Рабочая программа. 1. цели освоения дисциплины
 Скачать 0.85 Mb.
|
|
1 2 1. ЦЕЛИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ Целью освоения дисциплины «Физика» является развитие научного мировоззрения, представления о современной картине мира, приобретение фундаментальных знаний и овладение важнейшими приемами и методами познавательной деятельности как основой будущей профессиональной деятельности. 2. ПЕРЕЧЕНЬ ПЛАНИРУЕМЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ ОБУЧЕНИЯ ПО ДИСЦИПЛИНЕ, СООТНЕСЕННЫХ С ПЛАНИРУЕМЫМИ РЕЗУЛЬТАТАМИ ОСВОЕНИЯ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Результатом освоения дисциплины является формирование у студентов следующих компетенций: Шифр компетенции Результаты обучения ОК - 7 способность к самоорганизации и самообразованию знать физические понятия, законы и теории, границы их применимости; историю основных физических открытий; уметь оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или математических методов исследования; работать с научной литературой; владеть/ быть в состоянии продемонст рировать научным методом познания реальности; ПК-3. Способность применять знание задач своей профессиональной деятельности, их характеристики (модели), характеристики методов, средств, технологий, алгоритмов решения этих задач знать физические принципы и эффекты, использующиеся в современной технике и технологиях; уметь использовать фундаментальные понятия, законы и модели классической и современной физики для решения различных задач, в том числе прикладных; ставить задачи и находить оптимальные пути их решения, анализировать полученные результаты; владеть/ быть в состоянии продемонст рировать методами моделирование, аналогий, методами теоретического и экспериментального исследования; приемами оценки численных порядков величин, характерных для физики; базами знаний об использовании физических принципов в современных наукоемких технологиях. 3. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ Настоящая дисциплина относится к обязательным дисциплинам вариативной части блока 1 "Дисциплины (модули)" учебного плана по направлению 27.03.02 Управление качеством Изучение данной дисциплины базируется на следующих дисциплинах: 3 «Физика», «Математика» в рамках образовательной программы среднего общего образования. Для освоения учебной дисциплины, студенты должны владеть следующими знаниями и компетенциями: знать/понимать смысл понятий: физическое явление, гипотеза, закон, теория, вещество, взаимодействие, электромагнитное поле, волна, фотон, атом, атомное ядро, ионизирующие излучения, планета, звезда, галактика, Вселенная; смысл физических величин: скорость, ускорение, масса, сила, импульс, работа, механическая энергия, внутренняя энергия, абсолютная температура, средняя кинетическая энергия частиц вещества, количество теплоты, элементарный электрический заряд; смысл физических законов классической механики, всемирного тяготения, сохранения энергии, импульса и электрического заряда, термодинамики, электромагнитной индукции, фотоэффекта; вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие физики; уметь выполнять арифметические действия, сочетая устные и письменные приемы, применение вычислительных устройств; находить значения корня натуральной степени, степени с рациональным показателем, логарифма, пользоваться оценкой и прикидкой при практических расчетах; проводить по известным формулам и правилам преобразования буквенных выражений, включающих дроби, степени, радикалы, логарифмы и тригонометрические функции; вычислять значения числовых и буквенных выражений, осуществляя необходимые подстановки и преобразования; определять значение функции по значению аргумента при различных способах задания функции; строить графики изученных функций; решать уравнения, простейшие системы уравнений, используя свойства функций и их графиков; вычислять производные и первообразные элементарных функ-ций, используя справочные материалы; использовать приобретенные знания и умения в практиче-ской деятельности и повседневной жизни для: решения прикладных в том числе и физических задач, описывать и объяснять физические явления и свойства тел: движение небесных тел и искусственных спутников Земли; свойства газов, жидкостей и твердых тел; электромагнитную индукцию, распространение электромагнитных волн; волновые свойства света; излучение и поглощение света атомом; фотоэффект; отличать гипотезы от научных теорий; делать выводы на основе экспериментальных данных; приводить примеры, показывающие, что: наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий, позволяют проверить истинность теоретических выводов; физическая теория дает возможность объяснять известные явления природы и научные факты, предсказывать еще неизвестные явления; приводить примеры практического использования физических знаний: законов механики, термодинамики и электродинамики в энергетике; различных видов электромагнитных излучений для развития радио и телекоммуникаций, квантовой физики в создании ядерной энергетики, лазеров; 4 воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию, содержащуюся в сообщениях СМИ, Интернете, научно-популярных статьях; использовать приобретенные знания и умения в практической деятельности и повседневной жизни для: обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе использования транспортных средств, бытовых электроприборов, средств радио- и телекоммуникационной связи.; оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды; рационального природопользования и защиты окружающей среды. Основные положения дисциплины должны быть использованы в дальнейшем при изучении следующих дисциплин: «Экология»; «Безопасность жизнедеятельности»; «Концепции современного естествознания»; «Материаловедение. Технологии конструкционных материалов» «Метрология и сертификация»; «Управление процессами»; «Всеобщее управление качеством»; «Концепции качества жизни». 4. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ В ЗАЧЕТНЫХ ЕДИНИЦАХ С УКАЗАНИЕМ КОЛИЧЕСТВА АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ, ВЫДЕЛЕННЫХ НА КОНТАКТНУЮ РАБОТУ ОБУЧАЮЩИХСЯ С ПРЕПОДАВАТЕЛЕМ (ПО ВИДАМ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ) И НА САМОТОЯТЕЛЬНУЮ РАБОТУ Общая трудоемкость дисциплины составляет: 6 зачетных единиц (216 часов), в томчисле: - для студентов очной формы обучения: лекции – 50 часов, практические занятия – 40 часов, самостоятельная работа, включая подготовку к зачету и экзамену, – 126 часов. - для студентов заочной формы обучения: лекции – 12 часов, практические занятия – 8 часов, самостоятельная работа, включая подготовку к зачету и экзамену, – 196 часов. 5. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, СТРУКТУРИРОВАННОЕ ПО ТЕМАМ (РАЗДЕЛАМ) С УКАЗАНИЕМ ОТВЕДЕННОГО НА НИХ КОЛИЧЕСТВА АКАДЕМИЧЕСКИХ ЧАСОВ И ВИДОВ УЧЕБНЫХ ЗАНЯТИЙ 5.1 Тематический план изучения дисциплины Для студентов очной формы обучения: № Тема, раздел Контактная работа обучающихся с преподавателем Наименование оценочного средства Самостоятельная работа лекции лабора- торные другие формы Кол-во часов Наименование оценочного средства 5 1. Физические основы механики 12 10 Отчеты по лаборат. Работам, тестирование, аудиторная контрольная работа №1 20 Домашняя контрольная работа № 1. 2. Статистическая физика и термодинамика 10 10 Отчеты по лаборат. Работам, тестирование, аудиторная контрольная работа №2. 20 Домашняя контрольная работа № 2. 3. Электричество и магнетизм 14 10 Отчеты по лаборат. Работам, тестирование, аудиторная контрольная работа №3. 20 Домашняя контрольная работа № 3. 4. Физика колебаний и волн. Оптика. 8 6 Отчеты по лаборат. Работам, тестирование, аудиторная контрольная работа №4. 20 Домашняя контрольная работа № 4(10 баллов). 5. Квантовая и ядерная физика 6 6 Отчеты по лаборат. Работам, тестирование, аудиторная контрольная работа №5. 19 Домашняя контрольная работа № 5. 6. Подготовка к экзамену 27 Зачет, экзамен ИТОГО: 50 40 126 Для студентов очной формы обучения: № Тема, раздел Количество часов Наименование оценочного средства Лек ции Лабор. работ ы Самостоя тельная работа 1 Физические основы механики 2 2 30 Тестирование 2 Статистическая физика и термодинамика 2 4 30 Тестирование 3 Электричество и магнетизм 2 2 30 Тестирование 4 Физика колебаний и волн. Оптика. 1 2 30 Тестирование 5 Квантовая и ядерная физика 1 2 30 Тестирование 6 Все разделы 33 Домашняя контр. Раб. Подготовка к экзамену 13 ИТОГО: 8 12 196 Экзамен 5.2. Содержание учебной дисциплины (минимальный уровень) Тема 1. Физические основы механики Введение. Физика в системе естественных наук. Общая структура и задачи. Дисциплины «Физика». Экспериментальная и теоретическая физика. Методы физического исследования. Физические величины, их измерение и оценка погрешностей. Системы единиц физических величин. Классическая и неклассическая физика. Физика и научно-технический прогресс. Роль физики в развитии современных технологий. 6 Задачи механики. Механическое движение. Пространственно-временные системы отсчета. Кинематика. Основные кинематические характеристики прямолинейного и криволинейного движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением. Динамика поступательного движения. Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Закон всемирного тяготения. Силы сопротивления. Динамика вращательного движения твердого тела.Момент силы. Момент импульса материальной точки и момент механической системы. Момент инерции. Формула Штейнера. Основной закон динамики вращательного движения. Уравнение вращения твердого тела вокруг закрепленной оси. Закон сохранения момента механической системы. Работа и энергия.Работа силы. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Закон сохранения энергии. Механическая энергия. Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Силы, работа и потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой. Работа и кинетическая энергия. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Элементы механики сплошных сред.Упругие напряжения и деформации в твердом теле. Закон Гука. Модуль Юнга. Основы релятивистской механики. Принцип относительности и преобразования Галилея. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности (СТО). Постулаты СТО. Относительность одновременности и преобразования Лоренца. Сокращение длины и замедление времени в движущихся системах отсчета. Релятивистский импульс. Взаимосвязь массы и энергии. СТО и ядерная энергетика. Границы применимости классической механики. Тема 2. Статистическая физика и термодинамика Молекулярно-кинетическая теория строения вещества (МКТ). Броуновское движение. Идеальный газ. Макро- и микропараметры состояния. Уравнение состояния. Давление газа с точки зрения МКТ. Основное уравнение МКТ газов. Постоянная Больцмана. Число степеней свободы. Теплоемкость. Связь теплоемкости с числом степеней свободы молекул газа. Эмпирическая температурная шкала. Абсолютная температура. Распределение энергии по степеням свободы. Законы распределения молекул. Элементы физической кинетики.