Механика - Учебно-методические комплексы

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
МЕХАНИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки:
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование
профиля подготовки: Математика физика
очной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
От 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине «Механика» для студентов направления подготовки 050100.62
(44.03.05) Педагогическое образование профиля подготовки Математика физика очной формы
обучения.
Автор(-ы): к.п.н., доцент Ермакова Е.В.
Объем 29 стр.
Должность
Заведующий
кафедрой физикоматематических
дисциплин и
профессиональнотехнологического
образования
Председатель УМС
филиала ТюмГУ в
г.Ишиме
Начальник ОИБО
ФИО
Мамонтова
Т.С.
Дата
согласования
Результат
согласования
Примечание
16.10.2014
Рекомендовано
к электронному
изданию
Протокол заседания
кафедры от 16.10.2014
№2
Протокол заседания
УМС от 11.11.2014
№3
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования
Ермакова Е.В.
МЕХАНИКА
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки:
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование;
профиля подготовки: Математика физика
очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Ермакова Е.В. Механика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для
студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование профиля
подготовки Математика физика очной формы обучения. Тюмень, 2014, 29 стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Механика
[электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел «Образовательная
деятельность», свободный.
Рекомендовано
к
изданию
кафедрой
физико-математических
дисциплин
и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала ТюмГУ в
г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент Мамонтова Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014.
© Ермакова Е.В., 2014.
Ф.И.О. автора
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
Пояснительная записка:
1.
1.1. Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цели освоения дисциплины «Механика» является формирование готовности использовать
знания о современной естественнонаучной картине мира в образовательной и профессиональной
деятельности.
Задачи освоения дисциплин
- ознакомление с основными направлениями развития физической науки;
- овладение понятийным аппаратом (экспериментальными фактами, понятиями, законами,
теориями, методами физической науки);
- развитие мышления и формирование умений самостоятельно приобретать и применять
знания, наблюдать и объяснять физические явления;
- формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих
способностей;
- раскрытие взаимосвязи физики и техники, показ ее применения в производстве и
человеческой деятельности, объяснение физических процессов, протекающих в природе;
- привитие умения самостоятельно пополнять свои знания, ориентироваться в научно–
информационном потоке.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Механика» относится к математическому и естественнонаучному циклу
дисциплин. Для освоения дисциплины «Механика» используются знания, умения, виды
деятельности и установки, сформированные в ходе изучения дисциплин «Естественнонаучная
картина мира». Данная дисциплина предлагается для усвоения во 4 семестре.
Таблица 1
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
п/п
1.
2.
3.
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Методика обучения и
воспитания физике
Основы теоретической
физике
Подготовка учащихся к
ЕГЭ по физике
Темы
дисциплины
необходимые
для
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
изучения
4
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4).
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучение дисциплины студент должен:
знать:
- основные физические понятия, законы, теории и методы исследований;
- место физики в системе естественных, технических наук и ее основных отраслей
применения.
уметь:
- применять физические закономерности к решению производственных, технологических
задач;
- пользоваться основными физическими приборами;
- устанавливать связь физики с другими техническими дисциплинами
владеть:
 - системой знаний о фундаментальных физических законах и теориях, физической
сущности явлений и процессов в природе и технике;
 системой знаний по организации и постановке физического эксперимента, обладает
способностью теоретического анализа результатов наблюдений и экспериментов;
 знанием принципиальных схем проведения конкретных экспериментов,
экспериментальных устройств и установок, компьютерной обработки результатов измерений.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр 4 Форма промежуточной аттестации - экзамен. Общая трудоемкость дисциплины
составляет 7 зачетных единицы, 252 академических часа, из них 100 часов, выделенных на
контактную работу с преподавателем, 116 часов, выделенных на самостоятельную работу.
Таблица 2
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная
работа
(всего):
Общая трудоемкость зач. ед.
