portal.tpu.ru€¦ · Web view14. Методические указания по курсу физики для проведения практических занятий (по

УТВЕРЖДАЮПроректор-директор института неразрушающего контроля

________________В.А. Клименов

«___»_____________2010 г.

РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ Физика

НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП 200100 Приборостроение, 201000 Биотехнические системы и технологии ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ: Приборостроение. Биотехнические системы и технологии КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалаврБАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2010 г.КУРС 1, 2 СЕМЕСТР 1, 2, 3КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 14ПРЕРЕКВИЗИТЫ нетКОРЕКВИЗИТЫ Б2.Б.1 (математика)ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:Лекции 99 час.

Лабораторные занятия 99 час.

Практические занятия 54 час.

АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 252 час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 252 час.ИТОГО 504 час.ФОРМА ОБУЧЕНИЯ очнаяВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ экзаменыОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра общей физики ФТИ

ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ Дмитриев В.С.

РУКОВОДИТЕЛЬ ООП Огородников Д.Н.

ПРЕПОДАВАТЕЛИ Ботаки А.А.

Поздеева Э.В. 2010 г.

1. Цели освоения дисциплиныФизика является фундаментом современного естествознания и

теоретической базой, без которой невозможна подготовка и успешная деятельность высококвалифицированных специалистов в различных областях производства, науки и техники. В основе современной естественнонаучной картины мира лежат физические принципы и концепции. и научного мировоззрения, ясного представления Цель преподавания курса физики – формирование у студентов современного физического мышления о физической картине мира; создание основ подготовки для изучения общетехнических и специальных дисциплин.

2. Место дисциплины в структуре ООПМесто дисциплины «Физика» в структуре ООП определяется целями

этой программы, ее соответствием требованиям ФГОС, критериям аккредитации и запросам потребителей (работодателей). Основная образовательная программа предполагает подготовку выпускников к деятельности в сфере современных высокоэффективных технологий, которая требует наличия у них не только практических навыков, но и понимания роли, места и характера протекающих физических процессов. Деятельность выпускников в научно-исследовательской сфере предполагает ориентацию в междисциплинарных областях, необходимую для разработки высокоэффективной техники. Подготовка выпускников к дальнейшему обучению в магистратуре, аспирантуре, а также к самообучению и освоению новых профессиональных знаний и умений, непрерывному профессиональному самосовершенствованию невозможна без знаний в области естественных наук. Обязательным кореквизитом – дисциплиной, которая изучается параллельно с физикой, является математика.

Задачами изложения и изучения курса физики являются:– обеспечение строгого последовательного изложения физики как неделимого целого;– овладение фундаментальными понятиями, законами, теориями классической и современной физики и формирование представлений о логических связях между ними;– создание у студентов полного и широкого понимания основных физических законов, явлений; выработка умения точно употреблять и интерпретировать научные понятия, определения, постулаты;– овладение методами физического исследования, практического применения физических законов и теорий в современных технике и технологиях;– формирование знаний об устройстве и принципах работы основных физических приборов, установок и научно-исследовательской аппаратуры и выработка навыков работы с ними;

– выработка у студентов умения решать расчетные физические задачи, требующие знаний различных разделов программы курса физики.

3. Результаты освоения дисциплиныРезультатом освоения дисциплины «Физика» должно быть овладение

фундаментальными понятиями классической и современной физики; формирование понимания основных физических законов; умение решать расчетные физические задачи, требующие знаний различных разделов физики.

В процессе освоения дисциплины у студентов развиваются следующие компетенции:1.Универсальные (общекультурные) – способность понимать, правильно интерпретировать научные физические понятия и определения. 2. Профессиональные -способность применять на практике знания о различных физических процессах, умение решать расчетные физические задачи.

4. Структура и содержание дисциплины

Рабочий план изучения дисциплины «Физика» по семестрам

Семестр

Число часов

Вид занятий


Форма отчетностиАуд. Сам. Ауд. Сам.

Первый 72 72 Лекции

Практические

Лабораторные

34

18

20

34

18

20 Экзамен

Второй 86 86 Лекции



32

18

36

32

18

36 Экзамен

Третий 94 94 Лекции



33

18

43

33

18

43 Экзамен

Всего: 504 час.

Аудиторных занятий 252 час.

Самостоят. занятий 252 час.

Лекций 99 час.

Лабор. занятий 99 час.

Практ. занятий 54 час.

Структура дисциплиныпо разделам и формам организации обучения

Название раздела/темы Аудиторная работа (час) СРС(час)

Колл, Контр.Р.

ИтогоЛекци

иПракт./сем.Занятия

Лаб. зан.

1. Физические основы механики. 18 12 8 42 4 842. Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики. 16 6 4 30 4 603. Электричество. 16 10 14 44 4 884. Магнетизм. Электромагнитные колебания и волны

16 8 14 42 4 84

5. Волновая оптика. Квантовая природа излучения.

16 9 18 51 8 102

6. Основы атомной физики и квантовой механики. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц.

17 9 10 43 7 86

Итого 99 54 68 252 31 504

10. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ (перечень основных разделов с указанием количества занятий по каждой теме и каждому виду занятий)

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

«ФИЗИКА»

Первый семестр: лекции – 34 часа

1. Введение – 1 час

Предмет физики. Методы физического исследования (опыт, гипотеза, эксперимент, теория). Важнейшие этапы истории физики. Роль физички в

изучении законов природы. Взаимосвязь физики и техники, как взаимосвязь теории и практики. Роль измерения в физике. Международная система единиц (СИ). Общая структура, цели и задачи курса физики.

2. Физические основы механики – 16 часов

2.1. Кинематика – 2 часа

Механика, ее разделы. Механическое движение, системы отсчета. Физические модели в механике (материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда). Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение при поступательном и вращательном движениях; связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками.

2.2. Динамика материальной точки – 3 часа

Динамика как раздел механики. Масса, импульс (количество движения), сила. Понятие состояния в классической (нерелятивистской) механике. Законы Ньютона, их физическое содержание и взаимная связь. Инерциальные системы отсчета, преобразования Галилея, закон сложения скоростей в классической механике; механический принцип относительности. Границы применимости классической механики.

2.3. Динамика системы материальных точек и твердого тела – 3 часа

Система материальных точек (частиц). Внутренние и внешние силы. Замкнутая система. Второй закон динамики для системы материальных точек. Центр масс. Закон движения центра масс. Твердое тело как система материальных точек. Момент силы, момент импульса. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Основное уравнение движения абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Упругое тело. Напряжение и деформации (упругие и пластические). Закон Гука.

2.4. Работа и энергия. Законы сохранения в механике – 3 часа

Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия как мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая, потенциальная и полная механическая энергии. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства; закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства; закон сохранения механической энергии и его связь с однородностью времени. Практическое применение

законов сохранения к анализу движения упругих и неупругих тел (на примере ударов шаров). Реактивное движение. Гироскопы.

2.5. Основы механики специальной теории относительности – 3 часа

Постулаты Эйнштейна. Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразования Лоренца. Закон сложения скоростей. Интервал. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. Основное уравнение релятивистской динамики. Закон изменения массы со скоростью и взаимосвязь массы и энергии.

2.6. Тяготение. Неинерциальные системы отсчета и силы инерции – 2 часа

Законы всемирного тяготения. Гравитационное поле, его напряженность и потенциал. Космические скорости. Неинерциальные системы отсчета. Динамика материальных тел в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. Понятие об эквивалентности сил инерции и гравитационных сил. Качественные выводы общей теории относительности.

3. Механические колебания и волны – 4 часа

3.1. Кинематика гармонических колебаний – 1 час

Понятие о колебательном движении. Гармонические колебания. Основные понятия (амплитуда, циклическая частота, фаза, скорость, энергия колебаний). Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Векторные диаграммы. Биения. Сложения взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу. Комплексная форма представлений гармонических колебаний.

3.2. Динамика гармонических колебаний – 1 час

Модели гармонических осцилляторов (математический, пружинный и физический маятники). Свободные незатухающие гармонические колебания для различных осцилляторов, их частота и периоды. Свободные затухающие колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда, частота, период затухающих колебаний и логарифмический декремент затухания. Апериодические колебания. Вынужденные гармонические колебания (дифференциальное уравнение и его решение). Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Явление резонанса. Понятие об ангармонических осцилляторах. Автоколебания.

3.3. Волновые процессы – 1 час

Понятие волны. Продольные и поперечные волны. Групповая и фазовая скорости. Уравнение луча. Волновое уравнение. Волновой вектор. Связь длины волны со скоростью распространения волны и частотой колебаний. Упругие волны в газах, жидкостях, твердых телах. Акустические (звуковые) волны. Вектор Умова. Когерентные источники волн. Интерференция волн. Стоячие волны. Понятие об ударных волнах. Эффект Доплера.

4. Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики – 14 часов

4.1. Физические основы молекулярно-кинетической теории – 2 часа

Основные положения молекулярно-кинетической теории строения вещества. Тепловое движение. Модель идеального газа. Понятия давления и температуры с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа. Газовые законы. Степени свободы. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия. Понятие о квантовании энергии вращения и колебания молекул.

4.2. Физические основы термодинамики – 4 часа

Статистический и термодинамический методы изучения свойств макроскопических систем. Теплота, работа. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая газом в изопроцессах. Теплоемкость газов (удельная, молярная, при постоянных объеме и давлении). Теплоемкость многоатомных газов. Адиабатический процесс, уравнение адиабаты. Политропический процесс. Интенсивные и

экстенсивные параметры. Обратимые и необратимые тепловые процессы, круговые процессы. Понятия энтропии, микро- и макросостояний системы. Термодинамическая вероятность состояния. Формула Больцмана. Изменение энтропии при обратимых и необратимых процессах. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. Термодинамические постулаты и условия равновесия. Третье начало термодинамики (теорема Нернста). Идеальная тепловая машина. Цикл Карно, теоремы Карно. Применение законов термодинамики при конструировании двигателей.

4.3. Статистические распределения – 3 часа

Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла молекул по скоростям. Скорости теплового движения молекул. Опыт Штерна. Распределение Больцмана частиц в

потенциальном поле. Барометрическая формула. Опыт Перрена. Понятие о распределениях квантовых частиц (функции распределения Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака). Понятие о каноническом распределении Гиббса.

4.4. Элементы физической кинетики – 2 часа

Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Эффективное сечение рассеяния. Броуновское движение. Средняя длина свободного пробега молекул и число столкновений. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, вязкость (внутреннее трение), их уравнения и коэффициенты. Явления переноса в твердых телах и жидкостях.

