Соответствие содержания дисциплины требуемым результатам обучения
I Рабочая учебная программа дисциплины
Цель и задачи дисциплины
Основными целями учебной дисциплины «Физика» являются:
- формирование базового уровня знаний следующих разделов физики: механики, термодинамики и молекулярной физики, электричества и магнетизма, оптики, основ физики атома и атомного ядра , необходимого для изучения специальных учебных дисциплин;
- формирование базового уровня знаний в методах и средствах измерения основных методов измерения физических величин;
- формирование общей культуры в сфере производственной деятельности, под которой понимается способность использовать полученные знания, умения и навыки для решения инженерных и технологических задач, обеспечивающих высокий уровень качества и безопасности продукции.
Задачами дисциплины являются:
· изучение основных законов следующих разделов физики: - механики,
- термодинамики и молекулярной физики,
- электро- и магнитостатики, электродинамики,
- оптики,
- основ физики атома и атомного ядра;
· получение навыков решения физических задач;
· изучение методов измерений в физике и технике и методов оценки точности измерений.
Общие требования к содержанию и уровню освоения дисциплины.
В результате освоения дисциплины студент должен приобрести знания, умения, владения и профессиональные компетенции.
Знать:
· основные физические явления, фундаментальные понятия, законы и теории следующих разделов физики:
- механики,
- термодинамики и молекулярной физики,
- электричества и магнетизма,
- оптики,
- основ физики атома и атомного ядра;
· основные методы теоретического и экспериментального исследования;
· методы измерения различных физических величин.
Уметь:
· разобраться в физических принципах, используемых в изучаемых специальных дисциплинах;
· решать физические задачи применительно к изучаемым специальным дисциплинам и прикладным проблемам будущей специальности;
· измерять основные величины в механике, термодинамике, электротехнике, оптике.
Владеть:
- методами физического описания типовых профессиональных задач и интерпретации полученных результатов;
- методами проведения физических измерений, методами оценки погрешностей при проведении эксперимента;
- методами оценки свойств пищевого сырья и продукции на основе использования фундаментальных знаний в области нанотехнологии, физики и математики;
- навыками проведения теоретических и экспериментальных и практических исследований в области производства продукции питания с использованием современных программных средств, инновационных и информационных технологий.
Компетенции:
Выпускник по направлению подготовки «Продукты питания из растительного сырья» в соответствии с задачами профессиональной деятельности и целями основной образовательной программы после изучения дисциплины «Физика» должен обладать следующими компетенциями:
- способен представить современную картину мира на основе целостной системы естественнонаучных и математических знаний (ОК-1);
- способен использовать законы и методы физики и математики при изучении наук профессионального цикла, а также при решении профессиональных задач (ПК-1);
- способен использовать технические средства для измерения основных параметров свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции (ПК – 7).
Трудоемкость дисциплины и виды учебной работы
Общая трудоемкость дисциплины составляет 216 часов (6 зачетных единиц ). Распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной работы представлено в таблице 1.
Таблица 1. Распределение трудоемкости дисциплины по видам учебной работы
| Вид учебной работы | ОФО | ЗФО | ||||||
| П.ф.о. | С.ф.о. | П.ф.о. | С.ф.о. | |||||
| Зач. ед. | Ак. час. | Зач. ед. | Ак. час. | Зач. ед. | Ак. час. | Зач. ед. | Ак. час. | |
| Общая трудоемкость дисциплины | 216 | |||||||
| Аудиторные занятия (всего) | 3,7 | 136 | 2,7 | 0,6 | 0,3 | |||
| В том числе: | ||||||||
| Лекции | 1.3 | 1,1 | 0,2 | 0,1 | ||||
| Лабораторные работы | 2,4 | 1,6 | 0,4 | 0,2 | ||||
| Практические занятия | - | - | - | - | - | - | - | - |
| Самостоятельная работа (всего) | 2,3 | 80 | 3,3 | 5,4 | 5,7 | |||
| В том числе: | ||||||||
| Самостоятельное изучение отдельных тем модулей | 0,69 | 1,11 | 1,58 | 1,47 | ||||
| Подготовка к лабораторным работам | 0,42 | 0,75 | 0,67 | 0,67 | ||||
| Изучение тем лекций | 0,42 | 0,75 | 0,67 | 0,83 | ||||
| Выполнение контрольных работ по темам модулей | - | - | - | - | 2,08 | 2,08 | ||
| Подготовка к тестированию и рубежному контролю | 0,42 | 0,42 | 0,42 | 0,42 | ||||
| Подготовка к промежуточной аттестации (зачету) | 0,08 | 0,08 | 0,08 | 0,08 | ||||
| Подготовка к промежуточной аттестации (экзамену) | 0,11 | 0,11 | 0,11 | 0,11 | ||||
| Контроль (всего) | 0,22 | 8 | 0,22 | 8 | 0,22 | 8 | 0,22 | 8 |
| В том числе: | ||||||||
| Входной, текущий, рубежный | 0,14 | 0,14 | 0,14 | 0,14 | ||||
| Промежуточная аттестация ( зачет ) | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | ||||
| Промежуточная аттестация (экзамен ) | 0,05 | 0,05 | 0,05 | 0,05 |
Содержание дисциплины
4.1. Учебно- образовательные модули дисциплины, их трудоемкость
и виды учебной работы
Рабочая программа дисциплины построена по модульно-блочному принципу. Программа дисциплины состоит из пяти модулей, отражающих основные разделы курса физики (таблица 2).
