РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
по дисциплине Б.1.1.6 «Физика»
для направления
(15.03.01) "Машиностроение"
Квалификация - бакалавр
Профиль «Оборудование и технология сварочного производства»
форма обучения – заочная
курс – 1, 2
семестр – 1, 2, 3
зачетных единиц – 5; 4; 4
всего часов – 468 (180, 144, 144)
в том числе:
лекции – 22 (6; 6; 6)
установочная лекция – 4 (2, 0, 2)
коллоквиум – нет
практические занятия – 20 (8, 4, 6)
установочные практические занятия 2 (0, 2, 0)
лабораторные занятия – 16 (6; 4; 6)
самостоятельная работа – 410 (158; 128; 124)
зачет – 2, 3 семестры
экзамен – 1 семестр
РГР – нет
курсовая работа – нет
курсовой проект – нет
контрольная работа – 1,1,1 (1,2,3 семестры)
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры
«29» __ 08 ____ 2017 года, протокол № 1
Зав. кафедрой _____________/______________/
Рабочая программа утверждена на заседании УМКС/УМКН
«29» __ 08 ____ 2017 года, протокол № 1
Председатель УМКС/УМКН _______/______________/
Саратов 2017
Цели и задачи дисциплины
Цели преподавания дисциплины «Физика»
Создание у студентов основ теоретической и экспериментальной подготовки в области физики, позволяющей ориентироваться в потоке научно-технической информации и обеспечивающей им возможность использования физических принципов и методов решения практических задач в тех областях техники, в которых они специализируются.
Задачи изучения дисциплины
Формирование у студентов научного мышления, в частности, понимания границ применимости различных физических законов. Создание правильного представления о значении фундаментальных законов физики для развития знаний о природе; о динамических и статистических закономерностях в природе; о структуре взаимосвязи ее современных разделов: классической, релятивистской, квантовой и статистической физики; о новейших открытиях и теоретических разработках, перспективных для использования при создании новых технологических процессов и устройств. Формирование, в конечном итоге, адекватной физической картины мира. Выработка у студентов навыков решения конкретных задач из разных областей физики, помогающих в дальнейшем решать инженерные задачи, используя теоретические данные и математический аппарат современной физики, усвоенный в лекционном курсе. Ознакомление студентов с современной научной аппаратурой, выработка у студентов начальных навыков проведения экспериментальных научных исследований и умения оценивать степень достоверности результатов, полученных с помощью экспериментальных или математических методов, в частности путем оценки погрешности измерений.
Место дисциплины в структуре ООП ВО
Дисциплина Б.1.1.6 «Физика» является дисциплиной базовой части математического и естественнонаучного цикла ФГОС ВО по направлению подготовки 15.03.01 «Машиностроение». В процессе ее изучения используются знания студентов, полученные при изучении дисциплин: Б.1.1.5 «Математика», Б.1.1.7 Химия. В свою очередь, Физика обеспечивает базовый уровень изучения материала дисциплин: Б.1.1.10 Теоретическая механика, Б.1.1.11 Физические основы интенсификации процессов соединения материалов, Б.1.1.14 Материаловедение, Б.1.1.15 Электротехника и электроника, Б.1.1.18 Механика жидкости и газа, Б.1.2.7 Основы тепловых процессов.
Требования к результатам освоения дисциплины
Изучение дисциплины направлено на формирование следующей общеобразовательной компетенции:
ОПК-1 умение использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования
Студент должен знать:
- фундаментальные законы природы и основные физические законы в области механики твердого тела, жидкостей и газов, в том числе релятивистской механики;
- физику колебаний и волн, включая интерференцию и дифракцию волн, спектральное разложение;
- статистическую физику и термодинамику с элементами молекулярно-кинетической теории, свойствами статистических ансамблей, элементами термодинамики открытых систем, свойствами газов, жидкостей и кристаллов;
- законы электричества и магнетизма, включая электромагнитную теорию Максвелла и основы оптики;
- элементы атомной физики и физики ядра.
Студент должен уметь: применять физические законы для решения задач теоретического, экспериментального и прикладного характера
Студент должен владеть: навыками выполнения физических экспериментов и оценки их результатов.
