Б. 2 Математический и естественнонаучный цикл. Базовая часть. Б 1 Математика и математические методы в биологии аннотация рабочей программы учебной дисциплины (модуля)
Цели освоения дисциплины, соотнесенные с общими целями ООП ВПО
жүктеу/скачать 1.12 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 1.2. Место дисциплины в структуре ООП
- 1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) по ФГОС ВПО
- 2. Структура и содержание дисциплины (модуля)
- 2.3. Тематический план изучения учебной дисциплины (модуля)
1.1. Цели освоения дисциплины, соотнесенные с общими целями ООП ВПОВ соответствии со структурой ООП бакалавриата в базовой части цикла Б.2.3 «Физика» (ПК-9) студент должен знать: Физические основы механики; колебания и волны; основы молекулярной физики и термодинамики; электричества и магнетизма; оптики, атомной и ядерной физики. Уметь: применять знания в области физики. Владеть: навыками физических исследований, необходимыми для освоения теоретических основ и методов биологии и экологии. 1.2. Место дисциплины в структуре ООПРабочая программа предназначена для студентов дневной формы обучения специальности «Биология». Курс общей физики в соответствии с Госстандартом входит в блок математических и естественнонаучных дисциплин. Программа рассчитана на один 2 семестр, общий объем аудиторного времени, отводимого на весь курс физики, фактически составляет 108 часов (3 зачетных единицы), из них 64 часов – аудиторных и 44 часа планируются для самостоятельной работы. 1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (модуля) по ФГОС ВПОКурс общей физики – это базисный учебный курс естественнонаучного цикла (Б-2), обеспечивающий фундаментальную подготовку специалиста. Он содержит концентрированное и сбалансированное изложение наиболее фундаментальных вопросов физической науки, рассматриваемых с единых позиций. Курс общей физики отражает структуру и логику развития физики как науки, ее внутреннее единство в рамках современной физической картины мира (ПК-9). Курс общей физики призван решать следующие взаимосвязанные задачи: – образовательную – передать студентам логически упорядоченные знания об основных принципах, законах и моделях, используемых при описании физических явлений; (ОК 2) – ознакомить с методами наблюдения и экспериментального исследования процессов и явлений, включая элементарные методы обработки результатов измерений; (ОК-3) – научить правильно выражать физические идеи, формулировать и решать физические задачи; подготовить студентов к использованию результатов физических исследований при решении биологических и биоэкологических задач (ОК-6); – развивающую – использовать процесс освоения физических знаний (как важную ступень формирования теоретического мышления)(ОК-12); – воспитывающую – формировать на основе полученных знаний научное мировоззрение, способность к познанию и культуру мышления (ОК-3). Задачи курса общей физики не могут быть решены без использования адекватного им математического аппарата. В него входят основные понятия, формулы и теоремы дифференциального и интегрального исчислений; линейной и векторной алгебры, математической теории скалярных и векторных полей, теории дифференциальных уравнений и уравнений в частных производных, теории вероятности и математической статистики. Одной из основных целей курса Физики служит подготовка студентов к восприятию курса «Биофизика».
2.1. Общая трудоемкость дисциплины в зачетных единицах и часахТрудоемкость в зачетных единицах – 3. Всего часов – 108. Аудиторные занятия – 64 часа. Лекции – 30 часов. ЛПЗ – 34 часа. Самостоятельная работа – 44 часа. 2.2. Формы контроля по учебному плану (зачет, экзамен, курсовая работа (проект)) с указанием семестра 2.3. Тематический план изучения учебной дисциплины (модуля)
2.4. Программа лекционных занятий 2.4.1. Тематический план лекций
2.4.2. Номер и наименование темы в соответствии с тематическим планом лекций Номера тематического плана лекций соответствуют номеру и наименованию темы 2.4.3. План темы 1. МЕХАНИКА Кинематика План темы. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое, упругое тело. Векторные и скалярные величины. Операции с векторами. Кинематика поступательного и вращательного движения Вектор перемещения, скорость, ускорение. Разложение векторов перемещения, скорости, ускорения по координатным осям. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения. Динамика частицы и системы частиц План темы. Центр масс механической системы и закон его движения. Силы в механике: гравитационные силы, закон всемирного тяготения. Динамика вращательного движения План темы. Момент силы. Момент импульса. Момент инерции относительно оси. Законы изменения и сохранения момента импульса. Работа и энергия План темы. Работа силы. Консервативные и неконсервативные (диссипативные) силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии, силы инерции Закон сохранения энергии в механике. Абсолютно упругий и неупругий удар. Основные положения релятивистской механики План темы. Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея, преобразования Лоренца. Постулаты СТО. Относительность единовременности, релятивистское изменение длин и промежутков времени. Механические колебания, волны План темы. Затухающие и вынужденные колебания, резонанс. Сложение одинаково направленных колебаний, взаимно перпендикулярных колебаний. Биения, фигуры Лиссажу. 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА Основные положения молекулярной физики и термодинамики План темы. Уравнение состояния. Законы идеальных газов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона. Молекулярная физика План темы. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Средняя квадратичная скорость молекул. Явления переноса План темы. Средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность. Термодинамика, первое начало термодинамики План темы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы (закон равнораспределения). Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики План темы. Работа газа при его расширении, равновесные процессы. Молярная теплоёмкость. Теплоёмкость при постоянном давлении, объёме и уравнение Майера. Обратимые и необратимые процессы, энтропия. Изменение энтропии, неравенство Клаузиуса. второе начало термодинамики. Реальные газы План темы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Жидкости и их описание. Поверхностное натяжение, смачивание, капиллярные явления. 