Закреплена за кафедрой | Кафедра радиофизики и теоретической физики |
---|---|
Направление подготовки | 03.03.03. Радиофизика |
Форма обучения | Очная |
Общая трудоемкость | 2 ЗЕТ |
Учебный план | 03_03_03_РФ-3-2019 |
|
|
Распределение часов по семестрам
Курс (семестр) | 1 (2) | Итого | ||
---|---|---|---|---|
Недель | 20 | |||
Вид занятий | УП | РПД | УП | РПД |
Лабораторные | 36 | 36 | 36 | 36 |
Сам. работа | 36 | 36 | 36 | 36 |
Итого | 72 | 72 | 72 | 72 |
Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году
Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2019-2020 учебном году на заседании
кафедры
Кафедра радиофизики и теоретической физики
Протокол от 06.06.2019 г. № 9-2018\19
Заведующий кафедрой д.ф.-м.н., профессор А. А. Лагутин
1.1. | Укрепление навыков работы с компьютером, выработка умений решения простых вычислительных задач, применяемых в физике, знакомство с компьютерным моделированием. |
---|
Цикл (раздел) ООП: Б1.В.ДВ.02 |
ПК-3 | владением компьютером на уровне опытного пользователя, применению информационных технологий |
В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
3.1. | Знать: |
---|---|
3.1.1. | о простейших численных методах; об имитационном моделировании, о программной среде комьютерного моделирования; о численном эксперименте. |
3.2. | Уметь: |
3.2.1. | 1. Простейшие численные методы. 2. Методику проведения численного эксперимента. 1. Создавать программы на одном из алгоритмических языков программирования, реализующие простые численные методы. 2. Создавать имитационные модели физических процессов в среде моделирования. 3. Проводить численный эксперимент. 4. Анализировать полученные данные. |
3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
3.3.1. | Программирования алгоритмов численных методов для решения физических задач. |
Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
---|---|---|---|---|---|---|
Раздел 1. Обработка физического эксперимента | ||||||
1.1. | Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Визуализация результата в GNUplot. | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л2.2, Л2.4, Л1.1 |
1.2. | Подготовка экспериментальных данных, полученных на физпрактикуме, в специальном формате. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л1.1 | |
Раздел 2. Табулирование функций | ||||||
2.1. | Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л2.2, Л2.4, Л1.1 |
2.2. | Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.6, Л1.1 | |
Раздел 3. Поиск корней уравнения | ||||||
3.1. | Графический анализ заданной функции. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л2.2, Л2.4, Л1.1 |
3.2. | Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л1.1 | |
Раздел 4. Аппроксимация данных | ||||||
4.1. | Графический анализ исходных данных. Подбор аппроксимационной формулы с линейными (линеаризуемыми) коэффициентами. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л2.2, Л2.4, Л1.1 |
4.2. | Подбор аппроксимационной формулы с линейными (линеаризуемыми) коэффициентами. Написание программы и подпрограмм (функций) по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.6, Л2.1, Л3.1, Л1.1 | |
Раздел 5. Случайные числа и статистика | ||||||
5.1. | Генераторы случайных чисел. Статистические свойства равномерного распределения. Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Исследования встроенного генератора случайных чисел. | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.6, Л2.1, Л2.2, Л2.4, Л1.1 |
5.2. | Написание программы по методическим указаниям к лабораторной работе. Исследования встроенного генератора случайных чисел. | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.6, Л2.1, Л1.1 | |
Раздел 6. Моделирование физических явлений | ||||||
6.1. | Изучение приёмов моделирования динамических и гибридных систем в среде Anylogic. Проведение экспериментов с моделью. Визуализация, анимация, статистика. | Лабораторные | 2 | 6 | ПК-3 | Л2.3, Л2.5, Л1.1 |
6.2. | Изучение приёмов моделирования динамических и гибридных систем в среде Anylogic. Построение модели по методическим указаниям к лабораторной работе (по вариантам). Проведение экспериментов с моделью. | Сам. работа | 2 | 6 | Л2.3, Л2.5, Л1.1 |
5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
1. Суть основных физических величин: Перемещение, скорость, ускорение, импульс, сила, момент инерции, момент силы, электрический заряд, напряженность электрического поля. 2. Опишите физические явления и их свойства: движение с постоянным ускорением, гармоническое колебание, электрическое поле. 3. Понятия полной и частной производных. 2. Понятие общего и частного решений дифференциальных уравнений. 5. Численные методы решения систем линейных алгебраических уравнений. 6. Численные методы решения обыкновенных дифференциальных уравнений. 11. Типы и диапазоны представления чисел на языке Фортран. 12. Процедуры и функции, описания массивов на языке Фортран. |
