МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Алтайская государственная академия образования имени »
(ФГБОУ ВПО «АГАО»)
Физико-математический факультет
Кафедра физики
ПРИНЯТО Ученым советом Протокол № 10 от «27» июня 2011 г. | УТВЕРЖДАЮ Первый проректор ______________ «28» июня 2011 г. |
ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
ЕН. Ф.03 ФИЗИКА
Специальности 050201.65 Математика с дополнительной специальностью
Информатика
Квалификация выпускника учитель математики и информатики
Форма обучения очная
Составитель: д. пед. н., профессор,
______________
Бийск 2011
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по специальности 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Информатика (утвержден 31 января 2005 г. № 000) и учебного плана по специальности 050201.65 Математика с дополнительной специальностью Информатика, утвержденного Ученым советом ФГБОУ ВПО «АГАО» (от 01.01.2001, протокол № 8).
Распределение по семестрам
Номер семестра | Учебные занятия | Число курсовых проектов (работ), расчетных заданий | Форма итоговой аттестации (зачет, экзамен) | ||||||
Общий объем | в том числе | ||||||||
аудиторные | КСР | С. Р. | |||||||
всего | из них | ||||||||
лекции | лабор. | практ. | |||||||
3 | 144 | 72 | 36 | 18 | 18 | 2 | 70 | - | Зачет |
4 | 180 | 90 | 36 | 18 | 36 | 3 | 87 | Экзамен | |
Всего | 324 | 162 | 72 | 36 | 54 | 5 | 157 | - | Экзамен |
ЕН. Ф.03 Физика
Физические основы механики; колебания и волны; молекулярная физика и термодинамика; электричество и магнетизм; оптика; атомная и ядерная физика; физический практикум.
Программа обсуждена на заседании кафедры физики
Протокол № 10 от «16» мая 2010 г.
Зав. кафедрой _____________________
1. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
1.1. Целью дисциплины является знакомство студентов с содержанием и методами науки физики
1.2. Задачи изучения дисциплины
- формирование у будущего учителя математики и информатики систематизированных знаний в области физики, ее теоретических и экспериментальных основ (на материале раздела «механика»). формирование научного мировоззрения и современной физической картины мира. овладение умениями проводить наблюдения, планировать и выполнять эксперименты, применять физические знания для объяснения явлений в природе, быту, технике. развитие познавательных интересов, интеллектуальных и познавательных способностей на основе овладения методами научного познания, умения использовать различные источники информации. воспитание убежденности в познаваемости мира, в возможности использования достижений физики во благо общества, в необходимости рационального природопользования и охраны окружающей среды.
1.3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студенты должны знать основные физические понятия, законы, принципы, их физический смысл.
В результате изучения дисциплины студенты должны уметь:
- описывать и объяснять физические явления; решать типовые задачи на применение физических знаний и анализировать результаты их решения; планировать и осуществлять физический эксперимент, обрабатывать полученные данные с применением компьютера, формулировать выводы; использовать полученные знания и умения для самостоятельного изучения научных дисциплин, в основе которых используются физические знания.
Дисциплина ориентирует будущих учителей математики на учебно-воспитательную, научно-методическую и культурно-просветительную профессиональную деятельность в системе образования. Ее изучение способствует решению следующих типовых задач профессиональной деятельности.
В области учебно-воспитательной:
- осуществление процесса обучения в соответствии с образовательной программой; планирование и проведение учебных занятий с учетом специфики тем и разделов программы и в соответствии с учебным планом; использование современных научно обоснованных приемов, методов и средств обучения; использование технических средств обучения, информационных и компьютерных технологий; применение современных средств оценивания результатов обучения.
В области научно-методической:
- выполнение научно-методической работы, участие в работе научно-методических объединений; анализ собственной деятельности с целью ее совершенствования и повышения своей квалификации.
В области культурно-просветительной:
- формирование общей культуры учащихся.
1.4. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо студентам для изучения данной дисциплины: элементарная математика, элементарная физика, высшая математика (векторный анализ, элементы дифференциального и интегрального исчисления).
2. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
2.1. ЛЕКЦИИ (36 часов)
Тема 1 (6 часов), лекции № 1,2,3.
Физические основы механики. Кинематика поступательного и вращательного движения.
Содержание темы:
Механическое движение. Система отсчета. Векторы и действия с ними (сложение, вычитание, умножение на скаляр, скалярное произведение, дифференцирование). Кинематика поступательного движения. Путь, перемещение, скорость и ускорение (нормальное, тангенциальное, полное). Равномерное и равнопеременное движение. Криволинейное движение. Кинематика вращательного движения. Понятие аксиального вектора. Угловые кинематические величины (перемещение, скорость, ускорение). Связь между угловыми и линейными кинематическими величинами.
Тема 2 (4 часа), лекция № 4,5.
Динамика материальной точки. Силы в природе.
Содержание темы:
Принцип относительности. Преобразования Галилея. Законы Ньютона. Понятия инерциальной системы отсчета, массы, силы, импульса. Закон сохранения импульса. Принцип реактивного движения. Понятие центра масс. Виды фундаментальных взаимодействий. Силы в природе (сила тяжести, вес, сила упругости, сила трения).
Тема 3 (2 часа), лекция № 6
Работа и энергия.
Содержание темы:
Понятия работы, мощности и энергии. Два вида механической энергии (потенциальная и кинетическая). Закон сохранения и превращения механической энергии.
Тема 4 (2 часа), лекция № 7
Механика твердого тела
Содержание темы:
Момент инерции. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Условия равновесия тела.
Тема 5 (2 часа), лекция № 8
Механика жидкостей и газов.
Содержание темы:
Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Уравнение неразрывного потока. Уравнение Бернулли. Вязкая жидкость. Ламинарное и турбулентное течение.
Тема 6 (2 часа), лекция № 9
Колебания и волны.
Содержание темы:
Колебания и волны. Гармонические колебания. Сила и энергия при гармонических колебаниях. Сложение колебаний. Уравнение плоской волны.
Тема 7 (6 часов), лекции № 10-12
Уравнение состояния идеального газа.
Содержание темы:
Предмет методы молекулярной физики и термодинамики. Характеристики атомов и молекул. Понятие об идеальном газе. Основное уравнение МКТ газов. Понятие о температуре. Температурные шкалы. Уравнение состояния идеального газа. Частные газовые законы.
Тема 8 (2 часа), лекция № 13
Теория теплоемкости идеального газа.
Содержание темы:
Понятие о степенях свободы в механике. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы молекулы. Работа, совершаемая газом при изменении объема. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики. Теплоемкость идеального газа. Теплоемкость реальных газов. Адиабатный и политропический процессы.
Тема 9 (2 часа), лекция № 14
Ван-дер-Ваальсовская модель газа.
Содержание темы:
Ван-дер-Ваальсовская модель газа.
Тема 10 (8 часов), лекция № 15-16
Статистические распределения.
Содержание темы:
Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Определение Перреном числа Авогадро. Распределение Максвелла.
Тема 11 (6 часов), лекции № 17-18
Второе начало термодинамики.
Содержание темы:
Обратимые и необратимые процессы. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики. Тепловые и холодильные машины. Понятие об энтропии. Статистический смысл второго закона термодинамики. Гипотеза о «тепловой смерти» вселенной.
Тема 12 (4 часа), лекция № 19,20.
Электричество и магнетизм. Электростатика.
Содержание темы:
Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение к расчету вектора напряженности поля однородно заряженной пластины, двух параллельных пластин и нити. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Работа сил электростатического поля, его потенциал, связь между напряженностью и потенциалом. Электроемкость и взаимная электроемкость. Конденсаторы и их соединения. Энергия электрического поля.
Тема 13 (2 часа), лекция № 21
Постоянный электрический ток.
Содержание темы:
Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Закон Джоуля Ленца. Работа и мощность в цепи постоянного тока.
