Севастопольская морская академия Кафедра «Фундаментальных дисциплин» Утверждаю

Севастопольская морская академия
Кафедра «Фундаментальных дисциплин»
Утверждаю
Первый проректор
________________________
« ____ » ____________ 2014 г.
Рабочая программа
по учебной дисциплине
«Физика»
для направления/специальности
26.05.07 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
Дневной формы обучения
Севастополь-2014 г.
2
Программа учебной дисциплины разработана на основе ФГОС по специальностям
26.05.07 Эксплуатация судового электрооборудования и средств автоматики
Рабочую программу по учебной дисциплине «Физика» составила старший преподаватель
кафедры «Фундаментальных дисциплин» Захарченко Ольга Ильинична.
Рабочая программа учебной дисциплины рассмотрена и утверждена на заседании
кафедры «Фундаментальных дисциплин» «08» августа 2014 г., протокол № 1 .
Заведующий кафедрой «Фундаментальных дисциплин»
доктор технических наук, профессор Рудов Ю.М.
3
1. Цель изучения дисциплины
Целью изучения дисциплины «Физика» является создание у студентов основ
широкой теоретической подготовки в области физики, позволяющей ориентироваться в потоке
научной и технической информации и обеспечивающей им возможность использования
физических принципов в тех областях техники, в которых они специализируются.
Основными задачами курса физики являются:
-формирование у студентов основ научного мышления и современного
естественнонаучного мировоззрения; понимания границ применимости физических понятий,
законов, теорий и умения оценивать степень достоверности результатов, полученных с
помощью экспериментальных или математических методов;
-изучение наиболее общих закономерностей явлений природы с позиций современной физики;
-выработка у студентов приемов и навыков решения конкретных задач из разных
областей физики, помогающих им в дальнейшем решать профессиональные задачи;
-ознакомление студентов с современной научной аппаратурой и выработка у них
начальных навыков проведения экспериментальных научных исследований
различных физических явлений и оценки погрешностей измерений.
-демонстрация тесной взаимосвязи физики и техники; подготовка базы для
восприятия дисциплин профессионального цикла.
Дать студентам теоретическую подготовку и практические навыки по физике для успешного
усвоения фундаментальных, общетехнических и специальных дисциплин учебного плана, а
также для возможности изучения специальной литературы, в случае необходимости
самостоятельного углубления математических знаний после окончания ВУЗа. Развить
логическое мышление студентов, привить потребность теоретического обоснования различных
явлений.
2. Место дисциплины в структуре ООП
Дисциплина «Физика» является дисциплиной базовой части математического и
естественнонаучного цикла ФГОС ВПО по специальностям 26.05.05, 26.05.06, 26.05.07.
Специальная подготовка для освоения данной дисциплины требуется в объеме
среднего (полного) общего образования.
В процессе ее изучения используются также базовые знания студентов, получаемые ими при
изучении дисциплины «Математика».
В свою очередь, «Физика» обеспечивает базовый уровень изучения материала последующих
дисциплин профессионального цикла: «Безопасность жизнедеятельности», «Механика»,
«Общая электротехника и электроника», «Материаловедение и технология конструкционных
материалов», «Метрология, стандартизация и сертификация наводном транспорте», «Тория и
устройство судна», «Навигация и лоция», «Безопасность судоходства», «Технические средства
судовождения», «Гидрометеорологическое обеспечение судовождения», «Радиосвязь и
телекоммуникации», «Энергетические установки и электрооборудование судов», а также все
виды практик, научно-исследовательскую работу и подготовку выпускной квалификационной
работы к итоговой государственной аттестации
.