4.5. Фазовые равновесия и фазовые превращения – 2 часа

Реальные газы. Силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его изотермы. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Фазы и фазовые переходы (превращения). Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Фазовые диаграммы. Тройная точка.

4.6. Элементы неравновесной термодинамики – 1 час

Энтропия как количественная мера хаотичности. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Ближний и дальний порядок. Жидкие кристаллы. Открытые диссипативные системы. Появление самоорганизации в открытых системах. Идеи синергетики. Биоритмы. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе.

Второй семестр: лекции – 32 часа

Во втором семестре изучаются такие разделы курса физики, как «Электричество и магнетизм» и «Электромагнитные колебания и волны».

5. Электричество и магнетизм – 28 часов

5.1. Электростатика – 4 часа

Предмет классической электродинамики. Заряд, его дискретность и закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрического заряда. Электрическое поле, его характеристики. Теорема Гаусса. Работа сил поля при перемещении заряда. Потенциал, связь его с напряженностью электростатического поля. Электрический диполь, поле диполя. Проводники в электрическом поле. Конденсаторы. Плотность энергии электростатического поля.

5.2. Электрическое поле в диэлектриках - 4 часа

Свободные и связанные заряды. Поляризация диэлектриков. Основные уравнения электростатики диэлектриков. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектриках. Диэлектрическая проницаемость. Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация ориентационная и деформационная. Пьезоэлектрический эффект. Сегнетоэлектрики и их свойства. Электрострикция.

5.3. Постоянный электрический ток – 7 часов

Электрический ток, его характеристики. Законы Ома для участка цепи, замкнутой цепи. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Сторонние силы. Правила Кирхгофа. Электропроводность металлов. Классическая теория электропроводности и ее трудности. Электронный ферми – газ в металлах. Электронные теплоемкость и теплопроводность. Явление сверхпроводимости. Электрический ток в электролитах. Электропроводность газов. Закон Богуславского-Ленгмюра. Газовые разряды (самостоятельный и несамостоятельный) и виды разрядов. Плазма. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Контактные явления.

5.4. Магнитное поле в вакууме – 7 часов

Магнитное взаимодействие токов. Законы Ампера и Био-Савара-Лапласа и их применение к расчету магнитных полей. Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле движущегося заряда. Сила Лоренца и движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Ускорители. Эффект Холла. Контур с током в магнитном поле. Магнитный поток. Работа перемещения контура с током в магнитном поле. Электромагнитная индукция. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Самоиндукция и взаимоиндукция. Энергия магнитного поля. Вихревые токи.

5.5. Магнитное поле в веществе – 3 часа

Магнитные моменты атомов. Магнитное поле в веществе. Магнитные проницаемость и восприимчивость. Классификация магнетиков. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики и их характеристики. Физическая природа диа-, пара- и ферромагнетизма. Магнитострикция.

5.6. Уравнения Максвелла – 3 часа

Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Векторный и скалярный потенциалы электромагнитного поля. Плотность энергии.

Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца. Относительность магнитных и электрических полей.

6. Электромагнитные колебания и волны – 4 часа

Колебательный контур. Собственные колебания. Свободные затухающие и вынужденные электромагнитные колебания (дифференциальные уравнения и их решения). Резонанс. Автоколебания. Дифференциальное уравнение для электромагнитной волны и его решение. Плоские электромагнитные волны и их энергетические характеристики. Скорость распространения электромагнитных волн в средах. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны. Шкала электромагнитных волн. Распространение волн в атмосфере.

Третий семестр: лекции – 33 час

В третьем семестре изучаются такие разделы курса физики, как «Волновая оптика», «Квантовая природа излучения», «Основы атомной физики и квантовой механики», «Физика твердого тела», «Физика атомного ядра и элементарных частиц»

7. Волновая оптика – 10 часов7.1. Интерференция света – 3 часа

Корпускулярная и волновая природа света. Законы геометрической оптики. Когерентность. Интерференция монохроматических световых волн. Наблюдение интерференции. Тонкие пленки. Кольца Ньютона. Интерферометры.

7.2. Дифракция света – 3 часа

Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля и дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка. Разрешающая способность оптических приборов. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Брэгга. Принцип голографии.

7.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом – 4 часа

Распространение света в веществе. Дисперсия света (нормальная и аномальная). Электронная теория дисперсии. Поглощение волн. Закон Бугера. Спектры поглощения. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Интерференция поляризованного света. Искусственная оптическая анизотропия. Элементы нелинейной оптики. Волновая оптика.

8. Квантовая природа излучения – 6 часов

8.1. Квантовая природа излучения абсолютно черного тела – 2 часа

Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина). Спектральная плотность излучательности абсолютно черного тела в рамках классической физики. Формула Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка. Вывод законов теплового излучения абсолютно черного тела из формулы Планка.

8.2. Фотоны – 4 часа

Световые кванты. Энергия, импульс и масса фотонов. Фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и экспериментальные методы его проверки. Фотоэлементы. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева. Аннигиляция электрон-позитронной пары.

9. Основы атомной физики и квантовой механики – 7 часов

9.1. Физика атома – 4 часа

Экспериментальное обоснование сложного строения атома. Линейчатые спектры атомов. Модели атомов. Постулаты Бора и теория атома по Бору. Механизм излучения и поглощения атомом энергии. Атом водорода. Опыты Франка и Герца, Штерна и Герлаха. Квантовые числа. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов. Эффекты Штарка и Зеемана. Рентгеновские спектры. Закон Мозли. Молекулы и их энергетические состояния. Молекулярные спектры.

9.2 Основы квантовой механики – 3 часа

Корпускулярно-волновой дуализм материи и его опытное обоснование. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Соотношение неопределенности. Оценка энергии основного состояния атома водорода и энергии нулевых колебаний осциллятора. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция и ее статистический смысл. Амплитуда вероятностей. Различие между квантово-механической и статистической вероятностями. Уравнение Шредингера (временное и стационарное). Частица в одномерной и потенциальной яме. Туннельный эффект. Квантовый гармонический осциллятор. Спонтанное и вынужденное излучение. Оптические квантовые генераторы.

10. Физика твердого тела – 5 часов

10.1. Электроны в кристаллах – 2 часаПриближение сильной и слабой связи. Модель свободных электронов.

Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха. Поверхность Ферми. Уровень Ферми. Число и плотность числа электронных состояний в зоне. Заполнение зон. Деление твердых тел на диэлектрики, металлы, полупроводники. Квантовая теория электропроводности и теплопроводности металлов. Электропроводность полупроводников. Электронная и дырочная проводимость. Собственные и примесные полупроводники. Понятие о р-n-переходе. Транзистор. Явление сверхпроводимости. Куперовские пары. Эффект Джозефсона и его применение. Высокотемпературная сверхпроводимость.

10.2. Кристаллы в тепловом равновесии – 3 часа

Строение кристаллов. Типы межатомной связи в твердых телах. Дефекты в кристаллах (точечные, линейные – дислокации). Пластичность и прочность твердых тел. Колебания кристаллической решетки. Фононы. Дисперсионные кривые. Теплоемкость кристаллов. Решеточная теплопроводность. Эффект Мёссбауэра и его применение. Физические основы методов контроля качества материалов.

11. Физика атомного ядра и элементарных частиц – 4 часа

11.1. Атомное ядро – 2 часа

Строение атомного ядра. Модели ядер. Ядерные силы. Масс-спектрометры. Парамагнитный ядерный резонанс. Радиоактивность. Радиоактивное превращение ядер. Ядерные реакции и их основные типы. Искусственная радиоактивность. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Коэффициент размножения нейтронов. Термоядерный синтез. Водородно-углеродистый цикл. Энергия звезд. Проблема управляемых термоядерных реакций. Экологические вопросы современной энергетики.

11.2. Элементарные частицы – 2 часа

Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Модели элементарных частиц. Фотоны, лептоны, адроны (мезоны, барионы, гипероны). Фундаментальные взаимодействия. Систематика элементарных частиц. Современные методы ускорения частиц. Космические лучи.

12. Современная физическая картина мира – 1 час

Микроскопические состояния вещества: газы, жидкости, твердые тела, плазма. Планеты. Звезды. Вещество в экстремальных условиях: белые

карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Галактики. Вещество и поле. Парадигма Ньютона и эволюционная парадигма. Модели и эволюция Вселенной.

5. Образовательные технологииПриводится описание образовательных технологий, обеспечивающих

достижение планируемых результатов освоения модуля (дисциплины). Специфика сочетания методов и форм организации обучения

отражается в матрице (см. табл 2). Перечень методов обучения и форм организации обучения может быть расширен.

Таблица 2. Методы и формы организации обучения (ФОО)

ФОО

Методы Лекц. Лаб.

раб.Пр. зан./Сем.,

Тр*., Мк** СРС К. пр.

IT-методы +Работа в команде +Case-studyИграМетоды проблемного обучения.

+

Обучение на основе опыта +

Опережающая самостоятельная работа

+

Проектный метод Поисковый методИсследовательский метод +

Другие методы* - Тренинг, ** - Мастер-класс

6. Организация и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов

Программа самостоятельной познавательной деятельности – 252 часаПрограмма включает:1. Самостоятельное изучение студентами отдельных тем и разделов

дисциплины, с использованием методических указаний по разделам лекционного курса и темам практических занятий, выносимых на самостоятельное изучение.

2. Проведение практических занятий в форме самостоятельной работы студентов в компьютеризированной аудитории под руководством преподавателя с использованием интерактивной обучающей системы.

3. Индивидуальные задания по всем разделам курса физики, с введенными задачами повышенной сложности для особо одаренных студентов.

4. Индивидуальные задания (в рамках лабораторного практикума) исследовательского характера (в том числе, связанных с профессией) и по моделированию процессов при варьировании исходных параметров с использованием ЭВМ.

5. Реферативная работа студентов, выступления с докладами на семинарских занятиях (включая информацию о достижениях современной физики).Содержание работ определяется целью: научить студентов самостоятельно работать с литературой, беседовать с ведущими специалистами тех областей физики, по которым выполняется работа; познакомить студентов с новейшими техническими средствами и современными возможностями информатики. Причем изучение какого-либо узкого вопроса сопровождается обычно знакомством с историей развития данного направления физики и вкладом ученых ТПУ.

Первый семестр – 72 часа Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики. Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам. Подготовка к практическим занятиям. Выполнение индивидуальных занятий. Подготовка к лабораторным занятиям.

