Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Н. 11 Звягина Е. К. 1 Полетаева К. А. 1 Скатерникова В. А. 14 Филатова Е. В. 14 Крылова Г. В. 15 Кокшарова Э. А. 15 Хачатурова Е. Э. Харчева О....полностью>>
'Руководство по эксплуатации'
Измерительный зарядно-разрядный прибор «Пчёлка» - это микропроцессорное электронное устройство, позволяющее заряжать и разряжать различные аккумулятор...полностью>>
'Документ'
07.14 1 :00 Пенза. CК Юность Новосибирская область - Ленинградская область 95:51 ( 5:11, 1:10, 3:10, : 0) 4 17....полностью>>
'Документ'
3-х дневного курса повышения квалификации специалистов в рамках реализации бюджетной программы 030 «Повышение квалификации специалистов сферы жилищног...полностью>>

Главная > Рабочая программа

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Томский государственный университет

Физический факультет

УТВЕРЖДАЮ:

Декан физического факультета

_________________ В.М. Кузнецов

"_____"__________________2011 г.

Рабочая программа дисциплины

ФИЗИКА

Направление подготовки

020100 «Химия»

Профили подготовки:

020100.62.01 Неорганическая химия и химия координационных соединений.

020100.62.02. Аналитическая химия.

020100.62.03. Органическая и биоорганическая химия.

020100.62.04. Физическая химия.

020100.62.05. Высокомолекулярные соединения.

020100.62.07. Химия твердого тела и химия материалов.

020100.62.09. Нефтехимия

020100.62.10.Химия окружающей среды, химическая экспертиза и экологическая безопасность

Квалификация (степень) выпускника

Бакалавр

Форма обучения

Очная

Статус дисциплины:

Базовая часть

Математический и естественнонаучный цикл

Томск-2011 г.

Программа курса (дисциплины) «Физика» составлена в соответствии с требованиями к обязательному минимуму содержания и уровню подготовки дипломированного бакалавра по направлению 020100 «Химия».

1. Цели освоения дисциплины

Целью курса является знакомство студентов с основными физическими законами, методами их наблюдения и экспериментального исследования, применением их для решения конкретных задач. Особое внимание уделяется формированию правильного естественнонаучного мировоззрения, целостной физической картины мира, анализу роли физики в других науках и научно-техническом прогрессе.

2. Место дисциплины в структуре образовательной программы

Дисциплина «Физика» относится к базовой части «Математического и естественнонаучного цикла». В иерархии основных наук химия непосредственно соседствует с физикой. Это соседство и обеспечило ту быстроту и глубину, с которой многие разделы физики успешно вклиниваются в химию. Химия граничит, с одной стороны, с макроскопической физикой – термодинамикой, физикой сплошных сред, а с другой – с микрофизикой – статической физикой, квантовой механикой. Общеизвестно, сколь плодотворными эти контакты оказались для химии. Вся история взаимодействия химии и физики полна примеров обмена идеями, объектами и методами исследования. На разных этапах своего развития физика снабжала химию понятиями и теоретическими концепциями, оказавшими сильное воздействие на развитие химии. Термодинамика породила химическую термодинамику – учение о химических равновесиях. Статическая физика легла в основу химической кинетики – учения о скоростях химических превращений. Квантовая механика вскрыла сущность Периодического закона Менделеева. Современная теория химического строения – это квантовая химия, то есть приложение принципов квантовой механики к исследованию молекул.

Химия и физика изучают практически одни и те же объекты, но только каждая из них видит в этих объектах свою сторону, свой предмет изучения. Так, молекула является предметом изучения не только химии, но и молекулярной физики. Если химия изучает ее с точки зрения закономерностей образования, состава, химических свойств, связей, условий ее диссоциации на составляющие атомы, то физика статистически изучает поведение больших систем молекул, обусловливающее тепловые явления, различные агрегатные состояния, фазовые переходы из газообразной в жидкую и твердую фазы и обратно, явления, не связанные с изменением состава молекул и их внутреннего химического строения.

С возникновением теории относительности, квантовой механики и учения об элементарных частицах раскрылись еще более глубокие связи между физикой и химией. Оказалось, что разгадка объяснения существа свойств химических соединений, самого механизма превращения веществ лежит в строении атомов, в квантово-механических процессах его элементарных частиц и особенно электронов внешней оболочки, Именно новейшая физика сумела решить такие вопросы химии, как природа химической связи, особенности химического строения молекул органических и неорганических соединений и т.д.