час
Вид
промежуточной
аттестации (зачет, экзамен)
Всего
часов
136
100
1
2
3
Семестры
4
5
6
136
100
34
36
34
36
30
30
116
116
7
252
экз
7
252
экз
7
8
9
10
3. Тематический план
Тема
недели
семестр
а
Таблица 3
№
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
Итого
часов
по
Из них в
интерак
тивной
Итого
количес
тво
2
1.1. Кинематика
материальной
точки
3
4
1-3
6
Всего
5
6
Модуль 1
6
форме, в
часах
баллов
7
8
9
10
Самостоятельная
работа*
Лабораторные
занятия*
Семинарские
(практические)
занятия*
Лекции *
1
теме
6
6
20
38
4
30
6
6
20
38
4
30
Модуль 2
2.1. Динамика.
Динамика
вращательного
движения.
2.2. Работа. Законы
сохранения.
4-5
8
8
8
26
50
2
10
6-10
8
10
8
20
46
8
20
16
18
16
46
96
10
0-30
Всего
Модуль 3
3.1. Колебания и волны
3.2. Элементы
специальной
теории
относительности
11-17
Всего
Итого (часов,
баллов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
форме
6
6
6
6
8
20
30
40
42
8
20
20
12
34
13
36
8
30
50
116
82
252
8
22
0-40
0-100
8
14
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
другие формы
Инфор
мации
онные
систем
ыи
техноло
гии
электронные
практикумы
комплексные
ситуационные
задания
Технические
формы
контроля
программы
компьютерного
тестирования
практические
задания
Решение задач
тест
контрольная
работа
Письменные работы
лабораторная
работа
ответ на
семинаре
собеседование
коллоквиумы
Устный
опрос
Итого количество баллов
Таблица 4
№ Темы
Модуль 1
Кинематика
материальной точки
10
5
5
2
3
5
30
Всего
10
5
5
2
3
5
30
Модуль 2
Динамика. Динамика
вращательного
движения.
Работа. Законы
сохранения.
4
7
Всего
3
7
4
3
6
10
10
20
16
30
Модуль 3
Колебания и
волны
5
10
Элементы
специальной теории
относительности
Всего
Итого
5
20
20
10
5
10
10
22
20
20
20
5
11
6
16
5
40
100
4. Содержание дисциплины
Введение. Предмет и методы механики. Краткий исторический обзор развития механики.
Кинематика материальной точки. Движение. Относительность движения. Пространство
и время. Система отсчета. Материальная точка. Радиус–вектор, векторы перемещения, скорости,
ускорения. Закон движения, траектории и пройденного пути. Принцип независимости движений.
Равномерное и равноускоренное прямолинейное движения. Движение по окружности.
Связь линейных и угловых кинематических величин. Колебательное движение. Гармонические
колебания. Сложение колебаний. Метод векторных диаграмм.
Динамика материальной точки. Инерция. Первый закон Ньютона. Инерциальные
системы отсчета. Взаимодействие тел. Масса, импульс, момент импульса материальной точки.
Сила, момент силы. Второй закон Ньютона. Принцип независимости действия сил. Силы в
природе. Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.
Всемирное тяготение. Движение планет. Законы Кеплера. Закон тяготения Ньютона.
Измерение постоянной тяготения. Тяжелая и инертная масса.
Напряженность и потенциал поля тяготения. Космические скорости.
Работа. Мощность. Кинетическая и потенциальная энергии. Связь между силой и
потенциальной энергией. Границы применимости механики Ньютона.
Динамика системы материальных точек. Законы сохранения. Система материальных
точек. Силы внешние и внутренние. Замкнутая система. Второй закон Ньютона для системы
материальных точек. Центр масс и его движение. Закон сохранения импульса и момента импульса.
Реактивное движение.
Энергия системы материальных точек. Закон сохранения энергии в консервативной
системе. Применение законов сохранения к анализу упругого и неупругого ударов.
Силы инерции в прямолинейно движущейся и равномерно вращающейся НИСО.
Проявление сил инерции на земле. Зависимость веса тела от широты места. Маятник Фуко.
Механика твердого тела. Поступательное и вращательное движение твердого тела.
Абсолютно твердое тело. Понятие о степенях свободы и связях. Пара сил, момент пары сил.
Момент инерции. Момент импульса твердого тела. Теорема Штейнера. Второй закон Ньютона для
движения абсолютно твердого тела.
Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Закон сохранения момента импульса
твердого тела. Условие равновесия твердого тела. Виды равновесия.