Распределение трудоемкости (час.) дисциплины по темам
И видам занятий
№ мо- ду- ля | № неде ли | № те мы | Наименование темы | Часы/ Из них в интерактивной форме | |||||
Всего | Лек-ции/установочная лекция | Коллок- виумы | Лабора- торные | Прак-тичес-кие/установочные практические занятия | СРС | ||||
1 семестр | |||||||||
1-8 | Физические основы механики. Кинематика и динамика поступательного и вращательного движения. Законы сохранения импульса, энергии, момента импульса. | - | |||||||
9-12 | Физика механических колебаний и волн.Гармонические и затухающие колебания. Уравнение колебательного движения. Уравнение волны. Волновое уравнение. | - | |||||||
13-15 | Статистическая физика и термодинамика. Функции распределения. | - | |||||||
16-18 | Основы термодинамики. Фазовые состояния веществ и фазовые превращения. Основы физики твердого тела. | - | - | ||||||
6/2 | - | ||||||||
2 семестр | |||||||||
1-14 | Электричество и магнетизм. Электричество и теория электропроводности. | - | 2/2 | ||||||
Магнетизм и теория магнитных явлений | |||||||||
15-18 | Электродинамика. Теория Максвелла. Электромагнитные колебания и волны. | - | |||||||
- | 4/2 | ||||||||
3 семестр | |||||||||
1-6 | Волновая оптика.Электромагнитные волны.Интерференция. Дифракция, поляризация, дисперсия света. Квантовая оптика. Тепловое излучение тел. Волновые свойства квантовых частиц. | - | |||||||
7 -9 | Атомная физика. Теория атома водорода по Бору. Основы квантовой механики. Уравнение Эйнштейна. Уравнение Шредингера. Квантовая теория атома водорода. Квантовые числа. | - | |||||||
10-15 | Физика твердого тела. Элементы зонной теории твердого тела. | - | |||||||
16-18 | Физика атомного ядра и элементарных частиц.Современная физическая картина мира. | - | - | ||||||
6/2 | - | ||||||||
Всего | 18/4 | - | 18/2 |
Содержание лекционного курса
№ темы | Всего часов | № лекции | Тема лекции. Вопросы, отрабатываемые на лекции | Учебно-методическое обеспечение |
1 семестр | ||||
Физические основы механики. Предмет физики. Понятие состояния в классической механике. Кинематика материальной точки. Кинематика и динамика поступательного и вращательного движения. Законы сохранения импульса, энергии, момента импульса. | [1, 2, 12, 13, 29] | |||
Колебательное движение. Гармонический и ангармонический осциллятор. Кинематика и динамика колебательного движения. Свободные и вынужденные колебания. Волновое движение. Продольные и поперечные волны. Уравнение волны. Волновое уравнение. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. | [1, 2, 12, 13, 29] | |||
Молекулярная физика, основы статистической физики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов для давления. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение частиц газа по скоростям. Распределение Максвелла. | [3, 4, 12, 13, 29] | |||
I начало термодинамики. Теплота, работа и внутренняя энергия. Применение I начала к изопроцессам. Адиабатический и политропический процессы. Элементы физики твердого тела. Виды кристаллических решеток. Идеальный и реальный кристалл. Основные виды дефектов строения твердых тел, их влияние на физические свойства твердых тел. | [3, 4, 12, 13, 29] | |||
Всего 8 ч. | ||||
3 семестр | ||||
Электростатика Теорема Гаусса для потока вектора напряженности электростатического поля. Потенциал. Теория электропроводности. Постоянный ток и его характеристики. Уравнение непрерывности. Закон Ома в дифференциальной форме | [6, 9, 12, 13, 29] | |||
Магнетизм и теория магнитных явлений. Законы Ампера и Био – Савара – Лапласа. Теорема о циркуляции. Магнитное поле движущихся зарядов. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. | [6, 9, 12, 13, 29] | |||
Электродинамика. Теория Максвелла. Уравнения Максвелла в дифференциальной и интегральной форме. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Материальные уравнения. Электромагнитные колебания. | [6, 9, 12, 13, 29] | |||
Всего 6 ч. | ||||
4 семестр | ||||
Волновая оптика. Электромагнитные волны.Пространственная и временная когерентность. Интерференция. Дифракция, поляризация, дисперсия света. Квантовая оптика. Квантовый характер теплового излучения. Формула Планка. Теория фотоэффекта Эйнштейна. | [6, 9, 10, 12, 13, 22, 29] | |||
Атомная физика. Теория атома водородоподобных атомов. Квантовые числа. Основы квантовой механики. Уравнение Шредингера. | [10, 11, 12, 13, 22, 29] | |||
Квантовая теория твердого тела. Элементы зонной теории кристаллов. Зонная структура энергетического спектра электронов. Уровень Ферми. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. | [10, 11, 12, 13, 22, 29] | |||
Модели атомного ядра. Ядерные силы. Виды радиоактивного излучения. Закон радиоактивного излучения. Ядерные реакции. Элементарные частицы. Свойства и взаимные превращения частиц. Законы сохранения в физике элементарных частиц. Современная физическая картина мира. | [10, 11, 12, 13, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29] | |||
Всего 8ч |
Содержание коллоквиумов
Коллоквиумы не предусмотрены учебным планом
Перечень практических занятий
№ темы | Всего часов | № занятия | Тема практического занятия. Задания, вопросы, отрабатываемые на практическом занятии | Учебно-методическое обеспечение |
2 семестр | ||||
Динамика поступательного движения. Работа и мощность. Закон сохранения импульса и энергии. Динамика вращательного движения твердого тела. Уравнение динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса | [1, 2, 8, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Кинематика, динамика и законы сохранения энергии в колебательном движении. Механические волны. | [1, 2, 5, 8, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Молекулярно-кинетическая теория. Распределение Больцмана и Максвелла. | [3, 4, 8, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Первое начало термодинамики. Тепловые машины. Энтропия. | [3, 4, 8, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Всего | 8 ч. | |||
2 семестр | ||||
Определение силы взаимодействия неточечных зарядов. Определение напряженности электростатического поля. Теорема Гаусса. Определение потенциала поля неточечных зарядов. Расчет электроемкости конденсаторов различной формы. Энергия электрического поля Электрический ток. Закон Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа для расчета электрических цепей. | [6, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Определение индукции магнитного поля в вакууме методом дифференцирования – интегрирования. Магнитное поле в веществе. Теорема о циркуляции вектора напряженности магнитного поля в веществе. | [6, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Закон электромагнитной индукции. Закон самоиндукции Электрические колебания. Переменный ток | [6, 8, 9, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Всего 6 ч. | . | |||
3 семестр | ||||
Электромагнитные волны. Интерференция света. Дифракция света. Поляризация света. Дисперсия света. Тепловое излучение и его законы. Фотоны и их свойства. Внешний фотоэффект и его законы. | [5, 6, 8, 10, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
Спектр атома водорода. Сериальные формулы. Теория Бора для водородоподобных атомов. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенности Гейзенберга. Волновая функция для микрочастицы. Уравнение Шредингера. | [7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 29] | |||
10-11 | Квантовая частица в потенциальной яме. Прохождение частиц сквозь потенциальный барьер. Энергия связи ядра. Дефект массы. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада | [7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 29] | ||
Всего | 6 ч. | |||
Всего | 20 ч. |