Профессиональные компетенции (ПК)

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

- самостоятельно приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии;

- использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования;

- демонстрировать глубокое знание всех разделов (модулей) общей физики, уметь использовать их на соответствующем уровне;

- понимать различие в методах исследования физических процессов и явлений на эмпирическом и теоретическом уровне, необходимость верификации теоретических выводов, анализа их области применения;

- уметь решать физические проблемы повышенной сложности, в том числе требующие оригинальных подходов;

- обладать умением читать и анализировать учебную и научную литературу по физике, в том числе на иностранном языке;

- уметь представлять физические утверждения, доказательства, проблемы, результаты физических исследований ясно и точно в терминах, понятных для профессиональной аудитории как в письменной, так и в устной форме.

- демонстрировать умение и способность к применению новых фундаментальных результатов в области физики к созданию новых практических, в том числе технических и технологических, решений объектов;

- знать физический фундамент современной техники и технологий.

В результате изучения курса физики студенты должны приобрести следующие знания, умения и навыки, применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

Знания

-основные физические явления и основные законы физики; границы их применимости, применение законов в важнейших практических приложениях;

-основные физические величины и физические константы, их определение, смысл, способы и единицы их измерения;

-фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки;

-назначение и принципы действия важнейших физических приборов;

Умения

-объяснить основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий;

-указать, какие законы описывают данное явление или эффект;

-истолковывать смысл физических величин и понятий;

-записывать уравнения для физических величин в системе СИ;

-работать с приборами и оборудованием современной физической лаборатории;

-использовать различные методики физических измерений и обработки экспериментальных данных;

-использовать методы адекватного физического и математического моделирования, а также применять методы физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем;

Навыки

-использования основных общефизических законов и принципов в важнейших практических приложениях;

-применения основных методов физико-математического анализа для решения естественнонаучных задач;

-правильной эксплуатации основных приборов и оборудования современной физической лаборатории;

-обработки и интерпретирования результатов эксперимента;

-использования методов физического моделирования в инженерной практике.

2.2 Перечень дисциплин, усвоение которых студентам необходимо для изучения дисциплины физика.

Наименование дисциплины	Наименование разделов (тем)
Философия.	Материалистическая диалектика.
Высшая математика.	1.Понятие о производной.
	2. Понятие об интегральной сумме и определенном интеграле.
	3. Скалярное и векторное произведение.
	4. Понятие о дифференциальных уравнениях первого и второго порядка с постоянными коэффициентами однородных и с правой частью. Решения этих уравнений; нахождение экстремумов функции.
	5. Понятие об уравнениях в частных производных вообще и об уравнениях в частных производных второго порядка - в частности.
	6. Понятие об операторах.
	7. Понятие о полном и неполном дифференциале.
	8. Понятие о частной производной для функции.
	9. Понятие о криволинейном интеграле.
	10. Понятие о вероятности.
	11. Теорема Стокса.
	12. Теорема Остроградского-Гаусса.
	13. Понятие о системах дифференциальных уравнений в частных производных, задачах для них.
	14. Понятие о вариации функции, а также понятие о вариационных принципах .

Задачами курса физики являются:

-изучение законов окружающего мира в их взаимосвязи;

-овладение фундаментальными принципами и методами решения научно-технических задач;

-формирование навыков по применению положений фундаментальной физики к грамотному научному анализу ситуаций, с которыми инженеру приходится сталкиваться при создании новой техники и новых технологий;

-освоение основных физических теорий, позволяющих описать явления в природе, и пределов применимости этих теорий для решения современных и перспективных технологических задач;

-формирование у студентов основ естественнонаучной картины мира;

-ознакомление студентов с историей и логикой развития физики и основных её открытий.

3. Содержание дисциплины

3.1. Тематический план дисциплины

Минимальный уровень(МУ) – 9-11 зачетных единиц (~ 300 часов) предполагает способность воспроизводить типовые ситуации, использовать их в решении простейших задач. На этом уровне рассматриваются только модельные представления, описывающие достаточно ограниченный круг экспериментальных ситуаций.

