Методические рекомендации по выполнению контрольной работы для студентов дистанционного обучения
 Скачать 0.59 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.А. ЕЖЕВСКОГО Факультет энергетический Кафедра электрооборудования и физики БИОФИЗИКА МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ ДЛЯ СТУДЕНТОВ ДИСТАНЦИОННОГО ОБУЧЕНИЯ Молодежный, 2020 МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ Внимательно прочтите методические указания!!! Для освоения данного курса студенту дистанционного обучения необходимо самостоятельно изучить теоретический материал и письменно ответить на вопросы по каждой лекции, а также решить практические задачи. Структура контрольной работы Контрольная работа должна иметь следующую структуру: 1. Титульный лист; 2. Содержание; 3. Теоретическая часть (ответы на теоретические вопросы по лекциям); 4. Практическая часть (решение задач) 5. Список используемых источников информации. Оформление теоретической части В теоретической части контрольной работы необходимо ответить на вопросы по каждой лекции. Ответу могут содержать основные определения, пояснения, факты, доказательства, примеры, иллюстрации: схемы, таблицы, рисунки. Оформление практической части Практическая часть содержит задачи. При оформлении задач необходимо: 1. Обязательно переписать условия всех задач полностью, без сокращения. 2. Все значения величин, заданных в условии, а также взятые из справочных таблиц, записать отдельной строкой, вводя для каждой из них буквенное обозначение. При записи все численные значения необходимо выразить в единицах СИ. Ниже записать буквенные обозначения величин, которые надо определить. 3. Для иллюстрации решения задачи выполнить рисунок, схематический чертеж (если это необходимо). Если происходит изменение состояния объекта, надо сделать несколько последовательных рисунков. На рисунках изобразить физические величины, пользуясь условными графическими и буквенными обозначениями, показать физическое взаимодействие, существенное для данной задачи. Рисунки выполнять, пользуясь чертежными инструментами, аккуратно, с соблюдением всех правил технического черчения. 4. Обязательно решение задачи коротко и исчерпывающе пояснять. При объяснении решения задачи указывать основные физические законы и формулы, на которых базируется решение, в обязательном порядке разъяснять все используемые буквенные обозначения. 5. Решение задачи выполняется в общем виде, т. е. только в буквенных обозначениях. Для этого записывают исходные формулы, выполняют алгебраические преобразования и получают расчетную формулу для искомой величины. При получении расчетной формулы приводится её вывод, сопровождающийся пояснением используемых математических приемов и преобразований. 6. Выполнить проверку единицы измерения искомой величины по расчетной формуле и тем самым подтвердить правильность решения задачи. 7. Выполнить вычисление искомой величины путем подстановки заданных числовых значений величин в расчетную формулу. Числа в расчетную формулу подставляются в том же порядке, в каком в неё записаны буквенные обозначения физических величин. При подстановке чисел в формулу целесообразно представлять их в виде чисел, умноженных на 10 в необходимых степенях. Расчеты выполнять с соблюдением правил вычисления приближенных чисел. 8. В качественной задаче основное внимание акцентируется на качественной стороне физических явлений, свойств тел, вещества, процессов и т. д. Поэтому ответ необходимо найти, синтезируя данные условия задачи, моделируя и анализируя физические явления. Контрольная работа может быть оформлена рукописным или машинописным способом в виде текста, подготовленного на персональном компьютере с помощью текстового редактора и отпечатанного на принтере на листах формата А4 с одной стороны. Текст на листе должен иметь книжную ориентацию. Основной цвет шрифта - черный. Левое поле – 3 см. Верхнее поле – 2 см. Правое поле – 1,5 см. Нижнее поле – 2 см. Формат шрифта – Times New Roman. Размер шрифта – 14 пт. Межстрочный интервал – 1,5. Выравнивание – по ширине. Отступ слева – 0 см. Отступ справа – 0 см. Отступ первой строки – 1,25 см (пять знаков). Интервал перед и после каждого абзаца – 0 пт. Страницы нумеруются арабскими цифрами с соблюдением сквозной нумерации по всему тексту (нумерация страниц - автоматическая). Номер страницы проставляется в центре нижней части листа без точки. Правила представления формул. Для написания различных формул необходимо использовать редактор формул. Формулы можно размещать как отдельными строками, так и непосредственно в тексте. Отправлять контрольную работу в формате .pdf. Оформление рукописным способом осуществляется в тетради в клетку разборчивым почерком с соблюдением всех правил оформления теоретической и практической частей. Написанную от руки контрольную работу необходимо отсканировать и прислать в формате .pdf. Контрольная работа, представленная без соблюдения указанных выше правил зачитываться не будет. Титульный лист ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.