V. Физика ядра и элементарных частиц

1. Атомное ядро. Опыты Резерфорда, планетарная модель строения атома. Составные элементы ядра. Основные характеристики ядер. Свойства ядерных сил. Понятие о мезонной теории ядерных сил.

Радиоактивность. Характеристики и виды радиоактивных превращений. Природа альфа-, бетта- и гамма-превращений. Нейтрино. Понятие о четности, несохранение четности в бета-распадах.

2. Элементарные частицы. Методы регистрации частиц. Источники частиц, ускорители.

Классификация элементарных частиц. Фотоны, лептоны, мезоны, барионы. Резонансы. Античастицы. Основные характеристики частиц.

Типы взаимодействий частиц, их характеристики. Обменный характер фундаментальных взаимодействий. Примеры превращений, вызываемых разными взаимодействиями. Понятие о кварках.

VI. ТЕРМОДИНАМИКА И СТАТИСТИЧЕСКАЯ ФИЗИКА

1. Общие положения. Макросистемы. Статистический и термодинамический способы описания макросистем. Равновесные и неравновесные состояния. Ансамбль систем и постулат Гиббса. Термодинамические параметры. Уравнение состояния.

2. Изолированные макросистемы. Внутренняя энергия. Постулат равновероятности макросостояний. Энтропия, ее статистический смысл.

3. Взаимодействие между макроскопическими системами. Виды взаимодействия. Теплота, работа, их статистический смысл. Первый закон термодинамики. Термодинамический смысл энтропии. Температура. Макроскопические системы в термостате. Каноническое распределение. Основное тождество термодинамики.

4. Классические макроскопические системы в термостате. Распределение энергии по степеням свободы. Классическая теория теплоемкости газов. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Классический идеальный газ и его свойства. Реальный газ.

5. Квантовый идеальный газ в термостате. Идеальный газ бозонов, статистика Бозе-Эйнштейна. Равновесное излучение и его законы. Идеальный газ фермионов. Статистика Ферми-Дирака. Уровень Ферми. Электронный газ, его теплоемкость. Статистика Больцмана как предельный случай квантовой статистики.

6. Агрегатные состояния вещества. Газообразное, жидкое и твердое состояние. Фазовые переходы. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.

7. Элементы физики твердого тела. Кристаллы. Динамика кристаллической решетки. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов. Электроны в кристалле. Энергетические зоны. Проводники и диэлектрики, полупроводники. Явление сверхпроводимости.

 

3. Методические рекомендации по проведению государственного экзамена

Итоговый государственный экзамен по специальности 050203 Физика с дополнительной специальностью информатика включает в себя группу дисциплин с общими названиями: классическая механика, электродинамика, оптика, квантовая физика, физика ядра и элементарных частиц, термодинамика и классическая физика.

Длительность устного ответа по трем вопросам междисциплинарного экзамена должна составлять примерно 30 минут.

Нормативный срок подготовки выпускника к ответу на Государственном экзамене – 1.5 часа.

Основная цель итогового экзамена – установить готовность выпускника к профессиональной деятельности, его соответствие квалификационным требованиям.

Выпускник соответствует квалификационным требованиям ГОС ВПО, если он в ходе итогового экзамена демонстрирует комплекс знаний и умений, свидетельствующий о его готовности решать задачи профессиональной деятельности в типовых ситуациях без погрешностей принципиального характера.

При определении требований к оценке междисциплинарного экзамена предлагается руководствоваться следующим:

· Оценки “ отлично” (5 баллов) заслуживает выпускник, обнаруживший всестороннее, систематическое и глубокое знание программного материала, умение убедительно отстаивать свою точку зрения, свободно выполнять задания, предусмотренные программой, а также усвоивший взаимосвязь основных понятий физики и методики ее преподавания и их значение для приобретаемой профессии.

· Оценки “хорошо ” (4 балла) заслуживает выпускник, обнаруживший полное знание учебного материала, показавший систематический характер знаний по физике и методике ее преподавания, но допустивший несущественные погрешности в ответе.

· Оценки “удовлетворительно ” (3 балла) заслуживает выпускник, обнаруживший неполное знание основного программного материала, допустивший погрешности в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий.

Оценка “удовлетворительно” является порогом, ниже которого лежит область несоответствия уровню подготовки выпускника требованиям ГОС ВПО.

Студент, обнаруживший в ходе итогового экзамена серьезные пробелы или отсутствие знаний основного учебного материала, допустивший принципиальные ошибки при выполнении заданий, получает оценку “ неудовлетворительно ” (2 балла), что свидетельствует о несоответствии уровня его подготовки требованиям ГОС ВПО. Несоответствие уровня подготовки выпускника требованиям ГОС ВПО влечет неприсвоение ему квалификации по специальности “Физика с дополнительной специальностью информатика”.

4. Методические рекомендации по защите выпускной квалификационной работы

Требования к выпускной квалификационной (дипломной) работе специалиста.

Тематика предлагаемых выпускникам дипломных работ по специальности 050203 Физика с дополнительной специальностью информатика должна быть связана с основными задачами будущего специалиста – учителя физики, информатики или быть направленной на дальнейшее образование выпускника в аспирантуре. В соответствии с этим следует рекомендовать выполнение двух видов выпускных квалификационных работ:

1. исследование по методике преподавания физики;

2. научно-исследовательская работа в одной из отраслей физики (как правило по тематике НИР кафедры или научной проблемной лаборатории). В последнем случае в работе должна быть методическая глава, в которой автор приводит методическую разработку и описывает опыт использования в школьной практике результатов своего исследования.