№ разделов дисциплины	Наименование разделов дисциплины	Лекции	Практические занятия	Лабораторные занятия
	Физические основы механики	*	*	*
	Электричество и магнетизм	*	*	*
	Физика колебаний и волн. Оптика	*	*	*
	Квантовая физика. Атомная и ядерная физика	*	*	*
	Молекулярная физика и термодинамика	*	*	*
	Современная физическая картина мира	*	*
	Физический практикум			*

Содержание лекций

№ раздела дисциплины	Наименование раздела, подраздела и их основное содержание дисциплины	Количество часов
Днев-ная форма обуче-ния	Заоч-ная форма обуче-ния
	Физические основы механики Подраздел 1. Элементы кинематики § 1.1. Физические модели: Материальная точка (частица), система материальных точек, абсолютно твёрдое тело, сплошная среда. Пространство и время. Кинематическое описание движения. Относительность движения § 1.2. Скорость и ускорение при криволинейном движении. Нормальное и касательное ускорения. Прямолинейное движение точки. § 1.3. Движение точки по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Вектор угловой скорости.
	Подраздел 2. Динамика частиц, поступательного и вращательного движения твёрдого тела. § 2.1 Основная задача динамики. Понятие состояния в классической механике. Границы применимости классического способа описания движения частиц. § 2.2. Первый закон Ньютона и понятие инерциальной системы отсчёта. § 2.3. Масса и сила. Эталон массы в СИ. Уравнения движения. Второй закон Ньютона как уравнение движения. Сила как производная импульса. § 2.4. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. § 2.5. Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Принцип Даламбера. § 2.6. Аддитивность массы. Центр масс (инерции). Теорема о движении центра инерции. Система центра инерции. § 2.7. Момент силы и момент импульса. Уравнения движения и равновесия твёрдого тела (уравнение моментов). § 2.8. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Штейнера. Основной закон динамики вращательного движения.
	Подраздел 3. Работа и механическая энергия. Законы сохранения импульса, момента импульса и энергии. § 3.1. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Реактивное движение. Абсолютно неупругий удар. § 3.2. Закон сохранения момента импульса. Гироскоскопы. § 3.3. Движение в центральном поле. Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения. Масса инерционная и гравитационная. § 3.4. Работа и кинетическая энергия. Мощность Связь между кинетическими энергиями в различных системах отсчёта. Теорема Кенига. § 3.5. Энергия движения тела как целого. Энергия вращающегося тела. § 3.6. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. § 3.7. Закон изменения механической энергии. Закон сохранения энергии. Абсолютно упругий удар.
	Подраздел 4. Принцип относительности в механике и элементы релятивистской динамики. § 4.1. Инерциальные системы отсчёта и принцип относительности Галилея. Инварианты преобразований Галилея. § 4.2. Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. § 4.3. Относительность длин и промежутков времени. Абсолютные и относительные скорости и ускорения. § 4.4. Релятивистская динамика. Уравнение движения релятивистской частицы. Инвариантность уравнения движения относительно преобразования Лоренца. § 4.5. Работа и энергия в релятивистской динамике. § 4.6. Закон взаимосвязи массы и энергии. Инварианты преобразования. Преобразования импульса и энергии.
	Подраздел 5. Элементы механики сплошных сред. § 5.1. Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля, поток и циркуляция векторного поля. § 5.2. Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная и вязкая жидкости. § 5.3. Уравнения равновесия и движения жидкости. § 5.4. Гидростатика несжимаемой и сжимаемой жидкости. § 5.5. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. § 5.6Гидродинамика вязкой жидкости. Коэффициент вязкости. § 5.7.Течение по трубе. Формула Пуазейля. § 5.8. Закон подобия. Формула Стокса. § 5.9. Упругие напряжения. Закон Гука. Растяжение и сжатие стержней
	Электричество и магнетизм Подраздел 1. Электростатика. § 1.1. Предмет классической электродинамики. Идея близкодействия. Поле. Электрический заряд и напряжённость электрического поля. Дискретность заряда. § 1.2. Закон Кулона. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. § 1.3. Силовые линии, их густота. Поток вектора. Электростатическая теорема Остроградского- Гаусса и её применение. § 1.4. Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. § 1.5. Потенциал. Связь потенциала с напряжённостью электрического поля. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия диполя во внешнем электростатическом поле.
