Которых главным образом основывается курс физики в техническом вузе.

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по самостоятельному изучению дисциплины

ФИЗИКА

Стерлитамак 2015

 

 

Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины составили:

 

к.п.н., доцент к.т.н., доцент

Р.Г. Галиева А.Ф. Шишкина

 

Методические рекомендации по преподаванию дисциплины обсуждены и одобрены на заседании кафедры естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин «_____» ___________ 201_ г. (протокол № _______).

 

Заведующий кафедрой

к.ф.-м.н., доцент Е.М. Карасев

 

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат сведения о содержании дисциплины, а также рекомендации по ее самостоятельному изучению.

Методические указания соответствуют требованиям, предъявляемым Государственными образовательными стандартами к содержанию и рекомендациям примерной типовой программы, разработанной научно-методическим советом по физике и утвержденной Министерством образования РФ. Методические указания предназначены для следующих направлений подготовки бакалавров: 140200 – «Электроэнергетика и электротехника», 151900 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 150700 – «Машиностроение» очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Курс физики совместно с курсом высшей математики составляет основу теоретической подготовки инженеров и играет роль фундаментальной физико-математической базы, без которой невозможна успешная деятельность инженера любого профиля.

Фундаментальный курс физики должен решать три взаимосвязанные задачи:

1. Образовательную – сообщать студентам логически упорядоченные знания о наиболее общих и важных законах природы, познакомить их с современной научной аппаратурой, сформировать навыки проведения физического эксперимента.

2. Развивающую – научить студентов использовать полученные знания для анализа явлений природы и конкретных задач будущей специальности.

3. Воспитательную – формировать на основе этих знаний естественно-научное мировоззрение, развивать способность к познанию и культуру мышления.

Цели освоения дисциплины:

Целью дисциплины «Физика» является освоение студентами основных физических явлений, законов и возможностей их применения для решения научно-технических задач в теоретических и прикладных аспектах, возникающих в последующей профессиональной деятельности выпускников технического университета.

Задачами курса физики являются:

· изучение законов окружающего мира в их взаимосвязи;

· овладение фундаментальными принципами и методами решения научно-технических задач;

· формирование навыков по применению положений фундаментальной физики к грамотному научному анализу ситуаций, с которыми инженеру приходится сталкиваться при создании новой техники и новых технологий;

· освоение основных физических теорий, позволяющих описать явления в природе, и пределов применимости этих теорий для решения современных и перспективных технологических задач;

· формирование у студентов основ естественнонаучной картины мира;

· ознакомление студентов с историей и логикой развития физики и основных её открытий.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Вне зависимости от уровня программы, в результате изучения курса физики студенты должны приобрести следующие знания, умения и навыки, применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

Знания

· основные физические явления и основные законы физики; границы их применимости, применение законов в важнейших практических приложениях;

· основные физические величины и физические константы, их определение, смысл, способы и единицы их измерения;

· фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки;

· назначение и принципы действия важнейших физических приборов;

Умения

· объяснить основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий;

· указать какие законы описывают данное явление или эффект;

· истолковывать смысл физических величин и понятий;

· записывать уравнения, взаимосвязывающие физические величины в системе СИ;

· работать с приборами и оборудованием современной физической лаборатории;

· использовать различные методики физических измерений и обработки экспериментальных данных;

· использовать методы адекватного физического и математического моделирования, а также применять методы физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем;

Навыки

· использования основных общефизических законов и принципов в важнейших практических приложениях;

· применения основных методов физико-математического анализа для решения естественнонаучных задач;

· правильной эксплуатации основных приборов и оборудования современной физической лаборатории;

· обработки и интерпретирования результатов эксперимента;

· использования методов физического моделирования в инженерной практике.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Курс «Физика» является базой для специальных дисциплин и имеет целью дать учащимся базовое понимание процессов, происходящих в природе, и научить сознательно пользоваться основными физическими законами и закономерностями при решении практических задач.

Приступая к изучению данной дисциплины, необходимо твердо помнить основные положения из школьного курса физики и математики, на

В задачах с громоздкими вычислениями необходимо вначале указать общий метод решения той или иной задачи и составить соответствующие уравнения. Решение уравнений удобнее вести с подставленными цифрами.

3. При решении примеров и задач следует отыскать способ проверки результатов решения и стремиться к тому, чтобы ответы к задачам совпадали при решении их различными методами или, по крайней мере, удовлетворяли основным уравнениям, в правильности которых есть полная уверенность.

4. Если при решении задачи или при проработке теоретического материала возникают трудности, необходимо обратиться за консультацией к преподавателю, указывая при этом конкретное содержание вопроса или излагая свои соображения по решению задачи.