18 часов18 часов9 часов18 часов9 часов

Второй семестр – 86 часов Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики. Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам. Подготовка к практическим занятиям. Выполнение индивидуальных заданий. Подготовка к лабораторным занятиям.


Третий семестр – 94 часа Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики.Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам.Подготовка к практическим занятиям.Выполнение индивидуальных заданий.Подготовка к лабораторным занятиям.


Темы для самостоятельного изучения

Семестр Раздел Темы Объем

в часахПервый Динамика системы

материальных точек и твердого тела.

1.Напряжения и деформации (упругие и пластические).2.Закон Гука.

1

Законы сохранения в механике

1.Практическое применение законов сохранения к анализу движения упругих и неупругих тел на примере удара шаров.2.Реактивное движение.

2

Поле тяготения. 1.Космические скорости. 1Кинематика гармо-нических колебаний.

1.Сложение взаимно пер-пендикулярных колебаний фигуры Лиссажу.

1

Динамика гармони-ческих колебаний.

1.Модели гармонических осцилляторов (математи-ческий, пружинный и фи-зический маятник).2.Автоколебания.

2

Волновые процессы. 1.Упругие волны в газах, жидкостях, твердых телах.2.Акустические (звуковые) волны.

2

Физические основы МКТ.

1.Уравнение состояния иде-ального газа.2.Газовые законы.

2

Физические основы термодинамики.

1.Цикл Карно. КПД цикла Карно.2.Две теоремы Карно.3.Тепловые двигатели.

2

Статистические рас-пределения.

1. Опыт Штерна. 1

Элементы физи-ческой кинетики.

1.Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Урав-нения и коэффициенты переноса.

2

Элементы неравно-весной термоди-намики.

1.Биоритмы.2.Смоорганизация в живой и неживой природе.3.Периодические химические реакции.

2

Второй Электростатика. 1. Закон Кулона. 1Поле в веществе. 1.Поляризация (ориента-ционная и

деформационная).2.Пъезоэлектрический эффект.3.Электрострикция.

5

Магнитное поле в вакууме.

1.Масс-спектрометрия. 5

Магнитное поле в веществе.

1.Магнитострикция. 3

Электромагнитные колебания и вол-ны.

1.Шкала электромагнитных волн.2.Распространение волн в атмосфере.

4

Третий Интерференция. 1.Практические применения интерференции.

1

Дифракция. 1. Применения голографии. 6Элементы квантовой оптики.

1.Опыты Лебедева. 1

Элементы физики твердого тела.

1.Электроны в кристаллах. Транзистор 6

Атомное ядро. 1.Масс-спектрометры. 8

2.Искусственная радиоактивность.3.Энергия звезд.4.Экологические вопросы современной энергетики.

Современная фи-зическая картина мира.

1.Иерархия структур материи. 2.Эволюция Вселенной.3.Будущее естествознания.

8

Перечень тем семинарских занятий

I семестр Силы в современной физике, виды взаимодействий; Свойства пространства и времени, законы сохранения; Элементы общей теории относительности; Порядок и беспорядок в природе, идеи синергетики

II семестр Высокотемпературная сверхпроводимость;Ускорители заряженных частиц;Ангармонические колебания.

III семестр Кинематика волновых процессов, элементы нелинейной оптики;Элементы квантовой электроники, лазеры;История развития ускорителей, в том числе в ТПУ (бетатры, синхротрон);Современная физическая картина мира.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ

Семестр Наимен. Содержание Объем раб. в час.

Форма отчетн.

Первый Инд. задание

№ 1

1.Кинематика.

9 Защита

2. Динамика. 3. Законы сохранения.4. Поле тяготения.5. Основы СТО.6. Неинерциальные системы отсчета.

Инд. задание

№ 2

1. Основы МКТ. 9 Защита2. Основы термодинамики3. Статистические распределения.4. Элементы физической кинетики.5. Фазовые равновесия и превращения.6. Элементы неравновесной термодинамики.

Второй


№ 3

1. Электростатика.

9 Защита2. Поле в веществе.3. Постоянный электрический ток


№ 4

1. Магнитное поле в вакууме.

9 Защита2. Магнитное поле в веществе.3. Уравнения Максвелла.

4.Электромагнитные колебания и волны.1. Световая волна.2. Интерференция.

Третий Инд. задание

№ 5.

15 Защита

3. Дифракция.4. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.5. Поляризация света.6 Элементы квантовой оптики.


№ 6

1. Элементы квантовой механики

15 Защита

2. Элементы физики твердого тела.3. Физика атомов и молекул.4. Физика атомного ядра и элементарных частиц.

Контроль самостоятельной работыОценка результатов самостоятельной работы организуется как

единство двух форм: самоконтроль и контроль со стороны преподавателей.

7. Средства (ФОС) текущей и итоговой оценки качества освоения модуля (дисциплины)

ВИД АТТЕСТАЦИИ : Защита индивидуальных заданий и лабораторных работ, допуск к экзамену, экзамен.

Цепь контроля состоит в оценке уровня знаний и умений, приобретаемых студентами в процессе изучения всех разделов курса физики. Применение различных форм контроля знаний студентов расширяет возможности индивидуального подхода к изучению дисциплины «Физика» и позволяет целенаправленно развивать творческие способности студента.

К различным формам и способам дополнительного контроля и оценки уровня знаний и умений студентов относятся перечисленные ниже.

– Входной контроль по всем разделам школьного курса физики проводится на первых практических занятиях студентов первого курса, подготовлен в виде тестов и задач разной степени сложности и включает 25 вариантов по 10 вопросов в каждом.– Тематический (рубежный) контроль проводится (не менее двух раз в семестр) по итогам изучения студентами одного или нескольких разделов семестрового курса физики в соответствии с учебно-методической картой и при помощи изданных методических указаний к проведению лабораторных и практических занятий по различным разделам курса общей физики. – Итоговый контроль проводится в конце третьего семестра по всем разделам курса общей физики при помощи контролирующих материалов (КМ), имеющихся на кафедре общей физики– Контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых студентами на практических занятиях, проводится в виде выполнения индивидуальных заданий по решению задач по физике и в виде контрольных работ (не менее двух) в семестре. На кафедре общей физики имеется банк задач по всем темам курса физики.– Контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых студентами

при выполнении лабораторных работ, проводится в конце каждого семестра при помощи «Сборника контрольных заданий по физическому практикуму».– Экзаменационные билеты включают не только теоретический материал, прочитанный на лекциях, но и материал, выносимый на самостоятельную работу. Это позволяет оценивать возможности индивидуального подхода в процессе обучения.

8. Рейтинг качества освоения модуля (дисциплины)Приводится рейтинг-план текущей оценки успеваемости студентов в

семестре и рейтинг промежуточной аттестации студентов по итогам освоения модуля (дисциплины). В соответствии с рейтинговой системой текущий контроль производится ежемесячно в течение семестра путем балльной оценки качества усвоения теоретического материала (ответы на вопросы) и результатов практической деятельности (решение задач, выполнение заданий, решение проблем).

Промежуточная аттестация (экзамен) производится в конце семестра также путем балльной оценки. Итоговый рейтинг определяется суммированием баллов текущей оценки в течение семестра и баллов промежуточной аттестации в конце семестра по результатам экзамена или зачета. Максимальный итоговый рейтинг соответствует 100 баллам.

9. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля (дисциплины)

основная литература:1. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика, часть 1.- Томск.: ТГУ, 2002.- 522с.2. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика часть2. - Томск.: ТГУ, 2003.- 737с.3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1989.- 352с.4.Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. – М.: Высшая школа, 1986. – 320с.5. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1981. – 400с.1. Зипендин Л.Ф. Акустика: Учебное пособие для втузов. – М.: Высшая школа, 1978. – 448 с.4. Трофимова Т.И. Курс физики. –М.: Высшая школа, 1985. – 432с.5. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1988. – 496с.2. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983. – 463с.3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука, 1989. – 400с.4. Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 1989. – 439с.

5. Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Высшая школа, 1986. – 928с.6. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М.: Высшая школа, 1977. – 288с.7. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика. Сборник задач, часть 1.-Томск.: ТГУ, 2004.-387с.8. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика. Сборник задач, часть 2.- Томск.: ТГУ, 2004.- 425с.9. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 1990. – 471с.10.Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.:Интеграл-Пресс, 1997. – 544с.11.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике (для инженеров и студентов вузов). – М.: Наука, 1998. – 944с.12.Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. – М.: Наука, 1988. – 432с.

дополнительная литература:1. Хайкин С.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1981. – 752с.2. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1986. –

480с.3. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1987. – 668с.4. Крауфорд Ф. Волны: Пер. с англ. – М.: Наука, 1986. – 512с. –

(Берклеевский курс физики. Т.3).5. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. – М.: Высшая школа,

1991.- 303с.6. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Физические основы механики,

молекулярной физики и термодинамики. Механические колебания и волны: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1999. – 136с.

7. Мамонтов А.П., Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Электричество и магнетизм. Электромагнитные колебания и волны: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1998. – 110с.

8. Мамонтов А.П., Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Волновая оптика. Квантовая природа излучения. Основы атомной физики и квантовой механики. Основы физики атомного ядра, элементарных частиц и физики твердого тела: Учебное пособие.- Томск: Изд-е ТПУ, 1999. – 138с.

9. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Вопросы и задачи по курсу общей физики для тестового контроля знаний студентов: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1995. – 114с.

10. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с немецкого. – М.: Мир, 1992. – 520с.

11. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой: Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1986. – 400с.

Учебно-методические пособияЧернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум ч1. – Томск: Изд. ТГУ, 2004. – 180с.