	Подраздел 2. Электростатическое поле в веществе. § 2.1. Диэлектрики и их поляризация. Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризованность (вектор поляризации). Неоднородная поляризованность. Сегнетоэлектрики. § 2.2. Электрическое поле в диэлектрике. Вектор электрического смещения (электрической индукции). Теорема Остроградского - Гаусса для диэлектрика. Основные уравнения электростатики диэлектриков. § 2.3. Граничные условия на границе раздела “диэлектрик - диэлектрик”. § 2.4. Проводник в электростатическом поле. Граничные условия на границе “проводник - вакуум” и “проводник - диэлектрик”. Электростатическая защита. § 2.5. Коэффициенты электростатической ёмкости уединенного проводника и системы проводников. Конденсаторы. Ёмкость конденсаторов различной геометрической конфигурации. § 2.6. Энергия конденсатора. Энергия и плотность энергии электростатического поля в вакууме и в диэлектрике.
	Подраздел 3. Постоянный электрический ток. § 3.1. Проводники и изоляторы. Условия существования тока. Сила и плотность электрического тока. § 3.2. Законы Ома и Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. § 3.3. Сторонние силы. ЭДС источника тока. § 3.4. Закон Ома для участка цепи с источником тока и для замкнутой цепи. § 3.5. Работа и мощность электрического тока, коэффициент полезного действия. § 3.6. Правила Кирхгофа. § 3.7. Элементы классической электронной теория проводимости металлов.
	Подраздел 5. Элементы физической электроники. § 5.1. Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. § 5.2. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Электропроводность слабо ионизированных газов. § 5.3. Элементы зонной теории кристаллов. Заполнение зон: металлы, диэлектрики, полупроводники. § 5.4. Полупроводники. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. § 5.5. Полупроводниковые диоды и триоды. § 5.6. Работа выхода. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления.
	Подраздел 4. Магнитное поле в вакууме. § 4.1. Сила Ампера. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Сила Лоренца. § 4.2. Закон Био - Савара - Лапласа. Магнитное поле простейших систем. Взаимодействие токов. Определение единицы силы тока - ампера. § 4.3. Движение заряженной частицы в электрическом и магнитном полях. Эффект Холла. § 4.4. Закон полного тока. Основные уравнения магнитостатики в вакууме. § 4.5. Рамка с током в однородном магнитном поле. Момент сил, действующих на рамку. Магнитный момент. Потенциальная энергия витка с током во внешнем магнитном поле. § 4.6. Силовые линии магнитного поля. Магнитный поток. Индуктивность. Коэффициент взаимной индукции. Индуктивность длинного соленоида. § 4.7. Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца. Флюксметр. Явление самоиндукции. § 4.8. Магнитная энергия тока. Плотность магнитной энергии.
	Подраздел 5. Магнитное поле в веществе. § 5.1. Молекулярные токи. Гипотеза Ампера Намагниченность (вектор намагничивания). Неоднородная намагниченность. Длинный соленоид с магнетиком. § 5.2. Пара, диа и ферромагнетики и их природа. § 5.3. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции в магнетике. Основные уравнения магнитостатики магнетиков.
	Подраздел 6. Уравнения Максвелла. Принцип относительности в электродинамике. § 6.1. Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. § 6.2. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. § 6.3. Инвариантность уравнений Максвелла относительно преобразований Лоренца. § 6.4. Релятивистское преобразование полей, зарядов и токов. Относительность магнитных и электрических полей
	Подраздел 7. Квазистационарное электромагнитное поле. § 7.1. Условие малости токов смещения. Токи Фуко. § 7.2. Квазистационарные явления в линейных проводниках. Установление и исчезновение тока в цепи. Экстратоки замыкания и размыкания. § 7.3. Движение проводника в магнитном поле. Генератор переменного тока. § 7.4. Трансформатор.
	Физика колебаний и волн Подраздел 1. Кинематика и динамика гармонических колебаний. § 1.1. Понятие о колебательных процессах. Гармонические колебания. § 1.2. Амплитуда, период, частота, круговая частота, фаза гармонических колебаний. § 1.3. Скорость и ускорение гармонических колебаний. Основное уравнение динамики гармонических колебаний. § 1.4. Сложение колебаний одного направления. Векторные диаграммы. § 1.5. Сложение взаимноперпендикулярных колебаний.
