ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Томский государственный педагогический университет»
(ТГПУ)
«УТВЕРЖДАЮ»
Декан физико-математического факультета
______________
«_____» ______________ 200__г.
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Элементарная физика
ФТД. 02
специальность Физика
направление 032200 (050203.65)
Пояснительная записка.
Данная программа разработана для студентов I, II курса физико–математического факультета для повторения школьного курса физики, формирования представления об основных подходах и способах решения физических задач.
1. Цель и задачи дисциплины
Цель дисциплины – актуализация знаний по школьному курсу физики, создание базы для изучения курса общей физики, ознакомление с физическим практикумом по решению задач.
Задачи изучения дисциплины:
- формирование базовых знаний по физике (предусмотренных школьной программой);
- формирование умения применять знания при решении физических задач;
- формирование умения самостоятельной работы с источниками информации.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
Студенты, завершившие изучение дисциплины «Элементарная физика», должны знать:
- основные законы школьного курса физики;
- иметь представление о процессах и явлениях школьного курса физики;
- вклад российских ученых в развитие науки и техники;
Уметь:
- описывать и объяснять физические явления и свойства тел;
- описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;
- приводить примеры, показывающие, что физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы;
- приводить примеры практического использования физических знаний;
- воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию;
- применять полученные знания для решения физических задач.
3. Объем дисциплины и виды учебной работы
Вид учебной работы | Всего часов | Семестры | |||
I | II | III | IV | ||
Общая трудоемкость дисциплины | 144 | 36 | 36 | 36 | 36 |
Аудиторные занятия | |||||
Лекции | |||||
Практические занятия (ПЗ) | 144 | 36 | 36 | 36 | 36 |
Семинары (С) | |||||
Лабораторные работы (ЛР) | |||||
И (или) другие виды аудиторных занятий | |||||
Самостоятельная работа | |||||
Курсовой проект (работа) | |||||
Расчетно-графические работы | |||||
Реферат | |||||
И (или) другие виды самостоятельной работы | |||||
Вид итогового контроля: Экзамен, зачет | зачет | зачет | зачет | зачет |
4. Содержание дисциплины
4.1 Разделы дисциплины и виды занятий (Тематический план):
№ п/п | Раздел дисциплины | Лекции | Практичес кие занятия | Лабора торные занятия |
1 | Строение вещества | 2 | ||
2 | Взаимодействие тел | 4 | ||
3 | Давление твердых тел, жидкостей и газов | 8 | ||
4 | Механическая работа, мощность. Простые механизмы. Энергия. | 6 | ||
5 | Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества. | 8 | ||
6 | Электрические явления. | 6 | ||
7 | Электромагнитные явления. | 4 | ||
8 | Световые явления. | 6 | ||
9 | Механические колебания и волны. Звук. | 6 | ||
10 | Механика | 18 | ||
11 | Молекулярная физика. | 18 | ||
12 | Электродинамика | 34 | ||
13 | Электромагнитное излучение | 16 | ||
14 | Физика высоких энергий | 8 | ||
Всего часов: | 144 |
4.2. Содержание разделов дисциплины
1. Строение вещества. Молекулы. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Взаимодействие молекул. Три состояния вещества..
2. Взаимодействие тел. Механическое движение. Равномерное и неравномерное движение. Скорость. Расчет пути и времени движения. Инерция. Масса тела. Плотность вещества. Сила. Явление тяготения. Закон Гука. Вес тела. Динамометр. Сложение сил. Сила трения.
3. Давление твердых тел, жидкостей и газов. Давление. Способы увеличения и уменьшения давления. Передача давления жидкостями и газами. Закон Паскаля. Расчет давления на дно и стенки сосуда. Сообщающиеся сосуды. Атмосферное давление. Барометры. Манометры. Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс. Давление жидкости и газа на погруженное в них тело. Сила Архимеда. Плавание тел. Воздухоплавание.
4. Работа и мощность. Простые механизмы. Энергия. Механическая работа. Мощность. Простые механизмы. Рычаги. Момент силы. «Золотое правило» механики. КПД механизма. Потенциальная и кинетическая энергия. Превращение механической энергии.
5. Тепловые явления. Изменение агрегатных состояний вещества. Тепловое движение. Температура. Внутренняя энергия. Теплопроводность. Конвекция. Излучение. Количество теплоты. Удельная теплоемкость. Удельная теплота сгорания топлива. Закон сохранения и превращения энергии в механических и тепловых процессах. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления. Испарение. Кипение. Влажность воздуха. Удельная теплота парообразования и конденсации. Работа пара и газа при расширении. ДВС. Паровая турбина. КПД теплового двигателя.
6. Электрические явления. Электризация. Взаимодействие заряженных тел. Проводники и диэлектрики. Электрон. Строение атомов. Электрический ток. Электрическая цепь. Действия электрического тока. Сила тока. Напряжение. Сопротивление. Закон Ома для участка цепи. Расчет сопротивления проводника. Реостаты. Последовательное и параллельное соединение проводников. Работа и мощность электрического тока. Нагревание проводников электрическим током. Лампа накаливания. Короткое замыкание. Предохранители.