Таблица 2.1. Базовые модули дисциплины, трудоемкость и виды учебной работы. - Очная полная форма обучения.
| № п/п | НАИМЕНОВАНИЕ МОДУЛЯ И ТЕМЫ | Зачетные единицы/ академические часы | ||||
| Всего | Лекции | Лабора-торные работы | Самостоя -тельная работа | Конт-роль(входной, текущий рубежн.) | ||
| Модуль 1. Механика | 1,0/36 | 0,28/10 | 0,50/22 | 0,11/4 | 0,03/ 1 | |
| Тема 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | 0,4 | |||||
| Тема 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | 0,4 | |||||
| Тема 1.3. Элементы релятивистской механики. | − | - | 0,2 | |||
| Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика | 1,5/54 | 0,28/10 | 0,44/16 | 0,75/27 | 0,03/ 1 | |
| Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | 0,4 | |||||
| Тема 2.2. Основы термодинамики. | 0,4 | |||||
| Тема 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | 0,2 | |||||
| Модуль 3. Электричество и магнетизм | 1,5/54 | 0,33/12 | 0,44/16 | 0,69/25 | 0,03/ 1 | |
| Тема 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | 0,5 | |||||
| Тема 3.2. Основы классической электродинамики. | 0,5 | |||||
| Модуль 4.Оптика | 1,0/36 | 0,22/8 | 0,61/22 | 0,17/6 | 0,03/ 1 | |
| Тема 4.1. Волновая оптика | 0,5 | |||||
| Тема 4.2. Квантовая природа излучения | 0,5 | |||||
| Модуль 5. Основы физики атома и атомного ядра | 1,0/36 | 0,22/8 | 0,22/12 | 0,44/16 | 0,03/ 1 | |
| Тема 5.1. Основы квантовой природы атома | 0,5 | |||||
| Тема 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц | 0,5 | |||||
| Промежуточная аттестация (зачет) | 0,03/1 | 0,03/1 | ||||
| Промежуточная аттестация (экзамен) | 0,06/2 | 0,06/2 | ||||
| Всего на дисциплину «Физика» | 6/216 | 1,3/48 | 2,4/88 | 2,3/80 | 0,22/8 |
Таблица 2.2. Базовые модули дисциплины, трудоемкость и виды учебной работы. - Очная сокращенная форма обучения.