Закон распределения молекул идеального газа по скоростям (закон Максвелла). Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. Распределение Больцмана и барометрическая формула. Длина свободного пробега молекул. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Молекулярно- кинетическая теория этих явлений. Термодинамический процесс. Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Квазистатические процессы. Уравнение состояния в термодинамике. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Первое начало термодинамики. Теплоемкость Преобразование теплоты в механическую работу. Уравнение Майера. Изохорический, изобарический, изотермический адиабатический процессы в идеальных газах. Применение первого начала термодинамики к этим процессам. Круговые процессы. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Технические циклы. Обратимые и необратимые процессы. Необратимость реальных тепловых процессов. Второе начало термодинамики. Энтропия как функция состояния системы. Тема 3. Электричество и магнетизм 7 Электрическое поле в вакууме. Электрический заряд. Закон Кулона. Закон сохранения заряда. Электрическое поле. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции. Поток напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей. Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Связь между напряженностью и потенциалом. Проводники и диэлектрики. Диэлектрики в электрическом поле. Вектор электрической индукции. Диэлектрическая проницаемость вещества. Электрическое поле в однородном диэлектрике. Равновесие зарядов на проводнике. Основная задача электростатики проводников. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля. Электростатическая защита. Электроемкость проводников. Конденсаторы. Электроемкость конденсаторов. Соединение конденсаторов. Энергия системы электрических зарядов, заряженного проводника, конденсатора. Плотность энергии поля. Электрический ток. Ток проводимости. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Разность потенциалов. Электродвижущая сила источника тока и напряжение. Сторонние силы. Напряженность поля сторонних сил. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Сопротивление и его зависимость от температуры. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Мощность тока. Ток в жидкостях. Магнитное поле в вакууме.Магнитное взаимодействие постоянных токов. Магнитное поле постоянных магнитов и токов. Вихревой характер магнитного поля. Вектор магнитной индукции. Поток вектора магнитной индукции. Действие магнитного поля на токи и заряды. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Сила Ампера. Сила Лоренца. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции (закон полного тока). Закон Био-Савара- Лапласа. Магнитное поле и магнитный момент кругового тока. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков. Явление электромагнитной индукции.Условия возникновения индукционного тока. Феноменология электромагнитной индукции. Уравнение электромагнитной индукции. Правило Ленца. Работа по перемещению контура с током в магнитном поле. Самоиндукция. Индуктивность. Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля.Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Электромагнитное поле. Материальность электромагнитного поля. Уравнения Максвелла. Система уравнений Максвелла в интегральной форме и физический смысл входящих в нее уравнений. Тема 4. Физика колебаний и волн. Оптика. Гармонические колебания и их характеристики. Идеальный гармонический осциллятор. Дифференциальное уравнение идеального осциллятора и его решение. Амплитуда, частота и фаза колебания. Смещение, скорость, ускорение при механических гармонических колебаниях. Энергия гармонических колебаний. Примеры колебательных движений различной физической природы. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Вынужденные колебания. Резонанс. Сложение гармонических колебаний. Метод вращающегося вектора амплитуды. Когерентные колебания. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Волновое движение. Образование волн и распределение их в упругой среде. Плоская и гармоническая волны. Уравнение волны. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Одномерное волновое уравнение. Энергия волны. Звуковые волны. Скорость звука, сила и громкость звука. Упругие волны в газах жидкостях и твердых телах. Эффект Доплера. Поляризация волн. Принцип суперпозиции волн. Когерентность и монохроматичность световых волн. Интерференция волн. Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. 8 Способы получения интерференционных картин Интерференция в тонких пленках. Интерферометр Майкельсона. Стоячие волны. Просветление оптики. Интерферометры и их использование. Дифракция волн и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракционная решетка как спектральный прибор и ее применение. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений. Естественный и поляризованный свет. Получение и анализ линейно-поляризованного света. Закон Брюстера. Форма и степень поляризации монохроматических волн. Прохождение света через линейные фазовые пластинки. Линейное двулучепреломление. Искусственная оптическая анизотропия. Поглощение и дисперсия волн. Феноменология поглощения и дисперсии света. Способы наблюдения дисперсии света. Сплошные и линейчатые спектры. Спектральный анализ. Спектральные приборы. |