Выше было отмечено, что на лабораторно – экзаменационных сессиях читаются лекции по основным положениям курса. В тематику лекций включаются также такие вопросы, в усвоении которых у студентов встречаются затруднения при самостоятельной работе над учебным материалом, а также вопросы, не изложенные в основных учебных руководствах.

Кроме лекций, на сессиях проводятся лабораторные занятия, имеющие своей целью непосредственное практическое изучение физических явлений, приобретение лабораторных навыков, а также усвоение основных методов измерения различных физических величин.

 

УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ПРАКТИЧЕСКИМ ЗАНЯТИЯМ

 

Практикум является одним из основных видов учебных занятий, предусмотренных учебным планом.

Критериями успешного выполнения практикума являются:

1. посещение студентом всех аудиторных практических занятий;

2. выполнение всех заданий преподавателя во время практического занятия;

3. выполнение заданий для самостоятельной работы с приведением всех используемых формул, решения в численном виде и построением всех требуемых графиков.

Критерием сформированности у студента необходимых умений и навыков является получение правильных ответов ко всем заданиям.

 

УКАЗАНИЯ ПО ПОДГОТОВКЕ К ЛАБОРАТОРНЫМ ЗАНЯТИЯМ

 

Критериями успешного выполнения лабораторного практикума являются:

1. Получение экспериментальных данных, соответствующих заданиям,

приведенным в методических указаниях.

2. Наличие всех расчетов согласно требованиям таблиц экспериментальных данных с указанием используемых формул и приведением примера расчета одной строки таблицы.

3. Письменные выводы о проделанной работе в плане соответствия

полученных экспериментальных данных теоретическим положениям.

4. Способность студентов

а) объяснить характер полученных экспериментальных результатов;

б) сравнить их с теоретическими выкладками;

в) объяснить их физический смысл;

г) сформулировать причины и допустимость отличий экспериментальных данных от теоретических.

Лабораторная работа считается выполненной после представления

каждым студентом индивидуального письменного отчета, оформленного в соответствии с требованиями, изложенными в методических указаниях, и ответов на все контрольные вопросы, заданные преподавателем.

 

Темы лабораторных занятий

I. Раздел «Физические основы механики», «Статистическая физика и термодинамика»

 

№ 1. Изучение методов измерений линейных размеров и объема
твердых тел.

№ 2. Изучение законов кинематики поступательного движения.

№ 3. Изучение движения тела, брошенного под углом к горизонту.

№ 4. Исследование законов движения твердого тела с помощью маятника Максвелла.

№ 5. Изучение вращательного движения твердого тела на приборе Обербека.

№ 6. Определение модуля Юнга методом изгиба.

№ 7. Определение модуля сдвига с помощью пружинного маятника.

№ 8. Исследование скатывания тел по наклонной плоскости.

№ 9. Определение коэффициента внутреннего трения жидкостей.

2. Раздел «Электричество и электромагнетизм»

 

№ 1. Определение заряда электрона и числа Фарадея.

№ 2. Измерение емкости конденсаторов. Изучение законов последовательного, параллельного и смешанного соединений конденсаторов

№ 3. Исследование вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

№ 4. Оценка параметров распределения случайной величины.

№ 5. Определение напряженности магнитного поля земли с помощью тангенс – гальванометра.

№ 6. Проверка закона Ома для переменного тока.

№ 7. Измерение электрического сопротивления, проверка законов последовательного и параллельного соединений сопротивлений.

№ 8. Измерение электрического сопротивления при помощи моста Уитстона.

№ 9. Измерение емкости конденсаторов с помощью баллистического гальванометра.

№ 10. Исследование электростатических полей с помощью электролитической ванны.

№ 11. Определение удельного заряда электрона.

 

3. Раздел «Волновая и квантовая оптика»

 

№ 1. Измерение длины световой волны с помощью дифракционной решетки

№ 2. Определение показателей преломления прозрачных пластинок с помощью микроскопа

№ 3. Определение показателей преломления жидкостей

№ 4. Изучение дифракции Фраунгофера в когерентном свете лазера

№ 5. Определение длины световой волны интерференционным методом

№ 6. Законы теплового излучения

№ 7. Изучение законов фотоэффекта

№ 8. Изучение спектров излучения атомарных газов

№ 9. Исследование поглощения бета-частиц в алюминии

САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ИЗУЧЕНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ

 

КРИТЕРИИ ОЦЕНКИ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

Экзамен

Оценку знаний студентов следует производить на всех видах занятий по физике, так как каждое занятие является частью системы подготовки студентов по данной дисциплине, качество усвоения которой и проверяется на экзамене. Основными критериями качества учебной работы студентов пофизикеявляются:

- посещение студентами лекций, практических и лабораторных занятий и активная работа на них;

- аккуратное выполнение студентами лабораторных работ и своевременная отчетность по ним;

- успешная сдача экзамена.