В сфере соприкосновения физики и химии возник и успешно развивается такой сравнительно молодой раздел из числа основных разделов химии, как физическая химия. Физическая химия рассматривается сейчас как наиболее широкий общетеоретический фундамент всей химической науки, опирающийся на такие важнейшие разделы физики, как квантовая механика, статистическая физика и термодинамика, нелинейная динамика, теория поля и др.

Еще одним свидетельством плодотворности влияния физики на химическую науку является все расширяющееся применение физических методов в химических исследованиях. При этом, чем больше усложняются химические исследования, тем больше аппаратура и методы расчетов физики проникают в химию. Необходимость измерения тепловых эффектов реакции, развитие спектрального и рентгеноструктурного анализа, изучение изотопов и радиоактивных химических элементов, кристаллических решеток вещества, молекулярных структур потребовали создания и привели к использованию сложнейших физических приборов: спектроскопов, масс-спектрографов, дифракционных решеток, электронных микроскопов и т.д. Поразительный прогресс в этой области особенно отчетливо виден на примере спектроскопических методов. Еще совсем недавно из бесконечного диапазона электромагнитных излучений химики использовали лишь узкую область видимого и примыкающего к нему участков инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов. Открытие физиками явления магнитного резонансного поглощения привело к появлению спектроскопии ядерного магнитного резонанса, наиболее информативного современного аналитического метода изучения электронного строения молекул, и спектроскопии электронного парамагнитного резонанса, уникального метода изучения нестабильных промежуточных частиц – свободных радикалов. В коротковолновой области электромагнитных излучений возникла рентгеновская и гамма-резонансная спектроскопия, обязанная своим появлением открытию Мессбауэра. Освоение синхротронного излучения открыло новые перспективы развития этого высокоэнергетического раздела спектроскопии. Появились лазеры – уникальные по своей спектральной интенсивности источники – и вместе с ними принципиально новые аналитические возможности. Среди них можно назвать лазерный магнитный резонанс – быстро развивающийся высокочувствительный метод регистрации радикалов в газе. Другая, поистине фантастическая возможность – это штучная регистрация атомов с помощью лазера – методика, позволяющая зарегистрировать в кювете всего несколько атомов посторонней примеси.

Таким образом, физика во все большем масштабе и все более плодотворно вторгается в химию. Она вскрывает сущность качественных химических закономерностей, снабжает химию совершенными инструментами исследования.

Для успешного освоения дисциплины «Физика» учащимся необходимо:

  • успешное владение знаниями по физике на уровне средней школы;

  • знание основных разделов высшей математики, таких как векторный анализ, дифференциальное и интегральное исчисление, линейная алгебра.

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

В результате освоения дисциплины «Физика» обучающийся должен:

Знать:

  • фундаментальные разделы физики (механику, молекулярную физику, термодинамику, электродинамику, оптику, основы квантовой механики);

  • современную физическую картину мира и эволюции Вселенной, пространственно-временные закономерности, строение вещества для понимания процессов и явлений природы;

  • роль физических закономерностей для активной деятельности по охране окружающей среды, рациональному природопользованию, развитию и сохранению цивилизации.

Уметь:

  • приобретать новые знания в области физики, в том числе с использованием современных образовательных и информационных технологий;

  • использовать теоретические знания при объяснении результатов химических экспериментов;

  • использовать на практике базовые знания и методы физических исследований для объяснения результатов химических экспериментов;

  • планировать и проводить физические эксперименты адекватными экспериментальными методами, оценивать точность и погрешность измерений;

  • понимать различие в методах исследования физических процессов и явлений на эмпирическом и теоретическом уровне, необходимость верификации теоретических выводов, анализа их области применения;

  • использовать знания о строении вещества, физических процессах в веществе, о различных классах веществ для понимания свойств материалов и механизмов физических процессов, протекающих в природе;

  • представлять физические утверждения, доказательства, проблемы, результаты физических исследований ясно и точно в терминах, понятных для профессиональной аудитории, как в письменной, так и в устной форме.

  • читать и анализировать учебную и научную литературу по физике.

Владеть:

  • математической и естественнонаучной культурой в области физики, как частью профессиональной и общечеловеческой культуры;

  • основными теоретическими и экспериментальными методами физических исследований.

