ФОС по Мол. физике направления подготовки 03.03.03 Радиофизика. Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования Алтайский государственный университет
 Скачать 1.19 Mb.
|
|
ЗАДАНИЯ К ЭКЗАМЕНУ Перечень вопросов 1. Основные экспериментальные факты, свидетельствующие о дискретном строении вещества. Массы и размеры молекул. Число Авогадро. Особенности межмолекулярного взаимодействия. 2. Статистический и термодинамический методы описания систем многих частиц. Макроскопическое и микроскопическое состояние системы. 3. Вероятность. Плотность вероятности. Нормировка вероятности. Средние значения дискретной и непрерывно изменяющейся случайной величины. 4. Понятие температуры. Принципы конструирования термометра. Термометрическое тело и термометрическая величина. Эмпирические шкалы температур. Шкала температур на основе свойств идеального газа. 5. Расчёт вероятности макроскопического состояния. 6. Наиболее вероятное число частиц. 7. Распределение Гаусса. 8. Вывод распределения Максвелла из распределения Гаусса. Распределение молекул по компонентам скоростей 9. Характерные скорости распределения Максвелла. 10. Нахождение числа молекул, обладающих заданным направлением движения в заданном интервале скоростей. 11. Нахождение числа молекул, энергия которых превышает заданную величину. 12. Частота столкновений молекул газа о стенку сосуда. 13. Измерение скоростей молекул. Проверка распределения Максвелла. 14. Распределение Больцмана. Распределение Максвелла-Больцмана. 15. Опыты Перрена по определению постоянной Больцмана (числа Авогадро). 16. Барометрическая формула (вывод) и атмосфера Земли. Зависимость барометрического распределения от сорта молекул. 17. Длина свободного пробега молекулы и ее эффективное сечение (геометрическое и вероятностное толкование). 18. Распределение по длинам свободного пробега молекул в пучке. 19. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. 20. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (вывод). 21. Вывод уравнения состояния идеального газа. Закон Дальтона. Закон Авогадро. 22. Термодинамические параметры. Нулевое начало термодинамики. Понятие термодинамического равновесия. Квазистатические процессы. Обратимые и необратимые процессы. 23. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота. Работа. 24. Теплоёмкость системы. Теплоемкость идеального газа. Связь теплоемкости газа с числом степеней свободы молекул. Уравнение Майера Экспериментальная зависимость C V идеального газа от температуры. 25. Модель идеального газа. Внутренняя энергия. Работа. Теплота. 26. Изотермический, изохорический, изобарический, адиабатический процессы. Работа в этих процессах. 27. Политропические процессы. Уравнение политропы. Работа в этом процессе. 28. Преобразование теплоты в работу. Нагреватель, рабочее тело, холодильник. Коэффициент полезного действия. 29. Тепловой двигатель и холодильная машина. 30. Цикл Карно и его КПД. 31. Две теоремы Карно. 32. Термодинамическая шкала температур и её тождественность идеально-газовой шкале. Неравенство Клаузиуса. 33. Второе начало термодинамики. Формулировка Клаузиуса и Томсона (Кельвина). Их эквивалентность. 34. Закон возрастания энтропии в неравновесной изолированной системе. Теорема Нернста. 35. Энтропия и вероятность. Микро- и макросостояния системы. Термодинамическая вероятность. Принцип Больцмана. Статистическая интерпретация второго начала термодинамики. 36. Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Потенциал Леннарда - Джонса. 37. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. 38. Теоретические и экспериментальные изотермы реального газа. Зависимость давления насыщенных паров от температуры. Метастабильные состояния. 39. Система жидкость – пар. 40. Критическое состояние. Критические параметры газа Ван-дер-Ваальса. 41. Эффект Джоуля – Томсона и температура инверсии. 42. Жидкости. Общее описание, элементы теории Френкеля. Ближний порядок. Поверхностная свободная энергия и коэффициент поверхностного натяжения. 43. Давление под искривленной поверхностью жидкости: формула Лапласа. 44. Смачивание, краевые углы, капиллярные явления. Зависимость давления насыщенного пара от кривизны поверхности. 45. Зависимость коэффициента поверхностного натяжения жидкости от температуры 46. Кристаллические и аморфные состояния. Кристаллы. Понятие симметрии и анизотропии. Кристаллическая решетка. Элементарная ячейка. Физические типы кристаллов. 