Лабораторные работы или практические занятия 2 страница

	Тема 5.1. Элементы квантовой механики	Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля. Соотношения неопределённостей Гейзенберга. Волновая функция и её статистический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.
	Тема 5.2. Основы квантовой природы атома	Спектр Спектр атома водорода. Водородоподобные атомы в квантовой механике. Энергетические уровни. Квантовые числа. Спин электрона. Принцип Паули. Рентгеновское излучение и его виды. Закон Мозли.
	Тема 5.3. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц	Ядро атома и его характеристики. Ядерные силы. Взаимопревращения нуклонов. Модели ядра. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Особенности a- и b-распада. Гамма- излучение. Закон Бугера. Ядерные реакции и законы сохранения. Цепная реакция. Синтез атомных ядер. Элементарные частицы и их классификация. Античастицы. Основные свойства элементарных частиц.

1.4.3 Содержание учебно–образовательных модулей.

№№ п/п

Содержание

Кол. зач.ед/ак.часов

МОДУЛЬ 1. Механика

ТЕМА 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения.

Инвариантный блок

Введение. Предмет физики. Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Основная задача механики. Основные понятия кинематики поступательного движения. Вращательное движение. Кинематические характеристики вращательного движения. Связь линейных и угловых характеристик при вращательном движении.

ТЕМА 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике.

Инвариантный блок

Динамика материальной точки. Сила, масса и импульс. Закон Ньютона. Центр инерции. Закон сохранения импульса. Работа и энергия, мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Закон сохранения энергии в механике. Динамика вращательного движения. Момент силы, момент инерции, материальной точки и твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения. Работа и энергия при вращательном движении. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.

ТЕМА 1.3. Элементы релятивистской механики.

Постулаты классической механики и специальной теории относительности А. Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Элементы релятивистской динамики. Закон взаимосвязи массы и энергии. Энергия и импульс в релятивистской динамике. Закон сохранения энергии- импульса.

МОДУЛЬ 2. Молекулярная физика и термодинамика

ТЕМ ТЕМА 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории.

Инвариантный блок

Основные положения МКТ. Методы исследования. Основные понятия МКТ. Параметры состояния идеального газа. Основное уравнение МКТ и следствия из него. Уравнение состояния идеального газа. Статистические распределения. Распределение энергии по степеням свободы молекул. Распределение молекул по скоростям и энергиям.

ТЕМА 2.2. Основы термодинамики.

Инвариантный блок

Основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Теплота. Теплоёмкость газов. Работа расширения. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Энтропия. Второй закон термодинамики и его статистическое толкование.

ТЕМА 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы.

Явления переноса в термодинамическии неравновесных системах. Реальные газы. Межмолекулярные взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа.

МОДУЛЬ 3. Электричество и магнетизм

ТЕМА 3.1. Электрическое поле в вакууме и в веществе.

Инвариантный блок

Предмет классической электродинамики. Электрические заряды. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поток вектора напряжённости. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение к расчёту полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал поля. Напряжённость как градиент потенциала. Диэлектрики в электрическом поле. Электрическое смещение. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Проводники в электростатическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия и объёмная плотность энергии электрического поля. Постоянный ток, его основные характеристики. ЭДС источника тока. Сопротивление проводников. Понятие о сверхпроводимости. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.

Вариативный блок

Сегнетоэлектрики. Пьезоэлектрический эффект. Классическая электронная теория электропроводности металлов и ее затруднения. Закон Видемана-Франца. Электронная эмиссия. Ток в газах. Понятие о плазме..

ТЕМА 3.2. Магнитостатика.

Инвариантный блок

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей. Закон Ампера. Взаимодействие токов. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе.

Вариативный блок

Виды магнетиков: парамагнетизм, диамагнетизм и ферромаг-нетизм. Кривая намагничивания. Гистерезис.

ТЕМА 3.3. Основы классической электродинамики.

Инвариантный блок

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. Самоиндукция. Индуктивность контура. Энергия магнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Электромагнитные волны. Шкалы электромагнитных волн. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Поток энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойтинга.

Вариативный блок

Колебательный контур. Формула Томсона.

МОДУЛЬ 4. Оптика

ТЕМА 4.1. Волновая оптика.

