1. Опис навчальної дисципліни

Навчальний процес в НУ «Запорізька політехніка»  в умовах кредитно-модульної системи організації навчання здійснюється у таких організаційних формах: навчальні заняття, виконання індивідуальних завдань, самостійна робота студентів, практична підготовка, контрольні заходи. Основні види занять, що входять до складу модулів: лекція, лабораторне, практичне, семінарське заняття, консультація.

Мета та завдання навчальної дисципліни

 

Метою викладання навчальної дисципліни "Фізика"є формування у студентів базових теоретичних знань та практичних навичок розв’язання фізичних задач, створення у студентів широкої теоретичної підготовки в галузі фізики, що дозволить майбутнім спеціалістам орієнтуватись в потоці науково-технічної інформації та забезпечити їм можливість використання фізичних законів в своєї галузі техніки.

Завдання: Формування у студентів наукового світогляду i сучасного фізичного мислення, ознайомлення студентів з методами фізичного дослідження, методами рішення конкретних задач з різних галузей фізики, формування навиків проведення фізичного експерименту. Формування уміння виділити конкретний фізичний зміст в прикладних задачах майбутньої спеціальності.

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен засвоїти:

    Загальні компетентності:

ЗК 1 Здатність спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.

ЗК 2 Здатність спілкуватися іноземною мовою.

 ЗК 3 Здатність здійснення безпечної діяльності, прагнення до збереження навколишнього середовища.

ЗК 4 Здатність використання інформаційних і комунікаційних технологій.

 ЗК 5 Здатність працювати у команді.

ЗК 6 Здатність генерувати нові ідеї (креативність).

ЗК 7 Здатність приймати обґрунтовані рішення.

ЗК 8 Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.

ЗК 9 Здатність реалізувати свої права і обов'язки як члена суспільства, усвідомлювати цінності громадянського (вільного демократичного) суспільства та необхідність його сталого розвитку, верховенство права, прав і свобод людини і громадянина і Україні.

ЗК 10 Здатність зберігати та примножувати моральні, культурні, наукові цінності і досягнення суспільства на основі розуміння історії та закономірностей розвитку предметної області, її місця у загальній системі знань про природу і суспільство та у розвитку суспільства, техніки і технологій, використовувати різні види та форми рухової активності для відпочинку та ведення здорового способу життя.

 

Фахові компетентності:

 ФК 3 Здатність призначати оптимальні матеріали для елементів конструкцій.

ФК7 Здатність використовувати інформаційні і комунікаційні технології та спеціалізоване програмне забезпечення при навчанні та у професійній діяльності.

ФК 9 Здатність визначати структуру та основні параметри елементів механічних систем виходячи з їх призначення і умов функціонування.

 

Очікувані програмні результати навчання: Загальні компетентності:       -  ПРН1 демонструвати володіння логікою та методологію наукового пізнання; - ПРН7 володіти навичками, які дозволяють продовжувати вчитися і оволодівати сучасними знаннями; - ПРН8 уміти застосувати свої знання для вирішення проблем в новому або незнайомому середовищі; -  ПРН9 уміти експериментувати та аналізувати дані;  - ПРН11 демонструвати навички спілкуватися державною мовою як усно, так і письмово.

 

У результаті вивчення навчальної дисципліни студент повинен

знати:

• основні  фізичні  явища; 
• фундаментальні  закони природи;
• правила класичної та сучасної фізики;
• методи фізичних досліджень;
• внутрішні зв'язки між окремими розділами науки;
• основні числові значення фізичних величин у природі та в техніці;

вміти:

- використовувати знання з курсу фізики при вивченні відповідних дисциплін за фахом;

-            встановлювати зв'язок між явищами навколишнього світу на основі знання законів фізики та фундаментальних фізичних експериментів;

-            застосувати фундаментальні закони фізики при розгляді окремих явищ, поєднуючи їх фізичну суть з аналітичними співвідношеннями;

-            визначити загальні риси і суттєві відмінності змісту фізичних явищ та процесів, межі застосування фізичних законів;

-            використовувати теоретичні знання для розв’язку задач різного типу, приймати обґрунтовані рішення; 

-            складати план практичних дій щодо виконання експерименту, користуватися вимірювальними приладами, обладнанням, обробляти результати дослідження, робити висновки щодо отриманих результатів.