4. Структура и содержание дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 18 зачетных единиц, 648 часов.

п/п

Раздел

дисциплины

Семестр

Неделя семестра

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по неделям семестра)

Лекции

Практ. занятия

Лабор.

работы

Сам. работа

Всего

Модуль «Механика»

Кинематика

2

1

2

2

2

6

Практические задания,

контрольная работа, консультации

Динамика материальной точки

2

1-2

4

2

4

2

12

Работа и энергия

2

2-3

4

2

4

2

10

Закон сохранения момента импульса

2

3-4

4

2

8

2

18

Колебательное движение и волны

2

4-5

4

2

4

2

12

Практические задания,

коллоквиум, консультации, тест по модулю «Механика»

Релятивистская механика

2

5-6

4

2

2

8

Механика жидкостей и упругих тел

2

7

4

2

6

Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»

Методы рассмотрения систем, состоящих из большого числа частиц

2

7

1

1

2

Практические задания,

коллоквиум, консультации

Статистический метод

2

7-8

6

4

4

3

17

Первое начало термодинамики

2

5

4

4

2

14

Практические задания, тест по модулю «Молекулярная физика и термодинамика», зачет, экзамен

Второе начало термодинамики

2

8-9

5

4

4

2

14

Неидеальный газ

2

9-10

3

2

1

6

Фазовые переходы

2

11-12

4

2

4

2

12

Жидкое состояние

2

13-14

3

2

1

6

Явления переноса

2

14-15

3

2

4

2

11

Всего

56

30

40

28

154

46

2 семестр

200 часов

Модуль «Электричество и магнетизм»

Электрическое поле в вакууме

3

1-2

5

2

4

6

12

Практические задания,

контрольная работа, консультации

Электрическое поле в диэлектриках

3

3

4

2

6

12

Проводники в электрическом поле

3

4

2

2

2

6

Энергия электрического поля

3

4-5

2

2

2

6

Постоянный электрический ток

3

5-6

4

2

4

4

14

Магнитное поле в вакууме

3

6-7

6

2

4

6

18

Практические задания, тест по модулю «Электричество и магнетизм»

Магнитное поле в веществе

3

8

4

2

4

4

18

Электромагнитная индукция

3

9

3

2

4

4

13

Уравнения Максвелла

3

9-10

2

2

4

8

Модуль «Оптика»

Электромагнитные волны

3

10-11

4

2

4

10

Практические задания,

коллоквиум, консультации Тест по модулю «Оптика», зачет, экзамен

Интерференция света

3

12-13

4

4

4

6

18

Дифракция света

3

14-15

4

4

4

6

18

Поляризация света

3

15-16

4

2

4

4

14

Дисперсия, поглощение, рассеяние электромагнитных волн

3

16-17

3

2

4

4

13

Квантовая оптика

3

17

3

2

6

11

56

34

36

68

194

36

3 семестр

230 часов

Модуль «Основы квантовой механики»

Боровская теория атома

4

2

6

4

10

22

Практические задания,

коллоквиум, консультации

Квантовомеханическая теория водородного атома

4

2

2

20

24

Многоэлектронные атомы

4

2

2

20

24

Модуль «Физика атомного ядра и элементарных частиц»

Атомное ядро

4

6

4

16

20

46

Практические задания,

коллоквиум, консультации, тест по модулю «Физика атомного ядра и элементарных частиц», зачет, экзамен

Элементарные частицы

4

6

4

16

30

56

18

18

36

100

172

46

* - зачетные единицы присваиваются после успешного выполнения всех практических заданий, лабораторных работ, сдачи коллоквиума, тестовых заданий, зачета и экзамена.

4.1. Содержание дисциплины

№ п/п

Наименование
раздела дисциплины

Содержание раздела дисциплины

Модуль «Механика»

Кинематика

Системы отсчёта. Материальная точка. Способы описания движения материальной точки. Скорость. Ускорение. Кинематика вращательного движения. Кинематика твёрдого тела. Степени свободы и обобщённые координаты.

Динамика
материальной точки

Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчёта. Масса тела. Второй закон Ньютона. Сила. Роль начальных условий. Движение тел с переменной массой. Третий закон Ньютона. Полевое взаимодействие. Закон сохранения импульса. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея.

