Программа по физике для бакалавров

ПРОГРАММА ИТОГОВОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ЭКЗАМЕНА
ПО СПЕЦИАЛЬНОСТИ ФИЗИКА
Междисциплинарный экзамен
Цели и задачи ИГЭ
Итоговый государственный экзамен один из видов итоговой
государственной аттестации выпускника педагогического вуза.
ИГЭ устанавливает степень подготовленности специалиста к
выполнению профессиональной деятельности, к решению типовых
профессиональных задач в соответствии с требованиями государственного
образовательного стандарта высшего профессионального образования.
ИГЭ носит комплексный характер и ориентирован на выявление
сформированности у выпускника целостной системы культурных,
профессиональных и специальных знаний в предметной области.
Содержание ИГЭ формируется на междисциплинарной основе, с
использованием содержания учебных дисциплин основной образовательной
программы, непосредственно ориентированных на деятельность учителя
физики.
Требования к уровню освоения содержания ИГЭ
Во время государственного экзамена проверяется знание выпускниками
фундаментальных разделов физики, содержания школьных программ и
учебников по физике, основных методов, средств и форм обучения физике,
готовность к решению типовых профессиональных задач, определенных
квалификационными требованиями.
Уровень подготовки выпускника по специальности определяется его
способностью дать обоснованный, полный ответ по материалу билета,
продемонстрировать знание предметной области по физике и методике
преподавания физики в школе на уровне, предусмотренном программами
учебных дисциплин основной образовательной программы, владение
практическими навыками решения типовых задач профессиональной
деятельности.
Содержание ИГЭ
КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В
ШКОЛЕ
НЕРЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА.
Пространство и время в нерелятивистской физике. Системы отсчета.
Кинематика частицы. Преобразования Галилея, их кинематические следствия.
Методика формирования основных понятий кинематики (перемещение,
скорость, ускорение) при обучении физике.
Законы Ньютона. Принцип причинности в классической механике.
Принцип относительности Галилея.
Методика формирования понятий массы и силы при обучении физике.
Законы сохранения в нерелятивистской механике. Их связь со
свойствами симметрии пространства и времени.
Методика изучения закона сохранения импульса в общеобразовательной
школе.
Гравитационное поле. Закон всемирного тяготения. Гравитационная
постоянная. Инертная и гравитационная массы.
Методика
изучения
закона
всемирного
тяготения
в
общеобразовательной школе.
Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания
линейного гармонического осциллятора. Резонанс.
Методика изучения колебательного движения в общеобразовательной
школе.
Неинерциальные системы отсчета, силы инерции.
Формирование представлений об относительности движения.
РЕЛЯТИВИСТСКАЯ МЕХАНИКА.
Экспериментальные основания специальной теории относительности
(СТО). Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца и их кинематические
следствия.
Формирование и развитие у учащихся представлений о пространстве
и времени в процессе обучения физике
Релятивистские импульс и энергия, связь между ними. Энергия покоя.
Частицы с нулевой массой. Второй закон Ньютона в СТО. Закон сохранения
энергии-импульса.
Методика изучения специальной теории относительности в
общеобразовательной школе.
ЭЛЕКТРОДИНАМИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В
ШКОЛЕ
ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ.
Электрический заряд. Измерение удельного заряда (опыт Томсона) и
элементарного заряда (опыты Милликена и Иоффе). Закон сохранения заряда.
Методика формирования понятия электрического заряда при обучении
физике.
Экспериментальные основания электродинамики: взаимодействие
неподвижных зарядов, опыт Кулона; взаимодействие токов, опыты Ампера;
электромагнитная индукция, опыты Фарадея.
Методика
изучения явления
электромагнитной
индукции
в
общеобразовательной школе.
Электромагнитное поле в вакууме и его характеристики. Принцип
суперпозиции. Сила Лоренца.
Методика изучения силы Лоренца и силы Ампера при обучении физике.
УРАВНЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ.
Уравнения Максвелла в вакууме.
Методика формирования понятия электромагнитного поля в
общеобразовательной школе.
Плотность энергии и плотность потока энергии электромагнитного поля.
Понятие об импульсе электромагнитного поля.
Методика формирования понятия вектора магнитной индукции при
обучении физике.
Уравнения Максвелла в веществе. Векторы В и Н.
Методика формирования понятия напряженности электрического поля при
обучении физике.
ПОСТОЯННЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ И МАГНИТНОЕ ПОЛЯ.
Электрическое поле в вакууме. Теорема Остроградского-Гаусса, ее
применение к расчету электрических полей.
