- 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-1Закон Гука. |
2 |
3 |
Лабораторна робота № М-2Закон 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-1Пружинний маятник. |
2 |
15 |
Лабораторна робота № К-2Математичний маятник. |
2 |
16 |
Лабораторна робота № К-3.1Фізичний маятник. |
2 |
17 |
Лабораторна робота № К-4Затухаючи механічні коливання. |
2 |
18 |
Лабораторна робота № О-1 Вивчення явища інтерференції світла. |
2 |
19 |
Лабораторна робота № О-2Вивчення 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 |
- Викладач: Єршов Анатолій т. 0967099906