А. ЕЖЕВСКОГО Факультет энергетический Кафедра электрооборудования и физики Контрольная работа По дисциплине «Биофизика» Выполнил: студент дистанционного обучения направления подготовки __________ профиль__________________________ курс______________________________ группа____________________________ ФИО_____________________________ Проверил:_________________________ Молодежный, 20___ Основная литература: 1. Белановский А. С. Основы биофизики в ветеринарии [Текст]: учеб. пособие для вузов / А. С. Белановский . - 4-е изд., перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2007. - 332 с. 2. Волькенштейн М. В. Биофизика: учеб. рук. / М. В. Волькенштейн. - 2-е изд., перераб. и доп. - М. : Наука, 1988. - 591 с. : ил. ; 23 см. 3. Грабовский Р. И.. Курс физики : учеб. пособие для вузов / Р. И. Грабовский, 2002. - 607 с. 4. Иванов И. В. Основы физики и биофизики [Текст]: учеб. пособие для вузов по направлениям подгот. (спец.) 111801 - "Ветеринария" (квалификация (степень) "специалист") и 111100 - "Зоотехния" (квалификация (степень) "бакалавр"): рек. УМО / И. В. Иванов. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб. : Лань, 2012. - 208 с. : ил. 5. Плутахин Г. А. Биофизика: учеб. пособие для вузов по направлениям 111100 - "Зоотехния", 020800 - "Экология и природопользование", 110100 - "Агрохимия и агропочвоведение", 110200 -"Агрономия" и спец. 111201 "Ветеринария" / Г. А. Плутахин, А. Г. Кощаев. - 2-е изд., перераб. и доп. - СПб. : Лань, 2012. - 239 с. 6. Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика: учеб. для вузов / А. Н. Ремизов, А. Г. Максина, А. Я. Потапенко. - Изд. 4-е, перераб. и доп. - М. : Дрофа, 2003. - 559 с. Дополнительная литература: 1. Кутимская М. А. Гидродинамика и гемодинамика учеб. пособие для студентов фак. охотоведения и фак. биотехнологии и вет. медицины ; Иркут. гос. с.-х. акад. - Иркутск : ИрГСХА, 2009. - 38 с. 2. Биофизика [Текст]: метод. указ. к лаб. работам по биофизике : для студентов фак. охотоведения и фак. биотехнологии и ветеринарной медицины / Иркут. гос. с.-х. акад.; сост. Ю. Ю. Малозёмова. - Иркутск : ИрГСХА, 2007. - 22 с 3. Физика [Электронный ресурс]: рук.к лаб. работам / Иркут. гос. с.-х. акад.; сост. Л. Н. Макридина. Ч. 2 : Электромагнитные явления. Оптика, 2011. - 1 эл. опт.диск 4. Биофизика [Электронный ресурс]. - Электрон. текстовые дан. - Воронеж: Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета, 2009. - 61 с. 5. Бузунова М Ю. Вопросы и ответы по курсу физики: учеб. пособие по дисциплине "Физика" / Иркут. гос. с.-х. акад.; сост.: М. Ю. Бузунова, И. Г. Ковалевский. - Иркутск: ИрГСХА, 2011. - 159 с. 6. Вржащ Е. Э. Физика: электричество и магнетизм : учеб. пособие для студентов уровня бакалавров энерг. и инж. спец. с.-х. вузов / Е. Э. Вржащ, Ю. Ю. Клибанова. - Электрон. текстовые дан. - Saarbrücken : Lap Lambert Academic Publishing ; Иркутск : Изд-во ИрГАУ им. А. А. Ежевского, 2017. - 144 с. 7. Иванов И. В. Сборник задач по курсу основы физики и биофизики [Текст]: учеб.-метод. пособие для вузов по направлению подгот. 111100 - "Зоотехния" и спец. 111801 - "Ветеринария": допущено УМО / И. В. Иванов. - 2-е изд., испр. - СПб.: Лань, 2012. - 123 с. 8. Клибанова Ю. Ю. Физика: волновая и квантовая оптика, физика атомного ядра и элементарных частиц: учеб. пособие для направлений подгот. 35.03.06 - Агроинженерия, 13.03.01 - Теплоэнергетика и теплотехника, 13.03.02 - Электроэнергетика и электротехника / Ю. Ю. Клибанова, Е. Э. Вржащ; Иркут. гос. аграр. ун-т им. А. А. Ежевского. - Электрон. текстовые дан. - Иркутск: Изд-во ИрГАУ им. А. А. Ежевского, 2019. - 127 с. Лекция №1 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Введение в биофизику. Биомеханика. Кинематика и динамика в физике и живых системах. Скорость. Ускорение. Масса. Сила. Законы Ньютона. Энергия, работа, мощность. Вращательное движение. Вращательные характеристики человека и животных. Центрифугирование. Механика твердого тела. Момент инерции, момент сил. Основное уравнение динамики вращательного движения. 2. Вопросы по лекции: 1) Что изучает биофизика? 