3. ЭЛЕКТРОСТАТИКА Электростатическое поле и его силовые характеристики План темы. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и её применение к вычислению напряженностей полей простейших конфигураций зарядов. Электрическое поле и его энергетические характеристики План темы. Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Потенциальность электростатического поля, циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля, разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. Электростатическое поле в диэлектриках План темы. Свободные и связанные заряды, полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков, вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость. Проводники в электростатическом поле План темы. Конденсаторы, емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля. 4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Характеристики и законы постоянного электрического тока План темы. Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи, сопротивление. Разветвленные цепи, правила Кирхгофа. Мощность тока, закон Джоуля - Ленца. Электрические токи в металлах и газах План темы. Ток в металле, основные положения классической теории электропроводности металлов, закон Ома, Видемана-Франца. 5. МАГНИТОСТАТИКА Магнитное поле План темы. Закон Био – Савара – Лапласа. Вычисление магнитного поля прямого, кругового тока. Магнитное поле одного движущегося заряда. Закон Ампера для двух параллельных токов. Магнитная постоянная, единицы магнитной индукции и напряжённости магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вычисление магнитного поля соленоида, тороида. Действие магнитного поля на токи и заряды План темы. Закон Ампера в дифференциальной форме, сила взаимодействия двух параллельных токов. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла. Магнитное поле в веществе План темы. Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Вектор намагничения, вычисление магнитного поля в веществе. Теорема о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля. 6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Электромагнитная индукция План темы. Опыты и закон Фарадея. ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Вращение рамки с током в магнитном поле. Явление самоиндукции, индуктивность контура, индуктивность соленоида. Уравнения Максвелла План темы. Вихревое электрическое поле. Ток смещения Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме. Электрические колебания, переменный ток План темы. Электрический колебательный контур. Незатухающие, затухающие, вынужденные колебания, резонанс. Переменный ток, условие квазистационарности. Переменные токи, текущие через цепи с R, L, C, Переменный ток, текущий через цепь с R+ L+ C. 7. ОПТИКА Основные законы геометрической оптики, фотометрия План темы. Геометрическая оптика, основные законы, закон преломления и отражения, полное внутреннее отражение Волновые свойства света, интерференция План темы. Принцип Гюйгенса. Монохроматичность и когерентность. Интерференция света. Способы получения когерентных волн и наблюдения интерференции в оптике. Расчет интерференционной картины от двух щелей. Волновые свойства света, дифракция План темы. Дифракция света, принцип Гюйгенса- Френеля. Зоны Френеля. Дифракция в сходящихся лучах (дифракция Френеля). Дифракция в параллельных лучах (Фраунгофера), на дифракционной решетке. Дифракция на пространственной решетке, формула Вульфа - Брэгга. Взаимодействие света с веществом План темы. Дисперсия света и основы её электронной теории. Поляризация света План темы. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении, Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды. Тепловое излучение План темы. Виды оптических излучений. Тепловое излучение и его характеристики, абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана. Квантовая природа света План темы. Гипотеза Планка, фотоэффект, законы фотоэффекта. Масса и импульс фотона, единство корпускулярных и волновых свойств света. 8. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ Элементы квантовых свойств атома План темы. Строение атома. Модели атома Томаса и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора. Элементы квантовой теории План темы. Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и её свойства. Уравнение Шредингера общее и для стационарных состояний. Элементы физики квантовых частиц План темы. Линейный гармонический осциллятор. Атом водорода и квантовые числа, правила отбора. Спин электрона. Принцип неразличимости тождественных частиц, фермионы и бозоны. Понятия о квантовых статистиках. Бозе – Эйнштейна, Ферми – Дирака. Принцип Паули. Квантовые переходы План темы. Спонтанное и вынужденное излучение, принцип работы твёрдотельного лазера. 9. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА Атомные ядра План темы. Атомные ядра и их описание. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерные излучения План темы. Модели атомного ядра. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада, правила смещения. Ядерные реакции План темы. Античастицы и их аннигиляция, гамма-излучение. Ядерные реакции и их основные типы. Реакции деления ядра, цепная реакция. Реакция синтеза атомных ядер. 2.4.4. Основные понятия и категории Кинематика поступательного и вращательного движения точки. Динамика поступательного движения. Динамика вращательного движения. Работа и энергия. Законы сохранения в механике. Элементы специальной теории относительности. Распределения Максвелла и Больцмана. Средняя энергия молекул. Второе начало термодинамики. Энтропия. Циклы. I начало термодинамики. Работа при изопроцессах. Электростатическое поле в вакууме. Законы постоянного тока. Магнитостатика. Явление электромагнитной индукции. Электрические и магнитные свойства вещества. Уравнения Максвелла. Свободные и вынужденные колебания. Сложение гармонических колебаний. Волны. Уравнение волны. Энергия волны. Перенос энергии волной. Интерференция и дифракция света. Поляризация и дисперсия света. Тепловое излучение. Фотоэффект. Эффект Комптона. Световое давление. Спектр атома водорода. Правило отбора. Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Уравнения Шредингера (общие свойства). Уравнение Шредингера (конкретные ситуации). Ядро. Элементарные частицы. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Фундаментальные взаимодействия.
