Б2. Б3.2 - Томский политехнический университет

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский Томский политехнический университет»
УНИФИЦИРОВАННАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КЛАСТЕР 2
ДИСЦИПЛИНЫ ФИЗИКА 3 (базовый курс)
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
230100 – Информатика и вычислительная техника
010400 – Прикладная математика и информатика
230400 – Информационные системы и технологии
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС__2_____ СЕМЕСТР ____4____
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __3____
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика 1», «Физика 2», Б2. Б3 «Математика», Б2. Б3.1
«Линейная алгебра», Б2. Б3.2 «Математический анализ 1», Б2. Б3.3
«Математический анализ 2».
КОРЕКВИЗИТЫ : Б3. Б3 «Электротехника, электроника и схемотехника»,
Б3. В4 «Учебно-исследовательская работа студентов».
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
36
часов (ауд.)
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
18
18
72
54
126
часа (ауд.)
часов (ауд.)
часов
часов
часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ_____очная_____________
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: рубежный контроль
(коллоквиумы, ИДЗ, контрольные работы, тестирование)
ИТОГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ : экзамен в каждом семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра теоретической и
экспериментальной физики ФТИ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_ ТиЭФ ____________
(Пичугин В.Ф.)
ПРЕПОДАВАТЕЛИ
______________
2011 г.
(Кравченко Н.С.)
УНИФИЦИРОВАННАЯ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА КЛАСТЕР 2
ДИСЦИПЛИНЫ ФИЗИКА 3 (базовый курс)
НАПРАВЛЕНИЕ (СПЕЦИАЛЬНОСТЬ) ООП
230100 – Информатика и вычислительная техника
КВАЛИФИКАЦИЯ (СТЕПЕНЬ) бакалавр
БАЗОВЫЙ УЧЕБНЫЙ ПЛАН ПРИЕМА 2011 г.
КУРС__2_____ СЕМЕСТР ____4____
КОЛИЧЕСТВО КРЕДИТОВ __3____
ПРЕРЕКВИЗИТЫ: «Физика 1», «Физика 2», Б2. Б3 «Математика», Б2. Б3.1
«Линейная алгебра», Б2. Б3.2 «Математический анализ 1», Б2. Б3.3
«Математический анализ 2».
КОРЕКВИЗИТЫ : Б3. Б3 «Электротехника, электроника и схемотехника»,
Б3. В4 «Учебно-исследовательская работа студентов».
ВИДЫ УЧЕБНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ И ВРЕМЕННОЙ РЕСУРС:
ЛЕКЦИИ
36
часов (ауд.)
ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА
ИТОГО
18
18
72
54
126
часа (ауд.)
часов (ауд.)
часов
часов
часов
ФОРМА ОБУЧЕНИЯ_____очная_____________
ВИД ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ: рубежный контроль
(коллоквиумы, ИДЗ, контрольные работы, тестирование)
ИТОГОВАЯ АТТЕСТАЦИЯ : экзамен в каждом семестре
ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ кафедра теоретической и
экспериментальной физики ФТИ
ЗАВЕДУЮЩИЙ КАФЕДРОЙ_ ТиЭФ ____________________ (Пичугин В.Ф.)
РУКОВОДИТЕЛЬ ООП
ПРЕПОДАВАТЕЛИ
___
( Рейзлин В.И. )
___________________________ (Кравченко Н.С.)
2011 г.
1. Цели и задачи учебной дисциплины
1.1 . Цели преподавания дисциплины
В соответствии с целями ФГОС и ООП 230100 « Информатика и вычислительная
техника»,010400 «Прикладная математика и информатика», 230400 «Информационные
системы и технологии» целью изучения дисциплины является:
- фундаментальная подготовка выпускников по физике, как средство общего
когнитивного развития человека, способного к производственно-технологической и
проектной деятельности, обеспечивающей модернизацию, внедрение и эксплуатацию
оборудования в области информатики и вычислительной техники;
- фундаментальная подготовка выпускников по физике, как база для изучения
технических дисциплин, способствующая готовности выпускников к междисциплинарной
экспериментально-исследовательской деятельности для решения задач, связанных с
разработкой инновационных эффективных методов внедрения и эксплуатации
оборудования в области информатики и вычислительной техники;
- формирование навыков использования основных законов дисциплины к решению задач,
связанных с профессиональной деятельностью; формированию у студентов устойчивого
физического мировоззрения, умению анализировать и находить методы решения
физических проблем, возникающих в области информатики и вычислительной техники.
Из анализа требований ФГОС сформулированы унифицированные компетенции для
направлений подготовки 230100 « Информатика и вычислительная техника»,010400
«Прикладная математика и информатика», 230400 «Информационные системы и
технологии»:
Код
комп
етен
ции
ОК10
ПК-4
ОК-1
ОК-3
ОК12
ОК10
ПК18
ОК-2
ОК-1
ОК-2
ОК10
ОК12
ПК26
ПК18
Содержание компетенции
Знания
Умения
Владения
Способность
демонстрации
общенаучных базовых знаний
естественных наук и готовность
использовать основные законы в
профессиональной деятельности.
Способность применять методы
математического
анализа
и
моделирования, теоретического и
экспериментального исследования.
Фундамент
альных
законов
природы и
основных
физически
х законов в
области
механики,
термодина
мики,
электричес
тва и
магнетизм;
атомной
физики.
Применять
полученны
е знания к
решению
конкретных
задач,
проводить
физический
эксперимен
тс
привлечени
ем методов
математиче
ской
статистики
и
информаци
онных
технологий
Владение
основными
методами
теоретичес
кого и
эксперимен
тального
исследован
ия,
методами
поиска и
обработки
информаци
и,
методами
решения
задач с
привлечени
ем
полученны
х знаний
Готовность
выявлять
естественнонаучную
сущность
проблем, возникших в ходе
профессиональной деятельности, и
способность привлечь для их
решения физико-математический
аппарат.
Способность к проведению
экспериментов по заданной
методике и анализу результатов с
ПК26
ПК-4
ПК27
привлечением соответствующего
математического аппарата,
владение основными приемами
обработки и представления
экспериментальных данных
ОК14
Способность
формировать
суждения
о
значении
и
последствиях
своей
профессиональной деятельности с
учетом
социальных,
профессиональных и этических
позиций.
Способность
решать
задачи
производственной
и
технологической деятельности на
профессиональном
уровне.
Способность и готовность к
контролю
соблюдения
экозащитных
мероприятий
и
мероприятий
по
энерго
и
ресурсосбережению
на
производстве.
ПК-2
ОК15
ПК-5
2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП
Дисциплина Б2.Б.4 «Физика 3 входит в перечень дисциплин математического и
естественнонаучного цикла Б2 (базовая часть Б2.Б) подготовки бакалавра по направлению
230100 – Информатика и вычислительная техника, 010400 – Прикладная математика и
информатика, 230400 – Информационные системы и технологии
В таблице приведена структура ООП подготовки бакалавров в ТПУ по направлению
«Информатика и вычислительная техника».
Структура основной образовательной программы
Код
Наименование дисциплины
Кредит Пререквизит
дисциплины
ы
ы
программы
ECTS
Модуль Б.1.1 (гуманитарный, 29 кредитов ECTS)
Базовая часть
Б1.Б1
Иностранный язык
12
Б1.Б2
История
3
Б1.Б3
Философия
3
Вариативная часть
Б1.В2
Правоведение
3
Б1.Б3
Б1.В3.1
Профессиональный иностранный язык 8
Б1.Б1
Б1.В3.2
Дисциплины по выбору
Модуль Б.1.2 (экономический, 7 кредитов ECTS)
Базовая часть
Б1.Б4
Экономика
3
Форма
контрол
я
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Зачет
Экзамен
Зачет
Экзамен
Б1.В1
Б2.Б3
Б2.Б3.1
Б2.Б3.2
Б2.Б3.3
Б2.В1
Б2.В1.1
Б2.В1.2
Б2.В1.3
Б2.Б1
Б2.Б4
Б2.Б4.1
Б2.Б4.2
Б2.Б4.3
Б2.Б2
Б2.В2
Б2.В3.1
Б2.В3.2
Б2.В3.3
Вариативная часть
Экономика предприятия
4
Б1.Б4
Модуль Б.2.1 (математический, 32 кредита ECTS)
Базовая часть
Математика
16
Линейная алгебра и аналитическая
4
геометрия
Математический анализ 1
6
Математический анализ 2
6
Вариативная часть
Спецглавы математики
16
Дискретная математика
6
Б2.В2
Вычислительная математика
6
Б2.В3
Теория вероятностей и математическая
4
Б2.В3
статистика
Модуль Б.2.2 (естественно-научный, 26 кредитов ECTS)
Базовая часть
Информатика
4
Физика
10
Физика 1
3
Физика 2
4
Физика 3
3
Экология
2
Вариативная часть
Математическая логика и теория
6
Б2.Б1
алгоритмов
Теория информации
4
Б2.Б1
Информатика. Часть 2
Алгоритмы и анализ сложности
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Зачет
Зачет
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Экзамен
Зачет
Экзамен
Зачет
Физика является важнейшим источником знаний об окружающем мире, основой
научно-технического прогресса и важнейшим компонентом человеческой культуры. Ее
значение в современном образовании исключительно высоко, так как изучение физики как
науки, отражающей наиболее общие закономерности в природе, формирует у студентов
основные представления о естественнонаучной картине мира. Совместно с математикой
физика занимает в обучении студентов одно из важных мест: курс является базовым для
изучения дальнейших технических дисциплин, определяет физико-математическую
подготовку студентов и, естественно, служит основой, на которой строится дальнейшее
обучение студентов.