2) В чем отличие перемещения и длины пути? 3) В чем отличие нормального ускорения от тангенциального? 4) Сформулируйте законы Ньютона 5) Как связаны понятия работы и энергии? 6) Какова роль момента инерции во вращательном движении? 7) Что называют моментом силы? 8) Запишите математически основной закон динамики вращательного движения 9) С какой целью используют метод центрифугирования? 3. Практическое задание Задача 1. Материальная точка движется согласно уравнению 3 x A Bt Ct , где A = 2 м, B = 1 м/с, C = –0, 5 м/с 2 . Найти координату x, скорость и ускорение точки в момент времени t = 2 c. Задача 2. Диск радиусом R = 10 см вращается вокруг неподвижной оси так, что зависимость угловой скорости от времени задается уравнением 4 2 5 At Bt (A = 3 рад/с 2 , B = 2 рад/с 5 ). Определите для точек на ободе диска к концу первой секунды после начала движения: 1) полное ускорение, 2) число оборотов, сделанных диском. Задача 3. Рабочее колесо установленного в коровнике вентилятора вращается так, что зависимость частоты вращения от времени задается уравнением x At B , где А=0,1 3 рад/с 2 и В=3 рад/с. Сколько оборотов сделает барабан через 2 мин от начала вращения? Задача 4. Вычислить момент инерции руки человека относительно плечевого сустава. Масса руки 4,1кг, ее длина (при пальцах, сжатых в кулак) 0,56м. Для упрощения принять руку за однородный стержень. Лекция №2 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Гидродинамика и гемодинамика. Поток жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Вязкость. Структура и некоторые биофизические свойства сердечно-сосудистой системы. Основные параметры циркуляции крови. Гармонические колебания и их характеристики (амплитуда, циклическая частота, фаза, период). Затухающие колебания. Биоакустика. Ультразвук в биологии. Природа звука и его физические характеристики. Характеристики слухового ощущения (тембр, уровень громкости, высота тона). 2. Вопросы по лекции: 1. Сформулируйте и запишите математически уравнение неразрывности. 2. Запишите уравнение Бернулли 3. Каков физический смысл коэффициента динамической вязкости? 4. Вязкие свойства крови. 5. Назовите биофизические свойства сердечно-сосудистой системы 6. Звук. Характеристики слухового ощущения 3. Практическое задание Задача 1 Цилиндрический сосуд высотой 2 м до краев заполнен жидкостью. Пренебрегая вязкостью жидкости, определите, на какой высоте должно быть проделано малое отверстие в стенке сосуда, чтобы струя, вытекающая из отверстия, падала на пол на расстоянии 50 см от цилиндра Задача 2. Согласно санитарным нормам, нахождение человека в помещении с уровнем интенсивности шума 100 дБ не должно превышать 30 мин. Какая энергия проходит за это время через барабанную перепонку человека, площадь которой 70 мм 2 ? Лекция №3 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Предмет молекулярной физики и термодинамики. Опытные газовые законы. Уравнения состояния идеального газа (уравнения Клапейрона и Менделеева-Клапейрона). Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекул идеального газа. Температурные шкалы. Газообмен в тканях. Обмен газов в легких. Явления переноса. Диффузия. Теплопроводность 2.Вопросы по лекции: 1. Почему термодинамический и статистический методы исследования макроскопических систем качественно различны и взаимно дополняют друг друга? 2. Какими законами описываются изобарные и изохорные процессы? 3. В чем сущность явлений переноса? 3. Практическое задание Задача 1 Вода при 4 0 С занимает объем 1 см 3 . Определить количество вещества и число молекул воды. Задача 2. Определить количество вещества водорода, заполняющего сосуд объемом 3 л, если концентрация молекул газа в сосуде 2⸱10 18 м -3 Задача 3. Найти плотность азота при температуре 400 К и давлении 2 МПа. Задача 4. За какое время через мышцу животного площадью 1дм 2 и толщиной 10 мм пройдет 2 кДж теплоты, если температура мышцы 38, а температура окружающего воздуха 15? Коэффициент теплопроводности мышцы 5,7⸱10 -2 Вт/(м·К). Лекция №4 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Понятие о числе степеней свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа. 1 начало термодинамики. Работа при изменении объема газа. Адиабатический процесс. Энтропия живых систем. Внутренняя энергия. Второй закон термодинамики. Производство энтропии в открытой системе. 2. Вопросы по лекции: 1. Что такое внутренняя энергия идеального газа? 2. Сформулируйте первое начало термодинамики 3. Как изменится температура газа при его адиабатическом сжатии? 