Тема 14 (4 часа), лекция № 22, 23
Магнитные явления
Содержание темы:
Законы Био-Савара-Лапласа и Ампера. Сила Лоренца. Электромагнитная индукция. Энергия магнитного поля.
Тема 15 (4 часа), лекции № 24, 25
Переменный электрический ток.
Содержание темы:
Принцип получения синусоидальной ЭДС. Параметры переменного тока. Активное сопротивление, конденсатор и катушка индуктивности в цепи переменного тока. Изображение параметров переменного тока при помощи векторов. Закон Ома.
Тема 16 (6 часов), лекция № 26-28
Вводные понятия. Геометрическая оптика.
Содержание темы:
Развитие представлений о природе света. Понятие об электромагнитной волне. Шкала электромагнитных волн. Экспериментальное определение скорости света. Геометрическая оптика. Законы отражения и преломления света (вывод), явление полного внутреннего отражения. Формула сферического зеркала (вывод). Построение изображений в плоском, вогнутом и выпуклом зеркалах. Формула линзы. Построение изображения в тонких линзах. Глаз как оптическая система. Близорукость, дальнозоркость. Лупа. Принцип действия микроскопа и телескопа, их угловое увеличение.
Тема 17 (6 часов), лекции № 29-31
Волновая оптика.
Содержание темы:
Явление интерференции. Опыт Юнга. Оптическая длина пути. Разность хода. Интерферометры. Кольца Ньютона.
Явление дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Явление поляризации. Законы Малюса и Брюстера.
Квантовая природа света. Законы фотоэффекта.
Тема 18 (4 часа), лекция № 32, 33
Физика атома.
Содержание темы:
Строение атома. Опыты Резерфорда. Квантовые постулаты Бора. Сериальная формула. Современные представления о структуре атома
Тема 19 (6 часов), лекция № 34-36
Физика атомного ядра.
Содержание темы:
Состав и структура ядра. Энергия связи ядра. Ядерные и термоядерные реакции. Радиоактивность. Альфа-, бета-, гамма - излучения. Закон радиоактивного распада Методы регистрации ионизирующих излучений.
Цепная реакция деления. Ядерный реактор.
2.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ (54 часа)
Занятие 1 ( 2 часа)
Кинематика поступательного и вращательного движения.
Литература: [4], задачи №№ 1.2; 1.4; 1.6; 1.21;1.9; 1.10; 1.16; 1.17; 1.19; 1.21; 1.41; 1.42; 1.46; 1.49.
Занятие 2 ( 2 часа)
Динамика материальной точки. Силы в природе.
Литература: [4], задачи №№ Решение задач [1]: 2.4; 2.17; 2.20; 2.21; 2.22; 2.23;2.96; 2.99; 2.100; 2.129; 2.134.
Занятие 3 ( 2 часа)
Работа и энергия.
Литература: [4], задачи №№ 2.33; 2.38; 2.42; 2.45; 2.56; 2.64; 2.75; 2.78.
Занятие 4 ( 2 часа)
Механика твердого тела.
Литература: [4], задачи №№ 3.8; 3.9; 3.10; 3.13; 3.14; 3.17; 3.35.
Занятие 5 ( 2 часа)
Механика жидкостей и газов. Колебания и волны.
Литература: [4], задачи №№ 4.3; 4.4; 4.5; 4.14, 4.15, 12.1; 12.2; 12.4; 12.5; 12.6; 12.10; 12.16; 12.23; 12.49; 12.50; 12.67; 12.68; 12.69. Контрольная работа.
Занятие 6 ( 2 часа)
Уравнение состояния идеального газа.
Литература: [4], задачи №№ 5.5; 5.6; 5.13; 5.14; 5.15; 5.21; 5.26; 5.31.
Занятие 7 ( 2 часа)
Теория теплоемкости идеального газа.
Литература: [4], задачи №№ 5.34; 5.35; 5.36; 5.38; 5.41; 5.46; 5.50; 5.51;
5.152; 5.153; 5.155; 5.157; 5.158; 5.159.
Занятие 8 ( 2 часа)
Ван-дер-ваальсовская модель газа. Статистические распределения.
