Программа курса (syllabus) по дисциплине Физика I для обучающихся специальности: 5В072000 « Химическая технология неорганических веществ »

  МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

НАО «Казахский национальный исследовательский технический университет имени »

Институт высоких технологий и устойчивого развития

  Кафедра общей и теоретической физики

   

  «Утверждаю» 

Директор  института

 

  «30» июня 2015 г.

ПРОГРАММА КУРСА (SYLLABUS)

по дисциплине  Физика I

для обучающихся специальности: 5В072000

  «  Химическая технология  неорганических веществ »

Форма обучения: очная

Всего 3 кредита

Курс 2

Семестр 2

Лекций : 30 часов

Лабораторные занятия : 30  часов

Рубежный контроль (количество): 2

СРОП : 15 часов

СРО:  30 часов

Трудоемкость 105 часов

Экзамен 2 семестр 

  АЛМАТЫ 2015

Силлабус  специальности  разработан  доцентом  кафедры,  к. ф-м. н. на основании Государственного общеобязательного стандарта специальностей  :  5В072000 «  Химическая технология неорганических веществ», и типовой программы (если дисциплина из обязательного компонента)  ,а также рабочего учебного плана специальности (если дисциплина по выбору)

Программа рассмотрена на заседании кафедры

«11  » июня  2015 г. Протокол № 8

Зав. кафедрой  ____________________  

Программа рекомендована учебно-методическим Советом института

« 25  »июня  2015 г. Протокол № 5

Председатель НМС  ИВТиУР, 

профессор

1 Цели и задачи дисциплины

  Дисциплина «Физика I» является основой теоретической подготовки и подготовки к инженерно – технической деятельности выпускников высшей технической школы.

  Дисциплина «Физика I» представляет собой ядро физических знаний, необходимых инженеру, действующему в мире физических закономерностей. Дисциплина «Физика I» включает разделы: физические основы механики, строение вещества и термодинамика, электростатика и электродинамика.

1.1 Цели преподавания дисциплины

  Сформировать у студентов современное физическое и научное мировоззрение. Сформировать у студентов знания и умения использования фундаментальных законов, теорий классической и современной физики.

1.2 Задачи изучения дисциплины

  Раскрыть сущность основных представлений, законов, теорий классической и современной физики в их внутренней взаимосвязи и целостности. Сформировать умения и навыки решения теоретических и экспериментально – практических задач из разных областей физики.

1.3 Пререквизиты: Высшая математика.

  1.4 Постреквизиты: Физика II.

       

2 Система оценки знаний студентов

Распределение рейтинговых процентов по дисциплине по видам контроля

Таблица 1

Вид итогового контроля	Виды контроля	Проценты
Экзамен	Итоговый контроль	100
	Рубежный контроль	100
	Текущий контроль	100

Календарный график сдачи всех видов контроля по дисциплине «Физика I»

Таблица 2

Недели	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Недельное количество контроля	–	1	2	1	1	2	1	1	1	2	1	2	1	1	1
Вид контроля	–	Л	Л, СР	Л	СР	Л, К	СР	РК	Л	Л, СР	Л	Л, СР	Л, К	Л	РК
Виды текущего контроля:  Л – лабораторная работа, К – контрольная,   СР – самостоятельная работа, РК – рубежный контроль

Оценка знаний студентов

  Таблица 3

Оценка	Буквенный эквивалент	Рейтинговый балл (в процентах %)	В баллах
Отлично	А	95–100	4
А–	90–94	3,67
Хорошо	В+	85–89	3,33
В	80–84	3,0
В–	75–79	2,67
Удовлетворительно	С+	70–74	2,33
С	65–69	2,0
С–	60–64	1,67
D+	55–59	1,33
D	50–54	1,0
Неудовлетворительно	F	0–49	0

3 Содержание дисциплины 

  3.1 Распределение часов по видам занятий        

  Таблица 4

Наименование темы	Количество академических часов
Лекции	Лаборатор–ные работы	СРОП	СРО
1.Кинематика.	2	2	1	2
2.Динамика поступательного движения	2	2	1	2
3.Динамика вращательного движения твёрдого тела.	2	2	1	2
4.Элементы специальной теории относительности.	2	-	1	2
5.Элементы механики сплошных сред.	2	2	1	2
6.Механические гармонические колебания и волны.	2	2	1	2
7.Молекулярно-кинетическая теория идеального газа.	2	2	1	2
8.Первое начало термодинамики.	2	2	1	2
9.Энтропия. Второе начало термодинамики.	2	-	1	2
10.Реальные газы.	2	-	1	2
11.Электростатическое поле.	2	4	1	2
12.Проводники и диэлектрики в электрическом поле.	2	2	1	2
13.Энергии электростатического поля.	2	2	1	2
14.Типы диэлектриков. Поляризационные заряды. Электрическое смещение.	2	2	1	2
15.Постоянный ток.	2	6	1	2
Всего часов	30	30	15	30

       

3.2 Содержание лекций

1. Кинематическое описание движения материальной точки. Траектория, длина пути, вектор перемещения. Скорость. Ускорение и его составляющие. Поступательное движение твёрдого тела. Кинематика вращательного движения.