Механика упругих тел. Упругие свойства твердых тел. Виды упругих деформаций. Закон
Гука. Пределы упругости и прочности. Потенциальная энергия упруго деформированного тела.
Сухое трение. Трение покоя и трение скольжения. Трение качения.
Механика жидкостей и газов. Распределение давления в покоящихся жидкостях и газах.
Закон Паскаля. Сила Архимеда. Условия плавания тел. Движение в жидкостях и газах.
Идеальная жидкость. Уравнение непрерывности струи. Уравнение Бернулли. Формула
Торричелли. Реакция вытекающей струи.
Движение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное движение. Движение тел в
жидкости: сила лобового сопротивления и подъемная сила. Жидкое трение.
Колебания и волны. Упругие и квазиупругие силы. Уравнения движения простейших
механических колебательных систем без трения. Энергия колебательной системы.
Затухающие колебания. Уравнение движения. Коэффициент затухания, логарифмический
декремент, добротность.
Вынужденные колебания. Резонанс. Понятие об автоколебаниях.
Распространение колебаний в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Энергия
бегущей волны. Поток энергии. Вектор Умова. Интенсивность волны. Интерференция волн.
Стоячие волны.
Природа звука. Источники и приемники звука. Голосовой и слуховой аппараты человека.
Объективные и субъективные характеристики звука. Ультразвук и инфразвук.
Элементы специальной теории относительности (СТО). Постулаты СТО.
Относительность одновременности. Преобразования Лоренца. Относительность отрезков длины и
промежутков времени. Релятивистский закон преобразования скоростей. Релятивистская форма
второго закона Ньютона. Связь массы и энергии. Законы сохранения энергии и импульса в СТО.
6. Планы семинарских занятий.
Планы практических занятий
(вариативный комплекс)
Практическое занятие № 1
Материя. Движение. Пространство. Время. Способы описания механического движения.
Система физических величин
Цели занятия:
Повторить и уточнить содержание понятий – категорий: материя, движение, пространство,
время.
Повторить способы описания механического движения. На конкретных примерах показать
связь между ними.
Раскрыть принцип построения системы физических величин.
Вопросы теории:
1. Материя. Виды материи. Структурные формы вещества. Виды полей изучаемых в курсе
физики.
2. Движение – форма существования материи. Виды движения материи. Физическая форма
движения материи, ее виды.
3. Пространство и время – формы существования движущейся материи. 4. Свойства
пространства и времени.
5. Механическое движение. Способы описания механического движения. Связь между
ними.
6. Международная система физических величин. Принцип ее построения.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 2
Кинематика материальной точки. Основные кинематические понятия
Цели занятия:
Повторение, уточнение содержания основных кинематических понятий; формирование у
студентов умения применять кинематические знания в решении задач.
Вопросы теории:
1. Понятия: механическое движение, материальная точка, траектория движения, система
отсчета. Уравнение движения материальной точки. Уравнение траектории.
2. Понятия: перемещение и пройденный путь.
3. Скорость механического движения, ее физический смысл.
4. Содержание понятия «ускорение». Ускорение в прямолинейном и криволинейном
движении.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 3
Прямолинейное равномерное и равнопеременное движение
Цели занятия:
Повторение и обобщение знаний о прямолинейном движении
Формирование у студентов умения решать задачи.
Вопросы теории:
1. Прямолинейное равномерное движение.
2. Прямолинейное равнопеременное движение.
3. Свободное падение тел в поле тяжести Земли.
4. Графическое представление законов прямолинейного движения.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 4
Криволинейное движение
Цели занятия:
Повторить основные знания о криволинейном движении; научить студентов
применять теоретические знания к решению задач по теме «Движение тела, брошенного
горизонтально; под углом к горизонту».
Вопросы теории:
1. Движение тела, брошенного горизонтально.
2. Движение тела, брошенного под углом к горизонту.
3. Равномерное движение тела по окружности.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 5
Вращательное движение
Цели занятия:
Повторить и углубить содержание основных понятий и закономерностей вращательного
движения, научить пользоваться данными знаниями при решении задач.