Результаты контроля анализируются и при необходимости принимаются оперативные решения по улучшению организации и содержанию учебно-воспитательной работы в рамках данной дисциплины. При этом особое внимание обращается на выявление отстающих студентов, на умение студентов четко организовать свой труд, на обеспечение ритмичной учебной работы.

Для допуска к экзамену студентом должны быть выполнены все виды обязательных отчетностей, предусмотренных учебной программой.

Компоновка изучаемого материала в экзаменационных билетах предполагает включение в билет теоретических вопросов, которые, по возможности, должны охватывать существенную часть объема изучаемого материала. Дополнительные вопросы, задаваемые студенту на экзамене, преследуют две цели, во-первых – выявление глубины знаний по вопросам билета (в случае, если ответы на вопросы были не полными), и, во-вторых, выявление знаний по темам, не охваченным билетом.

В результате изучения курса физики студент должен

· иметь представление:

- о Вселенной в целом как физическом объекте и ее эволюции;

- о фундаментальном единстве естественных наук, незавершенности естествознания и возможности его дальнейшего развития;

- о дискретности и непрерывности в природе;

- о соотношении порядка и беспорядка в природе, упорядоченности строения объектов, переходах в неупорядоченное состояние и наоборот;

- о динамических и статических закономерностях в природе;

- о фундаментальных константах естествознания;

- о принципах симметрии и законах сохранения;

- о соотношениях эмпирического и теоретического в познании;

- об индивидуальном и коллективном поведении объектов в природе;

· знать и уметь использовать:

- фундаментальные законы и теории классической и современной физики,

- методы физического исследования и моделирования;

- уметь выделять физическое содержание в прикладных задачах будущей деятельности;

· овладеть:

- приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики,

- навыками использования в практике важнейших физических измерительных приборов и приемов.

- Оценка «ОТЛИЧНО» выставляется студенту, обнаружившему всестороннее, систематическое и глубокое знание учебно-программного материала по физике, умение свободно решать качественные и вычислительные задачи, предусмотренные программой, усвоившему основную рекомендованную литературу и знакомому с дополнительной литературой. Оценка «ОТЛИЧНО» ставится студентам, усвоившим взаимосвязь основных понятий физики в их значении для приобретаемой профессии, проявившим творческие способности в понимании, изложении и использовании учебно-программного материала, владеющим основными методами познания окружающего мира с точки зрения практической физики, умеющим применять знания, полученные на родственных предметах (математика, химия, информатика) для решения проблем физики. На все вопросы билета должны быть приведены развернутые ответы, а все задачи должны быть доведены до ответа.

- Оценка "ХОРОШО" выставляется студенту, обнаружившему полное знание учебного материала, показавшему системный характер знаний по всем темам курса, способным к их самостоятельному пополнению и обновлению в ходе дальнейшей работы и профессиональной деятельности.

- Оценка "УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО" выставляется студенту, обнаружившему знание основного учебно-программного материала в объеме, необходимом для дальнейшей учебы и предстоящей работы по профессии, умение применить и использовать их в практических ситуациях. Оценка "УДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО" выставляется студенту, допустившему погрешности в ответе на экзамене и при выполнении экзаменационных заданий, но обладающему необходимыми знаниями для их устранения под руководством преподавателя.

- Оценка "НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО" выставляется студенту, обнаружившему пробелы в знаниях основного учебно-программного материала, допустившему принципиальные ошибки в изложении основных тем курса. Оценка "НЕУДОВЛЕТВОРИТЕЛЬНО" ставится студенту, который не может продолжить обучение или приступить к профессиональной деятельности по окончании вуза без дополнительных занятий по данной дисциплине.

Зачет

Зачет служит формой проверки успешного выполнения студентами лабораторных работ, усвоения учебного материала. Зачет проводится по окончании чтения лекций, проведения практических и лабораторных работ, до начала экзаменационной сессии. Зачет принимается преподавателем, проводившим лабораторные занятия группы или читающим лекции по данному курсу. Отметка “зачтено” выставляется в случае выполнения всех работ, предусмотренных графиком учебного процесса (лабораторные занятия, домашние задания, контрольные работы, тестовые задания и. т. д.).

 

ЛИТЕРАТУРА

Основная литература

1. Трофимова Т.И. Курс физики: учебное пособие для инженерно-технических специальностей вузов - М.: Academia, 2006, 2007 и 2008.