2. Первый закон Ньютона –  закон инерции. Сила. Масса. Второй закон Ньютона – основной закон динамики материальной точки. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Центр масс механической системы и закон его движения. Энергия, работа силы, мощность. Закон сохранения механической энергии.

3. Динамика вращательного движения твёрдого тела. Момент силы. Момент инерции тела, теорема Штейнера.

4. Работа и кинетическая энергия вращающегося тела. Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела. Момент импульса и закон его сохранения.

5. Элементы механики сплошных сред. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли. Горизонтальное течение жидкости. Истечение жидкости из отверстия.  Вязкость. Два режима течения жидкости.

6. Механические гармонические колебания и их характеристики. Энергия точки, совершающей гармонические колебания. Гармонический осциллятор. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Уравнение плоской бегущей волны. Стоячая волна.

7. Термодинамические параметры и процессы. Уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул газа. Статистические распределения. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах.

8. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия системы. Работа и теплота. Графическое изображение термодинамических процессов и работы. Теплоёмкость вещества. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальном газе.

9. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Теорема Карно. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и её свойства. Второе начало термодинамики.

10. Реальные газы. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Учёт собственного объёма молекул. Учёт притяжения молекул. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Критическое состояние вещества. Фазовые переходы. Внутренняя энергия реального газа.

11. Электрическое поле. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля. Теорема Гаусса.

12. Свойства электростатических полей. Работа, совершаемая при перемещении заряда в электростатическом поле. Потенциал электростатического поля. Связь  между потенциалом φ и напряжённостью электрического  поля .

13. проводники в электрическом поле. Электрическая ёмкость. Электроёмкость уединённого проводника. Взаимная ёмкость. Конденсаторы. Диэлектрики в электрическом поле. Типы диэлектриков. Поляризованность. Поляризационные заряды. Электрическое смещение.

14. Энергия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия взаимодействующих зарядов. Энергия заряженного проводника.

15. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Правила Кирхгофа для разветвлённых цепей. Электропроводность газов.

3.3 Содержание лабораторных занятий

1. Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения.        

Изучение прямолинейного равномерного и равноускоренного движений.

2. Изучение упругого и неупругого удара тел.

Изучение явления удара, законов сохранения импульса и энергии на примере столкновения шаров.

3. Изучение законов динамики вращательного движения.

Ознакомление с динамикой вращения, определение инертных свойств вращающегося тела, проверка основного закона динамики вращательного движения.

4. Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.

Изучение свободных гармонических колебаний, определение их характеристик, ознакомление с математическим маятником.

5. Определение ускорения свободного падения с помощью физического, оборотного маятника.

Изучение гармонических колебаний, определение их характеристик, ознакомление с оборотным маятником.

6. Определение показателя адиабаты методом Клемана и Дезорма.

Изучение изопроцессов в воздухе, определение их характеристик.

7. Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.

Изучение законов движения тел в вязкой среде, определение коэффициента вязкости жидкости.

8. Изучение электростатического поля.

Изучение основных характеристик электростатического поля.

9. Определение ёмкости конденсатора мостиком Соти.

Определение ёмкости конденсатора методом сравнения с помощью мостика Соти.

10. Измерение сопротивления проводников при помощи мостика постоянного тока.

Изучение принципа измерения сопротивления с помощью мостовой схемы.

3.4 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)

  Задания:

1. Механическое движение как простейшая форма движения материи. Пространство и время. Система отсчёта. Понятие материальной точки. Кинематическое описание движения материальной точки.

2. Законы Ньютона. Масса. Сила. Виды сил в механике. Инерциальные системы отсчёта. Механический принцип относительности.

3. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл. Мощность.

4. Постулаты Эйнштейна. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистское преобразование импульса и энергии.

5. Понятие сплошной среды. Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная и вязкая жидкость. Уравнение Бернулли. Ламинарное и турбулентное течение жидкостей. Формула Стокса. Формула Пуазейля.

