Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Муромский институт (филиал)

федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования

 «Владимирский государственный университет

имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых»

(МИ ВлГУ)

 

Кафедра  ФПМ 

 

 

 

«   04   »       06       2019 г.

 

 

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

     Физика     

 




Направление подготовки

12.03.01 Приборостроение

Профиль подготовки

Приборы и системы

Квалификация (степень)выпускника

Бакалавр








          

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы,

час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежу-точного контр.

(экз., зач., зач. с оц.)

1

198 / 5,5  

16  

16  

24  

3,6  

0,35  

59,95  

102,4  

Экз.(35,65)  

2

198 / 5,5  

16  

16  

24  

3,6  

0,35  

59,95  

111,4  

Экз.(26,65)  

Итого

396 / 11  

32  

32  

48  

7,2  

0,7  

119,9  

213,8  

62,3  

 

Муром, 2019 г.


1. Цель освоения дисциплины

Цель дисциплины: Целями освоения дисциплины "Физика" являются:

Формирование у студентов целостной, системной информационной базы в области физики, научного мировоззрения, навыков познавательной деятельности для успешного усвоения:

– общепрофессиональных и специальных дисциплин основной образовательной программы, которые в свою очередь направлены на освоение студентами обобщенных видов профессиональной деятельности как важнейших и прямых составляющих профессиональной компетентности;

– необходимого минимума базовых, фундаментальных компонентов универсальных, инвариантных компетенций, что позволит выпускнику успешно адаптироваться к меняющимся условиям, постоянно самосовершенствоваться, быть востребованным и конкурентоспособным на профессиональном рынке труда.

Основными задачами дисциплины являются:

– изучение базовых понятий, фундаментальных законов и принципов, составляющих основу современной физической картины мира;

– овладение умениями воспринимать и объяснять физические явления и процессы, использовать знания в образовательной и профессиональной деятельности, критически оценивать информацию естественнонаучного содержания, полученную из различных источников;

– формирование у студентов навыков самостоятельного проведения наблюдений, измерений физических величин, обработки и анализа опытных данных, интерпретации результатов физического эксперимента.

2. Место дисциплины в структуре ОПОП ВО (Цикл (Б1.О.09))

Основой для успешного освоения дисциплины «Физика» являются школьный курс физики, дисциплины «Математика» и «Информатика». В свою очередь, на усвоенное содержание курса физики опираются профессионально ориентированные дисциплины.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОПК-1 Способен применять естественнонаучные и общеинженерные знания, методы математического анализа и моделирования в инженерной деятельности, связанной с проектированием и конструированием, технологиями производства приборов и комплексов широкого назначения.

 

Результатом освоения дисциплины является достижение следующих индикаторов:

Знать смысл происходящих явлений окружающего мира,применяет физические законы и модели, необходимые для решения задач в области профессиональной деятельности.

Уметь объяснять смысл происходящих явлений окружающего мира,применяет физические законы и модели, необходимые для решения задач в области профессиональной деятельности.

 


4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 11 зачетных единиц, 396 часов.

 

4.1. Форма обучения: очная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 4г.

 

4.1.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежуточной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Физические основы механики

1

6

6

12

39

Отчет, устный опрос, контрольная работа

2

Электричество и магнетизм

1

10

10

12

63,4

Отчет, устный опрос, контрольная работа

Всего за  семестр

198

16

16

24

102,4

3,6

0,35

Экз.(35,65)

3

Физика колебаний и волн

2

6

8

20

7,6

Отчет, устный опрос, контрольная работа

4

Основы термодинамики

2

4

4

18

Отчет, устный опрос, контрольная работа

5

Квантовая физика

2

4

2

4

28

Отчет, устный опрос, контрольная работа

6

Физика твердого тела

2

2

2

57,8

Отчет, устный опрос, контрольная работа

Всего за  семестр

198

16

16

24

111,4

3,6

0,35

Экз.(26,65)

Итого   

396

32

32

48

213,8

7,2

0,7

62,3

 

4.1.2. Содержание дисциплины

4.1.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Лекция 1.

Предмет физики. Понятия материи, взаимодействия, движения. Пространство и время. Физические модели. Физические величины, единицы физических величин. Предмет механики. Система отсчета и система координат. Радиус-вектор. Векторы перемещения, мгновенной скорости и мгновенного ускорения материальной точки. Путь. Связь компонентов вектора перемещения со скоростью и ускорением. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Инерциальная система отсчета. Сила как мера взаимодействия тел. Масса. Основная задача динамики. Законы И. Ньютона. Импульс. Силы в механике: тяжести и вес тела, упругости, кулоновского взаимодействия, трения. Принцип независимости действия сил (2 часа).

Лекция 2.

Работа силы. Консервативные силы. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия частицы в поле силы упругости, в поле силы тяжести, в поле сил кулоновского взаимодействия. Связь между потенциальной энергией и силой. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения импульса как следствие уравнения динамики материальной точки (2 часа).

Лекция 3.

Модель абсолютно твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Связь линейных и угловых характеристик точек твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия твердого тела. Работа при вращении твердого тела. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса (2 часа).

Раздел 2. Электричество и магнетизм

Лекция 4.

Предмет электродинамики. Базовые модели электродинамики. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и ее применения для расчета напряженности электростатического поля равномерно заряженных тел. Работа сил электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Принцип суперпозиции для потенциала. Связь напряженности поля с потенциалом (2 часа).

Лекция 5.

Свободные и индуцированные заряды проводника. Электрическая емкость заряженного проводника. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Схемы соединения конденсаторов. Энергия поля заряженного проводника и конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Модель диэлектрика. Электрический диполь. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Теорема Гаусса для потока вектора электрического смещения (2 часа).

Лекция 6.

Постоянный электрический ток. Ток проводимости и конвекционный ток. Условия возникновения и существования тока проводимости. Сила тока. Вектор плотности тока. Закон Ома для однородного участка линейной цепи в дифференциальной форме. Электрическое сопротивление. Зависимость сопротивления металлического проводника от температуры. Последовательное и параллельное соединения проводников. Сторонние силы. Работа сторонних сил при переносе носителя тока. Электродвижущая сила. Электрическое напряжение. Закон Ома в обобщенной форме. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Мощность постоянного тока. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей (2 часа).

Лекция 7.