Взаимосвязь дисциплины Б2.Б4. «Физика 3» с другими составляющими ООП следующая:
ПРЕРЕКВИЗИТЫ. «Физика 1», «Физика 2», Б2. Б3 «Математика», Б2. Б3.1 «Линейная
алгебра», Б2. Б3.2 «Математический анализ 1», Б2. Б3.3 «Математический анализ 2».
КОРЕКВИЗИТЫ. Б3. Б3 «Электротехника, электроника и схемотехника», Б3. В4
«Учебно-исследовательская работа студентов».
Задачами изучения дисциплины являются:

приобретение студентами необходимых знаний фундаментальных законов физики и
знаний в области перспективных направлений развития современной физики;

получение навыков решения теоретических задач по физике с их практическими
приложениями; формирование навыков самостоятельно приобретать и применять
полученные знания;

овладение навыками контроля основных параметров и режимов физических
процессов и управление ими с целью получения требуемых результатов; овладение
навыков работы с современной научной аппаратурой, формирование навыков
проведения физического эксперимента;

применение полученных знаний, навыков и умений в последующей профессиональной
деятельности;

овладение навыками обработки результатов измерений, в том числе и с применением
ПК.
Изучение дисциплины Б2.Б.4 «Физика 3» позволяет существенно повысить качество
подготовки бакалавров для последующей практической их работы в области информатики и
вычислительной техники.
Формирование у студентов системы знаний и умений осуществляется как при
изучении лекционного курса, так и при выполнении лабораторных работ и работ по
компьютерному моделированию физических процессов, анализе теоретического материала
и решении задач на практических занятиях и выполнении индивидуальных заданий.
Преподавание курса сопровождается широким использованием лекционных демонстраций,
учебных видео- и кинофильмов. Организация процесса обучения и системы контроля
усвоения учебного материала, обеспечивающих систематическую работу студентов по
изучению дисциплины на протяжении всего периода обучения, заинтересованность
студентов в приобретении знаний.




Студент обеспечивается:
учебными пособиями для изучения содержания теоретического раздела дисциплины
«Физика».
методическими указаниями для самостоятельной работы по изучению
теоретического раздела дисциплины «Физика» и выполнению индивидуальных
заданий по практическому разделу дисциплины;
компьютеризированными заданиями для выполнения индивидуальных заданий по
физическому практикуму;
методическими указаниями для выполнения лабораторных работ, в том числе и работ
по изучению физических процессов при помощи ПК.
3. Результаты освоения дисциплины
В результате освоения дисциплины Б2.Б.4 «Физика 3»
студент должен
продемонстрировать результаты образования, в соответствии с данными ООП направления
подготовки бакалавров: знания – З.1.7; умения – У.1.7; владение – В.1.7 (см. ООП).
Резул Код
Знания
Код
Умения
ьтат
обуче
ния
Р.1 З.1.7 Фундаменталь У.1.7 Применять
ных законов
физические
природы и
законы для
основных
решения
Код
Владения
В.1.7 Методами
физических
измерений,
корректной
Обеспечиваю
щая
дисциплина
Физика
физических
законов в
области
механики,
термодинамик
и,
электричества
и магнетизм;
атомной
физики.
практических
задач.
оценки
погрешности при
проведении
физического
эксперимента.
В соответствии с ООП направления подготовки бакалавров взаимное соответствие
целей ООП и результатов обучения Б2.Б.4 «Физика 3» :
Соответствие модулей ООП результатам обучения приведено в таблице.
Соответствие модулей ООП результатам обучения
Модули ООП
Результаты обучения (компетенции)
Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8 Р9 Р10
Б.1.1 (гуманитарный)
+
+
Б.1.2 (экономический)
+
+
Б.2.1 (математический)
+
Б.2.2
+
+
+
(естественнонаучный)
Б.3.1 (инженерного
+
+
проектирования)
Р11
Соотношение количества кредитов модулей ОО
и результатов обучения
Модули ООП Кредиты Р1 Р2 Р3 Р4 Р5 Р6 Р7 Р8 Р9 Р1 Р11
ECTS
0
Б.1.1
29
20
9
Б.1.2
7
4
3
Б.2.1
32
32
Б.2.2
26
16
8
2
Распределение результатов обучения по циклам
Циклы
Составляющие результатов обучения
Б.1 Гуманитарный,
Знания: З.6.1; З.7.1; З.8.1; З.8.2; З.10.1; З.10.2;
социальный и
З.10.3; У.10.3;
экономический
Умения: У.6.1; У.7.1; У.8.1; У.8.2; У. 10.1; У.10.2;
Владения: В.6.1; В.7.1; В.8.1; В.8.2; В.10.1; В.10.2;
В.10.3.
Б.2 Математический и
Знания: З.1.1; З.1.2; З.1.3; З.1.4; З.1.5; З.1.6; З.1.7;
естественно-научный
З.2.1; З.2.2; З.6.2;
Умения: У.1.1; У.1.2; У.1.3; У.1.4; У.1.5; У.1.6;
У.1.7; У.2.1; У.2.2; У.6.2;
Владения: В.1.1; В.1.2; В.1.3; В.1.4; В.1.5; В.1.6;
В.1.7; В.2.1; В.2.2; В.6.2.
Распределение результатов обучения по модулям ООП
Цикл
Модуль
Составляющие результатов обучения
Б.1.1
Знания: З.8.1; З.8.2; З.10.1; З.10.2; З.10.3
Б.1
(гуманитарный)
Умения: У.8.1; У.8.2; У.10.1; У.10.2; У.10.3
Владения В.8.1; В.8.2; В.10.1; В.10.2; В.10.3
:
Б.1.2
Знания: З.6.1; З.7.1
(экономический)
Умения: У.6.1; У.7.1
Владения В.6.1; В.7.1
:
Б.2.1
Знания: З.1.1; З.1.2; З.1.3; З.1.4; З.1.5; З.1.6
Б.2
(математический)
Умения: У.1.1; У.1.2; У.1.3; У.1.4; У.1.5; У.1.6
Владения В.1.1; В.1.2; В.1.3; В.1.4; В.1.5; В.1.6
:
Б.2.2
Знания: З.1.7; З.2.1; З.2.2; З.6.2;
(естественно-научный)
Умения: У.1.7; У.2.1; У.2.2; У.6.2;
Владения В.1.7; В.2.1; В.2.2; В.6.2.
:
В процессе освоения данной дисциплины Б2.Б.4 «Физика 3» студент приобретает и
демонстрирует следующие общекультурные и профессиональные компетенции,
сформированные в соответствии с ФГО СВПО по направлению подготовки 230100
«Информатика и вычислительная техника», 010400 – Прикладная математика и
информатика, 230400 – Информационные системы и технологии квалификация
«бакалавр», утвержденным приказом Министерства образования и науки РФ 28.10.2009 №
503:
Код
Унифицированные компетенции
компетенции
Общекультурные компетенции (ОК)
способность: обобщать, анализировать, воспринимать информацию,
ставить цели и выбирать пути ее достижения
умение логически верно, аргументировано и ясно строить устную и
письменную речь;
готовность к кооперации с коллегами, работе в коллективе
готовность использовать основные законы естественнонаучных
дисциплин в профессиональной деятельности, применять методы
математического анализа и моделирования, теоретического и
экспериментального исследования;
имеет навыки работы с компьютером как средством управления
информацией;
ОК-1
ОК-2
ОК-3
ОК-10
ОК-12
Унифицированные компетенции
способность: анализировать мировоззренческие, социально и личностно
значимые проблемы, самостоятельно формировать и отстаивать
собственные мировоззренческие позиции
владеет основными методами защиты производственного персонала и
населения от возможных последствий аварий, катастроф, стихийных
бедствий.