3. Требования к результатам освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
Знать:
фундаментальные разделы физики, законы Ньютона и законы сохранения, элементы общей
теории относительности, движение тела по заданной траектории
(понятие скорости, линейного и углового ускорения, количества движения); элементы
механики жидкостей, законы термодинамики, статистические распределения, процессы
переноса в газах, уравнения состояния реального газа;
законы электростатики, понятие постоянного и переменного тока и электрической цепи,
природу магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле, законы электромагнитной
индукции, уравнения Максвелла; волновые процессы, геометрическую и волновую оптику;
4
физику контактных явлений, строение ядра, гравитационное поле Земли; основные понятия и
методы фундаментальных разделов математики, необходимые для освоения инженерных
дисциплин; способы построения математических моделей простейших систем и процессов в
естествознании и технике;
Уметь: решать типовые задачи по основным разделам курса физики на основе методов
математического анализа, использовать физические законы при анализе и решении проблем
профессиональной деятельности;
Владеть: методами проведения физических измерений и корректной оценки
погрешностей; основными приемами обработки экспериментальных данных.
Код
ОК - 1
ОК - 2
ОК - 3
ОК - 4
ОК - 12
ПК - 1
ПК-2
ПК - 3
ПК - 4
ПК-16
ПК-22
ПК-30
Наименование результата обучения
способностью к переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей,
самообразованию и постоянному совершенствованию в профессиональной,
интеллектуальной, культурной и нравственной деятельности
пониманием сущности и социальной значимости своей будущей профессии,
проявлением к ней устойчивого интереса, высокой мотивацией к работе
владением математической и естественнонаучной культурой как частью
профессиональной и общечеловеческой культуры
умением быть гибким, готовым адаптироваться к изменяющимся ситуациям,
способностью оперативно принимать решения, в том числе в экстремальных
ситуациях
способностью научно анализировать социально-значимые проблемы и
процессы, умением использовать на практике методы гуманитарных,
социальных и экономических наук в различных видах профессиональной и
социальной деятельности
способностью генерировать новые идеи, выявлять проблемы, связанные с
реализацией профессиональных функций, формулировать задачи и намечать
пути исследования
способностью и готовностью к самостоятельному обучению в новых условиях
производственной деятельности с умением установления приоритетов для
достижения цели в разумное время
способностью использовать организационно-управленческие навыки в работе с
малыми коллективами, находить и принимать управленческие решения на
основе всестороннего анализа имеющейся информации, готовностью
возглавить коллектив
способностью и готовностью быстро идентифицировать и оценить риски,
принять правильное решение
способностью и готовностью выбрать и, при необходимости, разработать
рациональные нормативы эксплуатации, технического обслуживания, ремонта
и хранения судов и их оборудования
способностью и готовностью сформировать цели проекта (программы),
разработать обобщенные варианты ее решения, выполнить анализ этих
вариантов, прогнозирование последствий, нахождение компромиссных
решений
способностью участвовать в фундаментальных и прикладных исследованиях в
области судов и судового оборудования
4. ОБЪЁМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ
УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
5
При проведении учебного процесса по дисциплине «Физика» предусмотрены как
аудиторные занятия с преподавателем, так и самостоятельная работа студентов. Аудиторные
занятия проводятся в форме лекций, практических и лабораторных занятий, индивидуальных и
групповых консультаций. Для студентов заочной формы обучения предусмотрены
консультации с использованием информационно-коммуникационных технологий. Выполнение
типового задания также относится к практической части.
Виды учебной работы
Вид учебной работы
Объем часов
1 семестр
Максимальная учебная
нагрузка (всего)
Обязательная
аудиторная
учебная нагрузка (всего)
в том числе:
2 семестр
3 семестр
180
126
90
68
84
68
34
42
34
лабораторные занятия
17
21
17
практические занятия
17
21
17
контрольные работы
2
2
2
-
-
-
112
42
22
-
-
-
-
-
-
экзамен
зачет
зачет
лекций
курсовая работа (проект)
(если предусмотрено)
Самостоятельная
работа
обучающегося (всего)
в том числе:
самостоятельная работа над
курсовой работой (проектом)
(если предусмотрено)
Домашняя контрольная работа
Итоговая аттестация в форме
5. Содержание дисциплины
5.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Наименование разделов Общее
Аудиторные часы
и тем
п/п
к-во Всего Лекции Семинарские, Лабораторные
часов
практические занятия
занятия
1
2
1.