 

1.     Програма навчальної дисципліни

 

Змістовий модуль 2. Молекулярна фізика і термодинаміка

2.1 Молекулярна фізика.

 Молекулярно-кінетична теорія ідеального газу. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії ідеального газу. Розподіл Максвелла молекул ідеального газу за швидкостями. Закон рівномірного розподілу енергії за ступенями вільності молекул. Явища переносу. Теплопровідність, дифузія і внутрішнє тертя. [1]с.103-146; [4]с.79-92.

2.2  Термодинаміка

Перший закон термодинаміки. Робота газу при зміні його об’єму. Теплоємність. Застосування першого закону термодинаміки до ізопроцесів. Адіабатний процес. Коловий процес. Теплові двигуни і холодильні машини. Цикл Карно і його коефіцієнт корисної дії для ідеального газу.  Ентропія. Другий закон термодинаміки. [1]с.168-199; [4]с.93-104.

2.3 Реальні гази.

Рівняння Ван-дер-Ваальса. Ізотерми Ван-дер-Ваальса. Фазові переходи I і II роду. Внутрішня енергія реального газу. [2]с.48-94; [4]с.105-116.

Змістовий модуль 3. Основи електростатики і електродинаміки

3.1 Електричне поле у вакуумі.

Електричний заряд. Закон збереження заряду. Закон Кулона.  Електричне поле і його характеристики. Напруженість електричного поля. Потенціал електричного поля. Зв’язок між напруженістю та потенціалом електричного поля. Потік вектора напруженості електричного поля. [2]с.95-101; [4]с.117-136.

3.2 Теорема Остроградського – Гаусса.

Теорема Остроградського – Гаусса для електростатичного поля у вакуумі. Обчислення напруженості поля різних тіл. Циркуляція вектора напруженості електростатичного поля. [2]с.101-106; [4]с125-133.

3.3 Електричне поле в   діелектриках.

Поляризація діелектриків. Теорема Остроградського – Гаусса для електростатичного поля в діелектрику. Електричне зміщення.Сегнетоелектрики.[2]с.107-114; [4]с.137-143.

3.4 Провідники в електричному полі.

Розподіл електричних зарядів у провіднику.  Електроємність. Конденсатори. Енергія електричного поля. [2]с.115-122; [4]с.143-151.

3.5 Постійний струм. Характеристики електричного струму. Класична електронна теорія електропровідності металів. Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кірхгофа. [2]с.123-132; [4]с.147-169.

3.6 Работа виходу електрону з металу. Струм в газах. Плазма.[2]с.133-143; [4]с.164-169.

Змістовий модуль 4. Електромагнетизм

4.1 Електромагнетизм.

Магнітне поле і його характеристики. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Сила Лоренца. Закон повного струму магнітного поля у вакуумі. Теорема Остроградського-Гаусса для магнітного поля.  Дія магнітного поля на електричний заряд. [1]с.227-244; [4]с.170-182.

4.2 Явище електромагнітної індукції.

Закон Фарадея. Обертання рамки у магнітному полі. Вихрові струми. Явище самоіндукції. Індуктивність. Явище взаємної індукціі. Трансформатор. Енергія магнітного поля. [2]с.171-179; [4]с.183-197.

4.3  Магнітні властивості речовини.

Діамагнетики. Парамагнетики. Феромагнетики. [1]с.245-250; [5]с.340-354.

4.4  Основи теорії Максвелла.

Основи теорії Максвелла для електромагнітного поля. Струм зміщення. Рівняння Максвелла для електромагнітного поля. [2]с.180-185; [4]с.198-205.

Змістовий модуль 5. Коливання і хвилі

5.1 Гармонічні коливання.

Характеристики гармонічних коливань. Гармонічний осцилятор. Пружинний, математичний та фізичний маятники. Складання гармонічний коливань. [2]с.25-32; [4]с.57-60.

5.2 Згасаючі і вимушені механічні коливання.

Згасаючі коливання та їх характеристики. Вимушені коливання. Залежність амплітуди та фази коливань від частоти вимушуючої сили. Явище резонансу. [2]с.33-373; [4]с.60-68.

5.3 Змінний струм.