Код
компетенции
ОК-14
ОК-15
Профессиональные компетенции (ПК)
общепрофессиональные способности:
использовать основные законы естественнонаучных дисциплин в
профессиональной деятельности, применять методы математического
анализа и моделирования, теоретического и экспериментального
исследования
владеть основными методами, способами и средствами получения,
хранения и переработки информации, работать с компьютером, как
средством управления информацией
ПК-2
ПК-4
экспериментально-исследовательская деятельность
способность:
планировать и проводить необходимые эксперименты, обрабатывать их
результаты, в т.ч. с использованием прикладных программных продуктов,
интерпретировать результаты и делать выводы
осваивать методики использования программных средств для решения
практических задач
использовать современные инструментальные средства и технологии
программирования при решении практических задач
ПК-18
ПК-12
ПК-5
готовность использовать математические методы обработки, анализа и
синтеза результатов профессиональных исследований
ПК-26
способность оформлять полученные результаты в виде таблиц, графиков,
презентаций, отчетов
ПК-27
После изучения данной дисциплины студенты приобретают знания, умения и
навыки, соответствующие результатам основной образовательной программы.
Соответствие результатов освоения дисциплины «Физика» формируемым компетенциям
ООП представлено в таблице.
Формируемые
компетенции в
Результаты освоения дисциплины
соответствии с
ФГОС
В результате освоения дисциплины студент должен знать:
Р1
ОК-1, ОК-2,
 основные положения физических теорий классической и
ОК-3,
современной физики и экспериментальные факты, на которых
З.1.7.1, З.1.7.2,
они базируются;
З.1.7.3,
 фундаментальные понятия, законы и модели классической и
современной физики, региональные и университетские
требования;
 иерархическую структуру материи и основных устойчивых
объектов природы от простейших частиц до Вселенной,
универсальные механизмы взаимодействия материальных тел
путем обмена энергией, импульсом;
 понятия симметрии и ее связь с законами сохранения
физических величин; понятие движения как изменения
состояний во времени путем последовательности квантовых
скачков, фазовых переходов в физических системах,
окружающей природе и обществе;
 методы
исследования
и
расчета
механических
и
термодинамических систем; электрических систем; и т.д.
З.1.7.4,
Р1
ОК-10, ОК-12,
ОК-15.
У.1.7.1, У.1.7.2,
У.1.7.3, У.1.7.4,
У.1.7.5
Р1
ПК-2, ПК-5,
ПК-26, ПК-27
В.1.7.1, В.1.7.2,
В.1.7.3, В.1.7.4
В результате освоения дисциплины студент должен уметь:
 применять законы физики для объяснения физических явлений
в природе и технике, решать качественные и количественные
физические задачи;
 решать типовые задачи по основным разделам курса, используя
методы математического анализа;
 проводить измерения физических величин, объяснение и
обработку результатов эксперимента;
 самостоятельно работать с учебной и справочной литературой;
 использовать физические законы при анализе и решении
проблем профессиональной деятельности.
В результате освоения дисциплины студент должен владеть:
 методами поиска и обмена информацией по вопросам курса;
 методами решения типовых физических задач;
 методами проведения физических измерений;
 методами корректной оценки погрешности при проведении
физического эксперимента
*Расшифровка кодов результатов обучения и формируемых компетенций представлена в
Федеральном образовательном стандарте подготовки бакалавров
по данному
направлению.
В развернутом виде результаты образования применительно к дисциплине Б2.Б.4
«Физика 3»
–
–
Студент знает:
основные физические явления и основные законы физики; границы их
применимости, применение законов в важнейших практических
приложениях (уравнения Максвелла и свойства электрического и
магнитного полей в вакууме и в веществе, теорию колебаний и волн,
основы
волновой
и
квантовой
оптики,
соотношение
неопределённостей,
уравнения
Шрёдингера,
строение
многоэлектронных
атомов,
зонную
теорию
металлов
и
полупроводников, свойства атомного ядра и элементарных частиц);
основные физические величины и физические константы,
определение, смысл, способы и единицы их измерения;
ОК-10
ОК-14
ОК-12
ПК-1
их ОК-10
ПК-2
ПК-4
–
фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки и ПК-18
техники;
ПК-4
назначение и принципы действия важнейших физических приборов
–
–
–
ОК-10
ОК-15
ПК-12
ПК-18
ПК-4
Студент умеет:
использовать физические законы при анализе и решении проблем ОК-2
профессиональной деятельности
ОК-12
ОК-15
ПК-18
ПК-12
Студент владеет:
методами проведения физических измерений,
ОК-3
ОК-15
ПК-2
ПК-18
ПК-12
методами корректной оценки
физического эксперимента
погрешностей
при
проведении ПК-2
ПК-18
ПК-12
ПК-26
ПК-27
4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Рабочий план изучения дисциплины Б2.Б4 «Физика 3»
Семестр
Число
часов в
семестре
Вид занятий
Число часов по
видам занятий
Форма
отчетности
Четвертый семестр
Б2.Б4.3 «Физика 3»
(4\3, 3 кредита)
64
Лекции
Практические
Лабораторные
32
16
16
Экзамен
4.1. Содержание теоретического раздела дисциплины
Содержание теоретического раздела дисциплины Б2.Б4 «Физика 3» представлено
темами лекционных занятий (по семестрам), объединенных в модули (полное количество
модулей - 4), общей трудоемкостью 36 часов (табл. 1).
В результате освоения теоретического раздела студент овладевает следующими
компетенциями: ОК-1, ОК-2,ОК-3, ОК-10,ОК-12,ОК-14,ОК-15, ПК-2, ПК-4, ПК-15, ПК-18,
ПК-26, ПК-27.
Темы лекционных занятий
Темы
лекций
№ п/п
Название лекционного модуля дисциплины
Б2.Б2.3 «Физика 3» (4\3, 3 кредита)
Объем, ч.
Модуль 1. Механические колебания и волны
Кинематика и динамика гармонических колебаний
2
Волновые процессы
2
Электромагнитные колебания и волны
4
Модуль 2. Волновая оптика
4
Интерференция
3
5
Дифракция
4
6
Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
1
7
Поляризация света
2
Модуль 3. Элементы квантовой механики и физики твердого тела
8
Тепловое излучение
2
9
Фотоны
2
10
Элементы квантовой механики
4
11
Элементы физики твердого тела
4
Модуль 4. Физика атомов, молекул, атомного ядра и элементарных частиц
12
Физика атомов и молекул
4
13
Физика атомного ядра и элементарных частиц
2
Итого в семестре
32
1
2
3
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ СОДЕРЖАНИЕ МОДУЛЕЙ ДИСЦИПЛИНЫ (32 часов)
Б2.Б «Физика 3»
Модуль 1. Электромагнитные колебания и волны
Тема 1. Дифференциальное уравнение для электромагнитной волны и его решение.
Плоские электромагнитные волны и их энергетические характеристики. Скорость
распространения электромагнитных волн в среде. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя.
Диаграмма направленности. Сферические и цилиндрические волны. Шкала
электромагнитных волн*. Распространение волн в атмосфере*.
Модуль 2. Волновая оптика
Тема 2. Корпускулярно-волновой дуализм свойств света. Волны оптического
диапазона (световые волны) – частный случай электромагнитных волн. Интерференция
плоских
монохроматических
световых волн. Когерентность
(временная и
пространственная). Методы получения когерентных световых волн и наблюдения
интерференции. Интерференция света в тонких пленках. Кольца Ньютона. Практические
применения интерференции*.
Тема 3. Дифракция света. Принцип Гюйгенса. Принцип Гюйгенса-Френеля.
Дифракция Френеля. Дифракция на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраунгофера.
Дифракция на щели. Дифракционная решетка. Дифракционная решетка как спектральный
прибор. Разрешающая способность спектральных приборов. Дифракция рентгеновских
лучей. Формула Вульфа-Брэггов. Изучение структуры кристаллов. Принцип голографии.
Голограммы Френеля и Денисюка. Применения голографии*.
Тема 4. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсии. Классическая теория
дисперсии. Поглощение света. Рассеяние света.
Тема 5. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении.
Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Дихроизм. Интерференция
поляризованных лучей. Электрические и магнитооптические явления.