7. Электромагнитные явления. Магнитное поле. Магнитное поле катушки с током. Электромагниты. Постоянные магниты. Магнитное поле Земли. Действие магнитного поля на проводник с током.
8. Световые явления. Источники света. Распространение света. Законы отражения света. Плоское зеркало. Преломление света. Линзы. Изображения, даваемые линзой. Оптическая сила линзы. Глаз. Исправление дефектов глаза (близорукость, дальнозоркость).
9. Механические колебания и волны. Звук. Колебательное движение. Колебания: свободные, вынужденные, затухающие, гармонические. Резонанс. Распространение колебаний в среде. Волны. Продольные и поперечные волны. Высота, тембр, громкость звука. Звуковые колебания. Распространение звука. Звуковой резонанс. Ультразвук, инфразвук. Интерференция звука.
10. Механика. Перемещение. Скорость. Ускорение. Прямолинейное движение с постоянным ускорением. Свободное падение тел. Баллистическое движение. Кинематика периодического движения. Законы Ньютона. Сила упругости. Сила трения. Сила тяжести. Применение законов Ньютона. Закон сохранения импульса. Работа силы. Потенциальная и кинетическая энергия. Мощность. Закон сохранения механической энергии Динамика свободных колебаний. Колебательная система. Резонанс. СТО.
11. Молекулярная физика. Молекулярная структура вещества. МКТ идеального газа. Основное уравнение МКТ. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Изопроцессы. Работа газа при изопроцессах. Первый закон термодинамики. Тепловые двигатели. Второй закон термодинамики. Испарение. Конденсация. Насыщенный пар. Кипение жидкости. Поверхностное натяжение. Смачивание. Капиллярность. Структура твердых тел. Кристаллическая решетка. Механические свойства твердых тел. Распространение волн в упругой среде. Периодические, стоячие, звуковые волны.
12. Электродинамика. Электризация тел. Закон Кулона. Равновесие статических зарядов. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции электростатических полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал. Диэлектрики и проводники в электростатическом поле. Конденсаторы. Электроемкость. Электрический ток. Источник тока. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление проводника. Сверхпроводимость. Закон Ома для замкнутой цепи. Закон Джоуля – Ленца. Передача мощности электрического тока от источника к потребителю. Электрический ток в растворах и расплавах электролитов. Магнитное взаимодействие. Действие магнитного поля на проводник с током. Действие магнитного поля на движущиеся заряженные частицы. Масс-спектрограф. Циклотрон. Взаимодействие электрических токов. Магнитный поток. Энергия магнитного поля тока. Ферромагнетизм. ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле. Электромагнитная индукция. Генерирование переменного электрического тока. Векторные диаграммы для описания переменных токов и напряжений. Резистор, конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока. Колебательный контур в цепи переменного тока. Полупроводники.
13. Электромагнитное излучение. Электромагнитные волны. Распространение волн. Спектр электромагнитных волн. Радио - и СВЧ-волны в средствах связи. Радиотелефонная связь. Принцип Гюйгенса. Отражение и преломление волн. Дисперсия света. Линзы. Оптическая сила системы двух линз. Оптические приборы. Интерференция волн. Интерференция света. Дифракция света. Дифракционная решетка. Тепловое излучение. Фотоэффект. Корпускулярно-волновой дуализм. Строение атома. Поглощение и излучение света атомом. Лазер.
14. Физика высоких энергий. Состав атомного ядра. Естественная и искусственная радиоактивность. Ядерная энергетика. Термоядерный синтез. Биологическое действие радиоактивных излучений. Элементарные частицы.
5. Лабораторный практикум
Не предусмотрен.
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
6.1 Рекомендуемая литература:
а) основная литература
1.Мякишев, . 10 класс : Учебник для общеобразовательных учреждений / , , . - 12-е изд. - М. : Просвещение, 2004. – 335 с.
2.Мякишев, . 11 класс : Учебник для общеобразовательных учреждений / , . - 12-е изд. - М. : Просвещение, 2004. – 335 с.
б) дополнительная литература
1.Аржаник, . Сборник олимпиадных задач : учебное пособие / ; - Томск : издательство ТГПУ, 2007. - 97 с.
2.Рымкевич, . 10-11 классы [задачник] : пособие для общеобразовательных учреждений / . - 8-е изд., стереотип. - М. : Дрофа, 2004. - 188 с.
3.Червонный, : решение физических задач : учебно-методическое пособие для абитуриентов / . – Томск : издательство ТГПУ, 2006. – 115 с.
4.Элементарная физика : учебно-методическое пособие для подготовки к вступительным испытаниям / . – Томск : Издательство ТГПУ, 2006. – 142 с.
6.2 Средства обеспечения освоения дисциплины
·Контрольно-измерительные материалы в виде заданий, тестов.
·Библиотечный фонд ТГПУ; библиотечный фонд кабинета методики преподавания физики (учебники для общеобразовательных учебных заведений разных авторов, сборники задач разного уровня сложности).
7. Материально – техническое обеспечение дисциплины.
Технические средства обучения (компьютер, проектор).
8. Методические рекомендации по организации изучения дисциплины.
8.1. Методические рекомендации преподавателю.
·Организовать подготовку конспектов студентов к занятиям по рекомендуемой литературе.
·В начале занятия организовать краткий опрос, обсуждение материала.
·При решении задач использовать сочетание фронтальной, групповой видов работ.
·В течение семестра организовать контроль знаний студентов.
8.2. Методические указания для студентов.
Студентам предлагается использовать рекомендованную литературу для более прочного усвоения учебного материала, изложенного в лекциях, а также для изучения материала, запланированного для самостоятельной работы. Студентам необходимо выполнить индивидуальные задания по основным темам курса, оценки за которые учитываются при выставлении зачета. Выполнение заданий, вынесенных на самостоятельную работу, проверяются преподавателем в течении семестра, по ним выставляются оценки, которые учитываются при выставлении зачета.
Перечень примерных контрольных вопросов и заданий для самостоятельной работы
1. Строение вещества. Агрегатные состояния вещества.
2. Барометры, манометры. Поршневой жидкостный насос, гидравлический пресс.
3. Температура. Тепловое движение.
4. Основные положения МКТ. Масса и размеры молекул. Количество вещества.
5. Невозможность создания вечного двигателя.
6. Необратимость процессов в природе.
7. Тепловые двигатели.
8. Испарение и конденсация. Насыщенный пар.
9. Кипение. Зависимость температуры кипения от давления.
10. Влажность воздуха и ее измерение.
11. Поверхностное натяжение.
12. Смачивание и несмачивание.
13. Капиллярные явления в природе, быту и технике.
14. Структура твердых тел. Типы кристаллов.
15. Электризация тел. Свойства электрического заряда. Объяснение электризации тел. Проводники и диэлектрики.
16. Электрическое поле. Свойства электрического поля. Электрическая сила. Силовые линии электрического поля.
17. Электромагнитное взаимодействие.
18. Электрический ток. Действие электрического тока на человека. Источники тока. Действия электрического тока.
19. Электромагниты и их применение.
20. Постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов. Магнитное поле земли.
21. Масс-спектрограф. Циклотрон.
22. Ферромагнетизм.
23. Свет. Источники света. Распространение света. Глаз и зрение. Близорукость и дальнозоркость. Оптические приборы.
24. Баллистическое движение.
25. Явление тяготения.
26. Реактивное движение. Космические разработки.
27. Радио - и СВЧ-волны в средствах связи. Радиотелефонная связь.
28. Радиоактивность. Ядерная энергетика. Биологическое действие радиоактивных излучений.
Примерный перечень вопросов к зачету
1. Движение тела под действием силы тяжести: тело движется по вертикали.
2. Движение тела под действием силы тяжести: начальная скорость тела направлена под углом к горизонту.
3. Движение тела под действием нескольких сил.
4. Движение связанных тел.
5. Закон сохранения импульса.
6. Закон сохранения полной механической энергии.
7. Работа силы (тяжести, трения, упругости).
8. Мощность. КПД.
9. Механические колебания.
10. Механические волны.
11. Давление твердых тел, жидкостей и газов.
12. Идеальный газ. Основное уравнение МКТ.
13. Зависимость давления газа от концентрации и температуры. Энергия теплового движения молекул.
14. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы.
15. Внутренняя энергия идеального газа.
16. Работа газа.
17. Количество теплоты.
18. Первый и второй законы термодинамики. Адиабатный процесс.
19. Закон Кулона (в вакууме и в среде). Диэлектрическая проницаемость среды.
20. Сила тока. Зависимость силы тока от скорости направленного движения частиц. Электрическое напряжение. Электрическое сопротивление проводников. Удельное сопротивление.
21. Закон Ома для участка электрической цепи и для полной цепи. ЭДС. Сторонние силы.
22. Последовательное, параллельное и смешанное соединение проводников.
23. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца.
24. Магнитное поле и его графическое изображение. Магнитное поле прямого тока. Магнитное поле катушки с током. Однородное и неоднородное магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Правило буравчика, правило правой руки.
25. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Правило левой руки. Электроизмерительные приборы.
26. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Правило левой руки.
27. Магнитный поток. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.
28. Электромагнитные волны.
29. Законы света. Плоское зеркало.
30. Линзы. Изображения, даваемые линзой. Оптическая сила линзы.
31. Ядерные реакции.
Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению 032200 (050203.65) Физика.
Программу составили:
к. п.н., старший преподаватель кафедры общей физики ______________
старший преподаватель кафедры общей физики _____________
Программа по элементарной физике утверждена на заседании кафедры общей физики протокол №___ от «___»________200___г.
Зав. кафедрой общей физики _________________
Программа дисциплины одобрена методической комиссией физико - математического факультета ТГПУ.
Председатель методической комиссии
физико – математического факультета ________________
Согласовано:
Декан физико - математического факультета _____________