Ларионов В.В., Веретельник В.И., Тюрин Ю.И., Чернов И.П. Физический практикум ч.2.- Томск: Изд. ТГУ, 2004.- 251с. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Стародубцев В.А. Физический практикум по механике. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 96с. Веретельник В.И., Каминская Р.Г., Толмачева Н.Д. Физический практикум по молекулярной физике и термодинамике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 64 с.4. Борисов В.П., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Физический практикум по колебаниям и волнам. – Томк: Изд. ТПУ, 1983. – 86с.5. Веретельник В.И., Поздеева Э.В., Сериков Л.В. Физический практикум по электричеству и магнетизму. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 94с.6. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по оптике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 99с.7. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по атомной и ядерной физике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 56с.8. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Сборник контрольных заданий по физическому практикуму. – Томск: Изд.ТПУ,1996.-68с.9. Стародубцев В.А., Малютин В.М., Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Практикум. – Томск: Изд. ТПУ, 1986. – 76с.10. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: Сборник задач. Часть I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие.– Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. – 390с.11. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – 502 с.12. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.II. Электричество и магнетизм: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 738 с.13. Ерофеева Г.В. Интерактивная обучающая система по физике: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 470 с.14. Методические указания по курсу физики для проведения практических занятий (по всем разделам курса). /Под ред. проф. Ю.И. Тюрина, проф. Ульянова В.Л. – Томск: Изд-во ТПУ, 1996-2003

программное обеспечение и Internet-ресурсы:Сайт кафедры общей физики

10. Материально-техническое обеспечение дисциплины. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

№п/п

Наименование дисциплины

Наименование лабораторий с перечнем основного оборудования

1 2 3

Физика«Механика»

Каф. Общей физики. Лаборатория «Механика», ауд. 101 1. Лабораторная работа: «Освоение метода расчета погрешностей измерений механических и электрических

№п/п



1 2 3величин».

Штангенциркули 15 штМикрометры 15 шт.

2. Лабораторная работа: «Изучение законов равноускоренного движения и определение ускорения свободного падения»

Машина Атвуда 4 экзСчетчик 4 экз.Источник (9-12)В 4 экз.

3. Лабораторная работа: «Проверка основного уравнения динамики при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси».Счетчик импульсов 4 экз.Источник (9-12) В 4 экз.Маятник Обербека 4 экз

4. Лабораторная работа: «Определение момента инерции тела по методу крутильных колебаний».Установка лабораторная («Моминтирез»)

2 экз

Счетчик импульсов 2 экз, Источник питания 12В 2 экз.

5. Лабораторная работа: «Гироскоп».Гироскоп 1 экз

6. Лабораторная работа: «Определение средней силы сопротивления грунта забивке сваи».Модель Копра 2 экзИсточник (9-12)В – 2 экз.

7. Лабораторная работа: «Изучение закономерностей центрального удара».Лабораторная установка со всеми необходимыми элементами

4 шт

8. Лабораторная работа: «Определение момента инерции стержня из упругого нецентрального удара».Установка лабораторная- 2 экзСчетчик лабораторный 2 экз.Источник (9-12) В 2 экз.

9. Лабораторная работа: «Определение модуля Юнга из растяжения на приборе Лермантова». Прибор « Модуль Юнга» 2 экз

2Физика

«Молекулярная физика и

термодинамика»

Кафедра Общей физики. Лаборатория «Молекулярная физика и термодинамика, ауд. 1011.Лабораторная работа «Экспериментальное изучение гауссовского закона распределения результатов измерений».Установка лабораторная 2экзБлок питания для счетчика 2 экз

№п/п



1 2 3Частотомер Ч3 - 33 2 экз

2. Лабораторная работа: «Закон Максвелла распределения молекул газа по скоростям».Установка лабораторная 2 экз

3.Лабораторная работа: «Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха».Установка лабораторная 2 экзМикроскоп МБС-10 2 экз.Бюретка с пробкой 2 экз

4. Лабораторная работа: «Определение коэффициентов внутреннего трения (вязкости) воды методом Пуазейля».Установка лабораторная 2 экзВесы аналитические 1 экзСосуд мерный 2 экз

5. Лабораторная работа: «Определение отношения теплоемкостей газов (Ср/CV) способом Клемана и Дезорма».Установка лабораторная 2 экз

6. Лабораторная работа: «Определение теплоемкости металлов методом охлаждения».Установка лабораторная 2 экзМилливольтметр 2 экз

3 Физика «Электричество и

магнетизм»

Кафедра Общей физики. Лаборатория « Электричество и магнетизма», ауд. 103 и 1041.Лабораторная работа: «Моделирование и исследование электростатических полей».(компьютеризированная).Генератор 1 экзЭлектролитическая ванна 1 экзКомпьютер 1 экз

2. Лабораторная работа: «Моделирование и исследование магнитных полей тока».(компьютеризированная).Короткие соленоиды на основании 1 экзИзмерительная катушка 1 экзДлинный соленоид 1 экзБлок питения 1 экзКомпьютер 1 экз

3. Лабораторная работа : «Исследование термоэлектронной эмиссии, определение работы выхода электронов из металлов и удельного заряда электрона».(компьютеризированная).Вольтметр 1 экзВольтметр 1 экз

№п/п



1 2 3Панель с электронной лампой 1 экзКомпьютер 1 экз

4. Лабораторная работа: «Исследование гистерезиса в ферромагнетиках и сегнетоэлектриках».(компьютеризированная).Амперметр постоянного тока 1 экзПанель со схемой 1 экзКомпьютер 1 экз

5.Лабораторная работа: «Изучение эффекта Холла».вольтметр В7-38 1 экзИсточник питания постоянного тока Б5-49

1 экз

Катушка электромагнита ЭМ-1 1 экз6. Лабораторная работа: «Исследование распределения термоэлектронов по скоростям и энергиям».(компьютеризированная).Панель с необходимыми элементами

1 экз

Усилитель электрометрический 1 экзВакуумный диод 1 экзКомпьютер 1 экз

7. Лабораторная работа: «Изучение основных свойств волновых явлений диапазона СВЧ».Генератор сигналов высокочастотный Г4-83

1 экз

Рупорная излучательная антенна 1экзМеталлические экраны 3 экзДиэлектрический экран 1 экзМеталлическая решетка 1 экзРупорный детектор 1 экзМикроамперметр 1 экз

8. Лабораторная работа: «Изучение колебаний в системах с распределенными параметрами» (механический вариант).Струна(шнур) 1 экзГенератор сигналов Г3-33 1 экз

9. Лабораторная работа: «Изучение скорости звука в металлических стержнях методом звуковых колебаний».(компьютеризированная).Генератор звуковой частоты 1 экзКомпьютер 1 экзСтержни 1 набор

10. Лабораторная работа: «Исследование электростатического поля при помощи электролитической ванны».Звуковой генератор 1 экзЭлектролитическая ванна 1 экз

11.Лабораторная работа: «Измерение электроемкости с

№п/п



1 2 3помощью мостика Соти».Осциллограф С1-118А 2 экз Генератор сигналов НЧ Г3-112 2 экзЭлектроемкости 2 набора.

12. Лабораторная работа: «Исследование зависимости сопротивления металлов от температуры и определение температурного коэффициента сопротивления металлов».Стерилизатор суховоздушный ГП20МО

1 экз

13. Лабораторная работа: «Изучение температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации проводимости».Нагреватель – 2 шт. 2 экзЦифровой измерительный прибор (миллиамперметр mА) Ф-216 - 2 экз

2 экз

Цифровой измерительный прибор, 220 В (вольтметр) Ф - 214 - 2 экз Ф - 214

2 экз

Цифровой измерительный прибор (t) Ф 216 - 2 экз

2 экз

14. Лабораторная работа: «Исследование полупроводниковых приборов».Источник постоянного тока 127 В, 220 В

2 экз

Вольтметр 180 mV 2 экзАмперметр 2 экз

15. Лабораторная работа: «Электрические явления на контактах».Печь 2 экзЦифровой измерительный прибор (милливольтметр) Ф 216

2 экз

16. Лабораторная работа: «Определение удельного заряда q/m электрона с помощью вакуумного диода».Амперметр учебный, Класс точности 1,5

3 экз

Цифровой измерительный прибор (миллиамперметр)

3 экз

Цифровой измерительный прибор (V)

3 экз

Лампа 3 экз17. Лабораторная работа: «Изучение термоэлектронной эмиссии и определение работы выхода электрона из металла».Цифровой измерительный прибор Vн

2 экз

Цифровой измерительный прибор 2 экз

№п/п



1 2 3Ан

Цифровой измерительный прибор VА

2 экз

Цифровой измерительный прибор mA

2 экз

Лампа 2 экз18. Лабораторная работа: «Исследование плазмы положительного столба тлеющего разряда».(Компьютеризированная)Газоразрядная трубка 1 экзИсточник питания 1 экзКомпьютер 1 экз

19. Лабораторная работа: «Определение заряда иона водорода».Прибор Гофмана 2 экзВольтметр В7-38 2 экзИсточник питания постоянного тока Б5-46

2 экз

20. Лабораторная работа: «Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли».Тангенс-гальванометр 2 экзРеостат 2 экзВольтметр 2 экзАмперметр 2 экз

21. Лабораторная работа: «Измерение напряженности магнитного поля соленоида».Лабораторный прибор 2 экзРеостат 2 экзАмперметр 2 экз

22. Лабораторная работа: «Снятие кривой намагниченности и определение некоторых характеристик ферромагнетика».Амперметр постоянного тока 1 экзПанель со схемой 1 экзОсциллограф С1 - 69 1 экз

23. Лабораторная работа: «Изучение колебаний в системах с распределенными параметрами».(Электрический вариант).Генератор высокочастотный Г4 - 79 1 экзСтолик с детекторами 1 экзДвухпроводная линия 1 экз

24. Лабораторная работа: «Изучение свободных затухающих электромагнитных колебаний в колебательном контуре».(Компьютеризированная )Генератор звуковой частоты 1 экзСтержни магнитные и немагнитные 1 экзКомпьютер 1 экз

№п/п



1 2 3

4 Физика«Оптика и атомная

физика»

Лаборатория «Оптика» «Атомная физика», ауд. 108 и 02

1. Лабораторная работа: «Исследование дифракции света с помощью многофункционального анализатора световой информации».(компьютеризированная).Полупроводниковый лазер 2 экзФоторегистрирующая система на основе приборов с линейкой фотодиодов (МАСИ)

2 экз

Блок питания МАСИ 2 экз

Блок питания лазера 2 экз

Скамья оптическая 2 экз

Регулируемая щель 2 экз

Дифракционная решетка 2 экз2. Лабораторная работа: «Исследование прозрачных дифракционных решеток с помощью гониометра».Гониометр Г-5 2 экз

Источник света 2 экзДифракционная решетка 2 экз

3. Лабораторная работа: «Получение и исследование света с различными состояниями поляризации».(компьютезированная).Установка поляризации 1 экз

Источник света 1 экз

Монохроматор 1 экз

Линза 1 экз

Фотодиод 1 экз

Поляроид 1 экз4. Определение радиуса кривизны и длины волны монохромати-ческого света с помощью колец Ньютона.Микроскоп ПОЛАМ Р_312 2 экзЛинза 2 экз

5. Лабораторная работа: «Исследование нормальной дисперсии света с помощью гониометра».Источник света ртутный 1 экзГониометр Г-5 1 экзПризма 1 экз

6. Лабораторная работа: «Исследование водородного спектра с помощью дифракционной решетки и гониометра».Гониометр ГС-2 1 экз

№п/п



1 2 3

Блок питания к ГС-2 1 экз

Ртутная лампа 1 экз

Водородная лампа 1 экзДифракционная решетка 2 экз

7. Лабораторная работа:«Опыт Франка и Герца».(компьютеризированная).Электрическая печь 1 экзЛампа для измерения высокого вакуума с капелькой ртути

1 экз

Лампа для измерения высокого вакуума с гелием

1 экз

Компьютер 1 экз8. Лабораторная работа: «Изучение законов внешнего фотоэлектрического эффекта».(компьютеризированная).Прибор по фотоэффекту 1 экз

Усилитель У5-11 1 экз

Вольтметр В7-38 1 экз

Блок питания БП-05-02 1 экз

Блок питания БП-05-01 1 экзКомпьютер 1 экзИсточник света 1 экз

9. Лабораторная работа: «Статистика счета заряженных частиц»Счетчик элементарных частиц 1 экзКомпьютер 1 экзЛабораторная установка 1 экз

10. Лабораторная работа: «Определение показателя преломления растворов с помощью рефрактометра»Рефрактометр УПЛ-1 1 экз

11. Лабораторная работа:« Определение главного фокусного расстояния тонких линз»Оптическая скамья с линзами и блок питания

1 экз

12. Лабораторная работа:«Исследование явления дисперсии света»Гониометр Г-5 1 экзБлок питания со ртутной лампой 1 экз

13. Лабораторная работа:«Измерение концентрации и показателя преломления растворов при помощи интерферометра Релея».Интерферометр Релея 1 экз

№п/п



1 2 3Набор кювет с растворами 1 экз

14. Лабораторная работа:«Измерение длины волны и радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона».Микроскоп МБС-10 2 экзБлок питания 220 В, 8 В 2 экзШайба для получения колец Ньютона

2 экз

15. Лабораторная работа:«Определение длины волны излучения лазера интерфе-ренционным методом с помощью бипризмы Френеля».Лазер газовый ЛГ-78Оптическая скамья 1 экзБлок питания 1 экзБипризма Френеля 1 экз

16. Лабораторная работа:«Исследование явления дифракции света».Оптическая скамья 1 экзОсветитель 1 экзНабор щелей и малых отверстий 1 экзЗрительный микроскоп 1 экз

17. Лабораторная работа:«Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки».Набор дифракционных решеток 2 экзГониометр ГС 2 экзОсветитель с ртутной лампой 2 экз

18. Лабораторная работа:«Получение и исследование света с различными состояниями поляризации».Монохроматор МУМ-2 с осветителем

1 экз

Поляризатор 1 экзАнализатор 1 экзПластинка /4 1 экзПластинка /х 1 экзДетектор светового излучения 1 экзМикроамперметр В7-35 1 экз

19. Лабораторная работа:«Изучение фотоэлемента с внешним фотоэлектрическим эффектом».Скамья с фотоэлементом и подсветкой 2 экзВольтметр М330 2 экзВыпрямитель 2 экзВольтметр В7-38 2 экз

20. Лабораторная работа:«Определение постоянной Стефана-Больцмана и постоянной

№п/п



1 2 3Планка при помощи оптического пирометра с исчезающей нитью».Источник питания постоянного тока Б5-46

2 экз

Оптическая скамья 2 экзПирометр «Проминь» 2 экз

21. Лабораторная работа:«Экспериментальная проверка соотношения неопределенностей для фотонов».Лазер ЛГ-96 1 экзСкамья оптическая с щелью и экраном

1 экз

22. Лабораторная работа:«Определение постоянной Планка спектрометрическим методом».Оптическая скамья с набором ламп (водород, ртуть, неон)

1 экз

Блок питания ВСШ-6 1 экзБлок питания 1 экзМонохроматор УМ-2 1 экз

Учебно-методическое и материально техническое обеспечение лабораторного практикума по направлению «Компьютеризация курса физики», ауд. 103, 108,

528-19 уч.корп.

Лабораторные работы:

1.Траектории сложения движений.2.Поступательное движение тела.3.Гармонический и ангармонический осцилляторы.4.Фазовые портреты колебаний.5.Анализ процессов сложения колебаний.6.Эффект Доплера.7.Электрический ток.

Компьютеры и локальная сеть 22 экз

Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки _____________________________________________________________.

Программа одобрена на заседании________________________________ __________________________________________________________

(протокол № ____ от «___» _______ 20___ г.).

Авторы Поздеева Э.В., Ботаки А.А.

Рецензент(ы) __________________________

«УТВЕРЖДАЮ»Проректор-директор ИНК__________________В.А. Клименов « ____» ___________ 2010 г.

АННОТАЦИЯ МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ)

1. НАИМЕНОВАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ Физика

2. УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ (КОД) В УЧЕБНЫХ ПЛАНАХ Б2 Б2

3. НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) (ООП) 200100 Приборостроение и 201000 Биотехнические системы и технологии

4. ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ (СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ, ПРОГРАММА)Приборостроение, Биотехнические и медицинские аппараты и системы

5. КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр

6. ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра общей физики ФТИ

7. ПРЕПОДАВАТЕЛЬ доцент, к.т.н. Поздеева Э.В. , доцент к.ф.-м.н. Ботаки Э.В.тел. 563–845

8. ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Физика является фундаментом современного естествознания и теоретической базой, без которой невозможна подготовка и успешная деятельность высококвалифицированных специалистов в различных областях производства, науки и техники. В основе современной естественнонаучной картины мира лежат физические принципы и концепции. и научного мировоззрения, ясного представления Цель преподавания курса физики – формирование у студентов современного физического мышления о физической картине мира; создание основ подготовки для изучения общетехнических и специальных дисциплин. Задачами изложения и изучения курса физики являются:– обеспечение строгого последовательного изложения физики как неделимого целого;– овладение фундаментальными понятиями, законами, теориями классической и современной физики и формирование представлений о логических связях между ними;

– создание у студентов полного и широкого понимания основных физических законов, явлений; выработка умения точно употреблять и интерпретировать научные понятия, определения, постулаты;– овладение методами физического исследования, практического применения физических законов и теорий в современных технике и технологиях;– формирование знаний об устройстве и принципах работы основных физических приборов, установок и научно-исследовательской аппаратуры и выработка навыков работы с ними; – выработка у студентов умения решать расчетные физические задачи, требующие знаний различных разделов программы курса физики;– формирование знаний о проблемах экологии и взаимоотношения человека с природой и техникой.

9. РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ Овладение фундаментальными понятиями классической и современной

физики; формирование понимания основных физических законов; умение интерпретировать научные понятия и определения, а также применять их на практике; умение решать расчетные физические задачи, требующие знаний различных разделов физики.

10. СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЯ (ДИСЦИПЛИНЫ) Рабочий план изучения дисциплины «Физика» по семестрам

Семестр


Вид занятий


Форма отчетностиАуд. Сам. Ауд. Сам.

Первый 72 72 Лекции



34

18

20

34

18

20 Экзамен

Второй 86 86 Лекции



32

18

36

32

18

36 Экзамен

Третий 94 94 Лекции



33

18

43

33

18

43 Экзамен

Всего: 504 час.

Аудиторных занятий 252 час.

Самостоят. занятий 252 час.

Лекций 99 час.

Лабор. занятий 99 час.

Практ. занятий 54 час.

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ «ФИЗИКА»

Первый семестр: лекции – 34 часа5. Введение – 1 час6. Физические основы механики – 16 часов6.1. Кинематика – 2 часа6.2. Динамика материальной точки – 3 часа6.3. Динамика системы материальных точек и твердого тела – 3 часа6.4. Работа и энергия. Законы сохранения в механике – 3 часа6.5. Основы механики специальной теории относительности – 3 часа6.6. Тяготение. Неинерциальные системы отсчета и силы инерции – 2 часа7. Механические колебания и волны – 4 часа7.1. Кинематика гармонических колебаний – 1 час7.2. Динамика гармонических колебаний – 1 час7.3. Волновые процессы – 1 час8. Молекулярная физика. Основы термодинамики и статистической физики –

14 часов8.1. Физические основы молекулярно-кинетической теории – 2 часа8.2. Физические основы термодинамики – 4 часа8.3. Статистические распределения – 3 часа8.4. Элементы физической кинетики – 2 часа4.5. Фазовые равновесия и фазовые превращения – 2 часа4.6. Элементы неравновесной термодинамики – 1 час

Второй семестр: лекции – 32 часа5. Электричество и магнетизм – 28 часов5.1. Электростатика – 4 часа5.2. Электрическое поле в диэлектриках - 4 часа5.3. Постоянный электрический ток – 7 часов5.4. Магнитное поле в вакууме – 7 часов5.5. Магнитное поле в веществе – 3 часа5.6. Уравнения Максвелла – 3 часа6. Электромагнитные колебания и волны – 4 часа

Третий семестр: лекции – 33 часа7. Волновая оптика – 10 часов7.1. Интерференция света –3 часа7.2. Дифракция света – 3 часа7.3. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом – 4 часа8. Квантовая природа излучения – 6 часов8.1. Квантовая природа излучения абсолютно черного тела - 2 часа8.2. Фотоны, фотоэффект, эффект Комптона, давление света. – 4 часа9. Основы атомной физики и квантовой механики – 7 часов9.1. Физика атома – 4 часа 9.2. Основы квантовой механики – 3 часа10. Физика твердого тела – 5 часов10.1. Электроны в кристаллах – 2 часа10.2. Кристаллы в тепловом равновесии – 3 часа11. Физика атомного ядра и элементарных частиц – 4 часа11.1. Атомное ядро – 2 часа11.2. Элементарные частицы – 2 часа12. Современная физическая картина мира – 1 час

СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА КУРСА ФИЗИКИ

ТЕМАТИКА ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ - 54 ЧАСАПЕРВЫЙ СЕМЕСТР – 18 ЧАСОВ

Наименование темы Содержание Объем в часахАуд. Сам

1

Методы решения задач по физике. Кинематика пост-пательного и враща-тельного движения.

Кинематика поступательного движения. 2 2

Кинематика вращательного движения.

2 Динамика поступа-тельного движения

Динамика поступательного движения. Законы Ньютона. Принцип относительности.

2 2

3

Динамика враща-тельного движения.