Модуль 3. Элементы квантовой механики и физики твердого тела
Тема 6. Тепловое излучение и его характеристики. Абсолютно черное тело. Законы
теплового излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина). Спектральная плотность
излучательности абсолютно черного тела в рамках классической физики. Формула РелеяДжинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Квантовая гипотеза Планка. Формула Планка.
Вывод законов теплового излучения абсолютно черного тела из формулы Планка.
Тема 7. Световые кванты. Энергия, импульс и масса фотонов. Фотоэффект и его
законы. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и экспериментальные методы его
проверки. Фотоэлементы. Эффект Комптона. Давление света. Опыты Лебедева.
Аннигиляция электрон-позитронной пары.
Тема 8. Корпускулярно-волновой дуализм материи и его опытное обоснование.
Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов и нейтронов. Соотношение неопределенностей.
Оценка энергии основного состояния атома водорода и энергии нулевых колебаний
осциллятора. Задание состояния микрочастиц. Волновая функция и ее статистический
смысл. Амплитуда вероятностей. Различие между квантово-механической и
статистической вероятностями. Уравнение Шредингера (временное и стационарное).
Частица в одномерной потенциальной яме. Туннельный эффект.
Тема 9. Приближение сильной и слабой связи. Модель свободных электронов.
Элементы зонной теории кристаллов. Функция Блоха. Поверхность Ферми. Уровень
Ферми. Число и плотность числа электронных состояний в зоне. Заполнение зон. Деление
твердых тел на диэлектрики, металлы, полупроводники. Квантовая теория
электропроводности
и
теплопроводности
металлов.
Электропроводность
полупроводников. Электронная и дырочная проводимость. Собственные и примесные
полупроводники. Понятие о р-n-переходе. Транзистор*. Явление сверхпроводимости.
Куперовские пары. Эффект Джозефсона и его применение. Высокотемпературная
сверхпроводимость.
Строение кристаллов. Типы межатомной связи в твердых телах. Дефекты в кристаллах
(точечные, линейные – дислокации). Пластичность и прочность твердых тел. Колебания
кристаллической решетки. Фононы. Дисперсионные кривые. Теплоемкость кристаллов.
Решеточная теплопроводность. Эффект Мёссбауэра и его применение. Физические основы
методов контроля качества материалов.
Модуль 4. Физика атомов, молекул, атомного ядра и элементарных частиц
Тема 10. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Атом водорода.
Водородоподобные атомы. Квантовые постулаты Бора. Атом водорода по теории Бора.
Пространственное квантование. Магнитный момент атома. Опыты Штерна и Герлаха. Спин
электрона. Атом водорода по теории Шредингера.
Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Электронные оболочки атомов. Заполнение
электронных оболочек. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.
Молекулы. Молекулы водорода. Обменное взаимодействие. Физическая природа
химической связи. Электронные термы двухатомной молекулы. Молекулярные спектры.
Рентгеновское излучение. Характеристические рентгеновские спектры. Закон Мозли.
Спонтанное и вынужденное излучение. Лазеры. Элементы нелинейной оптики.
Тема 11. Парамагнитный ядерный резонанс. Радиоактивность. Радиоактивное
превращение ядер. Ядерные реакции и их основные типы. Искусственная
радиоактивность*. Цепная реакция деления. Ядерный реактор. Коэффициент размножения
нейтронов. Термоядерный синтез. Водородно-углеродистый цикл. Энергия звезд*.
Проблема управляемых термоядерных реакций. Экологические вопросы современной
энергетики*.
Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Модели элементарных частиц.
Фотоны, лептоны, адроны (мезоны, барионы, гипероны). Фундаментальные
взаимодействия. Систематика элементарных частиц. Современные методы ускорения
частиц. Космические лучи.Распространение волн в атмосфере*.
№
п\п
Распределение результатов обучения по модулям дисциплины
Формируем
Модули дисциплины и темы лекций
ые
знания,
умения,
владения
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
З.1.1
З.1.2.
З.1.3
З.1.4
З.1.5
У.1.1.
У.1.2.
У.1.3
У.1.4
У.1.5
В.1.1.
В.1.2.
В.1.3
В.1.4
Мо
Модуль 2
дул
ь1
1
2 3 4
5
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Модуль 3
6
+
+
+
+
7
8
+
+
+
+
+
+
+
+
9
10
11
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Модуль 4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
4.2. Содержание практического раздела
дисциплины Б2.Б2 «Физика»
Содержание практических занятий по дисциплине Б2.Б «Физика 3» представлено 9
занятиями в семестре, общей трудоемкостью 18 часов (табл. 2).
Таблица 2
Темы практических занятий
№ п./п.
Название практического занятия
Объём, ч.
Б2.Б «Физика 3»
Интерференция. Опыт Юнга. Интерференция в тонких пленках.
1
2
Кольца Ньютона
Дифракция Френеля. Дифракция Фраунтгофера. Дифракционная
2
2
решетка
Поляризация света. Двойное лучепреломление. Закон Малюса.
3
2
Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
4
Законы теплового излучения. Контрольная работа
2
5
Фотоэффект. Давление света. Эффект Комптона
2
6
Элементы физики твердого тела
2
7
Атом водорода по теории Бора
2
8
Состав и характеристики атомного ядра. Ядерные реакции
2
9
2
Контрольная работа
Итого
16
Всего
16
4.3. Содержание физического практикума
дисциплины Б2.Б2 «Физика 3»
Содержание физического практикума по дисциплине Б2.Б2 «Физика 3» представлено 9
занятиями (по семестрам), общей трудоемкостью 18 часа (табл. 3).
Таблица 3
Содержание практикума
№ п./п.
Темы лабораторных занятий
Объём, ч.
Б2.Б2.3 «Физика 3»
Оптика. Атомная физика
Колебания и волны
Интерференция
Дифракция
Поляризация
Тепловое излучение
Элементы квантовой механики
1
2
3
4
5
6
4
4
4
4
2
2
16
Итого
Перечень лабораторных работ физического практикума:
Четвертый семестр Б2.Б «Физика 3» (18 часов)
Перечень лабораторных работ по разделам физики: «Волновая
оптика».
«Взаимодействие электромагнитных волн с веществом». «Элементы квантовой оптики».
«Основы атомной физики и квантовой механики». «Элементы физики твердого тела».
«Физика атомного ядра и элементарных частиц».
№ Наименование
Содержание
Объем в
часах
ауд
О-01
О-03
О-04
О-09
О-07
О-10
О-22
О-11
О-14
Определение
главного
фокусного расстояния тонких
линз.
Измерение
показателя
преломления
жидкости
с
помощью рефрактометра.
Исследование
явления
дисперсии света.
Интерферометр Майкельсона.
Измерение
постоянной
Планка спектрометрическим
методом.
Измерение световой волны и
радиуса кривизны линзы с
помощью колец Ньютона.
Исследование дифракции света
на периодических структурах
Измерение длины световой
волны
с
помощью
дифракционной решетки.
Определение
постоянной
Стефана-Больцмана
и
постоянной
Планка
при
помощи
оптического
пирометра
с
исчезающей
нитью.
Содержание
лабораторных
работ
данного
цикла
изложено в пособии:
Комплект
методических
указаний
по
лабораторным работам
по разделу «Оптика».
(Авторы
Назимова
Н.А., Жданова Л.В.,
Григорук Л.В., Дырков
В.А. и др.). Изд. ТПУ.
Ротапринт.
сам
2
2
1
2
1
2
1
К
2
Содержание
лабораторных
работ
данного
цикла
изложено в пособии:
Примечани
е
(использование
компьютер
ной
техники)
2
1
2
1
О-15
Изучение внешнего фотоэлектрического эффекта и
определение
постоянной
Планка.
Комплект
2
методических
указаний
по
лабораторным работам
по разделу «Атомная
физика».
(Авторы
Макиенко
А.В.,
Вайсбурд Д.И. и др.).
Изд. ТПУ. Ротапринт.
1
К
А-01 Опыт Франка и Герца
Кравченко
Н.С., 2
К
О.Г.
А-02 Статистика
счета Ревинская
К
Лабораторный
элементарных частиц
практикум
по 2
О-23 Опыт Юнга.
КЛР
моделей
О-06 Интерференция
света
от изучению
КЛР
физических
процессов
когерентных
точечных
на
компьютере.
−
источников.
Томск.
Изд-во
ТПУ,
О-16 Определение скорости света
2
КЛР
О23 Изучение дифракции света на 2011. −487 с.
2
КЛР
периодических структурах
О-04 Изучение
зависимости
2
1
КЛР
показателя
преломления
призмы от длины волны света
Мод Нормальная дисперсия.
2
КЛР
О-01
Мод Аномальная дисперсия.