Вопросы теории:
1. Вращательное движение (определение, отличительные признаки, примеры тел,
совершающих данное движение). Виды вращательного движения.
2. Основные кинематические характеристики вращательного движения. Единицы их
измерения.
3. Связь угловых величин с линейными.
4. Уравнения вращательного движения.
5. Угловая скорость, угловое ускорение как векторные величины.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 6
Колебательное движение. Сложение колебаний
Цели занятия:
Проверить усвоение студентами основных кинематических величин колебательного
движения (смещение, скорость, ускорение, период, частота, фаза, амплитуда).
Сформировать умение применять знания о колебательном движении к решению
конкретных задач.
Вопросы теории:
1. Гармонические колебания. Величины, характеризующие гармонические колебания.
2. Уравнения смещения, скорости, ускорения, графическое представление зависимости x =
x(t) V =V(t) a = a(t) Векторная диаграмма.
3. Сложение колебаний одного направления.
4. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
5. Понятие о спектральном гармоническом анализе.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 7-8
Основные понятия динамики. Законы Ньютона
Цели занятия:
Повторить и углублять содержание понятий (взаимодействие, сила, масса, импульс тела,
инерциальная система отсчета), законов Ньютона, показать на конкретных примерах методику
решения задач по теме «Динамика»
Вопросы теории:
1. Взаимодействие тел в природе. Виды взаимодействия.
2. Сила – мера взаимодействия тел. Виды сил.
3. Первый закон Ньютона.
4. Масса тела. Масса – мера инертных и гравитационных свойств тела.
5. Второй закон Ньютона.
6. Импульс тела.
7. Третий закон Ньютона.
8. Границы применимости законов Ньютона.
9. Что такое инерция? Приведите примеры проявления инерции в бытовых явлениях и
технике.
10. Какие системы отсчета называются инерциальными и неинерциальными? Приведите
примеры.
11. Дать определение силы, массы. Какие характерные свойства этих физических величин?
Каковы методы их измерения? В каких единицах они измеряются?
12. Дать определение или ввести понятие, сформулировать закон:
- абсолютно твердого тела;
- деформации;
- абсолютной деформации; относительной деформации;
- силы упругости; коэффициент жесткости;
- закон Гука;
- силы трения (виды сил трения); коэффициент трения;
- веса тела; невесомости; перегрузки.
13. Дать основные характеристики сил – направление, точка приложения, числовые значения (упругости, всемирного тяготения, тяжести, реакции опоры, трения, веса тела).
14. Знать формулы:
- второго и третьего закона Ньютона;
- закона Гука;
- закона трения (закона Амонтона – Кулона);
- веса тела (находящегося в покое и движущегося с ускорением);
Практический блок: решение задач в аудитории
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 9
Импульс тела. Закон сохранения импульса
Цели занятия:
Повторить и углубить знания студентов о понятии «импульс тела» и «закон сохранения
импульса»
Вопросы теории:
1. Механическая система. Силы внешние, внутренние. Центр масс. Импульс системы.
Основное уравнение динамики движения механической системы.
2. Закон сохранения импульса механической системы. Граница применимости закона.
3. Движение тела переменной массы. Реактивная сила. Уравнение Мещерского. Формула
Циолковского.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 10-13
Работа. Мощность. Энергия. Закон сохранения энергии
Цель: изучить теоретический материал; научиться использовать эти знания для решения
практических задач.
Вопросы теории:
1. Дать определения механической работы, мощности. В каких единицах они измеряются?
2. Как определяется работа: а) если перемещение тела происходит по направлению силы?
б) когда перемещение тела составляет угол с направлением силы? Когда сила, действующая на
тело, не производит работы при его перемещении?
3. Дать определение: кинетической энергии, потенциальной энергии. Сформулировать
терему о кинетической энергии.
4. Выведите выражения для а) кинетической энергии материальной точки; б)
потенциальной энергии тела, поднятого над землей; в) потенциальной энергии упруго
деформированного тела.
5. Сформулируйте закон сохранения и превращения механической энергии.
6. Какие силы называются внешними, внутренними? Какие системы называются
замкнутыми? Что называется импульсом тела, импульсом силы? Какой удар называется
абсолютно упругим? абсолютно неупругим?