| № п/п | НАИМЕНОВАНИЕ МОДУЛЯ И ТЕМЫ | Зачетные единицы/ академические часы | ||||
| Всего | Лекции | Лабора-торные работы | Самостоя -тельная работа | Конт-роль(входной, текущий рубежн.) | ||
| Модуль 1. Механика | 1,0/36 | 0,28/10 | 0,44/16 | 0,25/9 | 0,03/ 1 | |
| Тема 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | 0,4 | |||||
| Тема 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | 0,4 | |||||
| Тема 1.3. Элементы релятивистской механики. | − | - | 0,2 | |||
| Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика | 1,5/54 | 0,28/10 | 0,28/10 | 0,9/33 | 0,03/ 1 | |
| Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | - | 0,4 | ||||
| Тема 2.2. Основы термодинамики. | 0,4 | |||||
| Тема 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | 0,2 | |||||
| Модуль 3. Электричество и магнетизм | 1,5/54 | 0,33/12 | 0,33/12 | 0,82/29 | 0,03/ 1 | |
| Тема 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | 0,5 | |||||
| Тема 3.2. Основы классической электродинамики. | 0,5 | |||||
| Модуль 4.Оптика | 1,0/36 | 0,11/4 | 0,33/12 | 0,56/20 | 0,03/ 1 | |
| Тема 4.1. Волновая оптика | 0,5 | |||||
| Тема 4.2. Квантовая природа излучения | 0,5 | |||||
| Модуль 5. Основы физики атома и атомного ядра | 1,0/36 | 0,11/4 | 0,17/6 | 0,69/25 | 0,03/ 1 | |
| Тема 5.1. Основы квантовой природы атома | 0,5 | |||||
| Тема 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц | 0,5 | |||||
| Промежуточная аттестация (зачет) | 0,03/1 | 0,03/1 | ||||
| Промежуточная аттестация (экзамен) | 0,06/2 | 0,06/2 | ||||
| Всего на дисциплину «Физика» | 6/216 | 1,1/40 | 1,6/56 | 3,3/120 | 0,22/8 |
Таблица 2.3. Базовые модули дисциплины, трудоемкость и виды учебной работы. - Заочная полная форма обучения.
| № п/п | НАИМЕНОВАНИЕ МОДУЛЯ И ТЕМЫ | Зачетные единицы/ академические часы | ||||
| Всего | Лекции | Лабора-торные работы | Самостоя -тельная работа | Конт-роль (входной, текущий, рубежн.) | ||
| Модуль 1. Механика | 1,0/36 | 0,11/4 | 0,11/4 | 0,81/29 | 0,03/ 1 | |
| Тема 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | - | 0,4 | ||||
| Тема 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | 0,4 | |||||
| Тема 1.3. Элементы релятивистской механики. | − | 0,2 | ||||
| Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика | 1,5/54 | 0,17/2 | 1,36/49 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | - | 0,4 | ||||
| Тема 2.2. Основы термодинамики. | 0,4 | |||||
| Тема 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | - | 0,2 | ||||
| Модуль 3. Электричество и магнетизм | 1,5/54 | 0,11/4 | 0,11/4 | 1,33/48 | 0,03/ 1 | |
| Тема 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | 0,5 | |||||
| Тема 3.2. Основы классической электродинамики. | - | 0,5 | ||||
| Модуль 4.Оптика | 1,0/36 | 0,06/2 | 0,89/32 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 4.1. Волновая оптика | 0,5 | |||||
| Тема 4.2. Квантовая природа излучения | - | 0,5 | ||||
| Модуль 5. Основы физики атома и атомного ядра | 1,0/36 | 0,06/2 | 0,94/34 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 5.1. Основы квантовой природы атома | - | 0,5 | ||||
| Тема 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц | 0,5 | |||||
| Промежуточная аттестация (зачет) | 0,03/1 | 0,03/1 | ||||
| Промежуточная аттестация (экзамен) | 0,06/2 | 0,06/2 | ||||
| Всего на дисциплину «Физика» | 6/216 | 0,22/8 | 0,39/14 | 5,4/194 | 0,22/8 |
Таблица 2.4. Базовые модули дисциплины, трудоемкость и виды учебной работы. - Заочная сокращенная форма обучения.