2
1
КЛР
О-02
1.
ИТОГО
16
8
Примечание: символом «КЛР» - обозначены компьютерные лабораторные работы.
Символом «К» - обозначены компьютеризированные лабораторные работы
Примечание: студенты выполняют лабораторные работы по маршруту,
определяющему индивидуальную траекторию обучения.
В результате освоения практического раздела дисциплины студент овладевает
следующими компетенциями: ОК-1, ОК-2, ОК-10,ОК-12; ПК-2, ПК-4, ПК-18, ПК-12, ПК-26;
ПК-27.
4.4. Структура дисциплины по модулям и видам учебной деятельности
Структура дисциплины Б2.Б4 «Физика 3по разделам (модулям) и видам учебной
деятельности (лекции и практические занятия) с указанием временного ресурса
представлена в таблице.
Таблица
Наименован
ие раздела
Структура дисциплины
Аудиторная
работа
Пра
ктич Лабор
Наименование темы
Ле ески аторраздела
кц
е/
ные
ии семи заняти
нарс
я
кие
Итого
СРС
(час)
Формы
текущего
контроля и
аттестации
(Коллоквиумы
(К).
Контрольные
работы (КР)
Б2.Б4.3
«Физика 3»
(4\3,
3
кредита)
Волновая
оптика (10
ч).
32
заня
тия
16
6
Интерференция.
Дифракция.
Взаимодействие
электромагнитных волн с
веществом.
Поляризация.
16
48
112
8
4
4
4
2
ИДЗ. Отчеты по
лабораторным
работам
К5,
КР5
Элементы
квантовой
механики (8
ч).
Тепловое излучение.
Фотоны.
2
2
4
2
2
2
2
2
2
Основное
уравнение
квантовой механики и
его применение
К6,
КР6
ИДЗ. Отчеты по
лабораторным
работам
К6,
КР6
112
экзамен
Элементы
физики
твердого
тела (4 ч).
Электроны в кристаллах.
Кристаллы в тепловом
равновесии.
Физика
атомов
и Теория Бора. Молекулы.
молекул (4ч)
Физика
атомного
ядра
и
элементарн
ых частиц.
Современна
я
физическая
картина
мира (4 ч).
Атомное ядро.
Элементарные частицы
ВСЕГО:
4
2
4
2
2
2
32
16
16
48
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
Для достижения планируемых результатов освоения дисциплины «Физика»
коллектив кафедры ТиЭФ
стремиться использовать различные образовательные
технологии:
1. Информационные технологии предназначены для получения студентом необходимой
учебной информации под руководством преподавателя или самостоятельно. Используются
(в различных сочетаниях) следующие формы обучения.
а. Лекционный и семинарский метод работа с курсом WebCT,
лекций
в
режиме
презентаций
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work1/Tab3,
модельные
представления
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work2/lab7),
выполнение лабораторных работ по изучению моделей физических процессов на
компьютере.
б. Программированное обучение – изучение моделей физических процессов на
компьютере.
в. Применение новых информационных технологий для самостоятельного
пополнения знаний, включая использование технических и электронных средств
информации (самостоятельное изучение литературы):
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work1/Tab3,
2. Развивающие проблемно-ориентированные технологии. Проблемное обучение
может осуществляться на разных уровнях сложности и самостоятельности. Элементы
проблемно-организованного обучения
присутствуют в физическом практикуме
(формулировка гипотезы исследования на различных уровнях сложности), на практических
занятиях (развития навыков поиска технических решений); в коллективной (проектной)
деятельности в группах при подготовке к защитам своих заданий или на дискуссионных
семинарах.
Проектное обучение:
– семинарские занятия, организованные как конференции,
- проектно-организованное обучение,
– подготовка к докладам на студенческих конференциях
В таблице представлены методы активизации образовательной деятельности.
1. Методы IT – применение компьютеров для доступа к
Internet-ресурсам для
использования обучающих программ.
2. Работа в команде – совместная деятельность под руководством лидера, направленная на
решение общей задачи.
3. Методы проблемного обучения – стимулирование студентов самостоятельно «добывать»
знания, необходимые для решения конкретно поставленной проблемы.
Методы и формы организации обучения (ФОО)
ФОО
Лекц.
Методы
IT- методы
+
Лаб.
Пр.зан/
Тр.*,
Раб.
сем.
Мк**
+
+
СРС
+
Работа в команде
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
Case-study
Методы
+
проблемного
обучения
Обучение
на
основе опыта
Опережающая
+
самостоятельная
работа
Проектный метод
Поисковый метод
+
+
+
Исследовательский
+
+
+
метод
6. Организация и учебно-методическое обеспечение
самостоятельной работы студентов
6.1. Текущая самостоятельная работа студентов
Программа текущей СРС, направленной на углубление и закрепление знаний студентов,
развитие их практических умений включает следующие направления.
1. Работа с лекционным материалом, поиск и обзор литературы и электронных
источников информации по теме семинаров;
Самостоятельное изучение студентами отдельных тем и разделов дисциплины, с
использованием методических указаний по разделам лекционного курса и темам
практических занятий, выносимых на самостоятельное изучение. Подготовка к
теоретическим коллоквиумам.
2. Выполнение домашних заданий, подготовка к практическим занятиям, оформление
отчетов к лабораторным работам.
3. Выполнение индивидуальных домашних заданий: Индивидуальные задания по всем
разделам курса физики, с введенными задачами повышенной сложности и проектноориентированными заданиями. Индивидуальные задания (в рамках лабораторного
практикума) исследовательского характера (в том числе, связанные с профессией) и по
моделированию процессов при варьировании исходных параметров с использованием
компьютерных технологий.
4. Реферативная работа студентов, выступления с докладами на семинарских занятиях
(включая информацию о достижениях современной физики) и на конференциях.
5. Самостоятельный поиск, анализ, структурирование и презентация информации.
6. Подготовка к экзамену.
Содержание работ определяется целью: научить студентов самостоятельно работать с
литературой, беседовать с ведущими специалистами тех областей физики, по которым
выполняется работа; познакомить студентов с новейшими техническими средствами и
современными возможностями информатики. Причем изучение какого-либо узкого
вопроса сопровождается, обычно, знакомством с историей развития данного направления
физики и вкладом ученых ТПУ.
6.2. Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа
Творческая проблемно-ориентированная самостоятельная работа ориентированная
на развитие интеллектуальных умений, комплекса универсальных (общекультурных) и
профессиональных компетенций, повышение творческого потенциала студентов.
– поиск, анализ, структурирование и презентация информации по теме семинаров;
– подготовка доклада на семинаре;
- выполнение расчетно-графических работ
– подготовка к выступлению на конференциях;
- анализ научных публикаций по заранее определенной преподавателем теме;
– подготовка к олимпиадам.
В результате самостоятельной подготовки студент овладевает следующими компетенциями:
ОК-1, ОК-2, ОК-14, ПК-2, ПК-4, ПК-18, ПК-12, ПК-26, ПК-27.
6.3. Содержание самостоятельной работы студентов по дисциплине
Четвертый семестр, Б2.Б «Физика 3» – 48 часов
Изучение теоретического материала в соответствии с рабочей
программой курса физики.
9 часов
Подготовка к двум теоретическим коллоквиумам.
9 часов
Подготовка к практическим занятиям.
8 часов
Выполнение индивидуальных заданий.
8 часов
Подготовка к лабораторным занятиям.
10 часов
Характеристика тематического содержания самостоятельной работы, в том числе,
творческой проблемно-ориентированной самостоятельной работы.
а) Перечень тем, которыми в процессе изучения дисциплины студенты должны
овладеть самостоятельно.
Семестр
Раздел
Темы
Объем в
Примеч.
часах
1.Сложение
взаимно
Четверты Кинематика
гармонических
перпендикулярных
2
й, Б2.Б
колебаний.
колебаний фигуры Лиссажу.
«Физика
3»
Динамика
1.Модели
гармонических
гармонических
осцилляторов
колебаний.
(математический,
4
пружинный и физический
маятник).
2.Автоколебания.
Волновые процессы. 1.Упругие волны в газах,
жидкостях, твердых телах.
2.Акустические (звуковые)
4
волны.
Электромагнитные
колебания и волны.
1.Шкала электромагнитных
волн.
2.Распространение волн в
атмосфере.
Интерференция.
1.Практические применения
интерференции.
Элементы
физики 1.Электроны в кристаллах. 2.
твердого тела.
Транзистор
Атомное ядро.
1.Масс-спектрометры.
2.Искусственная
радиоактивность.
3.Энергия звезд.