7. Сформулируйте закон сохранения импульса. Приведите примеры проявления закона
сохранения импульса в природе и технике.
8. Знать формулы:
- механической работы;
- мощности;
- кинетической энергии;
- потенциальной энергии взаимодействия;
- потенциальной энергии упруго деформированного тела;
- импульса тела;
- импульса силы;
- закона сохранения импульса.
- связь работы с потенциальной и кинетической энергией.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 14
Динамика твердого тела
Цели занятия:
Повторить и углубить знания об основных динамических понятиях темы; сформировать
умения применять теоретические знания к решению физических задач.
Вопросы теории:
1. Твердое тело. Абсолютно твердое тело. Степени свободы и связи.
2. Момент силы. Пара сил. Момент пары.
3. Момент инерции. Теорема Штейнера.
4. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Условия
равновесия твердого тела в сложном движении.
5. Работа силы при вращении твердого тела.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 15
Элементы теории относительности
Цели занятия:
Повторить и обобщить знания студентов по теме «Элементы специальной теории
относительности».
Формировать знания в решении задач.
Вопросы теории:
1. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности.
2. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца.
3. Кинематические следствия СТО.
4. Понятия массы, импульса тела в СТО.
5. Основной закон релятивисткой динамики материальной точки.
6. Понятие энергия в СТО. Закон взаимосвязи массы и энергии. Дефект массы.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
Практическое занятие № 16
Механика жидкостей и газов
Цели занятия:
Проверка усвоения студентами основного содержания темы;
Подведение итога самостоятельной работы студентов.
Вопросы теории:
1. Давление в жидкости и газе. Закон Паскаля. Гидростатическое давление.
2. Уравнение неразрывности.
3. Уравнение Бернулли. Следствия из него.
4. Внутреннее трение (вязкость). Режимы течения жидкостей.
5. Коэффициент вязкости. Методы определения коэффициента вязкости.
6. Движение тел в жидкостях и газах. Сила сопротивления. Подъемная сила.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
7. Темы лабораторных работ (Лабораторный практикум)
1. Введение в практикум, измерение физических величин, погрешности, графическая
обработка результатов измерений. Выполнение работы и оформление отчета.
2. Система единиц. Измерение линейных и угловых величин, взвешивание.
3. Изучение законов падения на машине Атвуда.
4. Изучение движения маятника Максвелла.
5. Изучение движения по наклонной плоскости.
6. Изучение принципа действия рычагов.
7. Определение коэффициента трения
8. Определение коэффициента трения качения
9. Определение модуля Юнга из растяжения.
10.Проверка законов колебательного движения математического маятника и определение
ускорения силы тяжести с помощью математического маятника.
11.Определение момента инерции велосипедного колеса.
12.Проверка закона вращения твердого тела на маятнике Обербека.
13.Определение ускорения силы тяжести при помощи оборотного маятника.
14.Изучение затухающих колебаний.
15.Изучение эллипсоида (геометрии массы) твердых тел.
16.Исследование столкновений шаров.
17.Определение скорости звука в воздухе методом резонанса.
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены.
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов
Таблица5
№
Модули и темы
1
2
обязательные
Виды СРС
дополнительные
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
3
4
5
6
7
Решение задач
(исторических)
1-3
38
30
38
30
4-5
50
10
6-10
46
20
96
30
Модуль 1
1.1
Кинематика
материальной
точки
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Всего
Модуль 2
2.1.
2.2.
Динамика.
Динамика
вращательного
движения.
Работа. Законы
сохранения.
Всего
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Решение задач
Модуль 3
3.1.
Колебания и
Решение задач
40
20
Элементы
специальной
теории
относительности
42
20
Всего
Итого
82
116
40
100
волны
3.2.
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
11-17
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные
Код
компетенции
компетенции
ОК-6
Виды аттестации
Текущая (по
дисциплине)
Промежуточная (по
дисциплине)
4семестр
Механика
+
ФОС
УФ-2
УФ-7
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ПФ-7
УФ-13
ПФ- 13
+
+
+
+
+
+
Код
компетенции
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их
формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
Повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Виды
занятий
(лекции,
семинар
ские,
практические,
лабораторные
)
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
ОК-4
Знает:
- роль физики в
развитии научной
мысли.