Литература: [4], задачи №№ 6.6; 6.8; 6.9; 6.14; 6.16; 6.17; 5.79; 5.80; 5.86; 5.93; 5.68; 5.69; 5.71.
Занятие 9 ( 2 часа)
Второе начало термодинамики.
Литература: [4], задачи №№ 5.178; 5.179; 5.180; 5.183; 5.184; 5.186; 5.198; 5.199; 5.200; 5.202;
Контрольная работа
Занятие 10,11 ( 4 часа)
Электростатика.
Литература: [4], задачи №№ 9.15; 9.18; 9.22; 9.23; 9.32; 9.34; 9.35; 9.37; 9.48; 9.57; 9.58; 9.59; 9.15; 9.62; 9.63; 9.81; 9.85; 9.86; 9.121; 9.124.
Занятие 12 ( 2 часа)
Постоянный электрический ток.
Литература: [4], задачи №№ 10.5; 10.6; 10.9; 10.12; 10.21; 10.25; 10.33; 10.34; 10.110; 10.112.
Занятие 13,14 ( 4 часа)
Магнитные явления.
Литература: [4], задачи №№ 11.4; 11.6; 11.13; 11.29; 11.33; 11.35; 11.36; 11.54; 11.62; 11.63; 11.68; 11.80; 11.82; 11.84; 11.86; 11.93.
Занятия 15, 16 ( 4 часа)
Переменный электрический ток.
Литература: [4], задачи №№ 14.18; 14.19; 14.20; 14.22; 14.24; 14.25; 14.26; 14.27.
Занятие 17 ( 2 часа)
Контрольная работа
Занятия 18-20 ( 6 часов)
Геометрическая оптика.
Литература: [4], задачи №№ 15.1; 15.2; 15.3; 15.4; 15.5; 15.12; 15.17; 15.19; 15.31; 15.34; 15.41; 15.42; 15.46; 15.48; 15.49; 15.51.
Занятия 21-23 ( 6 часов)
Волновая оптика.
Литература: [4], задачи №№ 16.5; 16.6; 16.7; 16.8; 16.14; 16.15; 16.25; 16.27; 16.38; 16.39; 16.40; 16.44; 16.48; 16.49; 16.54; 16.57; 16.58; 16.59; 16.61; 19.1; 19.5; 19.6; 19.7; 19.13; 19.17; 19.18; 19.19..
Занятие 24 ( 2 часа)
Физика атома.
Литература: [4], задачи №№ 20.1; 20.2; 20.4; 20.7; 20.8; 20.17; 20.24.
Занятия 25,26 ( 4 часа)
Физика атомного ядра.
Литература: [4], задачи №№ 21.1; 21.3; 21.6; 21.8; 21.13; 21.14; 22.1; 22.2; 22.5; 22.9; 22.10; 22.14; 22.16; 22.19; 22.37; 22.42.
Занятие 27 ( 2 часа)
Контрольная работа.
2.3. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ (36 часов)
Лабораторная работа 1 (4 часа)
Тема: Эксперимент как метод естественнонаучного познания.
Содержание темы: Существенные признаки экспериментального метода. Значение и место эксперимента в системе методов науки. Виды эксперимента (натурный, модельный). Элементы теории погрешностей измерений.
Лабораторные работы 2-5 (6 часов)
Раздел: Механика
1. Определение ускорения тела.
Приборы и материалы.
I вариант: тележка на магнитной подвеске, наклонная плоскость, секундомер, линейка, уровень.
II вариант: цилиндр, наклонная плоскость, секундомер, линейка, уровень.
2. Определение ускорения свободного падения.
Приборы и материалы: стальной шарик на нити, штатив с лапкой, секундомер, металлическая линейка, штангенциркуль.
3. Определение ускорения свободного падения.
Приборы и материалы: экспериментальная установка в сборе, включающая штатив, линейку, стальной шарик, подвешиваемый к электромагниту, ключ, электронный секундомер.
4. Изучение законов прямолинейного движения. Приборы и материалы: тележка на наклонной плоскости, блок, нить, секундомер, линейка, набор грузов.
