Рабочая учебная программа дисциплины физика

Главная страница
Контакты

    Главная страница


Рабочая учебная программа дисциплины физика



страница2/4
Дата08.04.2018
Размер0,73 Mb.


1   2   3   4


6. Лабораторный практикум

Модуль 1. Трудоемкость 14 час.

Выполнение лабораторных работ:

- экспериментальная проверка основного закона динамики для вращательного тела;

- определение ускорения силы тяжести с помощью оборотного маятника;

- определение момента инерции системы тел с помощью маятника Обербека;

- измерение момента инерции с помощью маятника Максвелла;

- измерение скорости полета пули с помощью крутильного баллистического маятника;

- измерительные приборы.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.

Модуль 2. Трудоемкость 8 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение момента инерции физического маятника;

- определение логарифмического декремента затухания маятника;

- определение скорости звука методом стоячих волн.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.



Модуль 3. Трудоемкость 12 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул

воздуха;


- определение отношения теплоемкостей Cp/CV по методу Клемона и Дезорма;

- определение приращения энтропии при нагревании и плавлении твердого тела.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.

Модуль 4. Трудоемкость 4 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение коэффициента динамической вязкости методом Стокса;

- определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва

кольца;

- определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом поднятия



в капиллярах.

Модуль 5. Трудоемкость 12 час.

Выполнение лабораторных работ:

- исследование электростатического поля;

- измерение емкости конденсаторов.



Модуль 6. Трудоемкость 4 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение ЭДС источника постоянного тока методом компенсации;

- определение удельного сопротивления раствора электролита;

- изучение электрического сопротивления металлов;

- изучение электропроводности полупроводников;

- снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода;

- снятие характеристик полупроводникового триода;

- изучение термоэлектрических явлений. Калибровка термопары;

- изучение эффекта Холла.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.

Модуль 7. Трудоемкость 12 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение удельного заряда электрона методом фокусировки электронного пучка магнитным полем;

- измерение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли;

- изучение электрического сопротивления металлов;

- изучение электропроводности полупроводников;

- снятие вольтамперной характеристики полупроводникового диода;

- снятие характеристик полупроводникового триода;

- изучение эффекта Холла.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.



Модуль 8. Трудоемкость 8 час.

Выполнение лабораторных работ:

- снятие кривой намагничивания железа;

- исследование намагничивания ферромагнетиков;

- индуктивности катушки.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.



Модуль 9. Трудоемкость 16 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение показателя преломления и дисперсии жидкости рефрактометром
ИРФ-23;

- определение концентрации раствора при помощи фотометра Пульфриха и


фотоэлектроколориметра;

- изучение дифракции от узкой щели;

- определение длины волны с помощью отражательной дифракционной
решетки;

- определение концентрации и удельного вращения оптически активного раствора

при помощи поляриметра;

- определение постоянной Стефана-Больцмана при помощи оптического пирометра;

- изучение характеристик фотоэлемента.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.



Модуль 10. Трудоемкость 4 час.

Выполнение лабораторных работ:

- изучение спектрального аппарата;

- изучение сериальных закономерностей в спектре водорода;

- изучение спектров излучения при помощи монохроматора УМ-2;

- индуктивности катушки.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.

Модуль 11. Трудоемкость 4 час.

Теоретическое собеседование по теме.



Модуль 12. Трудоемкость 4 час.

Выполнение лабораторных работ:

- определение максимальной энергии -частиц методом полного поглощения.

Защита лабораторных работ и прием коллоквиума.



Примечание. По каждому модулю выполняется 1-2 работы.


  1. Практические занятия



модуля

Тематика занятия

Трудоемкость

час.

1

Кинематика и динамика поступательного движения материальной точки.

Кинематика и динамика вращательного движения абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции тела. Теорема о параллельных осях. Момент импульса.

Законы сохранения в механике.


4*

2

Гармонические колебания

Волны


4*

3

Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа. Количество теплоты. Теплоемкость. Работа объемного расширения. Первое начало термодинамики в применении к изопроцессам идеального газа.

Распределения Максвелла и Больцмана. Вычисление средних величин в статистической физике.

Средняя длина свободного пробега и среднее число столкновений молекул идеального газа. Явления переноса.


4*

5

Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность и потенциал электрического поля. Работа перемещения зарядов в электростатическом поле.

Теорема Гаусса и ее применение к расчету электростатических полей.

Электроемкость. Конденсаторы и соединение их в батареи.
Энергия электростатического поля, плотность энергии.


4*

6

Электрический ток. Закон Ома для однородного и неоднородного участков цепи. Закон Ома для замкнутой цепи.