Умеет:
- ориентироваться в
информационном
потоке, использовать
рациональные
способы решения
физических задач
Владеет:
- навыком работы с
информацией в
глобальных
компьютерных сетях.
Знает:
- основные
положения физики и
развитие физических
теорий
Умеет:
- корректно выражать
и аргументировано
обосновывать
имеющиеся знания.
Владеет:
- навыками работы со
всевозможными
источниками
информации;
- пониманием
движущей силы и
закономерностей
исторического
процесса, места
человека в
историческом
процессе.
Знает:
- научные основы
предмета физики.
Умеет:
- решать физические
задачи разного
уровня сложности
Владеет:
- навыками
представления
результатов своего
исследования по
истории развития
физики в устной и
письменной форме.
Лекции
Семинарские
занятия
Собеседование
Реферат
Контрольная
работа
Творческие
работы
Выполнение
заданий
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования
компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Входной контроль (контрольная работа) – ПФ-6
Текущий контроль (ПФ-6)
Варианты контрольных работ
Контрольная работа № 1
Вариант 1
1. Зависимость пройденного пути от времени задается уравнением S  6t 3  4t 2  9t  8 .
Найти скорость и ускорение через 3 с после начала движения.
2. Автомобиль первую половину пути движется со скоростью 57 км/ч, вторую половину
пути - со скоростью 78 км/ч. Найдите среднюю скорость движения автомобиля.
3. Тело первую половину времени движется со скоростью на 10 км/ч больше, чем скорость
на второй половине всего времени движения. Средняя скорость движения тела на всем пути 110
км/ч. Найти скорость тела за каждую половину времени.
4. Двигаясь из состояния покоя, тело за 8-ую секунду прошло путь 50 м. Найти путь,
пройденный телом за 10-ую секунду, считая движение равноускоренным.
5. Лыжник спускается с горы длиной 180 м. Сколько времени займет спуск, если
ускорение лыжника равно 0,5 м/с2, а начальная скорость 4 м/с?
6. Тело падает с высоты 80 м с начальной нулевой скоростью. Какой путь пройдет тело за
первые 2 с своего движения?
7. Диск, брошенный под углом 450 к горизонту, достиг наивысшей высоты 15 м. Какова
дальность полета диска?
8. Камень брошен горизонтально. Через 3 с его скорость оказалась направленной под
углом 45o к горизонту. Найдите модуль начальной скорости и скорости тела спустя 3 с.
9. Вал начинает вращаться и в первые 10 с совершает 50 оборотов. Считая вращение вала
равноускоренным, определить угловое ускорение и конечную угловую скорость.
Контрольная работа № 2
1. По наклонной плоскости длиной 12 м и с углом наклона 300 соскальзывает тело. Какова
продолжительность движения тела по наклонной плоскости, если коэффициент трения 0,1?
2. На краю горизонтально расположенного стола укреплен неподвижный блок. Грузы
одинаковой массы 2 кг перекинуты через него. Определить ускорение, с которым движется
система и силу натяжения нити, если коэффициент трения одного из грузов о плоскость 0,1.
3. Какую скорость должен иметь искусственный спутник, чтобы обращаться по круговой
орбите на высоте 600 км над поверхностью Земли? Каков период его обращения? Радиус Земли
6400 км.
4. Пушка, стоящая на гладкой горизонтальной площадке, стреляет под углом б=30 0 к
горизонту. Масса снаряда m=20 кг, его начальная скорость =200 м/с. Какую скорость u
приобретает пушка при выстреле, если ее масса М = 500 кг?
5. Тело брошено вертикально вверх со скоростью 0=16 м/с. На какой высоте h
кинетическая энергия тела равна его потенциальной энергии?
6. Тело массой 2 кг движется навстречу второму телу массой 1,5 кг и неупруго соударяется
с ним. Скорости тел непосредственно перед ударом были 1 м/c и 2 м/с. Какое время будут
двигаться эти тела после удара, если коэффициент трения 0,05?