Динамика вращательного движения. Закон сохранения момента импульса

2 2

4 Законы сохранения Импульс.Закон сохранения импульса. Работа, энергия. Закон сохранения механической энергии

2 2

Кинематика гармонических колебаний. Сложение колебаний*. Векторные диаграм-мы*.

2 2

Гармонический осциллятор (маятник, груз на пружине, колебательный контур и т.д.).

2 2

5 Механическиеколебания и волны.

Энергия гармонических коле-баний Затухающие колебания. Биения*. Вынужденные колебания. Резонанс. Ангармонические колебания. Нелинейный осциллятор. Релаксационные колебания*. Волна. Волновое уравнение. Групповая скорость и фазовая скорость. Суперпозиция волн. Интерференция.

6Физические основы МКТ и термодинамики.

Уравнение состояния идеаль-ного газа. Изопроцессы. Адиабатический процесс. Работа, совершаемая идеаль-ным газом.

2 2

Внутренняя энергия. Теплоемкость. Основные законы термо-динамики. Цикл Карно. Энтропия и некоторые ее применения.

7Элементы статистической физики.

Элементы статистической физики. Давление газа. Средняя энергия молекул.

2 2

Распределение Максвелла. Распределение Больцмана.Распределение Гиббса.

8 Элементы физической кинетики. Фазовые равновесия и превращения.

Физическая кинетика. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, вязкость.

1 1

9 Реальный газ Уравнение состояния реального газа. Фазовые превращения.

1 1

ВТОРОЙ СЕМЕСТР – 18 ЧАСОВ


1 Электростатика

Взаимодействие зарядов. Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции полей. Теорема Гаусса для .

2 2

Потенциал. Работа сил электростатического поля. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля. Циркуляция

.

2 Поле в диэлектрикахЭлектрическое поле в веществе. Поле в диэлектриках. Теорема Гаусса для вектора .

2 2

3 Проводники в электри-ческом поле

Проводники в электрическом поле. Электрическая емкость. Конденсаторы.

2 2

Энергия электрического поля. Законы постоянного тока. 2 2

4 Постоянный электрический ток

Классическая теория электро-проводности металлов. Электропроводность газов. Виды разряда. Ток в жидкостях*.Термоэлектрические явления*.

5 Магнитное поле в вакууме.

Магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение.

2 2

Закон полного тока и его применение. Закон Ампера.Магнитный поток. Контур с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.

6Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Эффект Холла.

2 2

7Закон электромагнитной индукции. Магнитное поле в веществе.

Закон электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Явление взаимной индукции. Энергия магнитного поля.

2 2

8 Уравнения Максвелла Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Ток смещения.

2 2

9 Электромагнитные колебания и волны

Электромагнитные колебания и волны. Энергия электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя.

2 2

ТРЕТИЙ СЕМЕСТР – 18 часов


1 Геометрическая оптика и фотометрия

Линзы, зеркала, законы отражения, преломления, закон полного внутреннего отражения. Расчет фотометрических величин.

2 2

2 Волновая теория света. Интерференция света.

Световая волна. Интерференция. Интерференционная картина. Методы наблюдения интерферен-ции.

2 2

3 Дифракция света Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от простейших преград Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка, ее характеристики. Дифракция на пространственной решетке. Элементы голографии.*

2 2

4 Дисперсия света Распространение света в веществе. Дисперсия. Эффект Доплера. Излучение Вавилова-Черенкова.

1 1

5 Тепловое излучение Законы теплового излучения. Квантовая природа излучения.

1 1

6 Фотоэффект. Законы фотоэлектрического эффекта. Фотоны. Давление света

1 1

7 Эффект Комптона. Процесс рассеяния рентгеновского излучения на свободных электронах и изменение длины волны рассеянного излучения

1 1

8 Атом Атом и атомные спектры. Теория Бора. 1 19 Волновые свойства

микрочастицГипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей

1 1

10 Атомное ядро Энергия связи атомных ядер 1 111 Квантовая механика Уравнение Шредингера 1 112 Радиоактивность Альфа и бета-распады. Ядерные

реакции1 1

13 Кристаллы Кристаллы в тепловом равновесии. Кристаллическая решетка. Фононы. Теплоемкость и теплопроводность кристаллов

1 1

14 Элементы зонной теории.

Уровень Ферми. р-п – переход*. Транзистор*. Сверхпроводимость*. Эффект Джефферсона*.

1 1

15 Современная физическая картина мира

Современная физическая картина мира. Элементарные частицы. Взаимопревращения частиц. Сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное взаимодействия. Космические лучи.

1 1

Символом (*) отмечены темы, вынесенные на самостоятельное изучение, вопросы по которым представлены в индивидуальных заданиях. 11. КУРС 1, 2 СЕМЕСТР 1, 2, 3 КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ 4/4, 5/5, 5/5.

12. ПРЕРЕКВИЗИТЫ нет

13. КОРЕКВИЗИТЫ Б2, Б1 – математика

14. ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ (ЛЕКЦИИ, ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА, ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ И Т. Д.) И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:Лекции 99 час.

Лабораторные занятия 99 час.

Практические занятия 54 час.АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ 252 час. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА 252 час.ИТОГО 504 час.

15. ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТВ каждом семестре студенты выполняют определенное количество

лабораторных работ (в зависимости от выделяемых на этот вид занятий числа часов в данном семестре) по индивидуальному маршруту, представляя отчеты по каждой из них и оценивая погрешности результатов измерений. Два лабораторных занятия отводятся для введения в теорию погрешностей и для измерительного практикума. Описание к каждой лабораторной работе находится в соответствующем методическом пособии. В течение семестра проводится защита лабораторных работ (с использованием сборника контрольных вопросов и методического пособия) по циклам и по результатам проставляется зачет.

Первый семестр – 20 часов Перечень лабораторных работ

по разделам физики «Механика», «Механические колебания и волны», «Молекулярная физика и термодинамика»

Наименование Содержание

Объем в часах

Примеч.(исполь-зование компью-терной техники)

Ауд. Сам.

1 Измерительный практикум. Погрешности измерений.

Содержание лабораторных работ данного цикла представлено в методи-ческих пособиях:Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Стародубцев В.А. Физический практикум по механике. – Томск: Изд. ТПУ, 1998, 96с.Веретельник В.И., Каминская Р.Г., Толмачева Н.Д. Физический практикум по молекулярной физике и термоди-намике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 64с.Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Лабораторный практикум, часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.-Томск. Изд. ТГУ, 2004, 180с.

2 2

2 Определение средней силы сопротивления грунта за- бивке сваи на модели копра.

3 Определение модуля Юнга из растяжения.

2 2

4 Определение момента инерции тела по методу крутильных колебаний.

5 Проверка основного урав-нения динамики при вращении твердого тела вокруг неподвижной оси.

2 2

6 Изучение закономерностей центрального удара.

2 2

7 Определение момента инерции стержня из упргого нецентрального удара.

2 2

8 Изучение законов равноус-коренного движения.

2 2

9 Определение скорости пули при помощи баллисти-ческого крутильного маят-ника.

2 2

10 Исследование прецессии свободного гироскопа.

2 2

11 Определение ускорения свободного падения на машине Атвуда.

2 2

12 Определение момента инерции маятника Макс-велла.

2 2

13 Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха.

2 2

14 Определение коэффициента внутреннего трения жид-кости методом Пуазейля.

2 2

15 Определение отношения молярных теплоемкостей газов Ср/Сv способом Кле-мана и Дезорма.

Содержание лабораторных работ данного цикла представлено в методи-ческих пособиях:Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Стародубцев В.А. Физический практикум по механике. – Томск: Изд. ТПУ, 1998, 96с.4.Веретельник В.И., Каминская Р.Г., Толмачева Н.Д. Физический практикум по молекуляр-ной физике и термоди-намике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 64с.Чернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Лабораторный практикум, часть 1. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика.-Томск. Изд. ТГУ, 2004, 180с.

2 2

16 Проверка Максвелловского закона распределения ско-ростей молекул на механи-ческой модели.

2 2

17 Экспериментальное изу-чение гауссовского закона распределения результатов измерения.

2 2

18 Определение ускорения свободного падения тел с помощью оборотного маят-ника.

2 2

19 Исследование колебатель-ного процесса связанных систем.

2 2

20 Определение скорости звука, модуля Юнга и внутреннего трения резонансным методом.

2 2

21 Определение скорости звука в воздухе и отношения молярных теплоемкостей воздуха Ср/Сv методом акустического резонанса.

2 2

22 Поступательное движение тела.

2 2 КЛР

23 Упругое и неупругое столк-новения.

2 2 КЛР

24 Гармонический и ангармо-нический осцилляторы.

2 2 КЛР

25 Фазовые портреты коле-баний.

2 2 КЛР

26 Анализ процессов сложения колебаний.

2 2 КЛР

27 Фигуры Лиссажу. 2 2 КЛР

28 Свободные колебания (пру-жины, маятник)

2 2 КЛР

29 Эффект Доплера и конус Маха.

2 2 КЛР

30 Адиабатический процесс. 2 2 КЛР31 Диффузия газов. 2 2 КЛР

Второй семестр – 36 часовПеречень лабораторных работ

по разделам физики: «Электричество и магнетизм», «Электромагнитные колебания и волны»

№Наименование СодержаниеОбъем в часах

Примечание (использова-ние компьютер-ной техники)

ауд сам

1. Методика физического экс-перимента, устройство и принципы работы физических приборов в лаборатории электричества и магнетизма.

Содержание дисциплин данного цикла приведено в пособии:Веретельник В.И., Поздеева Э.В., Сериков Л.В. Физический практикум по электричеству и магнетизму. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 94с.

2. Моделирование и исследование электрических полей.

2 2 К

3. Исследование зависимости сопротивления металлов от температуры и определение температурного коэффициента сопротивления металлов.

2 2

4. Измерения электроемкости с помощью мостика Соти.

5. Определение заряда иона водорода.

2 2

6. Исследование температурной зависимости сопротивления полупроводников и определение энергии активации проводи-мости.

7. Исследование термоэлект-ронной эмиссии и опреде-ление работы выхода элект-рона из металла.

2 2

8. Определение удельного заряда электрона с помощью вакуумного диода.

9. Исследование полупровод-никовых приборов.

2 2

10. Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли.

2 2

11. Измерение напряженности маг-нитного поля соленоида.

12. Снятие кривой намагничения и определение характеристик ферромагнетика.

2 2 К

13. Исследование плазмы поло-жительного столба тлеющего разряда.