Инвариантный блок

Развитие представлений о природе света. Принцип Гюйгенса. Интерференция света. Интерференция света о двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Использование интерференции света в науке и технике. Дифракция света. Метод зон Френеля. Прямолинейность распространения света. Дифракционная решётка. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Законы поляризации. Вращение плоскости поляризации. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия.

Вариативный блок

Дифракция на пространственной решётке и её применение. Понятие о голографии.

ТЕМА 4.2. Квантовая природа излучения.

Тепловое излучение. Закономерности и проблемы изучения чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Фотоны. Энергия и импульс фотонов. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Эффект Комптона. Энергия и импульс фотонов. Давление света. Корпускулярно-волновой дуализм природы света.

МОДУЛЬ 5. Основы физики атома и атомного ядра

ТЕМА 5.1. Элементы квантовой механики.

Корпускулярно-волновой дуализм свойств излучения вещества. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Волновая функция и её статистический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.

ТЕМА 5.2. Основы квантовой природы атома.

Теория и спектр атома водорода по Бору. Энергетические уровни. Водородоподобные атомы в квантовой механике. Квантовые числа. Спектр атома водорода. Спин электрона. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Рентгеновское излучение и его виды. Закон Мозли. Понятие о квантовых генераторах.

ТЕМА 5.3. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Ядро атома и его характеристики. Ядерные силы. Взаимопревращения нуклонов. Модели ядра. Спонтанные ядерные превращения. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Особенности a- и b-распада. Гамма- излучение. Закон Бугера. Ядерные реакции и законы сохранения. Цепная реакция. Синтез атомных ядер. Элементарные частицы и их классификация. Античастицы. Основные свойства элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия. Понятие о физической картине мира.

Таблица 4

№ п/п	РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ	Учебно-образовательные модули
Мод. 1	Мод. 2	Мод. 3	Мод. 4	Мод. 5
	Знания:
1.1	основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории механики (ОК – 10, ПК – 2);	*
1.2	основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории термодинамики и молекулярной физики (ОК – 10, ПК – 2);		*
1.3	основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории электричества и магнетизма (ОК – 10, ПК – 2);			*	*	*
1.4	основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории оптики (ОК – 10, ПК – 2);			*	*
1.5	основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории физики атома и атомного ядра (ОК – 10, ПК – 2);					*
1.6	основные методы теоретического и экспериментального исследования (ПК – 5);	*	*	*	*	*
1.7	методы измерения различных физичес-ких величин (ПК – 5).	*	*	*	*	*
	Умения:
2.1	разобраться в физических принципах, используемых в изучаемых специальных дисциплинах (ОК – 10, ПК – 2);	*	*	*	*	*
2.2	решать физические задачи применительно к изучаемым специальным дисциплинам и прикладным проблемам будущей специ­альности (ОК – 10, ПК – 2);	*	*	*	*	*
2.3	применять методы получения математических моделей объектов автоматизации и управления различной физической природы (ОК – 10, ПК – 2);	*	*	*	*	*
	измерять основные величины в механике, термодинамике, электротехнике, оптике (ПК – 5).	*	*	*	*
3.1	Владение:
3.2	методами физического описания типо-вых профессиональных задач и интер-претации полученных результатов (ПК – 5);	*	*	*	*	*
	методами проведения физических измерений, методами оценки погрешностей при проведении эксперимента (ПК – 5);	*	*	*	*	*
4.1	навыками применения методов физики и математической физики для решения задач профессиональной деятельности (ОК – 10, ПК – 2, ПК - 5);		*	*	*	*
4.2	Компетенции:
4.3	- способен представить современную картину мира на основе целостной системы естественнонаучных и мате-матических знаний (ОК-10, ПК - 2);	*	*	*	*	*
4.4	- способен готовить обзоры научной литературы и электронных информационно-образовательных ресурсов для профессиональной деятельности (ПК – 22).	*	*	*	*	*

Основная цель лабораторного практикума – практическое изучение некоторых физических явлений, приобретение инструментальных компетенций и практических навыков в области физики, знакомство с приборами и средствами измерения, способами контроля и измерения физических характеристик. В табл. 5 представлен перечень лабораторных занятий, а также определены его основные цели, которые должны быть достигнуты.