4.Экологические вопросы
современной энергетики.
Современная
1.Иерархия
структур
физическая картина материи.
мира.
2.Эволюция Вселенной.
3.Будущее естествознания.
б) Перечень тем семинарских занятий
4 семестр
2
1
2
4
2
Кинематика волновых процессов, элементы нелинейной оптики.
Ангармонические колебания.
Элементы квантовой электроники, лазеры.
Современная физическая картина мира.
в) Перечень тем индивидуальных заданий
Семестр
Четверты
й, Б2.Б4.3
«Физика
3»
Наименование
Индивидуаль
ное
задание № 1
Индивидуаль
ное
задание № 2.
Содержание
1.Электромагнитные
колебания и волны
2. Интерференция
3. Дифракция.
4.
Взаимодействие
электромагнитных волн
с веществом.
5. Поляризация света.
6. .Квантовая природа
излучения
7. Элементы квантовой
механики.
8. Основы атомной и
ядерной
Объем
самостоят
ельной
работы в
часах
Форма
отчетн
ости
Примеч.
Задания на
уровне
проекта
20
2
.2
Защита
Изучение тем, выносимых на самостоятельную проработку согласно рейтинг плана.
6.4. Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины. Контроль
самостоятельной работы
Контроль со стороны преподавателя и самоконтроль осуществляется в соответствии
с рейтинг-планом дисциплины, во время практических занятий, коллоквиумов, допуска и
защиты лабораторных работ защиты индивидуальных заданий.
Цель контроля состоит в оценке уровня знаний и умений, приобретаемых студентами в
процессе изучения всех разделов курса физики на различных видах занятий и при
самостоятельной работе. Применение различных форм контроля знаний студентов
расширяет возможности обучающей функции контроля и позволяет целенаправленно
развивать творческие способности каждого студента.
1. Лекционный курс.
Коллоквиумы по теоретическому материалу (не менее двух раз в семестр) с введением
вопросов, выносимых на самостоятельное изучение и вопросов по разделам физики,
связанных с профессиональной ориентацией.
2. Практические занятия
Контрольные работы (2 раза в семестре) по всем темам курса с использованием банка задач
кафедры. Защита индивидуальных заданий.
3. Лабораторные занятия
Защита лабораторных работ по циклам (раз в семестр) с использование сборника
контрольных заданий по физическому практикуму.
Контроль усвоения
содержания дисциплины ведется также периодическим
тестированием студентов, с использованием банка заданий всех уровней, а именно:
тематический (рубежный) проводится по итогам изучения студентами одного или
нескольких разделов курса физики (не менее 2-х раз в семестр);
итоговый (комплексные задания) проводится в четвертом семестре по окончании
изучения дисциплины по всем разделам.
Студентам предлагаются тесты открытого и закрытого типов, составленные в соответствии
с программой курса общей физики, а также с учетом профиля направления обучения. В
тест включены качественные, аналитические, графические и дискуссионные задачи,
охватывающие практически все разделы и содержащие формулировки законов,
определения, понятия, физические принципы, факты, формулы. Образцы тестов даны в
приложении
Оценка знаний студентов - применяется сквозная рейтинговая оценка в соответствии с
рейтинг-планом, на основании которого каждое занятие завершается оценкой текущей
деятельности всех студентов. По завершении всего курса обучения определяется итоговая
рейтинговая оценка. Окончательная оценка знаний производится в форме экзамена (с
учетом предварительной рейтинговой оценки) по экзаменационным билетам из банка
билетов, с включением вопросов, выделенных для самостоятельного изучения, и вопросов
курса физики, связанных с профессиональной ориентацией.
6.4. Учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов.
Образовательные ресурсы, рекомендуемые для использования при самостоятельной
работе студентов, в том числе программное обеспечение, Internet- и Intranet-ресурсы
(электронные учебники, компьютерные модели и др.), учебные и методические пособия:
 рабочая программа дисциплины;
компьютеризированные учебные пособия по лекционному материалу;
http://e-le.lcg.tpu.ru/public/OFMM_iep3/index.html
 компьютеризированный демонстрационный материал для проведения лекционных занятий,
выполненных в программе Power Poit.
(личные сайты преподавателей кафедры ТиЭФ ФТИ).
компьютеризированные методические указания для выполнения домашних заданий,
размещенные на электронных ресурсах кафедры ТиЭФ
 лекционная аудитория с мультимедийным оборудованием, компьютерные классы для
проведения практических работ
Образовательные ресурсы:
- варианты индивидуальных заданий;
- методические указания по практическим занятиям;
- методические указания к лабораторным занятиям;
- курсы лекций; презентации в Power Point
- личные сайты преподавателей.
- вопросы к теоретическим коллоквиумам;
Информационные образовательные ресурсы
– электронный курс в среде WebCT,
- электронная библиотека ТПУ
Сайт
Методическая
1. Вопросы коллоквиумов.
кафедры
работа
2.Методические указания к лабораторным
работам:
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/metho
d_work/method_work2/lab1 )
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/metho
d_work/method_work2/lab7).
3.Методические указания к практическим занятиям:
(http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/tief/method_wo
rk/method_work3)
4.Лекции по разделам курса:
(перечень демонстраций приведен на сайте кафедры)
5.Варианты индивидуальных заданий;
Индивидуальные задания для СРС
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work1/Tab2
Презентации лекций в Power Point
http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/tief/method_work/method_work3
Личные сайты преподавателей
Перечень используемого программного обеспечения
Источник
Вид
Наименование
Содержание
информации
Лабораторные работы Авторская
Компьютерн «Лабораторные
работы
по по разделам физики:
разработка
ые
- механика;
сотрудников
программы изучению моделей
Windows физических
- молекулярная физика;
кафедры
на
- термодинамика;
приложения процессов
компьютере».
- колебания и
- волны;
- электростатика;
- постоянный ток;
- волновая оптика;
-
Место
нахождения
компьютерн
ый класс
кафедры
531–19 корп.
Windows Vista
Отдел
информатизац
ии ФТИ
Microsoft Office
Word, Excel, PowerPoint
Отдел
информатизац
ии ФТИ
Acrobat
Professional
Acrobat Professional
Отдел
информатизац
ии ФТИ
Wolfram
Mathematica 7
Wolfram Mathematica 7
Отдел
информатизац
ии ФТИ
Операционн Windows Vista
ая система
Пакет
программ
Программа
Пакет
компьютерн
ый класс
кафедры,
персональны
е
компьютеры
сотрудников
кафедр,
лекционный
кабинет
компьютерн
ый класс
кафедры,
персональны
е
компьютеры
сотрудников
кафедр,
лекционный
кабинет
компьютерн
ый класс
кафедры
531–19 корп.
Научная
лаборатория
кафедры,
223–3 корп.
8. Учебно-методическое и информационное обеспечение модуля
(дисциплины)
8.1. Лабораторные работы, используемые при изучении курса (перечень
лабораторных работ
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work2/lab1 ).
8.2. Работы по компьютерному моделированию физических процессов (перечень
работ по компьютерному моделированию
http://portal.tpu.ru:7777/departments/kafedra/tief/method_work/method_work2/lab7).
8.3. Методические
пособия
по
практическим
(http://portal.tpu.ru/departments/kafedra/tief/method_work/method_work3)
занятиям
8.4. Лекционные демонстрации (перечень демонстраций приведен на сайте
кафедры)
8.5. Основная литература:
1
2
Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: Наука, 2003
Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс общей физики. М.: Высшая школа, 1999.
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Механика: учебник для
технических университетов.– М.: Высшая школа, 2007. − 289 с.
Тюрин Ю.И., Чернов И.П., Крючков Ю.Ю. Физика. Молекулярная физика.
Термодинамика: учебник для технических университетов.– М.: Высшая школа, 2006. −
237 с.
Тюрин Ю.И., Ларионов В.В., Чернов И.П. Физика: Сборник задач, ч.2. Электричество.
Магнетизм: Учебное пособие. – Томск: Изд. Том. Ун-та, 2004. – 440с.
Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. – М.: Высшая школа, 1976. –416с.
Матвеев А.Н. Молекулярная физика. – М.: Высшая школа, 1981. –400с.
Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1988. –463с
Матвеев А.Н. Оптика. – М.: Высшая школа, 1985. –351с.
Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 1989. –439с.
Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 1989. – Т.1-3. – с.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1983-1990. - Т.1-4. - с.
Яворский Б.М., Детлаф А.А. Курс физики.–М.: Высшая школа,1987-1989.–Т.1-3.– с.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1999. –542 с.
Айзенцон А.Е. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1996. – 327с.
Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. – М.: Наука, 1995.– с.