Постоянное магнитное поле в вакууме. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Движение заряженной частицы в однородном стационарном магнитном поле. Сила Лоренца. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Взаимодействие двух проводников с током. Теорема Гаусса для потока вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Вектор намагничивания. Напряженность магнитного поля. Природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Домены. Намагничивание ферромагнетика (гистерезис, коэрцитивная сила, остаточная индукция). Температура Кюри (2 часа).

Лекция 8.

Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Потокосцепление. Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Индуктивность соленоида. Взаимная индукция. Токи Фуко. Энергия магнитного поля тока. Плотность энергии магнитного поля. Технические применения электромагнитной индукции. Уравнения Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Плотность энергии и плотность потока энергии электромагнитного поля (2 часа).

Семестр 2

Раздел 3. Физика колебаний и волн

Лекция 9.

Общность уравнений колебательных процессов. Период, частота, фаза, амплитуда колебаний. Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний. Модель линейного гармонического осциллятора. Примеры линейного гармонического осциллятора. Формула Томсона. Сложение гармонических колебаний. Свободные затухающие колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы (2 часа).

Лекция 10.

Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Явление резонанса. Резонансная кривая. Понятие о параметрическом резонансе и автоколебаниях. Переменный электрический ток. Гармонические переменные токи и напряжения. Сопротивление в цепи переменного тока. Переменный ток через индуктивность. Емкость в цепи переменного тока. Последовательный R, L, C – контур. Импеданс. Векторная диаграмма напряжений и токов. Закон Ома для переменного тока. Резонансные явления в цепи переменного тока. Мощность переменного тока (2 часа).

Лекция 11.

Волны. Плоская волна. Длина волны, волновое число, частота волны. Волновое уравнение и его общее решение. Фазовая скорость. Волновой пакет. Групповая скорость. Понятие о когерентности волн. Интерференция волн. Условия интерференционных максимумов и минимумов. Стоячие волны. Излучение электромагнитных волн. Вибратор Герца. Спектр электромагнитных волн. Волновое уравнение для электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Плоская монохроматическая электромагнитная волна. Модель дипольного излучения. Плотность энергии электромагнитной волны. Интерференция и дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света. Поглощение света. Поляризация света (2 часа).

Раздел 4. Основы термодинамики

Лекция 12.

Феноменологическая термодинамика. Макроскопические системы в равновесном состоянии. Базовые термодинамические параметры: температура, давление, объем. Внутренняя энергия, термодинамическая работа, теплота. Уравнение состояния. Термодинамические процессы и термодинамическое равновесие. Условия термодинамического равновесия. Первое начало термодинамики (2 часа).

Лекция 13.

Модель идеального газа. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа, ее связь с температурой и давлением. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы в термодинамике идеального газа. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме и давлении. Адиабатические процессы. Циклы и КПД тепловых машин. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия (2 часа).

Раздел 5. Квантовая физика

Лекция 14.

Достижения и противоречия в физике начала ХХ века. Линейчатые спектры атомов. Формула Бальмера для атома водорода и ее эмпирические обобщения. Теплоемкость твердого тела при низких температурах. Идея Планка ε = ћω и формула для спектральной плотности энергии теплового излучения. Эйнштейновская теория фотоэлектрического эффекта. Фотоны. Эксперименты Резерфорда. Ядерная модель атома. Боровская теория атома водорода (2 часа).

Лекция 15.

Идея де Бройля. Соотношения неопределенностей. Волновая функция и связанные с нею понятия (плотность вероятности, вероятность, средние значения физических величин). Временное и стационарное уравнения Шрёдингера. Свободная частица. Спектр и собственные функции атома водорода. Физический смысл операторов физических величин и их собственных значений в квантовой механике. Операторы полной энергии (гамильтониан), импульса, момента импульса, квадрата момента импульса и отношения между ними. Спектр энергии и волновая функция частицы в бесконечно глубокой потенциальной яме. Вырождение энергетических уровней (2 часа).

Раздел 6. Физика твердого тела

Лекция 16.

Колебания кристаллической решетки как совокупность квантовых осцилляторов. Теплоемкость твердого тела по Эйнштейну. Теплоемкость твердого тела с учетом дискретности решетки (по теории Дебая). Квантовый электронный газ в твердом теле. Зонная теория и эффективная масса электрона. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории твердого тела. Понятия о p-n переходах, диодах, транзисторах, твердотельных наноэлементах. Общие представления о квантовых генераторах электромагнитных волн. Лазеры (2 часа).

 

4.1.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Практическое занятие 1.

Кинематика и динамика материальной точки и твердого тела. Скорость и ускорение материальной точки. Тангенциальное и нормальное ускорения. Сила. Принцип независимости действия сил. Импульс. Законы Ньютона (2 часа).

Практическое занятие 2.

Законы сохранения в механике. Закон сохранения импульса. Работа силы. Мощность. Виды механической энергии. Закон сохранения механической энергии (2 часа).

Практическое занятие 3.

Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь линейных и угловых характеристик точек твердого тела, вращающегося относительно неподвижной оси. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела (2 часа).

Раздел 2. Электричество и магнетизм

Практическое занятие 4.

Электростатическое поле. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции для потенциала (2 часа).

Практическое занятие 5.

Электроемкость. Конденсаторы. Электрическая емкость конденсатора. Виды конденсаторов. Соединение конденсаторов в батареи. Энергия заряженного конденсатора (2 часа).

Практическое занятие 6.

Законы постоянного тока. Плотность и сила тока. Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила, электрическое напряжение. Последовательное и параллельное соединение проводников. Закон Ома (2 часа).

Практическое занятие 7.

Законы постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца. Расчет разветвленных цепей с использованием правил Кирхгофа (2 часа).

Практическое занятие 8.

Стационарное магнитное поле. Индукция и напряженность магнитного поля. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Сила Лоренца. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Энергия магнитного поля (2 часа).

Семестр 2

Раздел 3. Физика колебаний и волн

Практическое занятие 9.

Свободные незатухающие колебания. Линейный гармонический осциллятор. Электрический колебательный контур. Формула Томсона. Сложение гармонических колебаний (2 часа).

Практическое занятие 10.

Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы. Закон Ома для цепи переменного тока. Импеданс. Резонанс напряжений (2 часа).

Практическое занятие 11.

Волновые процессы. Волновое уравнение и его общее решение. Плоская волна. Длина волны, волновое число. Интерференция волн (2 часа).

Практическое занятие 12.

Основы волновой оптики. Когерентность. Интерференция электромагнитных волн. Дифракционная решетка (2 часа).

Раздел 4. Основы термодинамики

Практическое занятие 13.