Правила Кирхгофа для разветвленных цепей постоянного тока.



2*

7

Магнитное поле. Действие магнитного поля на проводник с током и движущийся заряд.

Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Закон полного тока.



2*

8

Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукция. Экстра токи. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля.

2*

9

Геометрическая оптика.

Интерференция и дифракция света.

Поляризация света.

Тепловое излучение.

Фотоэффект.

Эффект Комптона.

Давление света.


8

10

Атомная физика. Строение атома. Атомные спектры.

2

11

Квантовая механика. Уравнение Шредингера. Частица в потенциальном ящике.

5

12

Строение ядра. Дефект массы. Энергия связи ядра.

Закон радиоактивного распада.

Ядерные реакции.


2

Примечание. 1) *) Решение задач проводится в рамках лабораторных занятий.

2) Модуль 4 включен в СРС.



8. Примерная тематика курсовых проектов (работ)

Курсовые проекты или работы данной дисциплине не планируются



9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины

Чтение лекций по данной дисциплине может проводиться как традиционно, так и с использованием мультимедийных презентаций, в том числе и подготовленных студентами в качестве самостоятельной работы. Презентации позволяют хорошо иллюстрировать лекцию, более четко структурировать ее материал, экономить время, затрачиваемое на рисование на доске сложных объектов и написание формул и, таким образом, дают возможность увеличить объем излагаемого материала. Студентам рекомендуется предоставлять возможность копирования презентаций для самоподготовки и подготовки к экзамену.

Проведение практических занятий целесообразно строить по следующей методике:

  1. Вводная преподавателя (цели занятия, основные вопросы, которые должны быть рассмотрены).

  2. Беглый опрос (экспресс-тест) со 100% охватом студентов.

  3. Решение типовых задач у доски.

  4. Самостоятельное решение задач.

  5. Разбор типовых ошибок при решении (в конце текущего занятия или в начале следующего).

Для эффективного проведения занятий на кафедре должны быть разработаны методические пособия по различным разделам курса с большим банком заданий и задач для самостоятельного решения, причем задания желательно дифференцировать по степени сложности.

Ряд занятий целесообразно проводится в дисплейном классе, где студенты могут проходить экспресс-тестирование по завершению соответствующего учебного модуля или им могут быть предложены демоверсии централизованного Интернет тестирования ФЭПО, с последующим разбором и анализом наиболее сложных вопросов и задач. Результаты тестирования и самостоятельного решения задач необходимо оценивать в баллах, которые должны затем учитываться при простановке зачета. Кроме того, на каждом занятии студентам необходимо выдать домашние задания и затем оценивать их выполнение в баллах.



При проведении лабораторного практикума необходимо создавать условия для самостоятельного выполнения лабораторных работ.

На первом вводном занятии следует познакомить студентов с порядком освоения всего курса физики, а также с последовательностью прохождения лабораторного практикума и проведения практических занятий. Особое внимание уделить технике безопасности при выполнении студентами лабораторных работ. Подробно рассказать о порядок оформления отчетов и методике оценки погрешности физических измерений.

Перед выполнением работы рекомендуется предварительно:


  1. Провести экспресс-опрос с оценкой в устной или тестовой форме по теоретическому материалу, необходимому для выполнения работы.

  2. Проверить (с оценкой) качество предварительной подготовки студента к выполнению лабораторной работы: план выполнения работы, записи в лабораторном журнале.

Далее:

  1. Оценить работу студента в лаборатории непосредственно при выполнении и предварительном оформлении работы.

В ряде лабораторных работ целесообразно включать элементы научных исследований, которые требуют углубленной самостоятельной проработки теоретического материала. Такие работы обычно выдаются наиболее успешным студентам.

  1. После оформления отчета по работе на следующем занятии студенты должны защитить свои экспериментальные данные с интерпретацией полученных результатов на основе соответствующих теоретических представлений и получить итоговый балл за данную работу.


При организации внеаудиторной самостоятельной работы по данной дисциплине преподавателю рекомендуется использовать следующие формы:

  • подготовка и написание рефератов, докладов, очерков и других письменных работ на заданные темы.

  • выполнение домашних заданий разнообразного характера. Это - решение задач; подбор и изучение литературных источников; подбор иллюстративного и описательного материала по отдельным разделам курса в сети Интернет.

  • выполнение индивидуальных заданий, направленных на развитие у студентов самостоятельности и инициативы. Индивидуальное задание может получать как каждый студент, так и часть студентов группы;

  • подготовка докладов исследовательского характера для выступления на научной студенческой конференции.