Иродов И.Е. Механика. Основные законы. − М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006. −
309 с.
Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. − М.: Лаборатория базовых
знаний, 2001. − 208 с.
Савельев И.В. Курс общей физики: В 5 кн.: кн. 1: учебное пособие для втузов. – М.:
ООО «Изд-во Астрель», 2004. – 336 с.
Иродов И.Е. Задачи по общей физике: учебное пособие.− СПб.: Изд-во «Лань», 2009. −
416 с.
Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике: учебное пособие для втузов.− М.: Изво физ.-мат. лит-ры, 2007.− 640 с.
8.6. Дополнительная литература:
Основная литература
1
2
3
4
5
6
7
Савельев И.В. Курс общей физики. – М.: Наука, 2008. – Т.1-3. – с.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 2009. - Т.1-4. - с.
Курс физики : учебное пособие / А. А. Детлаф, Б. М. Яворский. — 9-е изд., стер.. —
Москва: Академия, 2011. — 720 с.: ил.
Трофимова, Таисия Ивановна Курс физики [Электронный ресурс] : учебник в
электронном формате / Т. И. Трофимова. — 20-е изд., стер.. —
Матвеев А.Н. Оптика. – М.: Высшая школа, 2011. –416с.
Матвеев А.Н. Атомная физика. – М.: Высшая школа, 2011. –400с.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2011. –542 с.
Дополнительная литература:
1
2
3
Фейнмановские лекции по физике: пер. с англ. / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. —
М.: УРССЛиброком, 2011
Задачник по физике / А. Г. Чертов, А. А. Воробьев. — 8-е изд., перераб. и доп.. —
Москва: Физматлит, 2009. — 640 с.: ил.
Сборник задач по общему курсу физики : для студентов технических вузов / В. С.
Волькенштейн. — 3-е изд., испр. и доп.. — СПб.: Книжный мир, 2008. — 328 с.: ил.
№
/п
4
Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. Лабораторный практикум по изучению моделей
физических процессов на компьютере. − Томск. Изд-во ТПУ, 2011. −387 с.
Интернет- ресурсы: электронная библиотека ТПУ
Сайт кафедры
WebCT
Презентации в Power Point
Личные сайты преподавателей
8.7. ПЕРЕЧЕНЬ МЕТОДИЧЕСКИХ УКАЗАНИЙ И ПОСОБИЙ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Комплект методических указаний по лабораторным работам по разделу «Колебания и
волны». (Авторы Сивов Ю.А., Соколов О.В. и др.). Изд. ТПУ. Ротапринт.
Комплект методических указаний по лабораторным работам по разделу «Оптика».
(Авторы Назимова Н.А., Жданова Л.В., Григорук Л.В., Дырков В.А. и др.). Изд. ТПУ.
Ротапринт.
Комплект методических указаний по лабораторным работам по «Компьютерному
моделированию физических процессов». (Авторы Кравченко Н.С., Ревинская О.Г. и
др.). Изд. ТПУ. Ротапринт.
Комплект методических указаний по лабораторным работам по разделу «Атомная
физика». (Авторы Макиенко А.В., Вайсбурд Д.И. и др.). Изд. ТПУ. Ротапринт.
Комплект методических указаний по выполнению индивидуальных заданий по
разделу « Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика». (Авторы Кравченко
Н.С., Назимова Н.А. и др.). Изд. ТПУ. Ротапринт.
Конспекты лекций, методические указания к лабораторным работам, методические
указания к практическим занятиям, методические указания для организации
самостоятельной работы представлены на сайте кафедры ТиЭФ на портале ТПУ.
9. Материально-техническое обеспечение модуля (дисциплины)
Перечень оборудования учебных лабораторий кафедры ТиЭФ ФТИ
Дисциплина (модуль)
в соответствии с учебным
планом
Наименование оборудованных учебных кабинетов,
компьютерных классов, учебных лабораторий, объектов
для проведения практических занятий с перечнем
основного оборудования
Таблица 3.
Форма
владения,
пользования
Фактический
(собственность,
адрес учебных
оперативное
кабинетов
управление,
и объектов
аренда,
безвозмездное
пользование и
др.)
Дисциплины (модули):
4
1.Лабораторная работа Э-20а «Измерение
Физика
«Колебания и волны»
логарифмического декремента и добротности
колебательного контура.».
Колебательный контур
РС-осциллограф PCS500
Набор металлический стержней
Компьютер IBM PC C2,4
Кафедра
ТиЭФ.
Лаборатория
«Электричеств
ои
магнетизм»,
ауд. 216-3к
Оперативное
управление
п
в
д
2.Лабораторная работа: Э-24 «Изучение диаграммы
направленности рупорного излучателя и стоячих
электромагнитных волн».
Установка
«Изучение
диаграммы
направленности рупорного излучателя и
стоячих электромагнитных волн»
Генератор Г4-83
Миллиамперметр
3. Лабораторная работа: Э-25а «Определение
скорости звука, модуля Юнга резонансным
методом».
Прибор с испытуемыми стержнями
Измерительный блок
РС-осциллограф PCS500
Компьютер IBM PC C2,4
4. Лабораторная работа: КЭ-20 «Измерение
логарифмического декремента и добротности
колебательного контура».
Лабораторный макет «Колебательный
контур»
Набор стержней
Компьютер IBM PC AMD K6
5. Лабораторная работа: КЭ-25 «Определение
скорости звука, модуля Юнга резонансным
методом».
Лабораторный макет
с 3 металлическими стержнями
Измерительный блок БИ-02
Компьютер IBM PC AMD K6
6. Лабораторная работа: КЭ-33 «Изучение
вынужденных электромагнитных колебаний в
колебательном контуре».
Лабораторный макет «Колебательный
контур»
Измерительный блок БИ-02
Компьютер IBM PC AMD K6
7. Лабораторная работа: КЭ-34 «Резонанс токов».
Лабораторный макет «Резонанс токов»
Измерительный блок БИ-02
Компьютер IBM PC AMD K6
8. Лабораторная работа: К-01 «Дифракция света
на фазовой решетке, образованной стоячей
ультразвуковой волной».
Генератор ультразвуковых непрерывных
колебаний U100061
Испытательный сосуд U10008
Красный лазерный диод U10007
Зеленый лазерный диод U10009
Карманная рулетка U10073
Связующий гель для опытов XP999
5
9. Лабораторная работа: К-02 «Распространение
звука в твердых телах».
Ультразвуковой эхоскоп U10010
Ультразвуковые измерительные датчики
U10015
Комплект оборудования для исследования
продольных и поперечных волн U10020
Алюминиевый брусок U10022
Набор из 3 цилиндров U10026
Связующий гель для опытов с
ультразвуком XP999
Компьютер
Физика
«Оптика»
1. Лабораторная работа: «0-01 Определение
главных фокусных расстояний выпуклой и
вогнутой линз».
Оптическая скамья с экраном, линзами,
подсветкой, 2 экз.
Линзы 2 экз.
подсветка 2 экз.
2. Лабораторная работа: «0-02 Измерение
показателя преломления стекла с помощью
микроскопа». 2шт.
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
Лаборатория
«Оптика»
02 ауд.– 3к
Микроскоп с подсветкой 2 шт.МИК-МЕД-1
Набор стекла
3. Лабораторная работа: «0-03 Измерение
показателя преломления жидкостей с помощью
рефрактометра». 2 шт.
Рефрактометр 2 шт. РПЛ-3
Прибор 2 экз. ВУП-2М
4. Лабораторная работа:«0-04 Определение
зависимости показателя преломления призмы от
длины световой волны».
Гониометр с призмой
Ртутная лампа
5. Лабораторная работа: «0-04(2010г.) Определение
зависимости показателя преломления призмы от
длины световой волны»
1.Спектрометр-гониометр
2.Набор призм
6. Лабораторная работа: «0-06 Изучение дифракции
Фраунгофера на щели и нити».
Оптическая скамья с экраном
Лазер с блоком питания ГН-5
Револьверная головка
Диафрагма со щелью
Оптическая скамья с экраном
7. Лабораторная работа:
«0-07 Изучение спектра атома водорода и
определение постоянной Ридберга».
Монохроматор УМ-2
Лампы ртутная и водородная с блоками
питания
8. Лабораторная работа: «0-09 Интерферометр
Майкельсона».
Оперативное
управление
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
Лаборатория
«Оптика»
02 ауд.– 3к
Физика
«Оптика»
Физика
«Оптика»
Интерферометр Майкельсона
Вакуумная камера и вакуумный насос.
Гелево-неонный лазер.