Уравнение состояния идеального газа. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в идеальных газах (2 часа).

Практическое занятие 14.

Круговые процессы. Энтропия. Циклы и КПД тепловых машин. Цикл Карно. Второе начало термодинамики (2 часа).

Раздел 5. Квантовая физика

Практическое занятие 15.

Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Вольтамперная характеристика фотоэффекта. Задерживающее напряжение. Уравнение А. Эйнштейна. Фотоны. Гипотеза де Бройля (2 часа).

Раздел 6. Физика твердого тела

Практическое занятие 16.

Электрические и магнитные свойства твердых тел. Удельная проводимость собственного полупроводника. Энергия активации (2 часа).

 

Методические указания и задания для практических занятий приведены в следующих источниках:

Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – СПб.: Книжный мир, 2008. – 328 с.

Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики. Упражнения и задачи: учебное пособие для вузов. – М.: Дрофа, 2004. – 464 с.

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: учебное пособие для втузов. – М.: Издательство физико-математической литературы, 2005. – 640 с.

Механика: метод. указания к практическим занятиям по курсу "Общая физика"; сост. А.Ф. Ан, А.В. Самохин // Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2006. - 34 с.

Электронное издание на 1 CD–R «Физические основы механики: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Физика» для студентов образовательных программ 01.03.02 Прикладная математика и информатика, 10.03.01 Информационная безопасность, 11.03.01 Радиотехника, 12.03.01 Приборостроение: текстовое электронное издание. Муром, 2015»; сост. А.Ф. Ан. ФГУП НТЦ «Информрегистр», № государственной регистрации 0321503140 от 16.10.2015 г.

Основы электродинамики: метод. указания к практическим занятиям по курсу "Общая физика"; сост. А.Ф. Ан // Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2007. - 48 с.

Электронное издание на 1 CD–R «Основы классической теории электромагнетизма: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Физика» для студентов образовательных программ 01.03.02 Прикладная математика и информатика, 10.03.01 Информационная безопасность, 11.03.01 Радиотехника, 12.03.01 Приборостроение: текстовое электронное издание. Муром, 2015»; сост. А.Ф. Ан. ФГУП НТЦ «Информрегистр», № государственной регистрации 0321503142 от 16.10.2015 г.

Колебания и волны: методические указания к практическим занятиям по курсу «Общая физика»; сост. А.Ф. Ан. – Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2008. – 50 с.

Основы молекулярной физики и термодинамики: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Физика» для студентов образовательных программ технического профиля; сост. А.Ф. Ан // Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2010. – 47 с.

Квантовая и ядерная физика: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Физика» для студентов технических направлений подготовки; сост. М.Н. Рыжкова. – Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2012. – 44 с.

 

4.1.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Лабораторная 1.

Изучение основного закона динамики вращательного движения (4 часа).

Лабораторная 2.

Определение силы трения при вращательном движении твердого тела (4 часа).

Лабораторная 3.

Определение момента инерции твердых тел (4 часа).

Раздел 2. Электричество и магнетизм

Лабораторная 4.

Измерение электрического сопротивления проводников (4 часа).

Лабораторная 5.

Измерение электрической емкости конденсаторов (4 часа).

Лабораторная 6.

Исследование характеристик магнитных полей (4 часа).

Семестр 2

Раздел 3. Физика колебаний и волн

Лабораторная 7.

Изучение колебательного движения с помощью пружинного маятника (4 часа).

Лабораторная 8.

Снятие резонансной кривой и определение логарифмического декремента затухания колебаний (4 часа).

Лабораторная 9.

Определение индуктивности катушки, емкости конденсатора и проверка закона Ома для переменного тока (4 часа).

Лабораторная 10.

Определение больших сопротивлений методом релаксационных колебаний (4 часа).

Лабораторная 11.

Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки (4 часа).

Раздел 4. Квантовая физика

Лабораторная 12.

Изучение внешнего фотоэффекта и определение постоянной Планка (4 часа).

 

Методические указания к выполнению лабораторных работ приведены в следующих источниках:

1. Сетевой учебно-методический комплекс «Основы общей физики». Свидетельство о регистрации электронного ресурса № 18532 от 20.09.2012 г.

2. Электричество и магнетизм: методические указания к лабораторным работам по физике; сост. А.Ф. Ан, А.В. Самохин, Л.К. Смульская. – Муром: МИ ВлГУ, 2003. – 30 с.

3. Колебательные и волновые процессы: метод. указания к лабораторным работам по курсу «Общая физика»; сост. А.Ф. Ан, Р.А. Штыков. – Муром: Изд.-полиграфический центр МИ ВлГУ, 2008. - 62 с.

 

4.1.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные периоды и этапы в развитии физики. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Система отсчета и декартова система координат. Кинематика материальной точки и твердого тела.

2. Динамика. Принцип относительности, преобразования Галилея. Инерциальные системы отсчета. Масса, сила и импульс. Первый закон Ньютона. Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела. Второй закон Ньютона как основное уравнение движения. Сила как производная импульса. Третий закон Ньютона.

3. Закон сохранения импульса. Центр инерции. Теорема о движении центра инерции. Реактивное движение. Уравнения Мещерского и Циолковского.

4. Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии.

5. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения. Кинетическая энергия твердого тела. Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса.

6. Базовые модели электродинамики. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса для расчета напряженности электрического поля, создаваемого заряженными телами.

7. Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции для потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

8. Электрическая емкость. Конденсаторы. Схемы соединения конденсаторов. Энергия электрического поля заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков.

9. Постоянный электрический ток, условия возникновения и существования тока проводимости. Сила тока. Вектор плотности тока. Закон Ома в дифференциальной форме. Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила, электрическое напряжение. Закон Ома в интегральной форме. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Мощность тока.

10. Расчет разветвленных цепей постоянного тока. Правила Кирхгофа. Баланс мощностей в электрической цепи. Электрический ток в жидкостях и газах. Законы Фарадея для электролиза.

11. Напряженность и индукция постоянного магнитного поля. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Заряд и проводник в магнитном поле. Сила Лоренца. Закон Ампера. Ускорители заряженных частиц. Поток и циркуляция вектора индукции магнитного поля. Теорема Гаусса для потока вектора индукции магнитного поля в вакууме. Расчет магнитного поля соленоида.

12. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Вектор намагничивания. Напряженность магнитного поля. Природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Домены. Намагничивание ферромагнетика (гистерезис, коэрцитивная сила, остаточная индукция). Температура Кюри.

13. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля. Принцип действия индукционного генератора, асинхронного двигателя, трансформатора.

14. Электромагнитное поле, ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

15. Колебания, их основные характеристики. Уравнения свободных колебаний. Модель линейного гармонического осциллятора. Сложение гармонических колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу. Затухающие колебания, основные характеристики.

16. Вынужденные электромагнитные колебания. Гармонические переменные токи. Закон Ома для цепи переменного тока. Резонанс напряжений и токов.

17. Волновые процессы. Волновое уравнение. Плоская волна. Фазовая и групповая скорости, частота, длина волны, волновое число. Волновой пакет. Эффект Доплера. Интерференция и дифракция волн. Когерентность. Излучение, рассеяние, поглощение, преломление, дисперсия электромагнитных волн. Модель дипольного излучения.

18. Интерференция и дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света. Поляризация света.

19. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия. Термодинамическая работа. Теплота. Теплоемкость. Первое начало термодинамики.

20. Циклические процессы. Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные установки. Цикл Карно. КПД теплового двигателя. Энтропия.

21. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Фотон. Энергия, масса и импульс фотона.

22. Волновые свойства микрочастиц. Соотношения неопределенностей для координаты и импульса, энергии и времени. Волновая функция и связанные с нею понятия (плотность вероятности, вероятность, средние значения физических величин). Временное и стационарное уравнения Шрёдингера.

23. Операторы импульса, энергии, момента импульса, собственные значения. Квантовое состояние, вырождение. Спин электрона. Волновая функция электрона с учетом спина. Волновая функция многих частиц. Принцип Паули.

24. Квантовая модель идеального газа. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Электронный газ при Т = 0. Энергия Ферми. Квантовый электронный газ в твердом теле. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории твердого тела. Р-n переход. Диоды, транзисторы.

25. Магнитные свойства твердых тел. Природа диа-, пара- и ферромагнетизма.

 

4.1.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

Не планируется.

 

4.1.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 


4. 2. Форма обучения: заочная

Уровень базового образования: среднее общее.

Срок обучения 5г.

 

Семестр

Трудоем-кость,

час. / зач. ед.

Лек-ции,

час.

 

Практи-ческие занятия,

час.

Лабора-торные работы, час.

Консуль-тация,

час.

Конт-роль,

час.

Всего (контак-тная работа),

час.

СРС,

час.

Форма

промежуточного контроля

(экз., зач., зач. с оц.)

1

198 / 5,5  

4  

6  

4  

2  

0,6  

16,6  

172,75  

Экз.(8,65)  

2

198 / 5,5  

4  

6  

4  

2  

0,6  

16,6  

172,75  

Экз.(8,65)  

Итого

396 / 11  

8  

12  

8  

4  

1,2  

33,2  

345,5  

17,3  

 

4.2.1. Структура дисциплины


 

Раздел (тема)

дисциплины

 

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость

(в часах)

 

Форма  текущего контроля успеваемости (по неделям семестра), форма промежу-точной аттестации

  (по семестрам)

 

п\п

Семестр

Лекции

Семинары

Практические занятия

Лабораторные работы

Контрольные работы

СРС

КП / КР

Консультация

Контроль

1

Физические основы механики

1

2

2

4

57,25

Отчет, устный опрос, контрольная работа

2

Электричество и магнетизм

1

2

2

57,75

Отчет, устный опрос, контрольная работа

3

Физика колебаний и волн

1

2

57,75

Отчет, устный опрос, контрольная работа

Всего за  семестр

198

4

6

4

+

172,75

2

0,6

Экз.(8,65)

4

Физика колебаний и волн

2

50

Отчет, устный опрос, контрольная работа

5

Основы термодинамики

2

2

29

Отчет, устный опрос, контрольная работа

6

Квантовая физика

2

2

2

4

43

Отчет, устный опрос, контрольная работа

7

Физика твердого тела

2

2

2

50,75

Отчет, устный опрос, контрольная работа

Всего за  семестр

198

4

6

4

+

172,75

2

0,6

Экз.(8,65)

Итого   

396

8

12

8

345,5

4

1,2

17,3

 

4.2.2. Содержание дисциплины

4.2.2.1. Перечень лекций

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Лекция 1.

Предмет физики. Понятия материи, взаимодействия, движения. Пространство и время. Физические модели. Физические величины, единицы физических величин. Предмет механики. Система отсчета и система координат. Радиус-вектор. Векторы перемещения, мгновенной скорости и мгновенного ускорения материальной точки. Путь. Связь компонентов вектора перемещения со скоростью и ускорением. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Инерциальная система отсчета. Сила как мера взаимодействия тел. Масса. Основная задача динамики. Законы И. Ньютона. Импульс. Силы в механике: тяжести и вес тела, упругости, кулоновского взаимодействия, трения. Принцип независимости действия сил.Работа силы. Консервативные силы. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия частицы в поле силы упругости, в поле силы тяжести, в поле сил кулоновского взаимодействия. Связь между потенциальной энергией и силой. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Закон сохранения импульса как следствие уравнения динамики материальной точки.Модель абсолютно твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Связь линейных и угловых характеристик точек твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия твердого тела. Работа при вращении твердого тела. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса (2 часа).

Раздел 2. Электричество и магнетизм

Лекция 2.

Предмет электродинамики. Базовые модели электродинамики. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и ее применения для расчета напряженности электростатического поля равномерно заряженных тел. Работа сил электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал электростатического поля. Разность потенциалов. Принцип суперпозиции для потенциала. Связь напряженности поля с потенциалом. вободные и индуцированные заряды проводника. Электрическая емкость заряженного проводника. Конденсаторы. Емкость конденсатора. Схемы соединения конденсаторов. Энергия поля заряженного проводника и конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Модель диэлектрика. Электрический диполь. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Теорема Гаусса для потока вектора электрического смещения. Постоянный электрический ток. Ток проводимости и конвекционный ток. Условия возникновения и существования тока проводимости. Сила тока. Вектор плотности тока. Закон Ома для однородного участка линейной цепи в дифференциальной форме. Электрическое сопротивление. Зависимость сопротивления металлического проводника от температуры. Последовательное и параллельное соединения проводников. Сторонние силы. Работа сторонних сил при переносе носителя тока. Электродвижущая сила. Электрическое напряжение. Закон Ома в обобщенной форме. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Мощность постоянного тока. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Постоянное магнитное поле в вакууме. Вектор индукции магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Движение заряженной частицы в однородном стационарном магнитном поле. Сила Лоренца. Действие магнитного поля на проводник с током. Закон Ампера. Взаимодействие двух проводников с током. Теорема Гаусса для потока вектора магнитной индукции. Вихревой характер магнитного поля. Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Вектор намагничивания. Напряженность магнитного поля. Природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Домены. Намагничивание ферромагнетика (гистерезис, коэрцитивная сила, остаточная индукция). Температура Кюри (2 часа).