Методика формирования понятий «потенциал» и «разность
потенциалов» при обучении физике.
Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Формирование
понятия электроемкости проводника при обучении физике.
Электрическое поле в диэлектриках. Поляризация диэлектрика.
Методика изучения темы «Проводники и диэлектрики в электрическом
поле» в общеобразовательной школе.
Энергия взаимодействия системы зарядов и энергия электростатического
поля.
Методика формирования понятия об энергии электрического поля при
обучении физике.
Постоянный ток. Электродвижущая сила. Закон Ома и Джоуля-Ленца.
Правила Кирхгофа.
Методика изучения законов постоянного тока при обучении физике в
общеобразовательной школе.
Постоянное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа и
теорема о циркуляции, их применение к расчету магнитных полей.
Методика формирования у учащихся понятия магнитного поля при
обучении физике.
Магнитное поле в веществе. Природа диа-, пара- и ферромагнетизма.
Энергия магнитного поля.
Изучение диа-, пара- и ферромагнетизма в курсе физики средней школы.
КВАЗИСТАЦИОНАРНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ.
Условия квазистационарности.
Переменный ток. Сопротивление, емкость и индуктивность в цепи
переменного тока. Работа и мощность переменного тока.
Методика изучения темы «Переменный электрический ток» в
общеобразовательной школе.
Колебательный контур. Свободные и вынужденные колебания. Резонанс.
Методика изучения свободных электромагнитных колебаний в
общеобразовательной школе.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ.
Волновое уравнение. Плоская монохроматическая электромагнитная
волна. Скорость распространения электромагнитных волн.
Методика
изучения
темы
«Электромагнитные
волны»
в
общеобразовательной школе.
Излучение
электромагнитных
волн.
Дипольное
излучение.
Электромагнитная природа света. Шкала электромагнитных волн.
Формирование у учащихся представлений о шкале электромагнитных волн.
ОПТИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ.
ВОЛНОВАЯ ОПТИКА.
Понятие о когерентности. Интерференция света. Принцип ГюйгенсаФренеля. Дифракция света. Дифракционная решетка.
Методика изучения интерференции и дифракции света в
общеобразовательной школе.
Поляризация света. Интерференция поляризованного света.
Методика изучения поляризации света в общеобразовательной школе
Поглощение и дисперсия света. Фазовая и групповая скорости. Рассеяние
света.
Методика изучения дисперсии света в общеобразовательной школе.
ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА.
Геометрическая оптика как предельный случай волновой. Основные
понятия геометрической оптики. Отражение и преломление света. Линзы,
оптические приборы. Волоконная оптика.
Методика изучения законов геометрической оптики в
общеобразовательной школе.
КВАНТОВАЯ ФИЗИКА и МЕТОДИКА ЕЕ ПРЕПОДАВАНИЯ В
ШКОЛЕ
ОСОБЕННОСТИ ПОВЕДЕНИЯ МИКРООБЪЕКТОВ. Корпускулярные
свойства света. Волновые свойства частиц. Опыты по дифракции электронов.
Дискретность состояний микрообъектов, линейчатые спектры атомов, опыты
Франка-Герца, опыты Штерна-Герлаха.
Методика изучения фотоэффекта в общеобразовательной школе.
Формирование у учащихся представлений о корпускулярно-волновом
дуализме свойств света.
Соотношения неопределенности. Вероятностный характер описания
поведения микрообъектов. Интерференция электронов от двух щелей.
1. Формирование у учащихся представлений о корпускулярно-волновых
свойствах материи
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. Волновая функция и
ее интерпретация. Квантово-механический принцип суперпозиции.
Решение задачи формирования у учащихся научного мировоззрения при
изучении квантовых явлений
Описание состояний в квантовой механике. Спектр значений
физической величины. Среднее значение физической величины. Полные наборы
квантовых чисел.
Принцип причинности в квантовой механике. Уравнение Шредингера.
Принцип соответствия.
Формирование у учащихся представлений о принципе причинности при
обучении физике
Стационарные состояния и их свойства. Стационарное уравнение
Шредингера. Связь энергетического спектра с видом потенциала.
Формирование у учащихся представлений о принципе соответствия при
обучении физике
Понятие о туннельном эффекте.
Системы тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и
фермионы. Принцип Паули.
Научно-методический анализ раздела «Квантовая физика» школьного курса
физики.
СТРОЕНИЕ АТОМА.
Атом водорода. Описание состояний атома водорода посредством
квантовых чисел. Спектр излучения атома водорода.
Изучение строения атома водорода в общеобразовательной школе. Опыты
Резерфорда, планетарная модель атома. Модель Бора и ее
историческая роль.