Контрольная работа (домашняя) - ПФ- 6
Домашняя контрольная работа (пример одного из вариантов)
Вопросы к коллоквиуму (УФ-2)
1. Предмет и методы физики. Роль физики в познании окружающего мира и
формировании естественно – научной картины мира. Исторический обзор развития механики.
2. Основные понятия кинематики материальной точки (движение, пространство, время,
система отсчета, материальная точка, радиус- вектор).
3. Понятие перемещение, скорость и ускорение. Законы движения, траектория,
пройденный путь. Принцип независимости движений.
4. Равномерное и равноускоренное прямолинейное движение.
5. Движение по окружности. Линейные и угловые кинематические величины, связь
между ними.
6. Инерция. Первый закон Ньютона. Инерциальная система отсчета.
7. Взаимодействие тел. Сила, момент силы. Принцип независимости действия сил.
8. Масса. Импульс, момент импульса материальной точки.
9. Второй закон Ньютона. Силы в природе. Третий закон Ньютона. Принцип
относительности Галилея.
Текущий контроль – подготовка сообщений (ПФ-10)
1. Время и его измерение.
2. Материя и движение.
3. Пространство и время – формы существования материи.
4. Использование приемов сравнения и аналогии при изучении кинематики различных
видов механического движения. Способы определения ускорения свободного падения.
5. Взаимодействие тел в природе. Сила.
6. Масса тела и ее измерение.
7. Сила трения.
8. История открытия законов Ньютона.
9. История открытия закона тяготения.
10. Механические свойства твердых тел.
11. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
12. Закон сохранения энергии в механике.
13. Основные понятия и законы в специальной теории относительности.
14. Поле тяготения и космические скорости.
15. Ультразвук и его применение.
16. Рычаги в природе и технике.
17. Приливы и отливы на службе человека.
18. Физика космических скоростей.
19. Движение крови в кровеносной системе.
20. Механические колебания и их роль в технике.
21. Вибрации, их влияние на человека.
22. Шумы и экология шума
23. Эхо в жизни животных и людей.
24. Ультразвук в живой природе.
25. Ультразвук и инфразвук, их применение.
Вопросы к экзамену(УФ-13, ПФ-13)
1.
Энергия. Работа. Мощность. Кинетическая энергия.
2.
Потенциальная энергия. Связь между силой и потенциальной энергией.
3.
Система материальных точек. Силы внешние и внутренние. Замкнутая система.
Второй закон Ньютона для системы материальных точек.
4.
Импульс тела. Закон сохранения импульса. Реактивное движение. Движение тел с
переменной массой (самостоятельно).
5.
Энергия системы материальных точек. Закон сохранения энергии в консервативных
системах.
6.
Вращательное движение. Момент инерции. Моменты инерции тел правильной
геометрической формы (один с выводом).
7.
Теорема Штейнера. Момент силы. Основное уравнение динамики вращательного
движения.
8.
Кинетическая энергия вращающегося тела.
9.
Момент импульса твердого тела. Закон сохранения момента импульса твердого тела.
10. Сила упругости. Виды деформации. Закон Гука. Пределы упругости и прочности.
Потенциальная энергия упруго деформированного тела.
11. Законы Кеплера. Закон тяготения Ньютона. Постоянная тяготения и ее измерение.
Тяжелая и инертная массы. Космические скорости.
12. Трение. Силы трения.
13. Механика жидкостей и газов. Движение в жидкостях и газах. Гидростатическое
давление. Закон Паскаля. Сила Архимеда. Условия плавания тел.
14. Идеальная жидкость. Уравнение неразрывности струи. Закон движения для идеальной
жидкости.
15. Уравнение Бернулли. Формула Торричелли. Реакция вытекающей струи.
16. Движение вязкой жидкости. Режимы течения. Движение тел в жидкости. Жидкое
трение.
17. Колебательное движение. Гармонические колебания, величины характеризующие его.
Методы векторных диаграмм.
18. Колебательное движение. Упругие и квазиупругие силы. Уравнение движения
простейших механических колебательных систем без трения. Энергия колебательной системы.
19. Сложение колебаний: а) направленных вдоль одной прямой, б) взаимно
перпендикулярных колебаний.
20. Затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент,
добротность.