Семестр 2

Раздел 3. Квантовая физика

Лекция 3.

Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Потокосцепление. Явление самоиндукции. Индуктивность контура. Индуктивность соленоида. Взаимная индукция. Токи Фуко. Энергия магнитного поля тока. Плотность энергии магнитного поля. Технические применения электромагнитной индукции. Уравнения Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Плотность энергии и плотность потока энергии электромагнитного поля.Общность уравнений колебательных процессов. Период, частота, фаза, амплитуда колебаний. Дифференциальное уравнение свободных незатухающих колебаний. Модель линейного гармонического осциллятора. Примеры линейного гармонического осциллятора. Формула Томсона. Сложение гармонических колебаний. Свободные затухающие колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Добротность колебательной системы. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Явление резонанса. Резонансная кривая. Понятие о параметрическом резонансе и автоколебаниях. Переменный электрический ток. Гармонические переменные токи и напряжения. Сопротивление в цепи переменного тока. Переменный ток через индуктивность. Емкость в цепи переменного тока. Последовательный R, L, C – контур. Импеданс. Векторная диаграмма напряжений и токов. Закон Ома для переменного тока. Резонансные явления в цепи переменного тока. Мощность переменного тока (2 часа).

Раздел 4. Физика твердого тела

Лекция 4.

Волны. Плоская волна. Длина волны, волновое число, частота волны. Волновое уравнение и его общее решение. Фазовая скорость. Волновой пакет. Групповая скорость. Понятие о когерентности волн. Интерференция волн. Условия интерференционных максимумов и минимумов. Стоячие волны. Излучение электромагнитных волн. Вибратор Герца. Спектр электромагнитных волн. Волновое уравнение для электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Плоская монохроматическая электромагнитная волна. Модель дипольного излучения. Плотность энергии электромагнитной волны. Интерференция и дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света. Поглощение света. Поляризация света.Феноменологическая термодинамика. Макроскопические системы в равновесном состоянии. Базовые термодинамические параметры: температура, давление, объем. Внутренняя энергия, термодинамическая работа, теплота. Уравнение состояния. Термодинамические процессы и термодинамическое равновесие. Условия термодинамического равновесия. Первое начало термодинамики.Модель идеального газа. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа, ее связь с температурой и давлением. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы в термодинамике идеального газа. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме и давлении. Адиабатические процессы. Циклы и КПД тепловых машин. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Энтропия.Колебания кристаллической решетки как совокупность квантовых осцилляторов. Теплоемкость твердого тела по Эйнштейну. Теплоемкость твердого тела с учетом дискретности решетки (по теории Дебая). Квантовый электронный газ в твердом теле. Зонная теория и эффективная масса электрона. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории твердого тела. Понятия о p-n переходах, диодах, транзисторах, твердотельных наноэлементах. Общие представления о квантовых генераторах электромагнитных волн. Лазеры (2 часа).

 

4.2.2.2. Перечень практических занятий

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Практическое занятие 1.

Кинематика и динамика материальной точки и твердого тела. Скорость и ускорение материальной точки. Тангенциальное и нормальное ускорения. Сила. Принцип независимости действия сил. Импульс. Законы Ньютона (2 часа).

Раздел 2. Электричество и магнетизм

Практическое занятие 2.

Законы сохранения в механике. Закон сохранения импульса. Работа силы. Мощность. Виды механической энергии. Закон сохранения механической энергии (2 часа).

Раздел 3. Физика колебаний и волн

Практическое занятие 3.

Кинематика и динамика вращательного движения твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь линейных и угловых характеристик точек твердого тела, вращающегося относительно неподвижной оси. Момент инерции. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела (2 часа).

Семестр 2

Раздел 4. Основы термодинамики

Практическое занятие 4.

Электростатическое поле. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции для потенциала (2 часа).

Раздел 5. Квантовая физика

Практическое занятие 5.

Электроемкость. Конденсаторы. Электрическая емкость конденсатора. Виды конденсаторов. Соединение конденсаторов в батареи. Энергия заряженного конденсатора (2 часа).

Раздел 6. Физика твердого тела

Практическое занятие 6.

Законы постоянного тока. Плотность и сила тока. Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила, электрическое напряжение. Последовательное и параллельное соединение проводников. Закон Ома.Круговые процессы. Энтропия. Циклы и КПД тепловых машин. Цикл Карно. Второе начало термодинамики (2 часа).

 

4.2.2.3. Перечень лабораторных работ

Семестр 1

Раздел 1. Физические основы механики

Лабораторная 1.

Изучение основного закона динамики вращательного движения. Определение силы трения при вращательном движении твердого тела. Определение момента инерции твердых тел (4 часа).

Семестр 2

Раздел 2. Квантовая физика

Лабораторная 2.

Измерение электрического сопротивления проводников. Измерение электрической емкости конденсаторов. Исследование характеристик магнитных полей (4 часа).

 

4.2.2.4. Перечень учебно-методического обеспечения для самостоятельной работы

Методические указания для самостоятельной работы размещены на информационно-образовательном портале института по ссылке https://www.mivlgu.ru/iop/course/view.php?id=5058.

Для самостоятельной работы также используются издания из списка приведенной ниже основной и дополнительной литературы.

Перечень тем, вынесенных на самостоятельное изучение:

1. Основные периоды и этапы в развитии физики. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое тело. Система отсчета и декартова система координат. Кинематика материальной точки и твердого тела.

2. Динамика. Принцип относительности, преобразования Галилея. Инерциальные системы отсчета. Масса, сила и импульс. Первый закон Ньютона. Закон Всемирного тяготения. Сила тяжести и вес тела. Второй закон Ньютона как основное уравнение движения. Сила как производная импульса. Третий закон Ньютона.

3. Закон сохранения импульса. Центр инерции. Теорема о движении центра инерции. Реактивное движение. Уравнения Мещерского и Циолковского.

4. Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии.

5. Вращение тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения. Кинетическая энергия твердого тела. Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса.