Таблица 5 Лабораторный практикум (очная полная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума	Примерный перечень лабораторных работ	Кол. час.
1	Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин.	1. Изучение законов вращатель-ного движения.	6
2. Определение момента инерции тел методом колебаний.	4
3. Определение ускорения свободного падения.	6
2	Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин.	4.Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма.	4
5.Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса.	6
6. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити.	6
3	Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике.	7. Исследование электростатического поля.	6
8. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра.	6
9.Определение удельного сопротивления проводника.	4
4	Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик.	10. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки.	4
11. Изучение явления поляриза-ции света.	4
12. Определение чувствитель-ности фотоэлемента.	4
5	Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике.	13. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка.	6
14. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе.	6

Таблица 5 Лабораторный практикум (очная сокращенная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума	Примерный перечень лабораторных работ	Кол. час.
1	Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин.	1. Изучение законов вращатель-ного движения.	6
2. Определение момента инерции тел методом колебаний.	4
3. Определение ускорения свободного падения.	6
2	Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин.	4.Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма.	4
5.Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса.	6
6. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити.	6
3	Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике.	7. Исследование электростатического поля.	6
8. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра.	6
9.Определение удельного сопротивления проводника.	4
4	Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик.	10. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки.	4
11. Изучение явления поляриза-ции света.	4
12. Определение чувствитель-ности фотоэлемента.	4
5	Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике.	13. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка.	6
14. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе.	6

Таблица 5 Лабораторный практикум (заочная полная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума	Примерный перечень лабораторных работ	Кол. час.
1	Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин.	1. Изучение законов вращатель-ного движения.	2
2. Определение момента инерции тел методом колебаний.	2
3. Определение ускорения свободного падения.
2	Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин.	4.Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма.	2
5.Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса.	2
6. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити.
3	Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике.	7. Исследование электростатического поля.	2
8. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра.	2
9.Определение удельного сопротивления проводника.
4	Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик.	10. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки.	2
11. Изучение явления поляриза-ции света.	2
12. Определение чувствитель-ности фотоэлемента.	2
5	Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике.	13. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка.
14. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе.	2

Таблица 5 Лабораторный практикум (заочная сокращенная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума	Примерный перечень лабораторных работ	Кол. час.
1	Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин.	1. Изучение законов вращатель-ного движения.	2
2. Определение момента инерции тел методом колебаний.	2
3. Определение ускорения свободного падения.
2	Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин.	4.Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма.	2
5.Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса.	2
6. Определение коэффициента теплопроводности методом нагретой нити.
3	Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике.	7. Исследование электростатического поля.	2
8. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра.	2
9.Определение удельного сопротивления проводника.
4	Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик.	10. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки.	2
11. Изучение явления поляриза-ции света.	2
12. Определение чувствитель-ности фотоэлемента.	2
5	Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике.	13. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка.
14. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе.	2

Таблица 5а. Практические занятия (очная полная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цель практического Занятия	Темы практических занятий	Кол. час.
	Модуль 1	Кинематика и динамика материальной точки.
Энергия. Работа. Мощность.
	Модуль 2	Основы молекулярной физики.
Основы термодинамики.
	Модуль 3	Статическое электрическое поле.
Магнитостатика. Постоянный электрический ток.
Электромагнитная индукция и самоиндукция. Индуктивность.
	Модуль 4	Интерференция и дифракция света. Фотоэффект. Эффект Комптона. Давление света.
	Модуль 5	Энергия электронов в атоме. Излучение энергии.
Дефект массы и энергия связи ядра. Энергетический эффект ядерных реакций.

Таблица 5а. Практические занятия (очная сокращенная)

№ п/п	Учебно-образовательный модуль. Цель практического Занятия	Темы практических занятий	Кол. час.
	Модуль 1	Кинематика и динамика материальной точки.
Энергия. Работа. Мощность.
	Модуль 2	Основы молекулярной физики.
Основы термодинамики.
	Модуль 3	Статическое электрическое поле.
Магнитостатика. Постоянный электрический ток.
Электромагнитная индукция и самоиндукция. Индуктивность.
	Модуль 4	Интерференция и дифракция света. Фотоэффект. Эффект Комптона. Давление света.
	Модуль 5	Энергия электронов в атоме. Излучение энергии.
Дефект массы и энергия связи ядра. Энергетический эффект ядерных реакций.

Таблица 5а. Практические занятия (заочная полная)

Дата добавления: 2014-11-16