Изучение темы «Строение атома» в общеобразовательной школе.
Состояние электрона в многоэлектронном атоме. Периодическая система
элементов Менделеева. Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры.
Изучение спонтанного и вынужденного излучений в общеобразовательной школе.
ФИЗИКА ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ и МЕТОДИКА ЕЕ
ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ.
АТОМНОЕ ЯДРО.
Основные характеристики ядер. Состав ядра. Свойства ядерных сил.
Энергия связи.
Методика изучения строения атома в общеобразовательной школе.
Радиоактивность. Характеристики и виды радиоактивных превращений.
Природа альфа-, бета- и гамма превращений. Ядерные реакции, примеры.
Реакции деления и синтеза. Ядерная энергетика.
Методика изучения ядерных реакций в общеобразовательной школе.
ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ И ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ЧАСТИЦЫ. Методы
регистрации частиц. Источники частиц, ускорители. Методика изучения в
общеобразовательной школе методов регистрации частиц.
Классификация элементарных частиц. Основные характеристики частиц.
Античастицы.
Формирование у учащихся общеобразовательной школы представлений об
элементарных частицах
Фундаментальные
взаимодействия.
Обменный
характер
фундаментальных взаимодействий.
Методика проведения обобщающего занятия «Современная физическая
картина мира»
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА и МЕТОДИКА ЕЕ
ПРЕПОДАВАНИЯ В ШКОЛЕ
ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.
Статистическое описание систем, состоящих из большого числа частиц.
Равновесные и неравновесные процессы. Термодинамические величины как
средние по времени и средние по ансамблю. Флуктуации.
Методика формирования статистических представлений у учащихся
общеобразовательной школы.
Методика изучения в общеобразовательной школе основных положений
молекулярно-кинетической теории
Термодинамическое равновесие. Температура.
Методика формирования у учащихся общеобразовательной школы понятия
температуры
Внутренняя энергия. Количество теплоты и работа. Первый закон
термодинамики.
Формирование у учащихся общеобразовательной школы понятий
количества теплоты и удельной теплоемкости.
Методика формирования у учащихся общеобразовательной школы понятия
внутренней энергии
Методика изучения первого закона термодинамики в общеобразовательной
школе.
Методика изучения тепловых двигателей в общеобразовательной школе.
Третий закон термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля.
Основные
представления
неравновесной
термодинамики.
Диссипативные структуры.
СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКОГО И КВАНТОВОГО ГАЗОВ.
Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второй закон
термодинамики. Тепловые двигатели.
Методика
изучения
второго
закона
термодинамики
в
общеобразовательной школе.
Методика изучения тепловых двигателей в общеобразовательной
школе.
Третий закон термодинамики. Недостижимость абсолютного нуля.
Основные
представления
неравновесной
термодинамики.
Диссипативные структуры.
СВОЙСТВА КЛАССИЧЕСКОГО И КВАНТОВОГО ГАЗОВ.
Классический идеальный газ. Уравнение состояния. Распределение
Больцмана. Распределение Максвелла.
Методика изучения в общеобразовательной школе газовых законов.
Методика изучения в общеобразовательной школе уравнения состояния
идеального газа.
Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
Квантовые Бозе и Ферми газы.
Свободный электронный газ и его свойства. Критерий вырождения.
Фононный газ в кристаллах. Теория теплоемкости твердых тел.
Равновесное тепловое излучение и его законы.
Формирование у учащихся общеобразовательной школы представлений о
характеристиках фотона.
Сверхпроводимость и сверхтекучесть.
Методика
изучения
в
общеобразовательной
школе
явления
сверхпроводимости
СВОЙСТВА ВЕЩЕСТВА В КОНДЕНСИРОВАННОМ СОСТОЯНИИ И
ФАЗОВЫЕ ПЕРЕХОДЫ.
Конденсированное состояние вещества. Кристаллические и аморфные
тела. Жидкие кристаллы. Характер теплового движения молекул и свойства
вещества в различных агрегатных состояниях.
Методика изучения в общеобразовательной школе строения и свойств
твердого тела.
Электроны в кристаллах. Энергетические зоны. Металлы,
полупроводники и диэлектрики.
Методика изучения в общеобразовательной школе электронной
проводимости металлов.
Методика изучения в общеобразовательной школе проводимости
полупроводников
Фаза вещества. Равновесие фаз, фазовые переходы.
Методика изучения в общеобразовательной школе агрегатных превращений
вещества
ЛИТЕРАТУРА
ОСНОВНАЯ
1. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Механика, Электродинамика,
Оптика и атомная физика, Молекулярная физика. - М.: Издательский дом
«Академия», 1999-2001.