| № п/п | НАИМЕНОВАНИЕ МОДУЛЯ И ТЕМЫ | Зачетные единицы/ академические часы | ||||
| Всего | Лекции | Лабора-торные работы | Самостоя -тельная работа | Конт-роль (входной, текущий, рубежн.) | ||
| Модуль 1. Механика | 1,0/36 | 0,05/2 | 0,05/2 | 0,94/34 | 0,03/ 1 | |
| Тема 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | - | 0,4 | ||||
| Тема 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | 0,4 | |||||
| Тема 1.3. Элементы релятивистской механики. | − | 0,2 | ||||
| Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика | 1,5/54 | 0,05 /2 | 1,44/52 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | - | 0,4 | ||||
| Тема 2.2. Основы термодинамики. | 0,4 | |||||
| Тема 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | - | 0,2 | ||||
| Модуль 3. Электричество и магнетизм | 1,5/54 | 0,05/2 | 0,05 /2 | 1,44/52 | 0,03/ 1 | |
| Тема 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | 0,5 | |||||
| Тема 3.2. Основы классической электродинамики. | - | 0,5 | ||||
| Модуль 4.Оптика | 1,0/36 | 0,05/2 | 0,94/34 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 4.1. Волновая оптика | 0,5 | |||||
| Тема 4.2. Квантовая природа излучения | - | 0,5 | ||||
| Модуль 5. Основы физики атома и атомного ядра | 1,0/36 | - | 0,89/32 | 0,03/ 1 | ||
| Тема 5.1. Основы квантовой природы атома | - | 0,5 | ||||
| Тема 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц | 0,5 | |||||
| Промежуточная аттестация (зачет) | 0,03/1 | 0,03/1 | ||||
| Промежуточная аттестация (экзамен) | 0,06/2 | 0,06/2 | ||||
| Всего на дисциплину «Физика» | 6/216 | 0,11/4 | 0,22/8 | 5,6/202 | 0,22/8 |
4.2. Дидактический минимум учебно-образовательных модулей дисциплины
Таблица 3. Обязательный дидактический минимум содержания дисциплины и ее учебно-образовательных модулей
| № п/п | НАИМЕНОВАНИЕ МОДУЛЯ И ТЕМЫ ДИСЦИПЛИНЫ | ДИДАКТИЧЕСКИЙ МИНИМУМ | ||
| Модуль 1. Механика | ||||
| Тема 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | Основная задача механики. Механическое движе-ние. Системы отсчета. Материальная точка. Поступательное движение. Путь, скорость, ускорение. Вращательное движение. Кинематические характеристики вращательного движения. | |||
| Тема 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | Предмет изучения динамики. Сила, масса и импульс. Законы Ньютона. Центр инерции. Работа и энергия, мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Законы сохранения импульса и энергии в механике. Момент силы, момент инерции материальной точки и твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения. Работа и энергия при вращательном движении. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. | |||
| Тема 1.3. Элементы релятивистскоймеханики. | Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Закон взаимосвязи массы и энергии. Энергия и импульс в релятивистской динамике. Соотношение между энергией и импульсом. | |||
| Модуль 2. Молекулярная физика и термодинамика | ||||
| Тема 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | Основные понятия молекулярно-кинетической теории. Параметры состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Степени свободы молекулы. Распределение энергии по степеням свободы молекулы. Распределение молекул по скоростям и энергиям. | |||
| Тема 2.2. Основы термодинамики. | Внутренняя энергия идеального газа. Теплота. Теплоёмкость газов. Работа расширения. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Энтропия. Второй закон термодинамики и его статистическое толкование. | |||
| Тема 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | Явления переноса в термодинамически неравновесных системах: вязкость, теплопроводность, диффузия. Реальные газы. Межмолекулярные взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа. | |||
| Модуль 3. Электричество и магнетизм | ||||
| Тема 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | Электрические заряды. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поток вектора напряжённости. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение к расчёту полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал поля. Диэлектрики в электрическом поле. Электрическое смещение. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Проводники в электростатическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Постоянный ток, его основные характеристики. ЭДС источника тока. Сопротивление проводников. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Закон Ампера. Взаимодействие токов. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Энергия магнитного поля. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Виды магнетиков. Кривая намагничивания. Гистерезис. | |||
| Тема 3. 2. Основы классической электродинамики. | Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. Самоиндукция. Индуктивность контура. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Электромагнитные волны. Шкалы электромагнитных волн. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Поток энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойнтинга. | |||
| Модуль 4.Оптика | ||||
| Тема 4.1. Волновая оптика | Принцип Гюйгенса. Интерференция света. Интерференция света от двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Использование интерференции света в науке и технике. Дифракция света. Метод зон Френеля. Прямолинейность распространения света. Дифракционная решётка. Дифракция на пространственной решётке. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Законы поляризации. Вращение плоскости поляризации. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. | |||