6. Базовые модели электродинамики. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции для напряженности. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса для расчета напряженности электрического поля, создаваемого заряженными телами.

7. Потенциал электрического поля. Принцип суперпозиции для потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

8. Электрическая емкость. Конденсаторы. Схемы соединения конденсаторов. Энергия электрического поля заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков.

9. Постоянный электрический ток, условия возникновения и существования тока проводимости. Сила тока. Вектор плотности тока. Закон Ома в дифференциальной форме. Электрическое сопротивление. Электродвижущая сила, электрическое напряжение. Закон Ома в интегральной форме. Тепловое действие электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Мощность тока.

10. Расчет разветвленных цепей постоянного тока. Правила Кирхгофа. Баланс мощностей в электрической цепи. Электрический ток в жидкостях и газах. Законы Фарадея для электролиза.

11. Напряженность и индукция постоянного магнитного поля. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Заряд и проводник в магнитном поле. Сила Лоренца. Закон Ампера. Ускорители заряженных частиц. Поток и циркуляция вектора индукции магнитного поля. Теорема Гаусса для потока вектора индукции магнитного поля в вакууме. Расчет магнитного поля соленоида.

12. Магнитное поле в веществе. Магнетики. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость. Вектор намагничивания. Напряженность магнитного поля. Природа диа- и парамагнетизма. Ферромагнетизм. Домены. Намагничивание ферромагнетика (гистерезис, коэрцитивная сила, остаточная индукция). Температура Кюри.

13. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Самоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля. Принцип действия индукционного генератора, асинхронного двигателя, трансформатора.

14. Электромагнитное поле, ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме.

15. Колебания, их основные характеристики. Уравнения свободных колебаний. Модель линейного гармонического осциллятора. Сложение гармонических колебаний. Биения. Фигуры Лиссажу. Затухающие колебания, основные характеристики.

16. Вынужденные электромагнитные колебания. Гармонические переменные токи. Закон Ома для цепи переменного тока. Резонанс напряжений и токов.

17. Волновые процессы. Волновое уравнение. Плоская волна. Фазовая и групповая скорости, частота, длина волны, волновое число. Волновой пакет. Эффект Доплера. Интерференция и дифракция волн. Когерентность. Излучение, рассеяние, поглощение, преломление, дисперсия электромагнитных волн. Модель дипольного излучения.

18. Интерференция и дифракция света. Дифракционная решетка. Дисперсия света. Поляризация света.

19. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия. Термодинамическая работа. Теплота. Теплоемкость. Первое начало термодинамики.

20. Циклические процессы. Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные установки. Цикл Карно. КПД теплового двигателя. Энтропия.

21. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна. Фотон. Энергия, масса и импульс фотона.

22. Волновые свойства микрочастиц. Соотношения неопределенностей для координаты и импульса, энергии и времени. Волновая функция и связанные с нею понятия (плотность вероятности, вероятность, средние значения физических величин). Временное и стационарное уравнения Шрёдингера.

23. Операторы импульса, энергии, момента импульса, собственные значения. Квантовое состояние, вырождение. Спин электрона. Волновая функция электрона с учетом спина. Волновая функция многих частиц. Принцип Паули.

24. Квантовая модель идеального газа. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Электронный газ при Т = 0. Энергия Ферми. Квантовый электронный газ в твердом теле. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории твердого тела. Р-n переход. Диоды, транзисторы.

25. Магнитные свойства твердых тел. Природа диа-, пара- и ферромагнетизма.

 

4.2.2.5. Перечень тем контрольных работ, рефератов, ТР, РГР, РПР

1. Цель и задачи курса физики в становлении инженера-технолога. О последствиях профессиональной деятельности с точки зрения единства биосферы и биосоциальной природы человека. . Представление о Вселенной и в целом как физическом объекте и её эволюции. Биосфера. Взаимодействие организма и среды. Методы теоретического и экспериментального исследований в физике.

2. Фундаментальное единство естественных наук, незавершенность естествознания и возможности его дальнейшего развития. Важнейшие этапы истории физики. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики.

3. Предмет механики. Элементы кинематики точки. Физическое моделирование. Независимость пространства от времени в классической механике. Кинематическое описание движения. Элементы векторной алгебры. Вектор перемещения, путь, скорость и ускорение в случае криволинейного движения и материальной точки. . Введение понятия нормального и тангенциального ускорений точки. Об измерениях и их специфичности в физике. О смысле производной и интеграла в физике приложении к физическим задачам Степени свободы, материальной точки и тела. Понятие об обобщенных координатах.

4. Кинематика твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение тела. Кинематические характеристики вращательного движения и их связь с кинематическими характеристиками поступательного движения.

5. Классическая, релятивистская, квантовая механики. Понятие состояния в классической и квантовой механике. Границы применяемости классической механики.

6. Современная трактовка законов Ньютона. Первый закон Ньютона как постулат о существовании инерциальных систем отсчета. . Современная трактовка понятия силы как меры интенсивности взаимодействия тел, проявляющейся в изменении импульса тел за время их взаимодействий.

7. Второй закон Ньютона как уравнение движения тела. Третий закон Ньютона и случаи его нарушения. Преобразования Галилея. Принцип относительности в классической механике.

8. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Система центра масс. Теорема о движении центра инерции.

9. Движение тел с переменной массой (вывод уравнений Мещерского и Циолковского). Принцип относительности в классической механике.

10. Аддитивность массы и закон сохранения массы в дорелятивистской механике и объединения его с законом сохранения энергий, в релятивистской механике в связи с установленной взаимосвязью между энергией и массой. Релятивистская масса. Релятивистский импульс.. Закон сохранения момента импульса тела. Момент силы. Основной закон динамики вращательного движения. Момент инерции тела.

11. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса тела. Уравнения движения и равновесия твердого тела.

12. Элементы механики жидкостей и газов. Вывод уравнения Бернулли. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

13. Основы релятивистской механики. Специальная теория относительности Эйнштейна. Постулаты Эйнштейна. Взаимосвязь пространства и времени.

14. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца: одновременность событий в разных системах отсчета, длина тел в разных системах отсчета, длительность событий, интервал, преобразования скоростей.

15. Электростатика в вакууме и веществе. Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Электрический диполь и его поведение в электрическом поле.

16. Введение в векторный анализ. Градиент, поток вектора, дивергенция. Электростатическая теорема Гаусса. Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля.

17. Потенциал электростатического поля. Связь между потенциалом и напряженностью электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности.