 

Примерные темы ВКР (дипломных работ) по физике и методике преподавания физики в 2011 – 2012 учебном году.

1.Формирование представлений о пространстве и времени в курсе физики средней школы.

2. Изучение темы «Физика элементарных частиц» в курсе физики средней школы с углубленным изучением предмета.

1. Методика изучения поверхностного натяжения жидкостей в школьном курсе физики.
2. Методика изучения темы «Импульс механической системы. Закон сохранения импульса. Реактивное движение».
3. Методика изучения темы «Механические колебания».
4. Изучение теплопроводности твердых тел в школьном курсе физики.
5. Альтернативные источники энергии при изучении физики школьном курсе.
6. Методика проведения внеклассного мероприятия по физике.
7. Экспериментальные физические задачи на смекалку.
8. Физические парадоксы и софизмы как средство для более глубокого понимания учебного материала.
9. Исследование аттрактора Лоренца.
10. Методика изучения жидкостей в школьном курсе физики.
11. Гироскопы.
12. Шаговый двигатель в режиме генератора.
13. Установка для изучения распределения скоростей движения газа в трубке переменного сечения.
14. Выявление возможности критических явлений (множественность стационарных состояний, автоколебания, бифуркации) в кинетических процессах.
15. Насыщенные и ненасыщенные пары. Влажность воздуха.
16. Эффект Холла.
17. Интерференция света.
18. Дифракция света.
19. Музыкальные инструменты как источник звука при изучении колебаний и волн.
20. Цифровые приборы в школьном эксперименте.
21. Методы измерения температуры.

Руководителем ВКР могут быть преподаватели и научные сотрудники факультета, имеющие опыт педагогической деятельности и высокую квалификацию. ВКР оценивается рецензентом, который может являться преподавателем факультета или сотрудником другого научного учреждения, работающим по тематике данной работы. Темы дипломных работ, их руководители и рецензенты утверждаются на заседании кафедр и совета факультета, а затем оформляются приказом по ВУЗу не позднее ноября месяца.

Дипломная работа специалиста должна быть представлена в форме рукописи. Время, отводимое на подготовку и защиту квалификационной работы, составляет не менее восьми недель.

 

Структура дипломной работы

Исследование – дипломная работа – имеет определённую структуру.

Введение. Во введении даётся обоснование темы исследования, его актуальности, формулируется цель и задачи, указываются методы, база исследования, определяется теоретическая значимость и научная новизна, а также практическое значение исследования.

· Глава 1 –теоретическая часть научной работы. Здесь приводится обзор и анализ состояния изученности данной проблемы (литературный обзор). Необходимо сделать акцент на неисследованных аспектах проблемы, дать определения понятий, используемых в работе.

· Глава 2 – это методика исследования, Она содержит базы исследования, методы и средства обработки данных, этапы и логику исследования, результаты эксперимента.

· Глава 3 – это практическая часть научной работы. Она содержит описание опытно-экспериментальной работы.

Глав может быть не менее трех.

· Заключение. Здесь необходимо дать ответы на поставленные в начале исследования задачи, отразить основные выводы, подтверждающие (или опровергающие) гипотезу. Заключение завершается предположениями по поводу дальнейших возможностей исследования данной проблемы. В исследовании по методике преподавания химии в заключении могут быть также приведены практические рекомендации для учителя физики.

· Список литературы. Нумерованный перечень использованных при написании работы литературных источников по проблеме. Составляется в алфавитном порядке с обязательным указанием автора, названия работы, города и года издания, количеством страниц.

· Приложения. Здесь могут содержаться материалы эксперимента в таблицах, диаграммах, графиках; анкета или опросник, разработки для проведения конкретных уроков или внеурочных мероприятий; работы школьников.

Требования к оформлению дипломной работы.

Оформленная по правилам дипломная работа должна включать в себя:

- титульный лист, содержащий название данного академического учреждения, название факультета, название дисциплины, по которой выполнена работа, фамилию, инициалы и академические звания руководителя, фамилию и инициалы студента, название города, в котором находится данное академическое учреждение, год написания работы

- аннотация,

- содержание (список глав и параграфов с указанием начальной страницы),

- введение,

- основной текст работы (главы и параграфы).

Возможные системы нумерации:

Главы обозначаются римскими цифрами, а параграфы арабскими без значка “§”.

Например:

Глава I. Глава II.

1.1. 2.1.

1.2. 2.2.

- заключение,

- список литературы,

- приложения.

К работе прилагаются:

- Отзыв научного руководителя.

- Рецензия (внешняя).

- Протокол предзащиты дипломной работы.

Автореферат дипломной работы, дискета с содержанием дипломной работы

Текст работы должен быть набран на компьютере.

Шрифт: Times New Roman, Courier New, Arial. Кегль: 14 пт.

Интервал: полуторный.

Объем дипломной работы – 30 и более страниц. В исключительных случаях объем работы может быть меньше 30 страниц.

Число литературных источников для дипломной работы – не менее 15.

Поля: левое – 30 мм., правое – 10 мм.,

верхнее – 20 мм., нижнее – 25 мм.

Нумерация страниц: верх, середина.