Механика.
2.
Молекулярная физика
и термодинамика
Самостоятельная
работа
3
4
5
6
7
8
43
28
16
6
6
15
39
24
12
6
6
15
6
3.
Колебание и волны
43
25
10
8
7
18
4.
Электричество
54
36
20
10
6
18
5.
Электромагнетизм
36
18
8
4
6
18
6.
Электромагнитная
индукция
38
20
10
4
6
18
7.
Оптика
физика
52
26
14
6
6
26
8.
Атомная физика и
физика твердого тела
48
24
12
6
6
24
9.
Ядерная физика
43
19
8
5
6
24
396
220
110
55
55
176
и
квантовая
Итого:
5. Программа учебной дисциплины
№
п/п
Наименование
раздела
дисциплины
Содержание раздела
1.
Механика.
Кинематика материальной точки. Динамика материальной точки.
Законы Ньютона. Законы сохранения энергии и импульса в
механике. Вращательное движение, момент инерции твердого
тела, момент импульса. Колебательное движение, уравнение
гармонических колебаний. Релятивистская механика. Механика
жидкости, уравнение Бернулли, вязкое трение.
2.
Молекулярная
физика
и термодинамика
Макроскопические характеристики состояния газа. Средние
скорости движения молекул. Молекулярно-кинетический и смысл
температуры. Уравнение состояния идеального газа. Теплоёмкость
газа при постоянном объеме и постоянном давлении,
теплопроводность и диффузия в газах. Уравнение состояния
реального газа. Работа в термодинамике. Первое начало
термодинамики. Адиабатический процесс. Цикл Карно.
Максимальный КПД тепловой машины Второе начало
термодинамики. Энтропия
3.
Колебание и волны Типы колебаний. Гармонические колебания и их характеристики.
Собственные
механические
гармонические
колебания.
Дифференциальное
уравнение гармонических колебаний.
Скорость, ускорение и энергия гармонических колебаний. Метод
векторных диаграмм. Сложение гармонических колебаний одного
направления. Понятие гармонического осциллятора. Физический,
математический
и
пружинный
маятники.
Собственные
гармонические
колебания
в
колебательном
контуре
Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его
7
решение.
Логарифмический
декремент
затухания.
Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его
решение. Механический резонанс.
Электричество
Электростатика, электрическое поле в металлах и диэлектриках.
Постоянный электрический ток, электродвижущая сила источника
тока, тепловое действие электрического тока, электрический ток в
газах и электролитах.
5.
Электромагнетизм
Магнитное поле в вакууме. Движение заряженных частиц в
электрических и магнитных полях. Магнитное поле в веществе.
Электромагнитная индукция, способы генерации электрической
энергии.
Система уравнений Максвелла для электромагнитного поля.
Электрические колебания и электромагнитные волны.
6.
Электромагнитная
индукция
Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца и его
вывод из закона сохранения энергии. Вихревые токи.
Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля
проводника с током. Энергия магнитного поля. Скин - эффект
Первое-четвертое
уравнение
Максвелла.
Понятие
электромагнитного поля.
7.
Оптика
и Геометрическая оптика, оптические приборы для увеличения
изображений и наблюдения удаленных предметов. Световые
квантовая физика
волны. Интерференция и дифракция света. Дисперсия и
поляризация света. Излучение нагретых тел. Элементы квантовой
оптики, внешний фотоэффект, лазеры, масса и импульс фотона,
давление света. Модель атома Резерфорда. Основы квантовой
механики, строение атома водорода, многоэлектронные атомы.
Основные характеристики ядер атомов, дефект массы, закон
радиоактивного распада, ядерные реакции.
8.
Атомная физика и Понятие о зонной теории твёрдых тел. Заполнение зон
физика
твердого электронами. Энергия Ферми. Металлы, диэлектрики и
полупроводники по зонной теории. Полупроводники. Собственная
тела
проводимость полупроводников. Примесная проводимость
полупроводников (донорная, акцепторная).
Контакт электронного и дырочного полупроводников.