	Подраздел 2. Гармонические и ангармонические колебания. § 2.1. Механические гармонические колебания – математический и физический маятники, пружинный маятник. § 2.2. Электрические гармонические колебания в колебательном контуре. § 2.3. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность. § 2.4. Вынужденные колебания механического осциллятора под действием синусоидальной силы. Амплитуда и фаза при вынужденных колебаниях. Резонансные кривые. § 2.5. Электрические вынужденные колебания. Цепи переменного тока. Активное, индуктивное и емкостное сопротивления. Импеданс. § 2.6. Осциллятор как спектральный прибор. Фурье-разложение. Физический смысл спектрального разложения.
	Подраздел 3. Волновые процессы. § 3.1. Волны. Уравнение волны и волновое уравнение. Плоская и сферическая синусоидальные волны. Амплитуда, частота, фаза и длина волны, волновое число. Фазовая скорость. § 3.2. Принцип суперпозиции волн. Групповая скорость и её связь с фазовой скоростью. Распространение волн в средах с дисперсией. § 3.3. Интерференция монохроматических волн. Временная и пространственная когерентность. Интерференция синусоидальных волн. Стоячие волны. § 3.4. Эффект Доплера для упругих волн. § 3.5. Энергия волны. Вектор Умова. § 3.6. Упругие волны в газах и жидкостях и твердых телах.
	Подраздел 4. Электромагнитные волны и их свойства. § 4.1. Опыты Герца, Попова, Лебедева и Глаголевой-Аркадьевой по генерированию электромагнитных волн. § 4.2. Скорость распространения электромагнитных возмущений. Волновое уравнение для электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Электромагнитная природа световых волн. § 4.3. Энергия электромагнитных волн. Плотность энергии. Плотность потока энергии. Вектор Умова-Пойнтинга. § 4.4. Эффект Доплера для электромагнитных волн.
	Оптика Подраздел 1. Геометрическая оптика § 1.1. Отражение и преломление электромагнитных волн на границе раздела двух диэлектриков. § 1.2. Принцип Гюйгенса и его применение к явлениям отражения и преломления световых волн. § 1.3. Принцип Ферма и его применение к явлениям отражения и преломления световых волн. § 1.4. Элементы геометрической оптики. Ход лучей в призмах и линзах.
	Подраздел 2. Интерференция световых волн. § 2.1. Интерференция световых волн. Способы наблюдения интерференции света. Расчет интерференционной картины для щелей Юнга. § 2.2. Интерференция света в тонких пленках. Просветление оптики. § 2.3. Интерферометры и их применение. (Самостоятельно). § 2.4. Спектральное рассмотрение интерференционных явлений. Многолучевая интерференция.
	Подраздел 3. Дифракция световых волн. § 3.1. Принцип Гюйгенса - Френеля. Интеграл Френеля и дифракция света. Метод зон Френеля. § 3.2. Дифракция Френеля на круглом отверстии и экране. § 3.3. Приближение Фраунгофера. Графическое сложение амплитуд световых волн. Дифракция на одной и на многих щелях. Дифракционная решётка. § 3.4. Дифракция на пространственной решетке. Дифракция рентгеновских лучей и рентгеноструктурный анализ. § 3.5. Голография, принцип и использование
	Подраздел 4. Электромагнитные волны в веществе. § 4.1. Распространение света в веществе. Поглощение и рассеяние света. § 4.2. Дисперсия света. Элементарная теория дисперсии диэлектрической проницаемости. § 4.3. Поляризация световых волн при отражении и преломлении. Законы поляризованного света. § 4.4. Элементы кристаллооптики. Двойное лучепреломление § 4.5. Вращение плоскости поляризации. Электрооптические и магнитооптические явления.
	Квантовая физика. Атомная и ядерная физика. Подраздел 1. Фотоны. § 5.1. Тепловое излучение, абсолютно черное тело, основные характеристики и законы теплового излучения. § 5.2. Противоречия классической физики. Элементарная квантовая теория излучения. Формула Планка. § 5.3. Энергия и импульс световых квантов. Давление света. § 5.4. Фотоэффект. § 5.5. Эффект Комптона.
	Подраздел 2. Корпускулярно - волновой дуализм. Квантовое состояние. Уравнение Шредингера. § 1.1. Гипотеза де Бройля и ее экспериментальное подтверждение. Дифракция электронов. Микрочастица в двухщелевом интерферометре. § 1.2. Соотношения неопределённостей Гейзенберга и волновые свойства микрочастиц. Наборы одновременно измеримых величин § 1.3. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция; её статистический и физический смысл. Амплитуда вероятностей. § 1.4. Суперпозиция состояний в квантовой теории. Объяснение поведения микрочастицы в интерферометре. § 1.5. Временное уравнение Шредингера. Стационарное уравнение Шредингера. Стационарные состояния. § 1.6. Частицы в одномерной прямоугольной яме. Прохождение частицы над и под барьером. Объяснение туннельного эффекта.
	Подраздел 3. Атом. § 2.1. Противоречия классической физики: стабильность и размеры атома, опыты Франка и Герца. § 2.2. Теория Бора. Принцип соответствия. § 2.3. Частица в сферически симметричном поле. Атом водорода. § 2.4. Оценка энергии основного состояния атома водорода. Устойчивость атома. § 2.5. Пространственное распределение электрона в атоме водорода. Спин электрона, опыты Штерна и Герлаха. § 2.6. Водородоподобные атомы. Энергетические уровни. Потенциалы возбуждения и ионизации. Спектры водородоподобных атомов. § 2.7. Принцип Паули. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