18. Проводник в электростатическом поле. Условие равновесия зарядов на проводнике. Поверхностная плотность заряда. Электростатическое поле в плоскости. Поведение проводника во внешнем электростатическом поле. . Электростатическая защита. Электроемкость уединенного проводника. Потенциал заряженного шара. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. Соединение конденсаторов.

19. Статическое поле в веществе. Диэлектрики. Молекулы диэлектрика как электрический диполь. Энергия диполя во внешнем электрическом поле. Типы диэлектриков, поведение диэлектриков во внешнем электрическом поле.

20. Поляризация диэлектриков. Типы поляризации. Поляризованность. Плоский конденсатор с диэлектриком. Диэлектрическая проницаемость среды. Связанные и сторонние заряды.

21. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для вектора электрического смещения. Объемная плотность энергии электрического поля в диэлектрике.

22. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного проводника. Энергия заряженного конденсатора. . Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.

23. Понятие о квантовых статистиках Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака. Вырожденный газ. Энергия Ферми. Уровень Ферми.

24. Конденсированное состояние. Понятие о фононах. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Теплоемкость кристаллов при низкой и высокой температурах. Теплоемкость многоатомных газов.

25. Электронная проводимость металлов. Носители тока в металлах. Выводы квантовой теории электропроводности металлов. Недостаточность классической электронной теории.

26. Статистический и термодинамический методы исследования. Макроскопические параметры. Внутренняя энергия. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. Уравнение состояния идеального газа. Энергетическое значение универсальной газовой постоянной. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Молекулярно-кинетический смысл температуры.. Статистические распределения. Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям. Распределение Больцмана. Число степеней свободы молекулы.

27. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекулы. Теплоемкость. Теплоемкость многоатомных газов. Недостаточность классической теории теплоемкости.

28. Основы термодинамики. Первое начало термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы.

29. Второе начало термодинамики. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Термодинамическая функция состояния (энтропия). Физический смысл энтропии. Формула Больцмана для энтропии.

30. Свойства энтропии. Статистический характер второго начала термодинамики. О соотношении порядка и беспорядка в природе. Третье начало термодинамики.

31. Элементы неравновесной термодинамики. Явление переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. . Теплопроводность. Диффузия Внутреннее трение (вязкость). Коэффициенты переноса.

32. Сверхпроводимость. Куперовское спаривание как необходимое условие сверхпроводимости. Кулоновское отталкивание и фононное притяжение. Сверхпроводники первого и второго рода.

33. Высокотемпературная сверхпроводимость. Магнетики. Теория ферромагнетизма. Доменная структура. Петля гистерезиса. Ферриты.

34. Физика полупроводников. Элементы зонной теории кристаллов. Зонная структура энергетического спектра электронов. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории.

35. Физический смысл спектрального разложения. Модулированные колебания.

36. Классический гармонический осциллятор. Пружинный маятник. Физический маятник. Математический маятник. Свободные гармонические колебания в электрическом колебательном контуре.

37. Затухающие колебания. Коэффициент затухания. Логарифмический коэффициент затухания. Добротность.

38. Ангармонический осциллятор.. Вынужденные механические колебания. Явление механического резонанса. Амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики. Вынужденные электрические колебания.

39. Индуктивное, емкостное, реактивное сопротивление цепи, полное сопротивление цепи.

40. Резонансные кривые колебательного контура.

 

4.2.2.6. Примерный перечень тем курсовых работ (проектов)

Не планируется.

 

5. Образовательные технологии

В процессе освоения дисциплины "Физика" используются методы обучения, способствующие обеспечению положительного мотивационного настроя студентов на изучение учебного материала, формирование умений находить и применять информацию в области физики для успешного освоения профессионально ориентированных дисциплин и объектов будущей профессиональной деятельности: проблемного изложения, профессионального контекста, управления самостоятельной работой. При проведении практических занятий происходит обсуждение различных проблемных ситуаций, преподаватель подробно объясняет все шаги решения физической задачи. Затем студенты самостоятельно выполняют аналогичные задания. Во время выполнения лабораторных работ формируются коллективы из 2-3 студентов для выполнения исследовательских работ по одной тематике, тем самым формируется готовность и способность обучающихся к работе в малых творческих группах.

 

6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.

Фонды оценочных средств приведены в приложении.

 

7. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины Физика

7.1. Основная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Эпендиев, М. Б. Теоретические основы физики / М. Б. Эпендиев. — Москва, Ижевск : Институт компьютерных исследований, 2019. — 500 c. — ISBN 978-5-4344-0634-5. - https://www.iprbookshop.ru/92092.html

2. Дмитриева, Е. И. Физика : учебное пособие / Е. И. Дмитриева. — 2-е изд. — Саратов : Ай Пи Эр Медиа, 2019. — 143 c. — ISBN 978-5-4486-0445-4. - https://www.iprbookshop.ru/79822.html

 

7.2. Дополнительная учебно-методическая литература по дисциплине

1. Перминов, А. В. Общая физика. Задачи с решениями : задачник / А. В. Перминов, Ю. А. Барков. — Саратов : Вузовское образование, 2020. — 725 c. - https://www.iprbookshop.ru/95156.html

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики (в 3-х т.): учебное пособие для втузов. - М.: Высшая школа, 1977. - 157 экз.

3. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. - М.: Высшая школа, 1973-2007. - 200 экз.

4. Ан А.Ф. Общий курс физики. Физические основы механики: конспект лекций / А.Ф. Ан, А.В. Самохин. – Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2005. - 87 с. - 110 экз.

5. Ан А.Ф. Основы классической электродинамики: учебное пособие [Гриф] / А.Ф. Ан, А.В. Самохин. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2007. - 192 с. - 175 экз.

6. Ан А.Ф. Общий курс физики. Физические основы колебательных и волновых процессов: конспект лекций / А.Ф. Ан, А.В. Самохин. – Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2007. - 136 с. - 70 экз.

7. Магдеев Ш.Н. Общий курс физики. Квантовая и ядерная физика: конспект лекций / Ш.Н. Магдеев, В.А. Шлягина. - Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2008. - 133 с. - 40 экз.

8. Основы классической теории электромагнетизма: методические указания к практическим занятиям по дисциплине «Физика» для студентов образовательных программ 01.03.02 Прикладная математика и информатика; 10.03.01 Информационная безопасность; 11.03.01 Радиотехника; 12.03.01 Приборостроение / сост. Ан А.Ф. [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые дан. (0,74 Мб). – Муром: МИ (филиал) ВлГУ, 2015. - 100 экз.