| Тема 4.2. Квантовая природа излучения | Тепловое излучение. Квантовая гипотеза Планка. Фотоны. Энергия и импульс фотонов. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Эффект Комптона. Энергия и импульс фотонов. Давление света. Корпускулярно-волновой дуализм природы света. | |||
| Модуль 5. Основы физики атома и атомного ядра | ||||
| Тема 5.1. Основы квантовой природы атома | Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Гипотеза де Бройля. Соотношения неопределённостей Гейзенберга. Волновая функция и её статистический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.Спектр атома водорода. Водородоподобные атомы в квантовой механике. Энергетические уровни. Квантовые числа. Спин электрона. Принцип Паули. Рентгеновское излучение и его виды. Закон Мозли. | |||
| Тема 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц | Ядро атома и его характеристики. Ядерные силы. Взаимопревращения нуклонов. Модели ядра. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Особенности a- и b-распада. Гамма- излучение. Закон Бугера. Ядерные реакции и законы сохранения. Цепная реакция. Синтез атомных ядер. Элементарные частицы и их классификация. Античастицы. Основные свойства элементарных частиц. | |||
4.3. Содержание учебно-образовательных модулей
| |||
| МОДУЛЬ 1 . Механика | |||
| ТЕМА 1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Введение. Предмет физики. Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Основная задача механики. Основные понятия кинематики поступательного движения. Вращательное движение. Кинематические характеристики вращательного движения. Связь линейных и угловых характеристик при вращательном движении. | |||
| ТЕМА 1.2. Динамика поступательного и вращательного движения в классической механике. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Динамика материальной точки. Сила, масса и импульс. Закон Ньютона. Центр инерции. Закон сохранения импульса. Работа и энергия, мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Закон сохранения энергии в механике. Динамика вращательного движения. Момент силы, момент инерции, материальной точки и твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения. Работа и энергия при вращательном движении. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. | |||
| ТЕМА 1.3. Элементы релятивистской механики. | |||
| Постулаты классической механики и специальной теории относительности А. Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Элементы релятивистской динамики. Закон взаимосвязи массы и энергии. Энергия и импульс в релятивистской динамике. Закон сохранения энергии- импульса. | |||
| МОДУЛЬ 2. Молекулярная физика и термодинамика | |||
| ТЕМТЕМА 2.1. Основы молекулярно-кинетической теории. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Основные положения МКТ. Методы исследования. Основные понятия МКТ. Параметры состояния идеального газа. Основное уравнение МКТ и следствия из него. Уравнение состояния идеального газа. Статистические распределения. Распределение энергии по степеням свободы молекул. Распределение молекул по скоростям и энергиям. | |||
| ТЕМА 2.2. Основы термодинамики. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Основы термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Теплота. Теплоёмкость газов. Работа расширения. Первый закон термодинамики. Адиабатный процесс. Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Энтропия. Второй закон термодинамики и его статистическое толкование. | |||
| Вариативный блок | |||
| Термодинамические потенциалы. | |||
| ТЕМА 2.3. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах. Реальные газы. | |||
| Явления переноса в термодинамическии неравновесных системах. Реальные газы. Межмолекулярные взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Внутренняя энергия реального газа. | |||
| МОДУЛЬ 3. Электричество и магнетизм | |||
| ТЕМА 3.1. Электрическое и магнитное поля в вакууме и в веществе. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Предмет классической электродинамики. Электрические заряды. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряжённость электрического поля. Принцип суперпозиции полей. Поток вектора напряжённости. Теорема Остроградского-Гаусса и её применение к расчёту полей. Работа сил электростатического поля. Потенциал поля. Напряжённость как градиент потенциала. Диэлектрики в электрическом поле. Электрическое смещение. Теорема Остроградского-Гаусса для электрического поля в диэлектрике. Проводники в электростатическом поле. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия и объёмная плотность энергии электрического поля. Постоянный ток, его основные характеристики. ЭДС источника тока. Сопротивление проводников. Понятие о сверхпроводимости. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей. Закон Ампера. Взаимодействие токов. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. | |||
| Вариативный блок | |||
| Виды магнетиков: парамагнетизм, диамагнетизм и ферромаг-нетизм. Кривая намагничивания. Гистерезис. | |||
| ТЕМА 3.2. Основы классической электродинамики. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Максвелла. Самоиндукция. Индуктивность контура. Энергия магнитного поля. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Электромагнитные волны. Шкалы электромагнитных волн. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Поток энергии электромагнитной волны. Вектор Умова-Пойтинга. | |||
| Вариативный блок | |||
| Колебательный контур. Формула Томсона. | |||
| МОДУЛЬ 4. Оптика | |||
| ТЕМА 4.1. Волновая оптика. | |||
| Инвариантный блок | |||