Полупроводниковые диоды и транзисторы. Контакт
полупроводника с металлом. Вентильные и внутренние
фотоэффекты.
Работа выхода электрона из металла. Контакт металлов.
Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления:
явление Зеебека, эффект Пельтье, эффект Томсона.
9.
Ядерная физика
4.
Заряд, масса, размер ядра. Спин и магнитный момент ядра. Дефект
массы и энергия связи ядра. Пути получения ядерной энергии.
Радиоактивность. Основной закон радиоактивного распада.
Активность и единицы её измерения. Условие векового
8
равновесия. Особенности -, - и -распадов.
6. Темы практических занятий
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
Название темы
Проведение "нулевой" контрольной работы
Кинематика поступательного и вращательного движения твердого
тела
Динамика поступательного движения твердого тела
Динамика вращательного движения
Законы сохранения импульса и момента
импульса
Энергия. Работа. Мощность.
Механические колебания
Специальная теория относительности
Уравнение состояния идеального газа
Основное уравнение
молекулярно-кинетической теории
Явления переноса
Распределение молекул по энергиям
Первое начало термодинамики
и его применение к изопроцессам
Второе начало термодинамики
Закон кулона. Принцип суперпозиции электростатических полей
теорема Остроградского – Гаусса
Потенциал. Работа перемещения электрического заряда в
электростатическом поле
Электроёмкость. Конденсаторы
Расчёт электрических цепей
Работа и мощность электрического тока.
закон Джоуля-Ленца.
Закон Био-Савара-Лапласа
Действие магнитного поля
на ток и движущийся заряд
Электромагнитная индукция
Самоиндукция. Взаимная индукция
Электромагнитные колебания и волны
Геометрическая оптика
Интерференция света
Дифракция света
Поляризация света
Тепловое излучение. Фотоэффект.
Эффект Комптона.
Элементы квантовой механики и квантовой статистики
Элементы физики твердого тела
Атомная и ядерная физика
Кол-во
часов
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
1
1
1
1
1
1
1
1
2
1
2
2
2
2
2
2
2
9
№
п/п
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
20. Темы лабораторных работ
Название темы
Коливо
часов
Методы измерений и вычисления погрешностей.
2
Проверка законов Ньютона
2
Изучение динамики вращательного движения
2
Определение моментов инерции тел методом
2
крутильных колебаний
Изучение динамики поступательного и
2
вращательного движений на машине Атвуда
Определение ускорения свободного падения с
2
помощью физического и математического
маятников
Определение параметров физического маятника
2
Определение скорости пули баллистическим
2
методом
Определение коэффициента трения методом
2
наклонного маятника
Определение отношения теплоемкости воздуха
2
при постоянном давлении к теплоемкости при
постоянном объёме
Определение показателя адиабаты воздуха.
2
Изучение изопроцессов в газе
2
Компьютерное моделирование работы
2
теплового двигателя
Изучение явления поверхностного натяжения
2
Статистика фотоотсчетов ФЭУ
2
Изучение электростатического поля с помощью
2
электролитической ванны
Вычисление емкости соединений конденсаторов
2
Определение ширины запрещенной зоны в
2
полупроводниках
Снятие статических характеристик
2
полупроводникового диода и транзистора.(p-n
переход)
Определение горизонтальной составляющей
2
магнитного поля Земли.
Изучение эффекта Холла в полупроводниках
2
Изучение интерференции света
2
Дифракция Фраунгофера на решётке
2
Моделирование оптических приборов и
2
определение их увеличения
Измерение температуры полупроводниковыми
2
термометрами
Изучение спектра атома водорода.
2
Дозиметрия ионизирующих излучений.
3
10
21. Самостоятельная работа
САМОСТОЯТЕЛЬНА РАБОТА СТУДЕНТА – главный способ овладения учебным
материалом в свободное от обязательных учебных занятий время.
Самостоятельная работа студента обеспечивается системой учебно-методических
средств, предусмотренных для изучения физики: учебник, сборники задач, учебные и
методические пособия, конспекты лекций преподавателя.