2. Грабовский Р. И. Курс физики [Электронный ресурс]: учебное пособие / Р. И. Грабовский - Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2012.

3. Зисман Г. А. Курс общей физики [Электронный ресурс]: [учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим, естественнонаучным и педагогическим направлениям и специальностям]: В 3-х т. / Г. А. Зисман, О. М. Тодес - Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2007-
Т. 2: Электричество и магнетизм.

4. Ливенцев Н.М. Курс физики [Электронный ресурс]: учебное пособие - СПб: Лань, 2012.

5. Бабаев В.С., Легуша Ф.Ф. Корректирующий курс физики [Электронный ресурс] - СПб: Лань, 2011.

6. Калашников Н. П. Основы физики: учебник для вузов: в 2-х т / Н. П. Калашников, М. А. Смондырев - М.: Дрофа, 2007.

7. Рогачев Н. М. Курс физики [Электронный ресурс]: [учебное пособие для студентов вузов, обучающихся в области техники и технологий] / Н. М. Рогачев - Санкт-Петербург [и др.]: Лань, 2010.

8. Трофимова Т. И. Сборник задач по курсу физики для втузов: учебное пособие для втузов / Т. И. Трофимова - М.: ОНИКС 21 век, 2003.

9. Савельев И.В. Курс общей физики в 5 томах. – Санкт-Петербург: Лань, 2011.

Дополнительная литература

1. Трофимова Т.И., Павлова Т.И. Сборник задач по курсу физики с решениями: учебное пособие для студентов вузов - М.: Высшая школа, 2005.

2. Трофимова Т.И., Фирсов А.В. Курс физики. Задачи и решения: учебное пособие для студентов высших учебных заведений, обучающихся по техническим направлениям подготовки и специальностям - М.: Academia, 2010.

3. Гринкруг М.С., Вакулюк А.А. Лабораторный практикум по физике [Электронный ресурс] - СПб: Лань, 2012.

4. Александров И.В. и др. Современная физика [Электронный ресурс]: учебное пособие для студентов всех форм обучения, обучающихся по техническим и технологическим направлениям и специальностям - Уфа: УГАТУ, 2008.

5. Сборник задач по физике [Электронный ресурс] / под ред. Р.И. Грабовского - СПб: Лань, 2012.

6. Жуков К.Г. Модельное проектирование встраиваемых систем в LabVIEW [Электронный ресурс]: пособие для студентов соответствующих специальностей технических университетов и вузов, дипломников и аспирантов, слушателей курсов повышения квалификации - Москва: ДМК ПРЕСС, 2011.

7. Лазарев В.В. Изучение сложения гармонических колебаний с применением программной среды LabVIEW и АЦП NI USB-6009 [Электронный ресурс]: лабораторный практикум по дисциплине «Современная физика» - Уфа: УГАТУ, 2008.

8. Михайлов Г.П. Моделирование молекулярных структур [Электронный ресурс]: лабораторный практикум по дисциплине «Современная физика» - Уфа: УГАТУ, 2008.

9. Физика. Тестовые задания: [учебное пособие для студентов, обучающихся по техническим и технологическим направлениям и специальностям] / И. В. Александров [и др.]; ГОУ ВПО УГАТУ - Уфа: УГАТУ, 2008

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по самостоятельному изучению дисциплины

ФИЗИКА

Стерлитамак 2015

 

 

Методические указания по самостоятельному изучению дисциплины составили:

 

к.п.н., доцент к.т.н., доцент

Р.Г. Галиева А.Ф. Шишкина

 

Методические рекомендации по преподаванию дисциплины обсуждены и одобрены на заседании кафедры естественно-научных и общепрофессиональных дисциплин «_____» ___________ 201_ г. (протокол № _______).

 

Заведующий кафедрой

к.ф.-м.н., доцент Е.М. Карасев

 

ВВЕДЕНИЕ

Методические указания содержат сведения о содержании дисциплины, а также рекомендации по ее самостоятельному изучению.

Методические указания соответствуют требованиям, предъявляемым Государственными образовательными стандартами к содержанию и рекомендациям примерной типовой программы, разработанной научно-методическим советом по физике и утвержденной Министерством образования РФ. Методические указания предназначены для следующих направлений подготовки бакалавров: 140200 – «Электроэнергетика и электротехника», 151900 – «Конструкторско-технологическое обеспечение машиностроительных производств», 150700 – «Машиностроение» очной, очно-заочной и заочной форм обучения.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

 

Курс физики совместно с курсом высшей математики составляет основу теоретической подготовки инженеров и играет роль фундаментальной физико-математической базы, без которой невозможна успешная деятельность инженера любого профиля.