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

Всего по текущей работе в семестре студент может набрать 50 баллов, в том числе:

- практические занятия – 20 балла;

- лабораторные работы по каждому – 30 баллов;



Зачет проставляется автоматически, если студент набрал по текущей работе не менее 26 баллов.

Для самостоятельной работы используются задания и задачи, приведенные в перечисленных ниже учебных пособиях:

  1. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу физики.Изд. 3-е, испр. и доп.- СПб.: Книжный мир, 2007.-328с.

  2. Касаткин И.Л. Практикум по общей физике / И.Л. Касаткин. – Ростов н/Д: Феникс, 2009. -557с.

  3. Дмитриева В.Ф. Задачи по физике: учеб. пособие для студ. Образоватю учреждений сре. Проф. Образования / В.Ф. Дмитриева. – 3-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2009. -336с.

  4. Савельев И. В. Сборник вопросов и задач по общей физике. - М. Наука, 1988. – 288с.

  5. Кудин Л.С., Бурдуковская Г.Г. Курс общей физики в вопросах и ответах. // Иваново 2007. 184с.

  6. Кудин Л.С. Сборник тестов по курсу общей физики. // Иваново 2006. 136с.

  7. Кудин Л.С., Бутман М.Ф., Бурдуковская Г.Г. Курс общей физики в вопросах и ответах. Магнетизм. Учебное пособие. // Иваново 2005. 128с.

  8. Кудин Л.С., Бурдуковская Г.Г., Бутман М.Ф. Курс общей физики в вопросах и ответах. Электростатика. Методическое контрольно-обучающее пособие для программированного многоуровневого тестирования самостоятельной работы студентов. // Иваново 2005. 84с.

  9. Бутман М.Ф., Кудин Л.С. Обработка и представление результатов измерений. Методические указания к лабораторному практикуму. // Иваново 2005. 36с.

  10. Кудин Л.С., Погребной А.М., Смирнов А.А. Физика. Физические основы механики. Термодинамика. Молекулярная физика. Учебное пособие для заочников. // Иваново 2001. 128с.

  11. Кудин Л.С., Бутман М.Ф., Кузнецов А.Ю. Волновая оптика. Вопросы и задачи. Методические указания для самостоятельной работы студентов. // Иваново 2001. 32с.

  12. Кудин Л.С., Кузнецов А.Ю., Бурдуковская Г.Г. Постоянный ток. Качественные вопросы и задачи для самостоятельной работы при подготовке коллоквиума. // Иваново 2000. 24с.

  13. Лабораторные работы по механике и молекулярной физике (под ред. А. М. Александровской, Л. Н. Журавлевой). - Иваново, ИХТИ, 1992. (библ. № 81).

  14. Лабораторные работы по оптике, атомной и ядерной физике (под ред. Л.Н. Журавлевой, Б.Н. Биргера) - Иваново; ИХТИ, 1986. (библ.N 426).

  15. Кудин Л.С. "Электростатика». Качественные вопросы и задачи». - Иваново, ИГХТУ, 1998. 28с.

  16. Сборник лабораторных работ по физике "Электростатика. Постоянный ток. Электромагнетизм" - Иваново, ИГХТА, 1997, /сост. Алешонкова Ю.А., Биргер Б.Н., Бутман М.Ф., и др. под ред. Ю.А. Алешонковой, Г.В. Гиричева.

  17. Кудин Л.С., Бурдуковская Г.Г. Механические колебания и волны. Качественные вопросы и задачи для самостоятельной работы при подготовке коллоквиума. // Иваново 1996. 17с.

  18. Кудин Л.С., Бурдуковская Г.Г. Кинематика и динамика материальной точки. Законы сохранения. Качественные вопросы и задачи для самостоятельной работы при подготовке коллоквиума. // Иваново 1996. 20с.


Примерные темы рефератов:

  1. К истории открытия законов сохранения.

  2. Законы сохранения в «Механике».

  3. Выдающиеся открытия в физике 20 века.

  4. Парадокс близнецов – миф или реальность.

  5. Об истории развития «Теории относительности».

  6. «Теории относительности» на современном этапе.

  7. Опыт Майкельсона и «Теории относительности».

  8. Опыт Физо и «Специальная теория относительности».

  9. От преобразований Галилея к преобразованиям Лоренца.

  10. От А. Пуанкаре до Ф. Эйнштейна.

  11. Современная теория гравитации.

  12. Опыты Майкельсона и Морли.

  13. Об истории открытия эффекта Джозефсона.

  14. Фотоэффект в полупроводниках. Эффект Дембера.