6. Упругие напряжения. Энергия упруго деформированного тела. Общие характеристики гармонических колебаний. Колебания груза на пружине. Математический маятник.

7. Фазовая скорость. Эффект Допплера. Звук.

8. Основы молекулярно–кинетической теории. Газовые законы. Уравнение состояния идеального газа.

9. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. Первое начало термодинамики. Изопроцессы.

10. Реальные газы. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Эффективный диаметр молекул. Фазовые переходы. Внутренняя энергия реального газа.

11. Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрических зарядов. Напряжённость электрического поля.

12. Теорема Гаусса. Теорема о циркуляции электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.

13. Работа электрического поля. Связь потенциала с напряжённостью электростатического поля. Электроёмкость. Конденсаторы.

14. Диэлектрики. Электрическое смещение. Энергия электростатического поля. Объёмная плотность энергии электростатического поля.

15. Постоянный электрический ток. Законы Ома и Джоуля – Ленца. Правила Кирхгофа. Электрический ток в газе и электрический ток в плазме.

3.5 Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов (СРС)

  Задание 1, 2, 3. Кинематическое описание движения материальной точки. Кинематика вращательного движения. Законы Ньютона. Масса. Виды сил в механике. Законы сохранения импульса и энергии. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл. Мощность. Динамика вращательного движения.

  Домашнее задание 1

Вариант	Номера задач
1	1.1	1.20	2.6	2.15	3.6
2	1.2	1.19	2.7	2.14	3.8
3	1.3	1.18	2.8	2.12	3.9
4	1.4	1.17	2.9	2.11	3.10
5	1.5	1.16	2.10	2.13	3.11
6	1.6	1.15	2.1	2.20	3.12
7	1.7	1.14	2.2	2.19	3.15
8	1.8	1.12	2.3	2.18	3.16
9	1.9	1.11	2.4	2.17	3.20
10	1.10	1.13	2.5	2.16	3.19

  Задание 4, 5, 6. Уравнение Бернулли. Формула Стокса. Формула Пуазейля. Общие характеристики гармонических колебаний. Волновые процессы. Элементы специальной теории относительности. Статистические распределения.

  Домашнее задание 2

Вариант	Номера задач
1	4.5	5.10	6.1	7.9	10.13
2	4.6	5.9	6.2	7.1	10.10
3	4.4	5.8	6.3	7.7	10.11
4	4.7	5.7	6.4	7.6	10.12
5	4.8	5.6	6.5	7.5	10.14
6	4.2	5.1	6.10	7.4	10.20
7	4.9	5.2	6.9	7.3	10.15
8	4.10	5.3	6.8	7.2	10.16
9	4.3	5.4	6.7	7.10	10.17
10	4.1	5.5	6.6	7.8	10.19

  Задание 7, 8, 9. Основы молекулярно – кинетической теории и термодинамики. Изопроцессы.

Домашнее задание 3

Вариант	Номера задач
1	9.5	8.16	8.25	11.1	11.20
2	9.6	8.17	8.24	11.2	11.19
3	9.7	8.18	8.22	11.3	11.18
4	9.8	8.19	8.21	11.4	11.17
5	9.9	8.20	8.23	11.5	11.16
6	9.10	8.10	8.30	11.6	11.15
7	9.4	8.12	8.29	11.7	11.14
8	9.3	8.13	8.28	11.8	11.12
9	9.1	8.14	8.27	11.9	11.11
10	9.2	8.15	8.26	11.10	11.13

Задание 10, 11, 12. Общая характеристика явлений переноса. Реальные газы. Напряжённость электрического поля. Электроёмкость. Конденсаторы.

Домашнее задание 4

Вариант	Номера задач
1	12.1	13.10	14.9	15.7	16.9
2	12.2	13.9	14.15	15.6	16.3
3	12.3	13.8	14.16	15.9	16.8
4	12.4	13.7	14.6	15.3	16.10
5	12.5	13.6	14.18	15.4	16.7
6	12.6	13.5	14.11	15.2	16.19
7	12.7	13.4	14.12	15.8	16.18
8	12.8	13.3	14.19	15.1	16.15
9	12.9	13.2	14.14	15.10	16.13
10	12.10	13.1	14.5	15.5	16.5

Задание 13, 14, 15. Энергия электростатического поля. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента.