Работа и энергия

Работа и кинетическая энергия. Теорема Кёнига. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия частицы в поле. Полная механическая энергия частицы. Потенциальная энергия системы материальных точек. Закон сохранения механической энергии для системы материальных точек. Силы и потенциальная энергия. Условия равновесия механической системы.

Закон сохранения момента импульса

Момент силы и момент импульса относительно неподвижного начала. Закон сохранения момента импульса. Уравнение момента импульса для вращения вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Гюйгенса. Кинетическая энергия вращающегося твёрдого тела.

Колебательное
движение и волны

Малые колебания. Гармонические колебания. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Резонанс. Сложение колебаний.

Уравнения плоской и сферической упругих волн.

Волновое уравнение. Энергия, переносимая упругой волной. Эффекты сложения волн.

Релятивистская
механика

Основные постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Релятивистские выражения для импульса и энергии. Система релятивистских частиц.

Механика жидкостей и упругих тел

Кинематическое описание движения жидкости. Уравнение Бернулли.

Элементы механики сплошной среды. Виды деформаций твердого тела. Закон Гука. Энергия упругих напряжений.

Модуль «Молекулярная физика и термодинамика»

Методы рассмотрения систем, состоящих из большого числа частиц

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Модель идеального газа. Тепловое движение. Статистический и термодинамический методы описания молекулярных систем.

Статистический
метод

Равновесное состояние. Макроскопические параметры. Распределение Максвелла. Уравнение состояния идеального газа. Распределение Больцмана.

Первое начало
термодинамики

Внутренняя энергия. Распределение энергии по степеням свободы. Первое начало термодинамики. Работа, совершаемая системой при изменении объема. Теплоемкость. Процессы в идеальных газах. Политропный процесс. Циклические процессы. Коэффициент полезного действия цикла. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла Карно.

Второе начало
термодинамики

Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистический смысл энтропии. Второе начало термодинамики. Теорема Карно. Неравенство Клаузиуса. Термодинамические потенциалы. Общие критерии термодинамической устойчивости. Принцип Ле-Шателье-Брауна.

Неидеальный газ

Молекулярные силы и отступления от законов идеальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы уравнения Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия газа Ван-дер-Ваальса. Изотермы реального газа. Метастабильные состояния. Принцип Нернста.

Фазовые переходы

Фазы и фазовые превращения. Условие равновесия фаз химически однородного вещества. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса Тройные точки. Диаграммы состояний. Фазовые превращения второго рода. Многокомпонентные системы. Правило фаз. Диаграммы состояний.

Жидкое состояние

Строение жидкости. Поверхностное натяжение. Условия равновесия на границе двух жидкостей и жидкость – твердое тело. Поверхностно – активные вещества. Давление под искривленной поверхностью. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Термодинамика поверхностного натяжения.

Явления переноса

Виды процессов переноса. Поперечное сечение и средняя длина свободного пробега. Общее уравнение переноса. Теплопроводность. Вязкость. Самодиффузия.

Модуль «Электричество и магнетизм»

Электрическое поле в вакууме

Свойства электрических зарядов. Закон Кулона. Системы единиц. Электрическое поле. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей. Теорема Гаусса для электрических полей. Потенциал электрического поля. Связь между напряжённостью и потенциалом. Уравнение Пуассона.

Электрическое поле в диэлектриках

Электрическое поле в веществе. Поляризация диэлектриков, типы диэлектриков. Поле внутри диэлектриков. Вектор поляризации. Поверхностная т объёмная плотности связанных зарядов. Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для диэлектриков. Условия на границе раздела двух диэлектриков.

Проводники в
электрическом поле

Условия равновесия зарядов на проводнике. Проводники во внешнем электрическом поле. Ёмкость проводников. Конденсаторы.

Энергия
электрического поля

Электрическая энергия системы зарядов. Энергия заряженных проводника и конденсатора. Энергия электрического поля.

Постоянный
электрический ток

Постоянный электрический ток. Плотность тока, сила тока. Закон сохранения электрического заряда

Электродвижущая сила. Закон Ома для однородного участка цепи. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Джоуля - Ленца.

Магнитное поле
в вакууме

Индукция магнитного поля. Магнитная сила. Сила Лоренца. Сила Ампера. Закон Био-Савара. Преобразование полей. Виток с током в магнитном поле. Теорема Гаусса для магнитных полей. Теорема о циркуляции магнитного поля в вакууме.

Магнитное поле в веществе

Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Виды магнетиков. Условия на границе двух магнетиков.

Электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукции. Универсальный закон электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля.

Уравнения
Максвелла

Токи смещения. Уравнения Максвелла

Модуль «Оптика»

Электромагнитные волны

Уравнение электрических колебаний. Электромагнитное излучение. Волновое уравнение для электромагнитного поля. Плоские электромагнитные волны. Энергия и импульс электромагнитного поля.

Испускание электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Отражение и преломление плоской волны на границе двух диэлектриков.

Интерференция
света

Интерференция двух монохроматических волн. Проблема когерентности. Интерференционные устройства. Интерференция света в тонких пленках и клине. Кольца Ньютона. Многолучевая интерференция.

Дифракция света

Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Дифракция Фраухгофера на одной щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей. Физические основы голографии.

Поляризация света

Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Поляризация при двойном лучепреломлении. Поляризационные устройства. Интерференция поляризованных лучей. Искусственное двойное лучепреломление.

Дисперсия, поглощение, рассеяние электромагнитных волн

Дисперсия света. Групповая скорость. Классическая теория дисперсии света. Поглощение и рассеяние света. Закон Бугера-Ламберта-Бера.

Квантовая оптика

Понятие равновесного излучения. Закон Кирхгофа.

Модель абсолютно черного тела. Равновесная плотность энергии излучения. Закон Стефана - Больцмана и закон смещения Вина. Формулы Релея - Джинса и Вина. Формула Планка.

Фотоэффект. Эффект Комптона. Спонтанные и вынужденные переходы. Коэффициенты Эйнштейна. Лазеры.

Модуль «Основы квантовой механики»

Боровская теория атома

Закономерности в атомных спектрах. Постулаты Бора. Опыт Франка и Герца. Боровская модель атома водорода.

Квантовомеханическая теория
водородного атома

Гипотеза де Бройля. Уравнение Шредингера. Квантовомеханическое описание движения микрочастиц. Свойства волновой функции. Движение частицы в бесконечно глубокой потенциальной яме. Туннельный эффект. Атом водорода.

Многоэлектронные атомы

Спектры щелочных металлов. Мультиплетность спектров и спин электрона. Момент импульса в квантовой механике. Результирующий момент многоэлектронного атома. Периодическая система элементов Менделеева.

Модуль «Физика атомного ядра и элементарных частиц»

Атомное ядро

Состав и характеристика атомного ядра. Масса и энергия связи ядра. Модели атомного ядра. Ядерные силы. Радиоактивность. Альфа - распад. Бета - распад. Деление ядер. Синтез ядер. Токамак.

Элементарные
частицы

Элементарные частицы. Виды взаимодействий и классы элементарных частиц. Космические лучи. Антивещество. Странные частицы. Закон сохранения четности. Нейтрино. Кварки.



Похожие документы:

  1. Рабочая программа дисциплины Физика Направление подготовки (3)

    Рабочая программа
    ... , молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)» Рабочая программа дисциплины Физика Направление подготовки 230700 Прикладная информатика Профиль подготовки Прикладная информатика в социальной ...
  2. Рабочая программа дисциплины Физика Направление подготовки (2)

    Рабочая программа
    ... , молодежи и туризма (ГЦОЛИФК)» Рабочая программа дисциплины Физика Направление подготовки 050100 Педагогическое образование Профиль подготовки Физическая культура Квалификация ...
  3. Рабочая программа дисциплины электроснабжение направление подготовки

    Рабочая программа
    ... ________________2011 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ Направление подготовки 110800.62 «Агроинженерия» Профиль подготовки «Агроинженерия ... атомной физики Дисциплина «Электроснабжение» является базой при подготовке бакалавров ...
  4. Рабочая программа дисциплины физика направление ооп

    Рабочая программа
    ... 2010 г. РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ ФИЗИКА НАПРАВЛЕНИЕ ООП 130602 – машины и оборудование нефтяных и газовых промыслов ПРОФИЛЬ ПОДГОТОВКИ 150400 ...
  5. Рабочая программа дисциплины биология направление подготовки (специальность)

    Рабочая программа
    ... ВПО ИГМА Министерства здравоохранения России РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ БИОЛОГИЯ Направление подготовки (специальность) педиатрия Профиль обучения ... , использовать для их решения соответствующий физико-химический и математический аппарат ПК-3 ...

Другие похожие документы..