  15. Эффект Вавилова-Черенкова и его применение в ядерной физике.

  16. Эффект Бома и Аронова – миф или реальность.

  17. Магнитомеханика и эффект Барнетта.

  18. К истории открытия эффекта Блоха.

  19. Эффект Ганна и его применение в технике.

  20. Эффект Келдыша-Франца и его практическое применение.

  21. К истории открытия эффекта Комптона.

  22. Явление сверхпроводимости и эффект Купера.

  23. Эффект Лэмба в квантовой электродинамике.

  24. Термоэлектрические явления и их практическое применение.

  25. Термомагнитные явления и их практическое применение. Маджи-Риги-Ледюка.

  26. Поляризация света и явление Макалузо-Корбино.

  27. вление рассеяния света и Ми эффект.

  28. Об истории открытия индуцированного излучения.

  29. Дифракция рентгеновских лучей и ее применение в рентгеноструктурном анализе и рентгеновской спектроскопии.

  30. Голография – история открытия и ее применение.

  31. Ядерный магнитный резонанс и его применение в технике.

  32. Проблемы ядерной энергетики на современном этапе.

  33. Атомная и ядерная энергетика сегодня и завтра.

  34. Ядерные реакции в науке и технике.

  35. Проблемы термоядерного синтеза.

  36. Классификация элементарных частиц и законы сохранения.

  37. Кварковая модель адронов и ее проблемы.

  38. Пирометрия и оптические пирометры.

  39. Типы интерферометров и их практическое использование.

  40. Последние открытия в физике XXI века.

  41. Ферромагнетизм и эффект Гопкинсона.

  42. Ферромагнетизм и эффект Баркгаузена.

  43. Квантовомеханическая интерпретация эффекта де Газа-Ван Альфена.

  44. Эффект Виллари и магнитострикции и их применение в технике.

  45. Эффект Векслера-Макмиллана.От волн де-Бройля к квантовой механике.

  46. Электронный парамагнитный резонанс.

  47. Эффект Рамзауэра – Таунсенда.

  48. История развития и становления квантовой механики.

  49. Из истории развития представлений о строении атома.

  50. Строение атомного ядра и эффект Гамова.

  51. Эффекты Холла и Кикоина-Носкова и их практическое применение.

  52. Эффект Киркендалла и его интерпретация.

  53. Эффект Мейснера и его практическое применение.

  54. Мессбауэра эффект и его практическое применение.

  55. Холодная эмиссия электронов и эффект Молтера.

  56. Наследова-Царенкова эффект в истории лазерной техники.

  57. Электролюминесценция твердых тел. Эффекты Лосева и Дестрио.

  58. Магнитомеханика. Эффект Ричардсона-де Газа-Эйнштейна.

  59. Эффект Яна-Теллера.

  60. ЯвлениеСадовского.


Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и итогового контроля

Контроль знаний студентов на всех этапах осуществляется путем компьютерного тестирования. В настоящее время для проведения тестирования на кафедре создан банк тестовых заданий по основным разделам курса физики, насчитывающий более 1000 заданий. Содержание тестовых заданий определяется требованиями Государственного образовательного стандарта по курсу физики для высших технических учебных заведений нефизического профиля. Для подготовки студентов к экзаменам растиражирован в достаточном количестве сборник тестовых заданий (Кудин Л.С., Бурдуковская Г.Г. Курс общей физики в вопросах и ответах. // Иваново 2007. 184с.), который сертифицирован Центром сертификации качества ПТМ Исследовательского центра проблем качества подготовки специалистов МОН РФ. Задания составлены по типу открытых и закрытых тестов и разбиты на три уровня сложности. Уровень А – это задания базового (общеобразовательного) уровня, ориентированного на проверку знаний определений, основных понятий, законов и положений курса. Уровень В включают задания, для ответов на которые требуется не только знание основных понятий, законов и положений курса, но и умение использовать их для решения конкретных задач с получением количественных результатов. Уровень С – это задания повышенной сложности, требующие для своего решения творческого подхода и умения логически мыслить и рассуждать. Задания А и В состоят из заданий закрытой формы, задания С являются заданиями открытого типа. Составленные тесты с максимальной широтой охватывают содержание всех разделов курса физики и позволяют получить целостную картину усвоения студентами учебного материала.

Тест уровня А, включающий 33 задания, рассчитан на 60 минут и является для выполнения обязательным. Он позволяет набрать студенту минимальное количество баллов (26) и получить удовлетворительную оценку. Тесты уровня В и С выполняются студентами по желанию, рассчитаны на 60 минут и позволяют набрать на экзамене максимальное число баллов (50). Решение тестовых заданий уровней В и С при необходимости не исключает дополнительной беседы с преподавателем.