2. Савельев И.В. Курс общей физики. - М.: Наука, 1982 - 1988.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.т. 1 - 5., - М.: Наука, 1979 - 1988.
4. Василевский А.С., Мултановский В.П. Курс теоретической физики. -- М.:
Просвещение, 1985-1990.
5. Компанеец А.С. Курс теоретической физики. Т.т. 1-2, - М.: Просвещение,
1972-1975.
6. Теория и методика обучения физике в школе. Общие вопросы.. Под редакцией
С.Е.Каменецкого и Н.С.Пурышевой.. М.: Академия, 2000.
7. Теория и методика обучения физике в школе. Частные вопросы... Под редакцией
С.Е.Каменецкого и Н.С.Пурышевой.. М.: Академия, 2000.редакцией С.Е.
Каменецкого. М.:Академия, 2000.
8. Бугаев А.И. Методика преподавания физики в средней школе.
Теоретические основы: Учеб. пособие для студентов пед. ин-тов физ.-мат. спец.
-М.: Просвещение, 1981.
9. Программно-методические материалы. Физика. 7-11 классы /Сост.
В.А.Коровин, Ю.И.Дик. -М.: Дрофа, 1998.
10. Учебники и учебные пособия по физике и астрономии для 7-11 классов
средних общеобразовательных учреждений.
11. Физика. Астрономия: Программы средних общеобразовательных
учреждений. -М.: Просвещение, 1992,1994,1996,1998.
12. Физика в школе. Сборник нормативных документов. - М.: Просвещение,
1987.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Жирнов Н.И. Классическая механика. - М.: Просвещение, 1980.
2. Н.А. Попов. Избранные главы классической механики. М.'.Прометей, 2005.
3. Тамм И.Е. Основы теории электричества. - М.: Наука, 1976.
4. Наумов А.И. Электродинамика, т.т. 1-2, - М.: Просвещение, 1989.
5. Угаров В.А. Специальная теория относительности. - М.: Наука, 1977.
6. Блохинцев Д.И. Основы квантовой механики. - М.: Наука, 1976.
7. Шпольский Э.В. Атомная физика, т.т.1 -2, - М.: Наука, 1976.
8. Наумов А.И. Физика атомного ядра и элементарных частиц.
М.:
Просвещение, 1984.
9. Широков Ю.М., Юдин И.П. Ядерная физика. - М.: Наука, 1973.
10. Киттель И. Статистическая термодинамика. - М.: Наука, 1977.
11. Киттель И. Введение в физику твердого тела. - М.: Мир, 1982.
12. Ашкрофт А., Мермин М. Физика твердого тела. т.т. 1,2 - М.: Мир, 1979.
13. Берклеевский курс физики, т.т. 1-5, -М.: Наука, 1975.
13. Ильин В.А. История физики.-М.'.Издательский дом «Академия», 2003.
14. Глазунов А.Т., Нурминский И.П., Пинский А.А. Методика преподавания фи
зики в средней школе. Электродинамика нестационарных явлений. Квантовая
физика: Пособие для учителей /Под ред. Пинского А.А. и др. - М.:
Просвещение, 1989.
15. Методика преподавания физики в 6-7 классах средней школы /Под ред. В.П.
Орехова и А.В. Усовой. - М.: Просвещение, 1976.
16. Методика преподавания физики в 8-10 классах средней школы /Под. ред.
В.П. Орехова и А.В. Усовой. - М.: Просвещение, ч. 1,1979, ч. 11,1980.
17. Методика преподавания физики в средней школе. Молекулярная физика.
Основы электродинамики: Пособие для учителей /Зворыкин Б.С., Коварский
Ю.А., Куперман Г.Б. и др. - М.: Просвещение, 1987.
18. Научные основы школьного курса физики /Под ред. С.Я. Шамаша, Э.Е.
Эвенчик. - М.: Педагогика, 1985.
19. Основы методики преподавания физики в средней школе /Под ред. В.Г.
Разумовского, В.А. Фабриканта, А.В. Перышкина. - М.: Просвещение, 1984.
20. Перышкин А.В., Родина НА., Рошовская Х.Д. Преподавание физики в 6-7
классах средней школы. - М.: Просвещение, 1985.
21. Эвенчик Э.Е., Шамаш С.Я., Орлов В.А. Методика преподавания физики в
средней школе. Механика: Пособие для учителей /Под ред. Э.Е. Эвенчик. -М.
Просвещение, 1986.