9. Лабораторная работа: 0-11(новая) «Измерение
длины световой волны и угловой дисперсии
дифракционной решетки»
.Спектрометр-гониометр
.Набор дифракционных решеток
10. Лабораторная работа 0-12 «Градуирование
шкалы сахариметра и определение концентрации
раствора сахара».
Сахариметр СОК-1
Подсветка: лампа накаливания с матовым стеклом
и фильтром.
11. Лабораторная работа 0-14 «Определение
постоянной Стефана-Больцмана и постоянной
Планка при помощи оптического пирометра с
исчезающей нитью»
Пирометр Проминь-М1
Амперметр Э30
Вольтметр Д523
Прибор ВСШ-6
Прибор Б5-50
12.Лабораторная работа 0-15 «Изучение
фотоэлемента с внешним фотоэлектрическим
эффектом».
Оптическая скамья с фотоэлементом ЦГ-4
и лампой
Прибор вольтметр астатический
Прибор ВП
Микроамперметр М-109
13. Лабораторная работа 0-16 «Определение
скорости света».
Аналоговый
осциллограф.
ОХ863В
2*150MHZ
Оптическая скамья.
Стойка с основанием для отражательной
линзы.
Линза Френеля.
Прибор для измерения скорости света.
14. Лабораторная работа 0-18 «Изучение дифракции
света от одной и многих щелей».
Оптическая скамья с экраном
Лазер с блоком питания ЛГН-208А
Дифракционная решётка
Диафрагма с 1 и 2 щелями.
15.Лабораторная работа0-22 «Изучение
монохроматора УМ-2». 2 шт.
Монохроматор УМ-2
Лампа ртутная с блоком питания.
16.Лабораторная работа 0-25 «Изучение
интерференции света».
Оптическая скамья с экраном
Лазер с блоком питания ГН-5
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
Лаборатория
«Оптика»
02 ауд.– 3к
Физика
«Оптика»
Револьверная головка с двойными щелями
17. Лабораторная работа 0-26 «Изучение
поляризованного света»
Оптическая скамья с экраном 2шт.
Поворотным столиком СМ
Лазер ПП
Поляроид 2 шт.
Микроамперметр МУ-60
Фотоприёмник СТ-12
Лампа с блоком питания Р-26(1)
18. Лабораторная работа К0-06 «Изучение
дифракции света на периодических структурах».
(компьютеризованная)
Многоканальный анализатор спектральной
информации(МАСИ-2) с блоком питания
Полупроводниковый лазер
Персональный компьютер с ППИ-4
Samtron 55E
Дифракционный объект : диафрагма со
щелью.
19. Лабораторная работа 0-13 «Изучение поворота
плоскости поляризации оптически активными
веществами»
Поляриметр «Оптическая активность»
Градуированный цилиндр
Мерный стакан.
Электронные весы.
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
Лаборатория
«Оптика»
02 ауд.– 3к
20. Лабораторная работа КО-06а «Дифракция на
системах щелей» (демонстрационная
компьютеризованная)
Физика
«Оптика»
6
Физика
«Атомная физика»
1.Линейная камера на ПЗС CCD camera DC
2.Поляризационный фильтр
3.Гелево-неонный лазер
4.Диафрагмы со щелями
21. Лабораторная работа КО-07 «Линейные спектры
испускания» (демонстрационная
компьютеризованная)
1.Спектрофотометр цифровой.
2.Стойка с держателем для оптического
кабеля.
3.Источник питания для спектральных
трубок 2шт.
4.Набор спектральных трубок
5.Персональный компьютер с программным
обеспечением.
1. Лабораторная работа А--02 «Определение
потенциалов возбуждения атомов методом Франка
и Герца» 2экз.
Экспериментальная установка
Лампа-тиратрон
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
Лаборатория
«Оптика»
02 ауд.– 3к
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
« Атомная
физика»,
ауд. 03-3к
Оперативное
управление
2.Лабораторная работа А-04: «Статистика счета
электронов и фотонов, испускаемых
радиоактивными источниками малой
интенсивности»
Детектор счетчик Гейгера
Прибор статистика
Контейнер для источника излучения
3. Лабораторная работа А-04 комп.: «Статистика
счета электронов и фотонов, испускаемых
радиоактивными источниками малой
интенсивности» (компьютеризованная)
Прибор статистика
Детектор со счетчиком Гейгера
Источник бета-излучения Sz90
Источник гамма-излучения Co60
тип К-3А
Физика
«Атомная физика»
Источник питания счетчика БП 03.01
Компьютер
4. Лабораторная работа А-03: «Корпускулярные
свойства электромагнитного излучения. Опыт
Боте»
2 экз.
Установка со счетчиком импульсов
5. Лабораторная работа А-08:
«Оптические спектры поглощения твердых тел»
Экспериментальная установка СФ-16
Образцы
6. Лабораторная работа А-09:
«Определение энергии  частиц по пробегу в
воздухе».
Установка с детектором и подставкой для
источника α
Источник Рu238
7. Лабораторная работа А-10:
«Спектральные свойства фотоэффекта».
Монохроматор
Вольтметр
Источник
света
галогенная
лампа
накаливания ЛН
Блок питания с цифровым наноамперметром
8. Лабораторная работа А-11:
«Определение e/m методом магнетрона».
Экспериментальная установка
9. Лабораторная работа А-12:
«Наблюдение желтого дублета в спектре натрия.
Определение тонкой структуры».
Гониометр Г-5
Блок питания ЭПС-111
Натриевая лампа ДнаЕ-40
Ртутная лампа
Гониометр Г-5
10. Лабораторная работа А-17а:
««Дифракция на системах щелей.
Экспериментальная проверка соотношения
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
« Атомная
физика»,
ауд. 03-3к
Физика
«Атомная физика»
неопределенностей для фотона»
(компьютеризованная)
1.Линейная камера на ПЗС
2.Диодный лазер
3.Оптическая скамья.
4.Держатель для диафрагмы с регулируемой
щелью.
5.Персональный компьютер с программным
обеспечением. Celeron 2.4
11. Лабораторная работа А-05:
«Дифракция электронов» 2 экз.
Электронная дифракционная лампа
Держатель электровакуумных приборов
Источник питания высокого
напряжения 5 кВ
Набор безопасных соединительных
проводов
12. Лабораторная работа А-01:
«Опыт Резерфорда».
Экспериментальная установка
Мобильный персональный компьютер
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
« Атомная
физика»,
ауд. 03-3к
НР»Compag Presario CQ71-425ER»
SCNF00905QZ
Физика
«Атомная физика
13. Лабораторная работа А-06:
«Эффект Комптона».
Экспериментальная установка
Мобильный персональный компьютер
НР»Compag Presario CQ71-425ER
SCNF00905TJ
14. Лабораторная работа А-02а:
«Опыт Франка и Герца с ртутью»
(демонстрационная).
1.Трубка
Франка-Герца,
заполненная
ртутью, и нагревательная камера
2.Блок питания. ELWE 84 82130
3.Цифровой термометр, одноканальный
4.Никель-хром-никелевый
погружной
датчик типа K . Peat Tech 5110
5.Осциллограф ОХ 530, 300MHZ
6.Мультиметр Peat Tech 3340 Dum
7.Комплект проводов.
22. Лабораторная работа КО-17комп:
«Линейные спектры поглощения».
1.Спектрофотометр цифровой
2.Блок поглощения. SN 513
3.Персональный
компьютер
с
программным обеспечением. Celeron 2.4
Кафедра.
ТиЭФ ФТИ.
« Атомная
физика»,
ауд. 03-3к
7
Физика
Лабораторные работы:
1.Траектории сложения движений.
2.Поступательное движение тела.
3.Гармонический и ангармонический осцилляторы.
4.Фазовые портреты колебаний.
5.Анализ процессов сложения колебаний.
6.Эффект Доплера.
7.Электрический ток.
Компьютеры и локальная сеть
Учебнометодическое
и материально
техническое
обеспеч. лаб.
практ. по
направл.
«Компьютериз
ация курса
физики», ауд.
531-19 корп..
Оперативное
управление
Программа составлена на основе Стандарта ООП ТПУ в соответствии с
требованиями ФГОС по направлению и профилю подготовки
230100 – Информатика и вычислительная техника
010400 – Прикладная математика и информатика
230400 – Информационные системы и технологии
Авторы: Кравченко Н.С.
Рецензент: профессор каф. ТиЭФ ФТИ В.Ф. Пичугин
Программа одобрена на заседании кафедры ТиЭФ ФТИ
(протокол № _341___ от «__18_» ___09____ 20__11_ г.).