Активний, ємнісний та індуктивний опір. Складання напруги у колі змінного струму. Резонанси токів та напруг. [8]с.235-239; [5]с.359-362.

5.4 Хвилі.

Поперечні та поздовжні хвилі. Рівняння біжучої хвилі.  Хвильове рівняння. Стоячі хвилі. Звукові хвилі. Ефект Доплера. [2]с.38-45; [4]с.57-78.

5.5 Електромагнітні хвилі.

Властивості електромагнітних хвиль. Енергія електромагнітних хвиль. Вектор Умова-Пойтінга. Спектр електромагнітних хвиль. [2]с.187-192; [4]с.198-205.

Змістовий модуль 6. Оптика

6.1 Хвильова оптика.

Інтерференція світла. Інтерференція світла в тонких плівках. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція світла на щілині та на дифракційній гратці. Дифракція рентгенівського випромінювання. [2]с.193-218; [4]с.219-238.

6.2 Взаємодія світла з речовиною.

Дисперсія світла. Електронна теорія дисперсії світла. Поглинання світла. Закон Бугера. Ефект Доплера для електромагнітних хвиль. Випромінювання Вавилова-Черенкова. [2]с.219-226; [5]с.387-392.

6.3 Поляризація світла. Природне і поляризоване світло. Закон Малюса. Поляризація світла при відбиванні. Закон Брюстера. Подвійне променезаломлення. Штучна оптична анізотропія. Обертання площини поляризації. [2]с.227-242; [4]с.239-247.

6.4 Теплове випромінювання.

Характеристики теплового випромінювання. Закони Кірхгофа, Стефана - Больцмана,  Віна для абсолютно чорного тіла. Теорія Планка.  Оптична пірометрія. [2]с.244-249; [4]с.248-259.

6.5 Квантова оптика.

Фотоелектричний ефект. Закони зовнішнього фотоефекту. Маса і імпульс фотона. Тиск світла. Досліди Лебедєва. Ефект Комптона. [2]с.250-260; [4]с.259-266.

5. Теми лабораторних занять

№ з/п	Назва теми	Кількість годин
1	Лабораторна робота № М-0 Теорія похибок. Вимірювання фізичних величин. Визначення густини тіл	2
2	Лабораторна робота № М-1 Закон Гука.	2
3	Лабораторна робота № М-2 Закон Стокса.	2
4	Лабораторна робота № М-3 Закони класичної динаміки. Пружний удар куль.	2
5	Лабораторна робота № М-4 Закони класичної динаміки. Непружний удар тіл.	2
6	Лабораторна робота № М-5.1 ¸ № М-5.6 Вивчення основного закону динаміки обертального руху.	2
7	Лабораторна робота №  М-6 Теорема Штейнера.	2
8	Лабораторна робота № М-7 Визначення величини співвідношення теплоємності при сталому тиску до теплоємності при сталому об`ємові для газів.	2
9	Лабораторна робота № Е-1 Дослідження електростатичного поля на моделі.	2
10	Лабораторна робота № Е-2 Дослідження періодичних процесів за допомогою осцилографа.	2
11	Лабораторна  робота № Е-3 Вивчення законів постійного струму.	2
12	Лабораторна робота № Е-4 Вивчення магнітного поля на осі колового струму.	2
13	Лабораторна робота № Е-5 Вимірювання  питомого заряду електрона.	2
14	Лабораторна робота № К-1 Пружинний маятник.	2
15	Лабораторна робота № К-2 Математичний  маятник.	2
16	Лабораторна робота №  К-3.1 Фізичний  маятник.	2
17	Лабораторна робота № К-4 Затухаючи механічні коливання.	2
18	Лабораторна  робота  № О-1 Вивчення  явища  інтерференції  світла.	2
19	Лабораторна робота №  О-2 Вивчення дифракції Фраунгофера на одній щілині.	2
20	Лабораторна робота №  О-3 Одержання i дослідження поляризованого світла .	2
21	Лабораторна робота № О-4 Вивчення законів теплового випромінювання.	2
22	Лабораторна робота № ФТТ-3.1 Електропровідність твердих тіл.	2
23	Лабораторна робота № ФТТ-6 Магнітні властивості твердих тіл. Ефект Холла.	2
24	Лабораторна робота № ФТТ-7 Контактні явища в напівпровідниках.	2