4. Сформулируйте своеобразие проявления второго закона термодинамики в биосистемах. 5. Что такое энтропия живых систем 3. Практическое задание Задача 1. Какое количество теплоты выделится, если азот массой 1 г, взятый при температуре 280 К под давлением р 1 = 0,1 МПа, изотермически сжать до давления р 2 = 1 МПа? Задача 2. При переносе бензола из некоторого полярного растворителя в воду при температуре t=25 o C энтальпия H уменьшилась на 9240 Дж/моль, а энтропия S — на 84 Дж/(моль·К). Рассчитайте изменение полного термодинамического потенциала ΔG в этом процессе. Будет ли бензол растворяться в воде? Лекция №5 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Биоэлетрические потенциалы. Электрический потенциал. Электрогенез. Потенциал. Разность потенциалов. Потенциал покоя. Измерение потенциалов. Методы электрографии. Электрический диполь Электрокинетический потенциал. Дзетапотенциал. Электрофорез. Электроосмос. Электрический ток в биотканях. Сила тока, сопротивление. Диэлектрики и проводники. Конденсатор. Электролиз. Действие постоянного тока на живые организмы. Поляризация. Влияние магнитных полей на живые организмы.Магнитное поле и его характеристики. Закон Ампера. Магнитное поле движущегося заряда. Электромагнитная индукция 2.Вопросы по лекции: 1. Что такое электрический потенциал? Разность потенциалов? 2. Опишите потенциал покоя и потенциал действия 3. В чем заключается метод электрографии? Виды электрограмм. Физические основы электрокардиографии 4. Электрический ток в биотканях. Дайте понятие силы тока, сопротивления, напряжения, ЭДС и их единицы измерения. Запишите закон Ома. 5. Почему клетки живых тканей обладают электроемкостью? 6. Магнитное поле и его основные характеристики 7. Запишите формулы силы Ампера, силы Лоренца 8. Что является причиной возникновения ЭДС индукции, возникающей в контуре 3. Практическое задание Задача 1. Величина поляризационной емкости клеточной мембраны достигает 2 мкФ на каждый см 2 ее поверхности. Определить величину заряда, сосредоточенного на поверхности клетки, если разность потенциалов между внутренней и внешней поверхностями мембраны 90 мВ. Задача 2. При франклинизации больного между электродами за время одной процедуры лечения (10 мин) проходит заряд 1,6 ∙ 10-2 Кл. Определите среднюю силу тока. Задача 3. Аппарат для гальванизации АГН -5 создает плотность тока 0,12 мА/см 2 . Какое количество электричества проходит через тело коровы, если наложенные на поверхность кожи электроды имеют площадь 1,5 дм 2 и процедура гальванизации длится 20 мин? Каково сопротивление участка тела коровы, если к электродам приложено напряжение 45 В? Лекция №6 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Биофизические основы фотобиологических процессов. Волновая оптика и фотобиологические процессы. Природа света. Интерференция, дифракция, поляризация света. Фотосинтез. Биолюминесценция. Спектры излучения и поглощения света.Биофизика зрения. Глаз – природный оптический прибор. Тонкие линзы. Фокус. Абберации оптических систем. Основные фотометрические величины. Бактернородопспн. 2.Вопросы по лекции: 1. Что такое свет? 2. Что представляет собой явление интерференции, дифракции и поляризации? 3. Как применяют ультрафиолетовое и инфракрасное излучение в ветеринарии и зоотехнии? Укажите их диапазоны 4. Сформулируйте закон фотоэффекта 5. Дайте определение люминесценции и применение люминесцентного анализа 6. Зрение. Опишите глаз как оптическую систему. 7. Основные фотометрические величины 3. Практическое задание Задача 1. Диаметр бактерии 7.5 мкм. Определить диаметр изображения при использовании микроскопа, если фокусные расстояния объектива и окуляра соответственно 4 мм и 24 мм. Предметное стекло расположено на расстоянии 4,2 мм от оптического центра объектива. Задача 2.Определить мощность светового потока, попадающего в глаз человека, если верхний, безболезненно воспринимаемый поток световой энергии при полной адаптации глаза соответствует 555·10 11 фотонам в секунду с длиной волны 555 нм. Лекция №7 1. Темы лекции для самостоятельного изучения. Моделирование биофизических процессов. Этапы моделирования. Модель. Моделирование. Основные этапы моделирования. Физическая, биологическая, математическая модели. Метод «черного ящика». Физико- математические модели. Модель Мальтуса, модель Ферхюльста, модель «хищник-жертва» (модель Вольтерра). Самоорганизация. Синергетика. 2.Вопросы по лекции: 1. Опишите модель Мальтуса 2. Опишите модель Ферхюльста, 3. Опишите модель «хищник-жертва» (модель Вольтерра) 4. Дайте определение понятия Синергетика. |