Предлагаемая трехуровневая схема организации экзамена разумно сочетает инновационные и традиционные методы контроля знаний студентов, позволяя при этом существенно минимизировать затраты времени на проведение экзамена.



ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ по дисциплине
ФИЗИКА

1 семестр

  1. Поступательное и вращательное движение. Формулы кинематики и динамики.

  2. Законы Ньютона. Теорема о движении центра инерции.

  3. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея.

  4. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальное поле сил.

  5. Законы сохранения энергии, импульса и момента импульса механических систем.

  6. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца.

  7. Следствия из преобразований Лоренца: относительность понятия одновременности, длины и промежутков времени.

  8. Колебательное движение. Основные понятия: гармонические колебания, осциллятор, амплитуда, частота, период, фаза

  9. Уравнение гармонических колебаний в дифференциальной форме и его решение.

  10. Молекулы как гармонические осцилляторы.

  11. Законы изменения величин, характеризующих гармонические колебания.

  12. Математический и физический маятники

  13. Сложение колебаний одинаковой направленности и одинаковой частоты. Векторная диаграмма.

  14. Биения

  15. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

  16. Затухающие колебания. Уравнение затухающих колебаний в дифференциальной форме и его решение, логарифмический декремент затухания.

  17. Вынужденные колебания. Резонанс.

  18. Волны. Основные понятия: продольные и поперечные, бегущие и стоячие волны, фронт волны, волновая поверхность, фазовая и групповая скорость.

  19. Уравнение плоской бегущей волны. Графики, характеризующие смещение точек, участвующих в колебательном процессе, от координаты, от времени.

  20. Энергия упругой волны. Вектор Умова-Пойнтинга.

  21. Сложение волн. Принцип суперпозиции. Условие образования максимумов и минимумов при интерференции.

  22. Стоячие волны. Замечание о стоячих волнах в замкнутом пространстве.

  23. Фазовая и групповая скорость. Волновой пакет.

  24. Основные понятия термодинамики: система, параметры состояния, состояние, процесс, графическое изображение процессов, внутренняя энергия, идеальный газ, уравнение состояния, теплоемкость.

  25. Классическая теория теплоемкости идеального газа.

  26. Первое начало термодинамики. Связь между удельными и молярными теплоемкостями.

  27. Работа расширения идеального газа в изопроцессах.

  28. Адиабатический процесс. Уравнение адиабаты идеального газа (уравнение Пуассона).

  29. Основные положения молекулярно-кинетической теории газов и ее особенности.

  30. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.

  31. Распределение молекул идеального газа по скоростям. Наивероятнейшая, средняя квадратичная и средняя арифметическая скорости.

  32. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул газа.

  33. Распределение молекул газа во внешнем потенциальном поле сил тяготения. Барометрическая формула Лапласа.

  34. Распределение Больцмана для классических и квантовых частиц.

  35. Явления переноса в газах. Общий подход к рассмотрению явлений переноса. Диффузия.

  36. Теплопроводность, внутреннее трение в газах. Связь между коэффициентами диффузии, теплопроводности, внутреннего трения.

  37. Реальный газ. Отклонение от законов идеальных газов и причины, их вызывающие. Эффект Джоуля-Томсона.

  38. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Анализ изотермы.

  39. Критическое состояние вещества, жидкость, пар, газ. Фазовая диаграмма однокомпонентной системы.

  40. Твердое тело. Кристаллические и аморфные тела. Дефекты кристаллов.

  41. Теплоемкость кристаллов. Закон Дюлонга и Пти.

1   2   3   4

  • Модуль 2. Трудоемкость 8 час.
  • Модуль 3. Трудоемкость 12 час.
  • Модуль 4. Трудоемкость 4 час.
  • Модуль 5. Трудоемкость 12 час.
  • Модуль 7. Трудоемкость 12 час.
  • Модуль 8. Трудоемкость 8 час.
  • Модуль 9. Трудоемкость 16 час.
  • Модуль 10. Трудоемкость 4 час.
  • Модуль 11. Трудоемкость 4 час.
  • 9. Образовательные технологии и методические рекомендации по организации изучения дисциплины Чтение лекций
  • Проведение практических занятий
  • При проведении лабораторного практикума
  • При организации внеаудиторной самостоятельной работы
  • Для самостоятельной работы используются задания и задачи, приведенные в перечисленных ниже учебных пособиях
  • Примерные темы рефератов
  • Комплект контрольно-измерительных материалов для текущего, промежуточного и итогового контроля