| Развитие представлений о природе света. Принцип Гюйгенса. Интерференция света. Интерференция света о двух когерентных источников. Интерференция света в тонких пленках. Использование интерференции света в науке и технике. Дифракция света. Метод зон Френеля. Прямолинейность распространения света. Дифракционная решётка. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Законы поляризации. Вращение плоскости поляризации. Дисперсия света. Нормальная и аномальная дисперсия. | |||
| Вариативный блок | |||
| Дифракция на пространственной решётке и её применение. Понятие о голографии. | |||
| ТЕМА 4.2. Квантовая природа излучения. | |||
| Тепловое излучение. Закономерности и проблемы изучения чёрного тела. Квантовая гипотеза Планка. Фотоны. Энергия и импульс фотонов. Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Эффект Комптона. Энергия и импульс фотонов. Давление света. Корпускулярно-волновой дуализм природы света. | |||
| МОДУЛЬ 5. Основы физики атома и атомного ядра | |||
| ТЕМА 5.1. Основы квантовой природы атома. | |||
| Корпускулярно-волновой дуализм свойств излучения вещества. Гипотеза де Бройля. Дифракция электронов. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. Волновая функция и её статистический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния.Теория и спектр атома водорода по Бору. Энергетические уровни. Водородоподобные атомы в квантовой механике. Квантовые числа. Спектр атома водорода. Спин электрона. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Рентгеновское излучение и его виды. Закон Мозли. Понятие о квантовых генераторах. | |||
| ТЕМА 5.2. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. | |||
| Ядро атома и его характеристики. Ядерные силы. Взаимопревращения нуклонов. Модели ядра. Спонтанные ядерные превращения. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Особенности a- и b-распада. Гамма- излучение. Закон Бугера. Ядерные реакции и законы сохранения. Цепная реакция. Синтез атомных ядер. Элементарные частицы и их классификация. Античастицы. Основные свойства элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия. Понятие о физической картине мира. | |||
Соответствие содержания дисциплины требуемым результатам обучения
В табл. 4 представлено соответствие содержания каждого модуля и результатов обучения, что позволяет оценить вклад каждого учебно-образовательного модуля в достижение целей обучения.
Таблица 4. Соответствие содержания требуемым результатам обучения
| № п/п | РЕЗУЛЬТАТЫ ОБУЧЕНИЯ | Учебно-образовательные модули | ||||
| Мод. 1 | Мод. 2 | Мод. | Мод. | Мод. 5 | ||
| Знания: | ||||||
| 1.1 | основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории механики ( ОК – 1, ПК – 1); | * | ||||
| 1.2 | основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории термодинамики и молекулярной физики ( ОК – 1, ПК – 1); | * | ||||
| 1.3 | основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории электричества и магнетизма ( ОК – 1, ПК – 1 ); | * | * | * | ||
| 1.4 | основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории оптики ( ОК – 1, ПК – 1); | * | ||||
| 1.5 | основные физические явления, фунда-ментальные понятия, законы и теории физики атома и атомного ядра( ОК – 1, ПК – 1); | * | ||||
| 1.6 | основные методы теоретического и экспериментального исследования ( ПК –7 ); | * | * | * | * | * |
| 1.7 | методы измерения различных физичес-ких величин ( ПК – 7 ). | * | * | * | * | * |
| Умения: | ||||||
| 2.1 | разобраться в физических принципах, используемых в изучаемых специальных дисциплинах (ПК – 1); | * | * | * | * | * |
| 2.2 | решать физические задачи применительно к изучаемым специальным дисциплинам и прикладным проблемам будущей специальности (ПК – 1); | * | * | * | * | * |
| 2.3 | измерять основные величины в механике, термодинамике, электротехнике, оптике (ПК – 7). | * | * | * | * | |
| Владение: | ||||||
| 3.1 | методами физического описания типо-вых профессиональных задач и интер-претации полученных результатов (ПК – 1); | * | * | * | ||
| 3.2 | методами проведения физических измерений, методами оценки погрешностей при проведении эксперимента ( ПК – 7 ); | * | * | * | * | * |
| 3.3 | методами оценки свойств пищевого сырья и продукции на основе использо-вания фундаментальных знаний в об-ласти нанотехнологии, физики и мате-матики ( ПК – 1 ); | * | * | * | * | |
| 3.4 | навыками проведения теоретических и экспериментальных и практических исследований в области производства продукции питания с использованием современных программных средств, инновационных и информационных технологий ( ПК – 1, ПК – 7 ). | * | * | * | ||
| Компетенции: | ||||||
| 4.1 | -способен представить современную картину мира на основе целостной системы естественнонаучных и мате-матических знаний (ОК-1); | * | * | * | * | * |
| 4.2 | - способен использовать законы и мето-ды физики и математики при изучении наук профессионального цикла, а также при решении профессиональных задач (ПК-1); | * | * | * | * | |
| 4.3 | - способен использовать технические средства для измерения основных пара-метров, свойств сырья, полуфабрикатов и готовой продукции (ПК – 7). | * | * | * |
4.5 Лабораторные работы и практические занятия
Основная цель лабораторного практикума – практическое изучение некоторых физических явлений, приобретение инструментальных компетенций и практических навыков в области физики, знакомство с приборами и средствами измерения, способами контроля и измерения физических характеристик. В табл. 5 представлен перечень лабораторных занятий, а также определены его основные цели, которые должны быть достигнуты
Таблица 5.1. Лабораторный практикум. - Очная полная форма обучения.