47. Тепловое движение в кристаллах, закон Дюлонга и Пти. Теплоемкость твердого тела при низких температурах. Фундаментальные трудности классической теории теплоемкости. 48. Фаза и фазовое равновесие. Фазовые переходы первого. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Скрытая теплота перехода. 49. Фазовые переходы второго рода. Примеры. 50. Диаграммы состояний Тройная точка. Аномалии теплового расширения при фазовых переходах. 51. Явления переноса. Диффузия: закон Фика. Внутреннее трение (перенос импульса): закон Ньютона - Стокса. Теплопроводность: закон Фурье. 52. Уравнение переноса. Явление переноса в газах. Связь между коэффициентами переноса и их зависимость от температуры и давления. 5. МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ, ОПРЕДЕЛЯЮЩИЕ ПРОЦЕДУРЫ ОЦЕНИВАНИЯ ЗНАНИЙ, УМЕНИЙ, НАВЫКОВ И (ИЛИ) ОПЫТА ДЕЯТЕЛЬНОСТИ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИХ ЭТАПЫ ФОРМИРОВАНИЯ КОМПЕТЕНЦИЙ Методические рекомендации по изучению дисциплины «Молекулярная физика» Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по использованию законов молекулярной физике для широкого спектра задач в различных областях. Основными задачами изучения дисциплины «Молекулярная физика» являются: сообщить студенту основные принципы и законы молекулярной физики, и их математическое выражение; ознакомить студента с основными оптическими явлениями, методами их наблюдения и экспериментального исследования, с главными методами точного измерения физических величин, простейшими методами обработки результатов эксперимента и основными физическими приборами; сформировать определенные навыки экспериментальной работы, научить правильно, выражать физические идеи, количественно формулировать и решать физические задачи, оценивать порядки физических величин. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Молекулярная физика» необходимо: построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов, согласно приведенным темам лекционного материала; систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; усвоить содержание ключевых понятий; плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Молекулярная физика» рекомендуется: систематически выполнять подготовку к практическим занятиям по предложенным преподавателем темам; своевременно выполнять практические задания. Промежуточный контроль В течение семестра студенты выполняют: домашние задания, выполнение которых контролируется и при необходимости обсуждается на практических и лабораторных занятиях; промежуточные задания во время лабораторных и практических занятий для выявления знаний по основным элементам новых разделов теории; три коллоквиума по основным разделам молекулярной физики в течение семестра. Итоговый контроль Традиционная система контроля. Текущий контроль осуществляется в течение семестра в устной и письменной форме в виде контрольных и лабораторных работ, устных опросов и проектов. Промежуточный контроль проводится в виде контрольных работ и тестов. Объектом контроля являются умения во всех видах деятельности, ограниченные тематикой и проблематикой изучаемых разделов курса. Учебно-методические материалы для проведения промежуточного контроля (контрольных работ) каждый учебный год разрабатываются заново. Варианты контрольных работ прошлых лет доступны в электронной форме. Итоговый контроль проводится в виде экзамена за весь курс обучения. Объектом контроля является достижение заданного «РПД» уровня владения компетенцией (Основного/Повышенного). Экзамен в конце 2 семестра, включающий проверку теоретических знаний и умение решать практические задачи по всему пройденному материалу. Балльно-рейтинговая системы контроля. Введение балльно-рейтинговой системы контроля продиктовано новым этапом развития системы высшего профессионального образования в России, обусловленным подписанием Болонских соглашений. Такая система контроля возможна только при модульном построении курса, что соответствует структуре данной Программы, где каждый раздел/тему можно рассматривать как учебный модуль. Данная система контроля способствует решению следующих задач: повышению уровня учебной автономии студентов; достижению максимальной прозрачности содержания курса, системы контроля и оценивания результатов его освоения; усилению ответственности студентов и преподавателей