Один из факторов успешного усвоения курса физики - это самостоятельная работа
студентов. Эта работа состоит из
самостотельного изучения студентами конкретного
лекционного материала в учебные часы и самостоятельного овладения методами решения задач
на практических занятиях. Она состоит из активной и непрерывной работы студентов по
выполнению текущих и индивидуальных учебных заданий, типовых расчётов, а также
выполнения контрольных работ.
№
Название темы
К-во
п/п
часов
1
Механика твёрдого тела
12
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Тяготение. Элементы теории поля
Элементы механики жидкостей
Элементы акустики, упругие волны
Реальные газы, жидкости и твердые тела
Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых
электростатических полей в вакууме
Циркуляция вектора напряженности электростатического пол .
Электрические токи в металлах, вакууме и газах
Магнитные свойства вещества
Основы теории Максвелла для электромагнитного поля
Элементы геометрической и электронной оптики
Теория атома водорода по Бору
Элементы квантовой механики
Элементы современной физики атомов и молекул
Элементы квантовой статистики
Элементы физики твёрдого тела
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
12
8
9. Индивидуальные завдания
Домашние контрольные работы
Целью выполнения ДКР является закрепление навыков решения задач по физике.
В первом семестре студенты выполняют 1 ДКР по индивидуальным заданиям
методических разработок преподавателя физики:
1. Элементы кинематики. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого
тела. Механика твердого тела
Работа и энергия. Тяготение. Элементы теории поля. Элементы механики жидкостей. Элементы
специальной (частной) теории относительности.
Во втором семестре студенты выполняют 1 ДКР по индивидуальным заданиям
методических разработок преподавателей физики кафедры:
1. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. Основы термодинамики.
Электричество и магнетизм.
В третьем семестре студенты выполняют 1 ДКР по индивидуальным заданиям
методических разработок преподавателей кафедры высшей физики
1. Оптика. Квантовая природа излучений.
Элементы физики твердого тела. Элементы атомной и ядерной физики.
11
Ориентировочный объем одной контрольной работы – 9 страниц.
10. Методы контроля
По дисциплине "Физика" предусматриваются следующие виды контроля:
Входной контроль проводится на первой неделе 1-го семестра в письменной форме по
индивидуальным заданиям (нулевая контрольная работа).
Текущий контроль проводится преподавателем на всех видах занятий и при проверке отчетов о
выполнении лабораторных работ, домашних заданий. Рубежный контроль предусматривает
выполнение контрольной работы в письменной форме на 6-ой и 12 –ой неделе учебных
занятий в каждом семестре.
Итоговый контроль проводится в виде зачёта в 1 семестре по индивидуальным заданиям
(тестам), экзаменов во 2-м и 3-ем семестрах по билетам.
11. Литература
Основная литература
1. Детлаф А.А., Яворский Б.М., КУРС ФИЗИКИ. М.: высшая школа, 1989
2. Савельев И.В. КУРС ФИЗИКИ-М.: наука,1989 т.1-3
3. Трофимова Т.И. КУРС ФИЗИКИ-М.: высшая школа, 1990
4. Шабалин А.Н. ,Стаценко И.Б. Руководство к практическим занятиям- СНИЯЭ и П-2007
год
5.Обольникова О. А., Стаценко И. Б., Шабалин А. Н. Методические указания по
выполнению лабораторных работ ч.1 СНУЯЭ и П-2005 год
Дополнительная литература
Сивухин Д. В. ОБЩИЙ КУРС ФИЗИКИ. М: наука 1977-1986, тт.1-5
Фейнман Р., Р. Сенде. Фейнмановские лекции по физике.-М: мир,1977-86, вып.1-10.
Оир Дж. ФИЗИКА, пер. с английского-М: мир,1981
Шабалин А.Н. Методические указания по адаптации студента в ВУЗе Учебнометодическое пособие. Севастополь СНИЯЭ и П, 2004
5. Шабалин А.Н. Методические материалы для студентов по организации
самостоятельного изучения литературы с возможностью самоконтроля
1.
2.
3.
4.