Содержание дисциплин данного цикла приведено в пособиях:Ларионов В.В., Веретельник В.И., Тюрин Ю.И., Чернов И.П. Физический практикум, часть 2, Электричество и магнетизм. Колебания и волны.- Томск: Изд. ТГУ, 2004.- 254с.

Веретельник В.И., Поз-деева Э.В., Сериков Л.В. Физический прак-тикум по электричест-ву и магнетизму. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 94с.

2 2 К

14. Измерение больших соп-ротивлений и емкостей ме-тодом релаксационных ко-лебаний.

2 2

15. Измерение логарифмического декремента и добротности колебательного контура.

2 2 К

16. Определение скорости звука, модуля Юнга и внутреннего трения акустическим методом

2 2

17. Сложение взаимно пер-пендикулярных колебаний и фигуры Лиссажу.

2 2

18. Определение числа колебаний камертона с помощью гибкого шнура.

19. Определение длины волны и частоты электромагнитных колебаний с помощью схемы Лехера.

2 2

20. Изучение свойств микроволн 2 221. Изучение вынужденных

электромагнитных колебаний в параллельном колебательном контуре

2 2 К

22. Изучение вынужденных элект-ромагнитных колебаний в последовательном колебатель-ном контуре

2 2 К

23. Исследование магнитных полей с помощью измерительной катушки

4 2 К

24. Распределение Максвелла термоэлектронов по скоростям

2 2 К

25. Электрическое поле зарядов (напряженность поля, эквипотенциали).

2 2 КЛР

26. Электрические цепи. Законы Кирхгофа.

2 2 КЛР

Третий семестр – 43 часаПеречень лабораторных работ по разделам физики: «Волновая оптика».

«Взаимодействие электромагнитных волн с веществом». «Элементы квантовой оптики». «Основы атомной физики и квантовой механики».

«Элементы физики твердого тела». «Физика атомного ядра и элементарных частиц».

№Наименование Содержание Объем в часах Прим. (исп. комп. техн.)

ауд сам

1. Определение главного фо-кусного расстояния тонких линз. Содержание лабора-

торных работ данного цикла изложено в пособиях:1.Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический прак-тикум по оптике.– Томск: Изд. ТПУ, 1996. - 99 с.1.Веретельник В.И., Гусарова Р,В., Хоружий В.Д. Физический прак-тикум по атомной и ядерной физике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 56с.

2 2

2. Измерение показателя пре-ломления жидкости с по-мощью рефрактометра.

2 2

3. Исследование явления дисперсии света.

2 2

4. Измерение концентрации и показателя преломления раст-воров при помощи ин-терферометра.

2 2

5. Измерение постоянной Планка спектрометрическим методом.

2 2

6. Измерение световой волны и радиуса кривизны линзы с помощью колец Ньютона.

2 2

7. Исследование дифракции света на периодических структурах

2 2 К

8. Измерение длины световой волны с помощью дифрак-ционной решетки.

2 2

9. Определение постоянной Стефана-Больцмана и пос-тоянной Планка при помощи оптического пирометра с исчезающей нитью.

Содержание лабора-торных работ данного цикла изложено в пособиях:1.Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический прак-тикум по оптике.– Томск: Изд. ТПУ, 1996. - 99 с.1.Веретельник В.И., Гусарова Р,В., Хоружий В.Д. Физический прак-тикум по атомной и ядерной физике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 56с.

2 2

10. Изучение внешнего фото-электрического эффекта и определение постоянной Планка.

2 2 К

11. Определение длины световой волны интерференционным методом с помощью бипризмы Френеля.

2 2

12. Опыт Франка и Герца 2 2 К13. Статистика счета элементар-

ных частиц2 2 К

14. Опыт Юнга. 2 2 КЛР

15. Интерференция света от когерентных точечных ис-точников.

2 2 КЛР

16. Дифракция на отверстии произвольной формы

2 2 КЛР

17. Дифракция света на щели. 2 2 КЛР18. Дифракционная решетка. КЛР19. Поляризация света. 2 2 КЛР20. Фурье оптика. КЛР21. Фотоэлектрический эффект. КЛР

Примечание: символом «КЛР» - обозначены компьютерные лабораторные работы. Содержание этих лабораторных работ представлено в пособии: Стародубцев В.А, Малютин В.М., Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Практикум. – Томск: Изд.ТПУ, 1996. – 76 с. Символом «К» - обозначены компьютеризированные лабораторные работы.16. КУРСОВЫЕ ПРОЕКТЫ ИЛИ РАБОТЫ (тематика курсовых проектов или работ)Программа самостоятельной познавательной деятельности – 252 часа

Программа включает:6. Самостоятельное изучение студентами отдельных тем и разделов

дисциплины, с использованием методических указаний по разделам лекционного курса и темам практических занятий, выносимых на самостоятельное изучение.

7. Проведение практических занятий в форме самостоятельной работы студентов в компьютеризированной аудитории под руководством преподавателя с использованием интерактивной обучающей системы.

8. Индивидуальные задания по всем разделам курса физики, с введенными задачами повышенной сложности для особо одаренных студентов.

9. Индивидуальные задания (в рамках лабораторного практикума) исследовательского характера (в том числе, связанных с профессией) и по моделированию процессов при варьировании исходных параметров с использованием ЭВМ.

10.Реферативная работа студентов, выступления с докладами на семинарских занятиях (включая информацию о достижениях современной физики).Содержание работ определяется целью: научить студентов самостоятельно работать с литературой, беседовать с ведущими специалистами тех областей физики, по которым выполняется работа; познакомить студентов с новейшими техническими средствами и современными возможностями информатики. Причем изучение какого-либо узкого вопроса сопровождается обычно знакомством с историей развития данного направления физики и вкладом ученых ТПУ.

Первый семестр – 72 часа Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики. Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам.

18 часов18 часов

Подготовка к практическим занятиям. Выполнение индивидуальных занятий. Подготовка к лабораторным занятиям.

9 часов18 часов9 часов

Второй семестр – 86 часов Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики. Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам. Подготовка к практическим занятиям. Выполнение индивидуальных заданий. Подготовка к лабораторным занятиям.


Третий семестр – 94 часа Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей

программой курса физики.Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам.Подготовка к практическим занятиям.Выполнение индивидуальных заданий.Подготовка к лабораторным занятиям.


Темы для самостоятельного изучения

Семестр Раздел Темы Объем в часах

Первый Динамика системы материальных точек и твердого тела.

1.Напряжения и деформации (упругие и пластические).2.Закон Гука.

1

Законы сохранения в механике

1.Практическое применение законов сохранения к анализу движения упругих и неупругих тел на примере удара шаров.2.Реактивное движение.

2

Поле тяготения. 1.Космические скорости. 1Кинематика гармо-нических колебаний.

1.Сложение взаимно пер-пендикулярных колебаний фигуры Лиссажу.

1

Динамика гармони-ческих колебаний.

1.Модели гармонических осцилляторов (математи-ческий, пружинный и фи-зический маятник).2.Автоколебания.

2

Волновые процессы. 1.Упругие волны в газах, жидкостях, твердых телах.2.Акустические (звуковые) волны.

2

Физические основы МКТ.

1.Уравнение состояния иде-ального газа.2.Газовые законы.

2

Физические основы термодинамики.

1.Цикл Карно. КПД цикла Карно.2.Две теоремы Карно.3.Тепловые двигатели.

2

Статистические рас-пределения.

1. Опыт Штерна. 1

Элементы физи-ческой кинетики.

1.Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Урав-нения и коэффициенты переноса.

2

Элементы неравно-весной термоди-намики.

1.Биоритмы.2.Смоорганизация в живой и неживой природе.3.Периодические химические реакции.

2

Второй Электростатика. 1. Закон Кулона. 1Поле в веществе. 1.Поляризация (ориента-ционная и

деформационная).2.Пъезоэлектрический эффект.3.Электрострикция.

5

Магнитное поле в вакууме.

1.Масс-спектрометрия. 5

Магнитное поле в веществе.

1.Магнитострикция. 3

Электромагнитные колебания и вол-ны.

1.Шкала электромагнитных волн.2.Распространение волн в атмосфере.

4

Третий Интерференция. 1.Практические применения интерференции.

1

Дифракция. 1. Применения голографии. 6Элементы квантовой оптики.

1.Опыты Лебедева. 1

Элементы физики твердого тела.

1.Электроны в кристаллах. Транзистор 6

Атомное ядро. 1.Масс-спектрометры.2.Искусственная радиоактивность.3.Энергия звезд.4.Экологические вопросы современной энергетики.

8

Современная фи-зическая картина мира.

1.Иерархия структур материи. 2.Эволюция Вселенной.3.Будущее естествознания.

8

Перечень тем семинарских занятий

I семестр Силы в современной физике, виды взаимодействий; Свойства пространства и времени, законы сохранения; Элементы общей теории относительности; Порядок и беспорядок в природе, идеи синергетики

II семестр Высокотемпературная сверхпроводимость;Ускорители заряженных частиц;Ангармонические колебания.

III семестр Кинематика волновых процессов, элементы нелинейной оптики;Элементы квантовой электроники, лазеры;История развития ускорителей, в том числе в ТПУ (бетатры, синхротрон);Современная физическая картина мира.

17. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ДОМАШНИЕ ЗАДАНИЯ Семестр Наимен. Содержание Объем

раб. в час.

Форма отчетн.

1.Кинематика.

Первый Инд. задание

№ 1

9 Защита

2. Динамика. 3. Законы сохранения.4. Поле тяготения.5. Основы СТО.6. Неинерциальные системы отсчета.


№ 2

1. Основы МКТ. 9 Защита2. Основы термодинамики3. Статистические распределения.4. Элементы физической кинетики.5. Фазовые равновесия и превращения.6. Элементы неравновесной термодинамики.

Второй


№ 3

1. Электростатика.

9 Защита2. Поле в веществе.3. Постоянный электрический ток


№ 4

1. Магнитное поле в вакууме.

9 Защита2. Магнитное поле в веществе.3. Уравнения Максвелла.

4.Электромагнитные колебания и волны.

Третий Инд. задание

№ 5.

1. Световая волна.

15 Защита

2. Интерференция.3. Дифракция.4. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.5. Поляризация света.6 Элементы квантовой оптики.


№ 6

1. Элементы квантовой механики

15 Защита

2. Элементы физики твердого тела.3. Физика атомов и молекул.4. Физика атомного ядра и элементарных частиц.