	Подраздел 5. Молекула. § 3.1. Молекула водорода. Обменное взаимодействие. § 3.2. Физическая природа химической связи. Ионная и ковалентная связи. § 3.3. Электронные термы двухатомной молекулы. Колебательная и вращательная структура термов. § 3.4. Принцип работы квантового генератора. Твёрдотельные и газоразрядные лазеры.
	Подраздел 6. Атомное ядро. § 7.1. Строение атомных ядер. Феноменологические модели ядра: капельная, оболочечная. Ядерные силы. § 7.2. Радиоактивные превращения атомных ядер. § 7.3. Ядерные реакции. Порог реакции. Механизмы ядерных реакций. § 7.4. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. § 7.5. Термоядерные реакции. Энергия звёзд. Управляемый термоядерный синтез.
	Молекулярная физика и термодинамика Подраздел 1. Молекулярно-тепловое движение и первое начало термодинамики § 1.1. Основные представления и методы (статистический и термодинамический) в молекулярно-кинетической теории вещества. § 1.2. Понятие об идеальном газе. Законы и уравнение состояния идеального газа. § 1.3. Внутренняя энергия работа и теплота в термодинамике. Теплоемкость вещества. Работа расширения газа. § 1.4. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. § 1.5. Адиабатный процесс.
	Подраздел 2. Статистические распределения § 2.1. Вероятность и флюктуации. Распределение Максвелла и его зависимость от температуры. Средние значения скоростей и наиболее вероятная скорость. § 2.2. Давление газа с точки зрения молекулярно-кинетической теории. Средняя кинетическая энергия частицы и ее связь с давлением. § 2.3. Распределение числа частиц по высоте. Распределение Больцмана. Распределение Максвелл-Больцмана. § 2.4. Экспериментальные обоснования распределений Максвелла и Больцмана. § 2.5. Распределение Гиббса и его связь с распределением Больцмана. § 2.6. Квантовые статистики. Распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. § 2.7. Распределение кинетической энергии по степеням свободы. Классическая теория теплоёмкостей многоатомных газов и ее недостаточность.
	Подраздел 3. Основы термодинамики. § 3.1. Обратимые и необратимые процессы. § 3.2. Второе начало термодинамики. § 3.3. Цикл Карно. Максимальный КПД тепловой машины. § 3.4. Энтропия, физический смысл энтропии. Принцип возрастания энтропии. § 3.5. Определение энтропии равновесной и неравновесной системы через статистический вес состояния.
	Подраздел 4. Фазовые равновесия и фазовые превращения. Конденсированное состояние. § 4.1. Фазы и компоненты. Условие равновесия фаз. Фазовые переходы первого и второго рода. § 4.2. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Эффект Джоуля-Томсона. § 4.3. Изотермы Эндрюса и Ван-дер-Ваальса. Метастабильные состояния. Физический смысл критического состояния. § 4.4. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса. Фазовые диаграммы. Тройная точка. § 4.5. Строение и свойства жидкостей. Ближний порядок.
	Подраздел 5. Физическая кинетика. Явления переносов. § 5.1. Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Эффективное сечение рассеяния. Средняя длина свободного пробега. § 5.2. Общий механизм явлений переносов. Диффузия и теплопроводность в газах, жидкостях и твёрдых телах. Интегральные уравнения диффузии, теплопроводности и вязкости. § 5.3. Коэффициенты диффузии, теплопроводности и вязкости и их структура для газов. § 5.4. Дифференциальные уравнения диффузии и теплопроводности. Понятие о краевых задачах и методах их решения. § 5.5. Вязкость. Коэффициент вязкости газов и жидкостей. Динамическая и кинематическая вязкости.
	Современная физическая картина мира Подраздел 1. Иерархия структур материи. § 3.1. Вещество и поле. Виды взаимодействий. Элементарные частицы и их классификация. § 3.2. Частицы и античастицы. § 3.3. Взаимопревращения частиц, слабое взаимодействие. Нейтрино. § 3.4. Систематика элементарных частиц. Кварки. § 3.5. Сильное, электромагнитное, и гравитационное взаимодействия Иерархия взаимодействий. § 3.6. О единых теориях материи. Физическая картина мира как философская категория.
	Итого:

Дата добавления: 2015-01-05; просмотров: 116; Мы поможем в написании вашей работы!; Нарушение авторских прав

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 Следующая ⇒

lektsii.com - Лекции.Ком - 2014-2024 год. (0.008 сек.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав
Главная страница Случайная страница Контакты