5. Измерение модуля Юнга.
Приборы и материалы: проволока, блок, набор грузов, 2 длиннофокусных микроскопа, линейка.
6. Определение момента инерции методом трифилярного подвеса.
Приборы и материалы: трифилярный подвес, секундомер, штангенциркуль, линейка, цилиндрические образцы разных размеров.
7. Проверка закона равноускорнного движения и 2 закона Ньютона с помощью машины Атвуда.
Приборы и материалы: машина Атвуда, секундомер, набор грузов.
8. Определение плотности парафина. Приборы и материалы: кусок парафиновой свечи, мензурка, вода, (справочник).
Лабораторные работы 6-9 (6 часов)
Раздел: Молекулярная физика и термодинамика
1.Измерение атмосферного давления.
Приборы и материалы: две стеклянные трубки, пробка, резиновый шланг, линейка штатив, вода.
2. Определение молярной газовой постоянной методом откачки.
Приборы и оборудование: насос Комовского, манометр, весы электронные, колба с краном, барометр.
Определение молярной газовой постоянной методом изохорного нагревания.
Приборы и оборудование: Термостат, сосуд, U-образный водяной манометр.
3. Определение влажности воздуха.
Приборы и материалы: сосуд, шприц, U-образный водяной манометр.
4. Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме методом стоячих волн.
Приборы и принадлежности: стеклянная трубка с телефоном и микрофоном, звуковой генератор, осциллограф.
5. Выполнение компьютерного эксперимента по моделированию ван-дер-ваальсовского газа.
6. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкостей методом отрыва кольца.
Приборы и материалы: торсионные весы, металлическое кольцо, набор сосудов с растворами этилового спирта различных концентраций.
Лабораторные работы 10-14 (8 часов)
Раздел: Электродинамика
1. Выполнение имитационного эксперимента с использованием компьютерной программы» «Опыты Милликена».
2. Определение емкости конденсатора по результатам исследования зависимости напряжения на его обкладках от времени при его разряде.
Приборы и материалы: стабилизированный источник постоянного тока, магазин сопротивлений, авометр, секундомер.
3. Определение ЭДС и внутреннего сопротивления источника тока.
Приборы и материалы: стабилизированный источник постоянного тока, два магазина сопротивлений, авометр.
4. Исследование энергетических закономерностей функционирования цепи постоянного тока.
Приборы и материалы: стабилизированный источник постоянного тока, два магазина сопротивлений, авометр.
5. Определение температурного коэффициента сопротивления меди и константана.
Приборы и материалы: термостат, образцы, авометр.
6. Выполнение имитационного эксперимента с использованием компьютерной программы, моделирующей цепь переменного тока.
Лабораторные работы 15-17 (6 часа)
Раздел: Оптика.
Определение фокусных расстояний линз методом Бесселя. Приборы и материалы: оптическая скамья, линзы в оправе, источник света, линейка.2. Определение показателя преломления стекла с помощью микроскопа. Приборы и материалы: микроскоп, стеклянная пластинка, микрометр. 3. Определение показателей преломления жидкостей с помощью рефрактометра Аббе. Приборы и материалы: рефрактометр, пипетка, сосуды с жидкостями. Определение длины световой волны в опыте Юнга. Приборы и материалы: лазер, фольга, две швейных иглы, экран, линейка.5. Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки. Приборы и материалы: дифракционная решетка, источник света, экран, линейка.
Лабораторная работа 18 (2 часа)
Раздел: Физика атомного ядра
Выполнение имитационного эксперимента с использованием компьютерной программы, моделирующей опыты Резерфорда.
2.4. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ (160 часов)
1. Изучение лекционного материала (72 часа).
2. Решение домашних задач (52 часа).
3. Подготовка отчетов о выполнении лабораторных работ (36 часов).
3. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ
3.1. Основная литература
Савельев общей физики. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. – СПб.: Изд-во «Лань», 2007. Савельев общей физики. Т. 2 Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – СПб.: Изд-во «Лань», 2007. Савельев общей физики. Т. 3 Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц.. – СПб.: Изд-во «Лань», 2007. (Модуль 5). Волькенштейн задач по общему курсу физики: Для студентов техн. вузов. - СПб: Книжный мир, 2007. – 328 с.3.2. Дополнительная литература
Тюков практикум по механике. Лабораторный практикум. – Бийск: БПГУ, 2008. Старовиков физика и термодинамика: Методические рекомендации к выполнению лабораторных работ. – Бийск: НИЦ БПГУ им. , 2005. – 67 с. Старовиков в экспериментальную физику: Учебное пособие. – СПб: Издательство «Лань», 2008. – 240 с.3.3. Электронные дидактические материалы
Старовиков в экспериментальную физику/ Электронный ресурс. www. fmf. bigpi. biysk. ru
3.4. Оборудование и учебно-методическое обеспечение дисциплины
№ п/п | Наименование | Кол-во |
Лаборатория «2-1» | ||
1 | Видеопроектор, компьютер, экран | 1 |
2 | Персональные компьютеры | 7 |
3 | Установки для постановки учебного физического эксперимента (модули 1,2,3,5) | 30 |
4 | Компьютерные программы для постановки имитационного эксперимента | 10 |
Аудитория «2-9» | ||
3 | Сетевой сервер | 1 |
Аудитория «2-20» | ||
1 | Мультимедийный проектор, компьютер, экран | 1 |
Аудитория «2-4» | 1 | |
1 | Мультимедийный проектор, компьютер, экран, интерактивная доска | |
Аудитория «2-5» | ||
1 | Мультимедийный проектор, ноутбук, видеомагнитофон, телевизор, видеокамера. | 10 |
2 | Медиатека, видеотека, комплекты плакатов, приборы и оборудование для постановки лекционных демонстрационных экспериментов. «Относительность механического движения» «Движение тел по окружности» «Движение твердого тела» «Невесомость» «Закон сохранения импульса» «Механизмы передачи и преобразования движения» «Деформация, растяжения, сжатия» «Механические колебания» «Основы МКТ» «Реальные газы, жидкости и твердые тела» «Термодинамика» «Электростатика» «Поле в различных средах» «Магнитные явления» «Постоянный ток» «Магнитное действие тока «Электромагнитные колебания» «Радиоволны» «Световые волны» «Кинематика и динамика», «Законы сохранения», «Интерференция света», «Гидродинамика» Виртуальная лаборатория по общей физике |
4. МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
4.1. Методические рекомендации для преподавателей
За основу при конструировании содержания теоретического материала выбран учебник . При изложении в лекционном курсе некоторых вопросов, на наш взгляд, допустимо упрощение математических выкладок и исключение, в ряде случаев, строгих доказательств. Это обусловлено относительно небольшим объемом учебного времени, отводимым ГОС ВПО на проведение курса.
Для практических занятий отобрано несколько большее количество задач, чем можно решить в пределах выделенного учебного времени (аудиторного и внеаудиторного). Это позволяет выбирать для решения те задачи, которые в большей мере соответствуют уровню подготовки студентов.
При проведении лабораторного практикума студенты выполняют работы в микрогруппах. Зачет по работе вставляется после обсуждения отчета и ответов студентов на контрольные вопросы, приводимые в описаниях лабораторных работ.
Зачет или экзаменационная отметка проставляется на основании количества баллов, набранных по рейтингу. Если студент набрал (60 – 70) % баллов от максимально возможных, ставится отметка 3 (удовлетворительно). Если студент набрал (71 – 90) % баллов от максимально возможных, ставится отметка 4 (хорошо). Если студент набрал (91 – 100) % баллов от максимально возможных, ставится отметка 5 (отлично). Если же студент претендует на более высокую оценку, чем заработал по рейтингу, он сдает экзамен. При этом на экзамене студент может улучшить свою оценку лишь на один балл.
4.2. Методические рекомендации для студентов
Стандарты высшего профессионального образования 2005 г. предписывают половину общей трудоемкости дисциплины отводить на самостоятельную (внеаудиторную) работу студента. В настоящей рабочей программе предусмотрены следующие виды самостоятельной работы студентов.
1. Самостоятельная работа с лекционным материалом.
2. Решение домашних задач.
3. Подготовка отчетов о выполнении лабораторных работ.
4. Подготовка к контрольной работе.
Самостоятельная работа с лекционным материалом должна осуществляться с использованием конспектов лекций, а также, в обязательном порядке, с использованием основной и дополнительной литературы.
Выполнение той или иной лабораторной работы каждой микрогруппе студентов планируется заранее. Изучение методических рекомендаций к выполнению работы осуществляется студентом заблаговременно, самостоятельно, вне аудитории (дома). Отчеты о выполнении работ оформляются также, как правило, дома. Все отчеты оформляются по единому плану, описание которого приводится в учебном пособии: Старовиков в экспериментальную физику: Учебное пособие. – СПб: Издательство «Лань», 2008. – 240 с. Обработку экспериментальных данных рекомендуется осуществлять на компьютере, в среде электронных таблиц Excel. Эта часть отчета предъявляется преподавателю для проверки в электронном виде.
Рейтинговая система оценки знаний стимулирует студента к систематической работе в течение всего семестра. В том случае, если студент набирает необходимое число баллов (не менее 60 % от максимально возможных), он может быть освобожден от сдачи зачета или экзамена. Если же студент претендует на более высокую оценку, чем заработал по рейтингу, он сдает экзамен. При этом на экзамене студент может улучшить свою оценку лишь на один балл.
5. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ И НАВЫКОВ
5.1. Вопросы к зачету (3 семестр)
Механическое движение. Понятия системы отсчета, радиус-вектора, перемещения, скорости. Понятие ускорения. Нормальное, тангенциальное и полное ускорение. Скорость и перемещение при равнопеременном прямолинейном движении. Преобразования Галилея. Формула пересчета скоростей при переходе из одной системы отсчета в другую. Угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными величинами. Сила, масса, импульс. Законы Ньютона. Инерциальные и неинерциальные системы отсчёта. Принцип относительности Галилея. Силы в природе: сила тяжести и вес, сила упругости, сила трения. Закон сохранения импульса. Примеры. Понятие о центре масс. Момент силы относительно точки и относительно неподвижной оси. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения абсолютно твердого тела. Элементарная работа силы. Работа силы на конечном перемещении. Мощность. Понятие кинетической энергии. Понятие потенциальной энергии. Закон сохранения и превращения энергии в механике. Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа внешних сил при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси. Понятие о механических колебаниях. Виды колебаний. Пружинный и математический маятники. Скорость и ускорение тела при гармонических колебаниях. Динамика и энергетика гармонических колебаний. Элементы гидростатики (закон Паскаля, гидростатическое давление, закон Архимеда). Элементы гидродинамики (уравнение Бернулли; число Рейнольдса; силы, действующие на тело, движущееся в вязкой среде). Продольные и поперечные волны, волновое уравнение. Предмет методы молекулярной физики и термодинамики. Характеристики атомов и молекул (молекулярная (атомная) масса, относительная молекулярная (атомная) масса, молярная масса, размеры атомов и молекул). Понятие об идеальном газе. Основное уравнение МКТ газов. Понятие о температуре. Температурные шкалы. Уравнение состояния идеального газа. Частные газовые законы (Бойля – Мариотта, Гей-Люсака, Шарля, Дальтона, Авогадро). Некоторые понятия термодинамики (равновесное и неравновесное состояние, равновесный и неравновесный процесс, работа, совершаемая термодинамической системой, ее внутренняя энергия). Первое начало термодинамики. Понятие о степенях свободы в механике. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. Понятие теплоемкости. Теплоемкость идеального газа. Теплоемкость реальных газов. Адиабатный и политропические процессы в газах. Ван-дер-Ваальсовская модель газа. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии. Статистический смысл второго начала термодинамики.5.2. Вопросы к экзамену (4 семестр)