18. ВИД АТТЕСТАЦИИ : экзамен, зачет.Цепь контроля состоит в оценке уровня знаний и умений,

приобретаемых студентами в процессе изучения всех разделов курса физики. Применение различных форм контроля знаний студентов расширяет возможности индивидуального подхода к изучению дисциплины «Физика» и позволяет целенаправленно развивать творческие способности студента.

К различным формам и способам дополнительного контроля и оценки уровня знаний и умений студентов относятся перечисленные ниже.

– Входной контроль по всем разделам школьного курса физики проводится на первых практических занятиях студентов первого курса, подготовлен в виде тестов и задач разной степени сложности и включает 25 вариантов по 10 вопросов в каждом.– Тематический (рубежный) контроль проводится (не менее двух раз в

семестр) по итогам изучения студентами одного или нескольких разделов семестрового курса физики в соответствии с учебно-методической картой и при помощи изданных методических указаний к проведению лабораторных и практических занятий по различным разделам курса общей физики. – Итоговый контроль проводится в конце третьего семестра по всем разделам курса общей физики при помощи контролирующих материалов (КМ), имеющихся на кафедре общей физики– Контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых студентами на практических занятиях, проводится в виде выполнения индивидуальных заданий по решению задач по физике и в виде контрольных работ (не менее двух) в семестре. На кафедре общей физики имеется банк задач по всем темам курса физики.– Контроль и оценка уровня знаний и умений, приобретаемых студентами при выполнении лабораторных работ, проводится в конце каждого семестра при помощи «Сборника контрольных заданий по физическому практикуму».– Экзаменационные билеты включают не только теоретический материал, прочитанный на лекциях, но и материал, выносимый на самостоятельную работу. Это позволяет оценивать возможности индивидуального подхода в процессе обучения.

19. ОСНОВНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА Основная:1. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика, часть 1.- Томск.: ТГУ, 2002.- 522с.2. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика часть2. - Томск.: ТГУ, 2003.- 737с.3. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1989.- 352с.4.Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. – М.: Высшая школа, 1986. – 320с.5. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1981. – 400с.13.Зипендин Л.Ф. Акустика: Учебное пособие для втузов. – М.: Высшая школа, 1978. – 448 с.4. Трофимова Т.И. Курс физики. –М.: Высшая школа, 1985. – 432с.5. Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука, 1988. – 496с.14.Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983. – 463с.15.Савельев И.В. Курс общей физики. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука, 1989. – 400с.16.Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 1989. – 439с.17.Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Высшая школа, 1986. – 928с.18.Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М.: Высшая школа, 1977. – 288с.19.Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика. Сборник задач, часть

1.-Томск.: ТГУ, 2004.-387с.20.Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика. Сборник задач, часть 2.- Томск.: ТГУ, 2004.- 425с.21.Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 1990. – 471с.22.Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.:Интеграл-Пресс, 1997. – 544с.23.Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике (для инженеров и студентов вузов). – М.: Наука, 1998. – 944с.24.Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. – М.: Наука, 1988. – 432с. Дополнительная литература12. Хайкин С.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1981. – 752с.13. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. – М.: Наука, 1986. –

480с.14. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1987. – 668с.15. Крауфорд Ф. Волны: Пер. с англ. – М.: Наука, 1986. – 512с. –

(Берклеевский курс физики. Т.3).16. Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. – М.: Высшая школа,

1991.- 303с.17. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Физические основы механики,

молекулярной физики и термодинамики. Механические колебания и волны: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1999. – 136с.

18. Мамонтов А.П., Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Электричество и магнетизм. Электромагнитные колебания и волны: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1998. – 110с.

19. Мамонтов А.П., Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Физика. Волновая оптика. Квантовая природа излучения. Основы атомной физики и квантовой механики. Основы физики атомного ядра, элементарных частиц и физики твердого тела: Учебное пособие.- Томск: Изд-е ТПУ, 1999. – 138с.

20. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л. Вопросы и задачи по курсу общей физики для тестового контроля знаний студентов: Учебное пособие. – Томск: Изд-е ТПУ, 1995. – 114с.

21. Кухлинг Х. Справочник по физике: Пер. с немецкого. – М.: Мир, 1992. – 520с.

22. Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса. Новый диалог человека с природой: Пер. с англ. – М.: Прогресс, 1986. – 400с.

Учебно-методические пособияЧернов И.П., Ларионов В.В., Веретельник В.И. Физический практикум ч1. – Томск: Изд. ТГУ, 2004. – 180с. Ларионов В.В., Веретельник В.И., Тюрин Ю.И., Чернов И.П. Физический практикум ч.2.- Томск: Изд. ТГУ, 2004.- 251с. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Стародубцев В.А. Физический практикум по механике. – Томск: Изд. ТПУ, 1998. – 96с.

Веретельник В.И., Каминская Р.Г., Толмачева Н.Д. Физический практикум по молекулярной физике и термодинамике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 64 с.4. Борисов В.П., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Физический практикум по колебаниям и волнам. – Томк: Изд. ТПУ, 1983. – 86с.5. Веретельник В.И., Поздеева Э.В., Сериков Л.В. Физический практикум по электричеству и магнетизму. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 94с.6. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по оптике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 99с.7. Веретельник В.И., Гусарова Р.В., Хоружий В.Д. Физический практикум по атомной и ядерной физике. – Томск: Изд. ТПУ, 1996. – 56с.8. Поздеева Э.В., Ульянов В.Л., Шошин Э.Б. Сборник контрольных заданий по физическому практикуму. – Томск: Изд.ТПУ,1996.-68с.9. Стародубцев В.А., Малютин В.М., Заусаева Н.Н. Компьютерное моделирование процессов движения: Практикум. – Томск: Изд. ТПУ, 1986. – 76с.10. Чернов И.П., Ларионов В.В., Тюрин Ю.И. Физика: Сборник задач. Часть I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие.– Томск: Изд-во Том. ун-та, 2004. – 390с.11. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.I. Механика. Молекулярная физика. Термодинамика: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. – 502 с.12. Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Ч.II. Электричество и магнетизм: Учебное пособие для технических университетов. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 738 с.13. Ерофеева Г.В. Интерактивная обучающая система по физике: Учебное пособие. – Томск: Изд-во Том. Ун-та, 2003. – 470 с.14. Методические указания по курсу физики для проведения практических занятий (по всем разделам курса). /Под ред. проф. Ю.И. Тюрина, проф. Ульянова В.Л. – Томск: Изд-во ТПУ, 1996-2003.

20. КООРДИНАТОР (ФИО, должность сотрудника, телефон ответственного на кафедре за дисциплину)Семкина Людмила Иосифовна, доцент, тел. 563–845.

Авторы: Поздеева Э.В., Ботаки А.А.

Информация о преподавателе

1. Ботаки Александр Анджелович, год рождения 1950.2. Должность доцент (1 ст.).3. Какой вуз, по какой специальности и когда окончил ТПИ, промышленная электроника, 1973 г.Ученая степень – к.ф.-м.н.,1987 г., звание – доцент, 2004 г. 4. Работа в подразделении – с 1980 г., занимаемые должности – научн.

сотр ., ст. преподаватель, доцент.5. Работа в других подразделениях и организациях (указать годы и

занимаемые должности)*.6. Основные публикации за последние 5 лет.7. Ботаки А.А., Поздеева Э.В. Модули упругости и акустические свойства

металлокерамики на основе монокарбида вольфрама.// Известия ТПУ, т. 311, № 2, 2007, С. 106 – 11.

8. Членство в научных и профессиональных обществах. – нет.9. Дисциплины, обеспечиваемые в текущем учебном году (количество часов

лекций, практических и лабораторных занятий в неделю). Физика, лекции – 4 час., практ. – 4 час., лаб. зан. – 4 час.

10.Повышение квалификации. Стажировка в 2008 г.

Информация о преподавателе

1. Поздеева Эльвира Вадимовна, год рождения 1944.2. Должность доцент (1 ст.).3. Какой вуз, по какой специальности и когда окончил ТГУ, Физика, 1966 г.4. Ученая степень – к.т.н.,1984 г., звание – доцент, 1988 г.5. Работа в подразделении – с 1966 г., занимаемые должности – ассистент, ст. преподаватель, доцент.6. Работа в других подразделениях и организациях (указать годы и занимаемые должности)*.7. Основные публикации за последние 5 лет

1. Ботаки А.А., Поздеева Э.В. Модули упругости и акустические свойства металлокерамики на основе монокарбида вольфрама.// Известия ТПУ, т. 311, № 2, 2007, С. 106 – 110.

2. Поздеева Э.В., Шошин Э.Б.,Ульянов В.Л., Мельникова Е.Н. Методические указания. Сборник тестов для входного контроля знаний. Томск: Изд-во ТПУ, 2006.-52с.

3. Поздеева, Ульянов В.Л., Ботаки А.А. Упругие и акустические свойства керамических диэлектриков Изв. ТПУ, Том 309, № 2, 20065 с.

4. Поздеева., Ботаки А.А., Ульянов В.Л., Ларионов В.В. Введение в физику: Учебное пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 2006139с.

5. Поздеева Э.В., Борисов В.П., Ларионов В.В., Шошин Э.Б Электронный вариант. WebCT.–2006. 253с.

6. Поздеева Э.В., Ботаки А.А., Ларионов В.В., Физика для инженеров-экономистов: Учебное пособиеТомск: Изд-во ТПУ, 2007110с.

7. Поздеева Э.В., Ларионов В.В., Шошин Э.Б.Основы оптики, квантовой механики, атомной, ядерной физики и элементарных частиц. Учебное пособие. Томск: Изд-во ТПУ, 2009115 с.

8. Поздеева Э.В., Тюрин Ю.И.,Крючков Ю.Ю.,Чернов И.П.,Шошин Э.Б Физика. Краткий курс. Учебное пособие Изд-во ТПУ, 2009136 с

9. Членство в научных и профессиональных обществах. – Член библиотечного совета ТПУ.

10. Награды и присужденные премии*.11. Дисциплины, обеспечиваемые в текущем учебном году (количество часов лекций, практических и лабораторных занятий в неделю). Физика, лекции – 4 час., практ. – 4 час., лаб. зан. – 4 час.12. Другие обязанности, выполняемые в течение текущего учебного года*.13. Повышение квалификации. ЛГУ, Ленинград 1974, МИФИ Москва, 1981, МГУ Москва, 1987, ТПУ, Томск, 1992, 1997, 2008.

Примечание. *Заполняется по желанию преподавателя.

Documents

portal.tpu.ru€¦ · Web view14. Методические указания по курсу физики для проведения практических занятий (по