за результаты учебного труда на протяжении всего курса обучения; повышению объективности и эффективности промежуточного и итогового контроля по курсу. При балльно-рейтинговом контроле итоговая оценка выставляется не на основании оценки за ответ на зачете или экзамене, а складывается из полученных баллов за выполнение контрольных заданий по каждому учебному модулю курса. Рейтинговая составляющая такой системы контроля предполагает введение системы штрафов и бонусов, что позволяет осуществлять мониторинг учебной деятельности более эффективно. Штрафы могут назначаться за нарушение сроков сдачи и требований к оформлению работ, бонусные баллы – за выполнение дополнительных заданий или заданий повышенного уровня сложности. Сумма набранных баллов позволяет не только определить оценку студента по учебной дисциплине, но и его рейтинг в группе/ среди других студентов курса. Данная система предполагает: систематичность контрольных срезов на протяжении всего курса в течение семестра или семестров, выделенных на изучение данной дисциплины по учебному плану; обязательную отчетность каждого студента за освоение каждого учебного модуля/темы в срок, предусмотренный учебным планом и графиком освоения учебной дисциплины по семестрам и месяцам; регулярность работы каждого студента, формирование должного уровня учебной дисциплины, ответственности и системности в работе; обеспечение быстрой обратной связи между студентами и преподавателем, учебной частью, что позволяет корректировать успешность учебно-познавательной деятельности каждого студента и способствовать повышению качества обучения; ответственность преподавателя за мониторинг учебной деятельности каждого студента на протяжении курса. Каждый семестровый курс предлагается оценивать по шкале в 170 баллов. Для получения зачета достаточно набрать 60 баллов. Для дифференцированного зачета или экзамена предлагается шкала описанная выше, обеспечивающая сопоставимость с международной системой оценок: 3. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов Цель самостоятельной работы – систематизация, закрепление и расширение теоретических и практических знаний с использованием современных информационных технологий и литературных источников. Данная цель может быть достигнута при решении следующего круга задач: Самостоятельная работа включает: изучение ряда вопросов, более широко раскрывающих сущность изучаемых разделов физики; выполнение письменных работ. Методические рекомендации по организации самостоятельной работы студентов: Методика работы с литературными источниками 1. Внимательно ознакомиться с рекомендуемым литературным источником. 2. Составить его краткую аннотацию. 3. Ознакомиться с параграфами (разделами), рекомендованными к изучению. 4. Законспектировать соответствующий материал. 5. Проанализировать список литературных ссылок по изученному разделу. 6. Произвести библиографический поиск возможных литературных источников 7. с описанием рассматриваемой темы (вопросов). Ознакомиться с представлением 8. данной темы в найденных источниках. Практические рекомендации для подготовки к практическим занятиям (семинарам) 1. Студентам указывается список литературы, по которой можно проработать 2. соответствующий параграф. 3. Обсуждается порядок выполнения практической работы. 4. Обсуждается алгоритм выполнения работы и способы оформления и представления 5. результатов на семинаре. 6. Предлагается выполнить рисунки, чертежи, если это необходимо. 7. Выполненные задания в рукописном виде сдаются преподавателю на следующей лекции или ближайшем практическом занятии. Практические рекомендации для подготовки к контрольным работам 1. Изучить рекомендуемую литературу. 2. Прорешать задачи, разобранные в конспекте практического занятия. 3. Разобрать задачи, рекомендованные преподавателем для самостоятельного решения. 4. Обсудить проблемы, возникшие при решении задач на занятиях с преподавателем. На тестирование отводится 15 минут. Каждый вариант тестовых заданий включает от 4 до 12 вопросов. За каждый, правильно отвеченный вопрос, дается до 5 баллов в зависимости от его сложности. В экзаменационный билет включено два теоретических вопроса соответствующие содержанию формируемых компетенций. Экзамен проводится в устной форме. На ответ студенту отводится 35 минут. За ответ на теоретические вопросы студент может получить максимально оценку 5 |