| № п/п | Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума | Перечень лабораторных работ | Кол. час. |
| Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин. | 1. Определение ускорения свободного падения. | ||
| 2. Изучение законов вращатель-ного движения. | |||
| 3. Определение момента инерции тел методом колебаний. | |||
| 4. Определение скорости распространения звука методом стоячих волн. | |||
| Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин. | 5. Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма. | ||
| 6. Определение удельной теплоёмкости воздуха при постоянном давлении. | |||
| 7. Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса. | |||
| Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике. | 8. Исследование электростати-ческого поля. | ||
| 9. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра. | |||
| 10. Определение удельного сопротивления проводника. | |||
| Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик. | 11. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. | ||
| 12. Изучение явления поляриза-ции света. | |||
| 13. Исследование внешнего фотоэффекта. Опыты Столетова | |||
| 14. Определение чувствитель-ности фотоэлемента. | |||
| Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике. | 15. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка. | ||
| 16. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе. |
Таблица 5.2. Лабораторный практикум. - Очная сокращенная форма обучения.
| № п/п | Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума | Примерный перечень лабораторных работ | Кол. час. |
| Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин. | 1. Определение ускорения свободного падения. | ||
| 2. Изучение законов вращатель-ного движения. | |||
| 3. Определение момента инерции тел методом колебаний. | |||
| Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин. | 4.Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма. | ||
| 5.Определение коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса. | |||
| Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике. | 6. Исследование электростати-ческого поля. | ||
| 7. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра. | |||
| Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик. | 8. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. | ||
| 9. Изучение явления поляриза-ции света. | |||
| 10. Определение чувствитель-ности фотоэлемента. | |||
| Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике. | 11. Градуирование спектроскопа и определение постоянной Планка. | ||
| 12. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе. |
Таблица 5.3. Лабораторный практикум. - Заочная полная форма обучения.
| № п/п | Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума | Примерный перечень лабораторных работ | Кол. час. |
| Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин. | 1. Определение ускорения свободного падения. | ||
| Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин. | 2. Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма. | ||
| Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике. | 3. Исследование электростати-ческого поля. | ||
| 4. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра. | |||
| Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик. | 5. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. | ||
| Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике. | 6. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе. |
Таблица 5.3. Лабораторный практикум. - Заочная полная форма обучения.
| № п/п | Учебно-образовательный модуль. Цели лабораторного практикума | Примерный перечень лабораторных работ | Кол. час. |
| Модуль 1. Цели: - ознакомление с законами механического движения; - освоение методов измерения механических величин. | 1. Определение ускорения свободного падения. | ||
| Модуль 2. Цели: - ознакомление с законами молекулярной физики и термодинамики; - освоение методов измерения термодинамических величин. | 2. Определение показателя степени в уравнении Пуассона методом Клемана –Дезорма. | ||
| Модуль 3. Цели: - ознакомление с зако-нами электро- и магнитоста-тики; - освоение методов моделиро-вания и измерения в электро-динамике. | 3. Исследование электростати-ческого поля. | ||
| 4. Определение напряженности магнитного поля Земли с по-мощью тангенс-гальванометра. | |||
| Модуль 4. Цели: - ознакомление с оптическими явлениями и приборами для их исследования; - освоение методов измерения оптических характеристик. | 5. Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки. | ||
| Модуль 5. Цели: - ознакомление с приборами и методами изучения внутриатомных и внутриядерных процессов; - освоение методов измерения в атомной и ядерной физике. | 6. Определение слоя половинного ослабления гамма-излучения в веществе. |
Таблица 5.4. Лабораторный практикум. - Заочная сокращенная форма обучения