1. Грабовский Р.И. Курс физики / Р.И. Грабовский – СпБ.: Лань, 2005. – 608 с. 2. Савельев И.В. Курс физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 352 с. 3. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа, 1990. – 478 с. 4. Буев А.Р. Физика. Часть 1 / А.Р. Буев, И.Л. Чарская. – Йошкар-Ола: марГУ, 2010. – 96 с. 2.5. Программа практических (семинарских), лабораторных занятий 2.5.1. Тематический план лабораторных занятий
2.5.2. Номер и наименование темы в соответствии с тематическим планом практических (семинарских), лабораторных занятий Проставлены в табл. выше. 2.5.3. Основные понятия и категории В процессе выполнения лабораторных работ, оформления результатов экспериментов, теоретической подготовки к ним, отчета студент должен освоить и уметь использовать: закон Авогадро 2-4 — Ампера 4-6 — Архимеда 1-19 — Био-Савара-Лапласа 4-4 — Бойля-Мариотта 2-3 — Больцмана (равнораспределения) 2-12 — Бугера 6-50 — всемирного тяготения 1-23 — Гей-Люссака 2-4 — Гука 1-18 — Дальтона 2-4 — Джоуля-Ленца 3-26, 3-30 — Кирхгофа 6-27 — Кулона 3-2 — Максвелла 2-7 — Малюса 6-22 — Мозли 7-21 — Ньютона первый 1-7 –– –– второй 1 -9 –– –– третий 1-10 — Ньютона (вязкость) 2-10 — Ома 3-24, 3-27, 3-29 — отражения 5-29, 6-2 — Паскаля 1-19 — полного тока для магнитного поля в веществе 4-25 — преломления 5-30, 6-2 — радиоактивного распада 8-6 — излучения Вина 6-28 — смещения Вина 6-27 –– заряда 3-2 –– импульса 1-10 –– –– релятивистского 1 -26 –– массовых чисел 8-7 ––момента импульса 1-17 –– механической энергии 1-13 –– электрических зарядов 8-7 –– энергии 1-13,1-27 — Стефана-Больцмана 6-27 — Фарадея4-14 — Фика (диффузия) 2-10 — Фурье (теплопроводность) 2-10 — проводимости 7-26
1. Грабовский Р.И. Курс физики / Р.И. Грабовский / Р.И. Грабовский. – Спб.: Лань, 2005. – 608 с. 2. Савельев И.В. Курс физики. Т. 1: Механика, молекулярная физика; Т. 2: Электричество, магнетизм / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 352 с. 3. Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа, 1990. – 478 с. 4. Методические указания к лабораторным работам. 5. Буев А.Р. Физика. Часть 1 / А.Р. Буев, И.Л. Чарская. – Йошкар-Ола: МарГУ, 2010. – 96 с. 2.6. Программа самостоятельной работы 2.6.1. Тематический план самостоятельной работы
2.6.2. Номер и наименование темы в соответствии с тематическим планом самостоятельной работы Номер и наименование темы соответствует тематическому плану самостоятельной работы. 2.6.3. Основные понятия и категории Основные понятия и категории необходимые для освоения соответствуют дидактическим единицам 2.6.5. Виды самостоятельной работы: Подготовка к текущим занятиям (лекция, практическое занятие, лабораторная работа); изучение учебного материала, вынесенного на самостоятельную проработку; подготовка к контрольной работе, коллоквиуму, зачеу, экзамену; написание курсовой работы, реферата, эссе; участие в олимпиадах, конкурсах, научных конференциях; выполнение расчетно-графических работ и др. формы контроля.
1. Грабовский Р.И. Курс физики / Р.И. Грабовский – Спб.: Лань, 2005. – 608 с. 2. Савельев И.В. Курс физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм. – М.: Наука, 1989. – 352 с. 4. Буев А.Р. Физика. Часть 1 / А.Р. Буев, И.Л. Чарская. – Йошкар-Ола: МарГУ, 2010. – 96 с. 3. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В учебном процессе используются активные и интерактивные формы проведения занятий. 4. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение жүктеу/скачать 1.12 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||