Домашнее задание 5

Вариант	Номера задач
1	17.5	18.1	18.16	18.30	18.38
2	17.6	18.2	18.15	18.29	18.37
3	17.7	18.13	18.17	18.28	18.39
4	17.8	18.4	18.20	18.27	18.40
5	17.9	18.5	18.19	18.26	18.35
6	17.10	18.6	18.14	18.25	18.36
7	17.1	18.7	18.13	18.24	18.31
8	17.2	18.8	18.12	18.23	18.32
9	17.3	18.9	18.11	18.22	18.33
10	17.4	18.10	18.18	18.21	18.34

  Домашние задания берутся из основной 9. Номер варианта соответствует последней цифре номера зачётной книжки.

График проведения занятий

Таблица 5

№	Дата	Время	Наименование тем
Лекции:
1	Кинематическое описание движения материальной точки. Поступательное движение твёрдого тела. Кинематика вращательного движения.
2	Законы Ньютона. Закон сохранения импульса. Энергия, работа силы, мощность. Закон сохранения механической энергии.
3	Динамика вращательного движения твёрдого тела. Момент силы. Момент инерции тела, теорема Штейнера.
4	Работа и кинетическая энергия вращающегося тела. Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела. Закон сохранения момента импульса.
5	Элементы механики сплошных сред. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли. Два режима течения жидкости.
6	Механические гармонические колебания. Гармонический осциллятор. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Уравнение плоской волны. Стоячая волна.
7	Уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Статистические распределения. Явления переноса.
8	Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия системы. Работа и теплота. Теплоёмкость. Изопроцессы.
9	Обратимые и необратимые процессы. Теорема Карно. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и её свойства. Второе начало термодинамики.
10	Реальные газы. Уравнение Ван–дер–Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Фазовые переходы. Внутренняя энергия реального газа.
11	Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электростатического поля. Принцип суперпозиции. Теорема Гаусса.
12	Работа электрического поля. Связь потенциала с напряжённостью электростатического поля.
13	Проводники в электрическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Диэлектрики. Поляризованность. Электрическое смещение.
14	Энергия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия заряженного проводника. Объёмная плотность энергии электростатического поля. Энергия взаимодействующих зарядов.
15	Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Правила Кирхгофа для разветвлённых цепей. Электропроводность газов.
Лабораторные работы:
1	Изучение законов кинематики и динамики поступательного движения.
2	Изучение упругого и неупругого удара тел.
3	Изучение законов динамики вращательного движения.
4	Определение ускорения свободного падения с помощью математического маятника.
5	Определение ускорения свободного падения с помощью физического, оборотного маятника.
6	Определение показателя адиабаты методом Клемана и Дезорма.
7	Определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.
8	Изучение электростатического поля.
9	Определение ёмкости конденсатора мостиком Соти.
10	Измерение сопротивления проводников при помощи мостика постоянного тока.

4  Список литературы

Список основной литературы

1. Курс общей физики. Механика. Молекулярная физика, т. 1 М. Наука. 1989.

2. , Курс физики. М.: Высшая школа, 1989.

3. Механика и молекулярная физика. 2004г.

4. Курс общей физики: Электричество и магнетизм, т.2. М. Наука, 1998.

5. Электричество и магнетизм. – М: Высшая школа, 1983.

6. Механика и молекулярная физика. Физический практикум 2003.

7. , и др. Электричество и магнетизм. Методическое указание к лабораторным работам. 1996.

8. , Сборник задач по курсу физики с решениями: Учебное пособие для вузов. Изд. 2-е, испр./ 3-е - 591 с. М: Высшая Школа,  2002 г.

9. Семестровые задания по курсу общей физики. 2003г.

10. Сборник задач по общему курсу физики для студентов технических вузов Изд. доп., перераб. - 327 с. {Специалист} СПб: СпецЛит, 2002 г.

11. адачник по физике. – М.: Высшая школа, 1981.

Список дополнительной литературы

12.  Краткий курс физики: Учебное пособие для вузов. М: Наука, 2002 г.

13.  ешение задач по физике. – М.: Высшая школа, 1986.

14.   Задачи по общей физике М: Наука, 1999.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Общиеположения………………………...……………….….…..3

2. Система оценки знаний студентов  ………….…………...3

3. Содержание дисциплины, распределение часов по

видам занятий  ………….  ..4

4. Содержание лекций……………………………………………  5

5. Содержание лабораторных занятий............................................6

6.Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов под руководством преподавателя (СРСП)………………………..........7

7. Планы занятий в рамках самостоятельной работы студентов..8 

8. График проведения занятии  .......................... 10

9. Список основной и дополнительной литературы………  ......12