9. Колебания и волны: метод. указания к практическим занятиям по курсу "Общая физика"; сост. А.Ф. Ан // Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2008. - 50 с. - 100 экз.

10. Колебательные и волновые процессы: метод. указания к лабораторным работам по курсу "Общая физика"; сост. А.Ф. Ан, Р.А. Штыков // Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2008. - 62 с. - 100 экз.

11. Основы молекулярной физики и термодинамики: метод. указания к практическим занятиям по дисциплине "Физика" для студентов образовательных программ технического профиля; сост. А.Ф. Ан // Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2010. - 47 с. - 50 экз.

12. Квантовая и ядерная физика: метод. указания к практическим занятиям по дисциплине "Физика" для студентов технических направлений подготовки; сост. М.Н. Рыжкова // Муром: ИПЦ МИ ВлГУ, 2012. - 44 с. - 60 экз.

 

7.3. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении образовательного процесса по дисциплине, включая перечень программного обеспечения и информационных справочных систем

В образовательном процессе используются информационные технологии, реализованные на основе информационно-образовательного портала института (www.mivlgu.ru/iop), и инфокоммуникационной сети института:

- предоставление учебно-методических материалов в электроном виде;

- взаимодействие участников образовательного процесса через локальную сеть института и Интернет;

- предоставление сведений о результатах учебной деятельности в электронном личном кабинете обучающегося.

Информационные справочные системы:

http://www.physicsnet.ru/index.php/social/downloads

http://www.google.com/

http://www.yandex.ru/

http://www.rambler.ru/

Программное обеспечение:

не предусмотрено

 

7.4. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», необходимых для освоения дисциплины

iprbookshop.ru

 

8. Описание материально-технической базы, необходимой для осуществления образовательного процесса по дисциплине

 

9. Методические указания по освоению дисциплины

Для успешного освоения теоретического материала обучающийся: знакомится со списком рекомендуемой основной и дополнительной литературы; уточняет у преподавателя, каким дополнительным пособиям следует отдать предпочтение; ведет конспект лекций и прорабатывает лекционный материал, пользуясь как конспектом, так и учебными пособиями; находит необходимую информацию в сети Интернет.

На практических занятиях пройденный теоретический материал закрепляется решением задач по основным темам дисциплины. В начале каждого занятия преподаватель напоминает студентам основные теоретические сведения, законы и формулы, подробно разбирает вместе со студентами решение типовых задач. Затем обучающиеся приступают к самостоятельному решению задач, в случае затруднений задача разбирается у доски. В конце занятия подводятся итоги работы, преподаватель оценивает деятельность студентов, выдает задание на самоподготовку.

Перед выполнением лабораторной работы обучающийся в ходе домашней подготовки изучает соответствующий раздел теории, составляет конспект по лабораторной работе, содержащий: название, цель, приборы и принадлежности, порядок выполнения работы, таблицы для записи экспериментальных данных и результатов их обработки, основные расчетные формулы, контрольные вопросы. Во время занятия студент отвечает преподавателю на контрольные вопросы, объясняет порядок выполнения работы, получает у преподавателя допуск к ее выполнению, выполняет работу. Полученные результаты лабораторного исследования обрабатываются, обсуждаются с преподавателем. Необходимый теоретический материал, индивидуальное задание, порядок выполнения лабораторной работы в методических указаниях.

Самостоятельная работа оказывает важное влияние на формирование личности будущего выпускника, она планируется обучающимся самостоятельно. Каждый студент в зависимости от уровня подготовленности самостоятельно определяет режим своей работы и трудозатраты на овладение учебным содержанием дисциплины. Самостоятельная работа предполагает работу обучающегося с учебной литературой, методическими указаниями, задачниками, информацией, найденной в сети Интернет.

Форма заключительного контроля при промежуточной аттестации – экзамен. Для проведения промежуточной аттестации по дисциплине разработаны фонд оценочных средств и балльно-рейтинговая система оценки учебной деятельности студентов. Оценка по дисциплине выставляется в информационной системе и носит интегрированный характер, учитывающий результаты оценивания участия студентов в аудиторных занятиях, качества и своевременности выполнения заданий в ходе изучения дисциплины и промежуточной аттестации.

 


лист_утверждения


РЕЦЕНЗИЯ

на  рабочую программу дисциплины

«Физика»

по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение

 

Рабочая программа дисциплины «Физика» составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

На изучение данного курса по учебному плану отводится 396 час. (11 ЗЕТ). Формой итогового контроля изучения дисциплины является экзамен / экзамен .

Цель дисциплины: Целями освоения дисциплины "Физика" являются:

Формирование у студентов целостной, системной информационной базы в области физики, научного мировоззрения, навыков познавательной деятельности для успешного усвоения:

– общепрофессиональных и специальных дисциплин основной образовательной программы, которые в свою очередь направлены на освоение студентами обобщенных видов профессиональной деятельности как важнейших и прямых составляющих профессиональной компетентности;

– необходимого минимума базовых, фундаментальных компонентов универсальных, инвариантных компетенций, что позволит выпускнику успешно адаптироваться к меняющимся условиям, постоянно самосовершенствоваться, быть востребованным и конкурентоспособным на профессиональном рынке труда.

Основными задачами дисциплины являются:

– изучение базовых понятий, фундаментальных законов и принципов, составляющих основу современной физической картины мира;

– овладение умениями воспринимать и объяснять физические явления и процессы, использовать знания в образовательной и профессиональной деятельности, критически оценивать информацию естественнонаучного содержания, полученную из различных источников;

– формирование у студентов навыков самостоятельного проведения наблюдений, измерений физических величин, обработки и анализа опытных данных, интерпретации результатов физического эксперимента.

Содержание занятий соответствуют требованиям образовательного стандарта. Имеется перечень вопросов для самостоятельной работы студентов, способствующий более глубокому изучению дисциплины.

Освоение дисциплины позволит студентам приобрести теоретические и практические знания, необходимые при решении задач в будущей практической деятельности.

Предлагаемые фонды оценочных средств для выявления уровня знаний и умений обучаемых полностью охватывает содержание курса и соответствуют ФГОС.

Перечень учебно-методической литературы достаточен для изучения дисциплины. Имеются ссылки на электронно-библиотечные системы.

Рабочая программа дисциплины «Физика» рекомендуется для использования в учебном процессе по направлению подготовки 12.03.01 Приборостроение.

 

04.06.2019 г.