Фундаментальный курс физики должен решать три взаимосвязанные задачи:

1. Образовательную – сообщать студентам логически упорядоченные знания о наиболее общих и важных законах природы, познакомить их с современной научной аппаратурой, сформировать навыки проведения физического эксперимента.

2. Развивающую – научить студентов использовать полученные знания для анализа явлений природы и конкретных задач будущей специальности.

3. Воспитательную – формировать на основе этих знаний естественно-научное мировоззрение, развивать способность к познанию и культуру мышления.

Цели освоения дисциплины:

Целью дисциплины «Физика» является освоение студентами основных физических явлений, законов и возможностей их применения для решения научно-технических задач в теоретических и прикладных аспектах, возникающих в последующей профессиональной деятельности выпускников технического университета.

Задачами курса физики являются:

· изучение законов окружающего мира в их взаимосвязи;

· овладение фундаментальными принципами и методами решения научно-технических задач;

· формирование навыков по применению положений фундаментальной физики к грамотному научному анализу ситуаций, с которыми инженеру приходится сталкиваться при создании новой техники и новых технологий;

· освоение основных физических теорий, позволяющих описать явления в природе, и пределов применимости этих теорий для решения современных и перспективных технологических задач;

· формирование у студентов основ естественнонаучной картины мира;

· ознакомление студентов с историей и логикой развития физики и основных её открытий.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ УСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Вне зависимости от уровня программы, в результате изучения курса физики студенты должны приобрести следующие знания, умения и навыки, применимые в их последующем обучении и профессиональной деятельности:

Знания

· основные физические явления и основные законы физики; границы их применимости, применение законов в важнейших практических приложениях;

· основные физические величины и физические константы, их определение, смысл, способы и единицы их измерения;

· фундаментальные физические опыты и их роль в развитии науки;

· назначение и принципы действия важнейших физических приборов;

Умения

· объяснить основные наблюдаемые природные и техногенные явления и эффекты с позиций фундаментальных физических взаимодействий;

· указать какие законы описывают данное явление или эффект;

· истолковывать смысл физических величин и понятий;

· записывать уравнения, взаимосвязывающие физические величины в системе СИ;

· работать с приборами и оборудованием современной физической лаборатории;

· использовать различные методики физических измерений и обработки экспериментальных данных;

· использовать методы адекватного физического и математического моделирования, а также применять методы физико-математического анализа к решению конкретных естественнонаучных и технических проблем;

Навыки

· использования основных общефизических законов и принципов в важнейших практических приложениях;

· применения основных методов физико-математического анализа для решения естественнонаучных задач;

· правильной эксплуатации основных приборов и оборудования современной физической лаборатории;

· обработки и интерпретирования результатов эксперимента;

· использования методов физического моделирования в инженерной практике.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Курс «Физика» является базой для специальных дисциплин и имеет целью дать учащимся базовое понимание процессов, происходящих в природе, и научить сознательно пользоваться основными физическими законами и закономерностями при решении практических задач.

Приступая к изучению данной дисциплины, необходимо твердо помнить основные положения из школьного курса физики и математики, на

которых главным образом основывается курс физики в техническом вузе.

Из математики особо важны для физики следующие разделы:

а) дифференцирование и интегрирование простейших функций;

б) векторная алгебра и элементы векторного анализа;

в) тригонометрия;

г) планиметрия;

д) анализ простейших функций;

е) решение базовых уравнений (линейных, квадратных и т.д.).

 

Курс теоретических основ делится на три части:

а) Механика. Механические колебания. Статистическая физика и термодинамика;

б) Электричество и магнетизм;

в) Оптика. Квантовая физика.

 

При этом все три части базируются на наиболее важных положениях из разделов школьного курса физики.

Предмет изучается студентами путем самостоятельной работы над учебниками и учебными пособиями. Кроме того, в периоды лабораторно- зачетных сессий для студентов читаются лекции по узловым вопросам курса. Обязательным элементом учебного процесса является выполнение лабораторных работ.

При самостоятельной работе над учебниками и учебными пособиями рекомендуется придерживаться определенной последовательности. Читая и конспектируя тот или иной раздел учебника, необходимо твердо усвоить основные определения физических величин и понятий и те закономерности, которыми определяется связь и зависимость одних величин от других.

Формулировки законов и методику вывода их математических выражений надо знать на память. После усвоения соответствующих понятий и закономерностей следует решить примеры и задачи, закрепляя тем самым проработанный теоретический материал, а затем приступить к выполнению контрольных или расчетно-графических работ. При решении задач и оформлении контрольных работ необходимо выполнять следующие требования: