Физика (стр. 1 )

1. Цели освоения дисциплины

Основной целью курса является изучение основных законов природы, свойств видов материи, основных законов ее движения и преобразования. Это позволит студентам сформировать совокупность базовых научных знаний, составляющих основной фундамент инженерного образования. Более осознано изучать специальные дисциплины. Этому способствуют практические и лабораторные занятия, на которых студенты приобретают опыт не только рассчитывать параметры физических процессов, но и оценивать их на основе современных достижений измерительной и вычислительной техники.

2. Место дисциплины в структуре ООП

Дисциплина «Физика» входит в базовую часть Б2.Б.3 основной образовательной программы.

2.1. Перечень разделов дисциплин, усвоение которых необходимо для

изучения курса физики

Математика: действия с векторами, разложение функции в ряды Тэйлора и Маклорена, производная функции одной и многих переменных, интегрирование, методы решения дифференциальных уравнений.

Информатика: работа с текстовыми редакторами, электронными таблицами, умение представлять функции в Excel.

2.2. Дисциплины, для которых освоение дисциплины «Физика» необходимо

как предшествующее

Физика твердого тела, механика, гидрогазодинамика, теплофизика, электроника и электротехника, теория горения и взрыва и др.

3. Компетенции, формируемые у обучающегося в результате освоения

дисциплины «Физика»

Освоение дисциплины «Физика» ставит целью формирование у студентов следующих компетенций:

– общекультурных:

- способностью к познавательной деятельности (ОК-10);

- способностью использовать законы и методы математики, естественных, гуманитарных и экономических наук при решении профессиональных задач (ОК-11);

- способностью использования основных программ средств, умением пользоваться глобальными информационными ресурсами, владением современными средствами телекоммуникаций, способностью использовать навыки работы с информацией из различных источников для решения профессиональных и социальных задач (ОК-13).

В результате освоения дисциплины «Физика» обучающийся должен:

– знать:

- основные законы механики, молекулярной физики и термодинамики, электростатики и электромагнетизма, волновой и квантовой оптики, ядерной физики и элементарных частиц;

- физический смысл и математическое изображение основных физических законов;

– уметь:

- анализировать физические явления, происходящие в природе и различных устройствах;

- выполнять необходимые расчеты и определять параметры процессов;

– владеть:

- современными методами решения физических задач и измерения параметров различных процессов в технических устройствах и системах.

4. Структура и содержание дисциплины «Физика»

Общая трудоемкость дисциплины составляет 12 зачетных единиц, 432 часа.

Одна зачетная единица составляет 36 часов, экзамены по 54 часа.

4.1. Лекционные занятия (48 часов)

I семестр

Неделя семестра	Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание	Объем в часах/ЗЕ
1, 2	1. Механика 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. 1.1.1. Структура и задачи курса физики. Механическое движение. Системы отсчета, траектория, длина пути и вектор перемещения. Скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Поступательное и вращательное движение твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. [1, 2, 6] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
3, 4	1.2. Динамика. 1.2.1. Динамика поступательного движения. Инерциальные системы отсчета. Понятие массы и силы. Законы Ньютона. Центр масс системы. Теорема о его движении. Основное уравнение динамики поступательного движения тела. Закон сохранения импульса. (Мультимедийная презентация) [1, 2, 6]	2/0,0555
5, 6	1.2.2. Динамика вращательного движения. Момент силы относительно точки и оси. Момент импульса точки относительно неподвижного центра и твердого тела относительно начала координат. Момент инерции твердого тела. Вычисление. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса [1, 2, 3, 6]	2/0,0555
7, 8	1.3. Энергия и работа. Механика твердого тела и жидкостей. 1.3.1. Консервативные и диссипативные силы. Элементарная работа. Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения. Потенциальная энергия. Закон сохранения и превращения энергии в механике. (Мультимедийная презентация) [1, 2, 3, 6] 1.3.2. Деформации и напряжения. Закон Гука. 1.3.3. Теоремы неразрывности и Бернулли. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса.	2/0,0555
9, 10	1.4. Специальная теория относительности. 1.4.1. Принципы относительности Галилея и Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия: длина отрезка и длительность событий в различных системах отсчета. Закон сложения скоростей. Релятивистское выражение импульса и кинетической энергии. [1, 3] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
11, 12	2. Термодинамика 2.1. Термодинамический метод исследований. 2.1.1. Термодинамические параметры. Уравнение состояния идеального газа и Ван-дер-Ваальса. I начало термодинамики. Теплоемкость. Термодинамические процессы идеального газа. II начало термодинамики. Статистический смысл. Цикл Карно. КПД цикла. (Мультимедийная презентация) [2]	2/0,0555
13, 14	3. Молекулярно-кинетическая теория 3.1. Основное уравнение МКТ газов. 3.2. Распределения Максвелла и Больцмана. Явления переноса. Экспериментальное доказательство распределения молекул по скоростям. [2] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
15, 16	4. Электростатика и электромагнетизм 4.1. Теорема Остроградского – Гаусса. 4.1.1. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Поток вектора напряженности электростатического поля. (Мультимедийная презентация) [4]	2/0,0555
Итого в I семестре:	16/0,444

II семестр

Неделя семестра	Раздел дисциплины, темы лекций и их содержание	Объем в часах /ЗЕ
1, 2	4.2.1. Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектриков. Объемные и поверхностные заряды. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. (В интерактивной форме) [3, 4]	2/0,0555
3, 4	4.3. Постоянный электрический ток. ЭДС. Обобщенный закон Ома. 4.3.1. Классическая теория электропроводности металлов. Сторонние электродвижущие силы. Законы Ома и Джоуля – Ленца в дифференциальной форме. [3, 4, 6]	2/0,0555
5, 6	4.3.2. Магнитное поле. Индукция магнитного поля. Сила Лоренца. Закон Ампера. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. (Мультимедийная презентация) [3, 4, 8] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
7, 8	4.3.3. Методы расчета магнитных полей. Закон Био – Савара – Лапласа. Магнитное поле в веществе. Напряженность магнитного поля. Диа-, пара - и ферромагнетики. Домены. Магнитострикция. Эффект Баркгаузена. [6]	2/0,0555
9, 10	4.3.4. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции. Самоиндукция, индуктивность. [3, 8]	2/0,0555
11, 12	5. Физика колебаний и волн 5.1. Механические и электромагнитные колебания. 5.1.1. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Физический маятник. Способы изображения гармонических колебаний. Сложение. Биения. Вынужденные и затухающие колебания. Электрический колебательный контур. [3, 4]	2/0,0555
13, 14	5.2. Волны 5.2.1. Продольные и поперечные волны. Уравнение плоской волны. Фазовая и групповая скорость. Дисперсия скорости и эффект Доплера. Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн. Вектор Умова – Пойтинга. [3, 5]	2/0,0555
15, 16	5.2.2. Волновая оптика Интерференция волн. Способы получения когерентных световых волн. Условия максимума и минимума. Дифракция света. Метод Гюйгенса – Френеля. Зоны Френеля. Глография. [3, 5]	2/0,0555
	Итого за II семестр:	16/0,4444
III семестр
1, 2	6. Квантовая физика 6.1. Тепловое излучение 6.1.1. Абсолютно черное тело. Законы Кирхгофа, Вина и Стефана – Больцмана. 6.1.2. Формула Планка. [3, 5] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
3, 4	6.2. Фотоэффект 6.2.1. Законы внешнего и внутреннего фотоэффекта. Фотодиод и фотосопротивление Практическое применение. 6.2.2. Эффект Комптона [3, 5] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
5, 6	7. Элементы квантовой механики 7.1. Волновые свойства частиц. 7.1.1. Волны де Бройля. Экспериментальное подтверждение волновых свойств частиц. Фазовая и групповая скорости волн де Бройля. 7.1.2. Волновая функция и требования, предъявляемые к ней. Уравнение Шредингера. Решение временного уравнения Шредингера. [5]	2/0,0555
7, 8	7.2. Решение стационарного уравнения Шредингера. 7.2.1. Решение для свободной частицы. 7.2.2. Решение для частицы в потенциальной яме. Туннельный эффект. 7.2.3. Решение для электрона в атоме водорода. Сопоставление с классическими решениями. [5]	2/0,0555
9, 10	8. Элементы современной теории атомов и молекул 8.1. Атом и его строение 8.1.1. Линейчатый спектр атома водорода. Спектральные серии. Постулаты Бора. Кинетическая, потенциальная и полная энергия электрона в атоме водорода. Главное квантовое число. Орбитальное и магнитное квантовые числа. Спин. [5] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
11, 12	9. Зонная теория твердых тел 9.1. Энергетические зоны в кристалле. 9.1.1. Валентная, запрещенная и зона проводимости в твердом теле. Уровень Ферми. Металлы, диэлектрики и полупроводники. 9.1.3. Квантовая теория электропроводности металлов. 9.1.4. Собственная, примесная и фотопроводимость. 9.2. Сверхпроводимость. Эффект Джозефсона. Практическое применение. [5] Мультимедийная презентация.	2/0,0555
13, 14	10. Атомное ядро 10.1. Строение атомного ядра. 10.1.1. Модели: капельная, оболочечная. 10.2. Радиоактивность. 10.2.1. Законы. Естественная и искусственная радиоактивность. 10.2.2. Энергия связи. Реакции деления и синтеза. [5]	2/0,0555
15, 16	11. Элементарные частицы 11.1. Классификация элементарных частиц. 11.2. Фундаментальные взвимодействия. 11.2.1. Переносчики и участники. 11.3. Бозоны, адроны и кварки. (Мультимедийная презентация) [5]	2/0,0555
Итого в III семестре:	16/0,444
Всего:	48/1,3333

4.2. Лабораторные занятия (48 часов)