальным барьером. Туннельный эффект. Гармонический осциллятор. Принцип соответствия Бора. | |
40 | 7 | Тема 7.5. Теория атома водорода по Бору 7.5.1. Экспериментальное обоснование основных идей квантовой механики. Линейчатые спектры атомов. Правило частот Бора. Принцип соответствия. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору. | |
41 | 7 | Тема 7.6. Атом 7.6.1. Частица в сферически симметричном поле. Водородоподобные атомы. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода. 7.6.2. Магнитный момент атома. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Эффект Зеемана. ЭПР. | |
42 | 8 | Тема 8.1. Элементы квантовой статистики 8.1.1. Статистическое описание квантовой системы, различие между квантомеханической и статистической вероятностями. Симметрия волной функции многих одинаковых частиц. Квантовые идеальные газы: распределение Бозе и Ферми. 8.1.2. Конденсированное состояние. Строение кристаллов. Точечные дефекты в кристаллах. Акустические и оптические колебания кристаллической решетки. Комбинационное рассеяние. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах. | |
43 | 8 | Тема 8.1. (продолжение) 8.1.3. Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный Ферми-газ в металле. Электронная теплоемкость. 8.1.4. Элементы зонной теории кристаллов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. Элементы зонной теории кристаллов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. | |
44 | 8 | Тема 8.1. (продолжение) 8.1.4. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники 8.1.5. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Сверхпроводимость 1 и 2 рода. Высокотемпературная и сверхпроводимость. Захват и квантование магнитного потока. Эффект Джозефсона. 8.1.6. Магнетики. Пара-, диа-, ферро - и антиферромагнетики. Квантовая теория ферромагнетизма. Доменная структура | |
45 | 9 | Тема 9.1. Атомное ядро 9.1.1. Строение атомных ядер. Ядерные реакции. Радиоактивные превращения атомных ядер. Цепная реакция деления. Термоядерный реактор. Термоядерный синтез. Тема 9.2. Современная картина мира 9.2.2. Вещество и поле. Атомно-молекулярное строение вещества. Атомное ядро. Кварки. Элементарные частицы: лептоны, адроны. Сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействие. Иерархия взаимодействий. О единых теориях материи. Физическая картина мира как философская категория. | |
Итого за 3 семестр | |||
Всего: | 18 |
Практические занятия
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 |