21. Вынужденные колебания. Резонанс. Понятие об автоколебаниях.
22. Волновое движение. Вид волны. Скорость звука. Уравнение волны.
23. Энергия бегущей волны. Поток энергии. Вектор Умова. Интенсивность.
Интерференция волн. Стоячие волны.
24.
Звук. Источники и приемники звука. Объективные и субъективные характеристики
25.
26.
27.
28.
29.
30.
31.
Эффект Доплера в акустике. Ультразвук и инфразвук.
Сила инерции в прямолинейно движущейся НИСО. Проявление их на земле.
Сила инерции в равномерно вращающейся НИСО, проявление их на земле.
Постулаты СТО. Относительность одновременности. Преобразования Лоренца.
Кинематические следствия СТО.
Релятивистская форма второго закона Ньютона. Масса в СТО.
Связь массы и энергии. Законы сохранения импульса и энергии в СТО.
звука.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций.
Шкала перевода баллов в оценки
Балл
Отметка
< 61
Неудовлетворительно
61 - 75
Удовлетворительно
76 - 90
Хорошо
91 - 100
Отлично
Студент, набравший по дисциплине менее 35 баллов, к экзамену не допускается. Студент,
не допущенный к сдаче, сдаёт текущие формы контроля в соответствии с установленным
графиком и набирают пороговое значение баллов. Студентам, не набравшим в семестре
необходимого количества баллов по уважительной причине (болезнь, участие в соревнованиях,
стажировка и др.), устанавливаются индивидуальные сроки сдачи.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины используются следующие технологии обучения:
- технология деятельностного подхода
- технология проблемного обучения
- технология дифференцированного обучения
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1. Основная литература:
Основная:
1. Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М.: Высшая школа, 2010. – 62 экз
2. Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Академия, 2006. – 19 экз.
62 экз.
19 экз.
12.2 Дополнительная литература:
Дополнительная:
1.
Грабовский, Р.И. Курс физики/ Р.И.
http://vk.com/doc41508733_260033087
2. Механика - http://phyzika.ru/mehanika.html
Грабовский
–
С-Пб.:Лань,
2008.
–
Эл. ресурс
Эл. ресурс
12.3 Интернет-ресурсы:
№
Наименование
электроннобиблиотечной системы
(ЭБС)
Принадлежн
ость
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
договора на
использование
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
Сторонняя
http://biblioclub.r
u
подписка ТюмГУ
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
Сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
3.
Универсальная справочно- Сторонняя
информационная
полнотекстовая база
данных “East View” ООО
«ИВИС»
http://dlib.eastvie
w.com/
ООО "ИВИС".
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
http://diss.rsl.ru/?l подписка ТюмГУ (1
ang=ru
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
Сторонняя
5.
Межвузовская
электронная библиотека
(МЭБ)
Корпоративн
ая
http://icdlib.nspu.
ru/
6.
Автоматизированная
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21) (Электронный
каталог)
библиографическая база
данных
Сторонняя
локальная сеть
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
государственный
педагогический
университет»
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМ-СИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034 от
20.09.2007 г., бессрочно
13. Перечень информационных технологий, используемых при осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Пакет программ Microsoft Office.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Для обеспечения освоения данной дисциплины имеются: оборудованные лекционные
аудитории: технические средства обучения (электронные доски, компьютеры, программное
обеспечение); лаборатории.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Студенту следует помнить, что дисциплина «Механика» предусматривает обязательное
посещение студентом практических занятий. Она реализуется через систему аудиторных и
домашних работ, входных и итоговых контрольных работ, систему заданий.
Самостоятельная работа студентов заключается в изучении ряда теоретических вопросов, в
выполнении домашних заданий с целью подготовки к практическим занятиям. Контроль над
самостоятельной работой студентов и проверка их знаний проводится в виде индивидуальной
беседы, контрольных работ, отчетов по работам практических занятий. Итоговый контроль знаний
и умений осуществляется в ходе экзамена.
При подготовке к семинарским занятиям рекомендуется пользоваться специально
разработанными планами.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201
учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
Заведующий кафедрой
/
/
Подпись
Ф.И.О.
« »
201 г.