5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
Текущий контроль знаний студентов При подготовке к лабораторным работам студенты проводят самостоятельную работу по подготовке к выполнению лабораторных работ, и подго-товке отчетов по лабораторным работам. Правила и образцы оформления отчетов по лабораторным работам, имеются на стендах в учебной лаборатории кафедры. В качестве текущего контроля успеваемости студентов применяются индивидуальные собеседования при защите студентами лабораторных работ. Показателем успеваемости студента является выполнение необходимо-го минимума всех заданий на практических занятиях в течении семестра. Выходной контроль знаний студентов Дисциплина завершается зачетом по окончанию семестра. Критерии зачета знаний по дисциплине: – выполнить предлагаемые лабораторные работы в указанном в соот-ветствующих разделах количестве; – уметь составлять математическое описание изученных физических моделей; – программировать и проводить отладку программ; – уметь интерпретировать результаты математического моделирования . |
6.1. Рекомендуемая литература | ||||
6.1.1. Основная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л1.1 | И.В. Черпаков | Основы программирования: учебник и практикум для прикладного бакалавриата | Юрайт, 2018 // ЭБС Юрайт | www.biblio-online.ru |
6.1.2. Дополнительная литература | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л2.1 | Б. Керниган, Д. Ритчи. | Язык программирования Cи: | М.: Вильямс, 2009 | |
Л2.2 | В. Е. Зализняк | Основы вычислительной физики. Часть 1. Введение в конечно-разностные методы: | Техносфера, 2008 | |
Л2.3 | С. Кунин | Вычислительная физика: | Мир, 1992 | |
Л2.4 | Р. П. Федоренко | Введение в вычислительную физику: | Интеллект, 2008 | |
Л2.5 | Ю. Г. Карпов | Имитационное моделирование систем. Введение в моделирование с AnyLogic 5: | БХВ-Петербург, 2009 | |
Л2.6 | С. А. Немнюгин, О.Л. Стесик. | Фортран в задачах и примерах: | М.: BHV, 2008 | |
6.1.3. Дополнительные источники | ||||
Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
Л3.1 | В. А. Литвинов, О. В. Журенков | Информатика, программирование и численные методы: Учебное пособие | Алтайского государственного университета, 2002 | |
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
Название | Эл. адрес | |||
Э1 | xj technologies имитационное моделирование для науки и бизнеса | www.xjtek.ru | ||
Э2 | Х.Гулд, Я.Тобочник Компьютерное моделирование в физике т.1,2 | reslib.com | ||
Э3 | http://reslib.com/book/Kompjyuternoe_modelirovanie_v_fizike__tom_1_. | reslib.com | ||
6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
Операционная система GNU/Linux с базовым ПО для рабочих станций (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html). Компиляторы gcc, gfortran (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html). Среда разработки Geany, Eclipse (с соответствующими модулями для Си и Фортрана) (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html). GNUplot, Anylogic (Лицензия: Стандартная общественная лицензия GNU (GENERAL PUBLIC LICENSE) https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.ru.html). Microsoft Windows Microsoft Office 7-Zip AcrobatReader | ||||
6.4. Перечень информационных справочных систем | ||||
Аудитория | Назначение | Оборудование |
---|---|---|
001вК | склад экспериментальной мастерской - помещение для хранения и профилактического обслуживания учебного оборудования | Акустический прибор 01021; виброизмеритель 00032; вольтметр Q1202 Э-500; вольтметр универсальный В7-34А; камера ВФУ -1; компьютер Турбо 86М; масспектрометр МРС -1; осциллограф ЕО -213- 2 ед.; осциллограф С1-91; осциллограф С7-19; программатор С-815; самописец 02060 – 2 ед.; стабилизатор 3218; терц-октавный фильтр 01023; шкаф вытяжной; шумомер 00026; анализатор АС-817; блок 23 Г-51; блок питания "Статрон" – 2 ед.; блок питания Ф 5075; вакуумный агрегат; весы; вольтметр VM -70; вольтметр В7-15; вольтметр В7-16; вольтметр ВУ-15; генератор Г-5-6А; генератор Г4-76А; генератор Г4-79; генератор Г5-48; датчик колебаний КВ -11/01; датчик колебаний КР -45/01; делитель Ф5093; измеритель ИМП -2; измеритель параметров Л2-12; интерферометр ИТ 51-30; источник "Агат" – 3 ед.; источник питания; источник питания 3222; источник питания ЭСВ -4; лабораторная установка для настройки газовых лазеров; лазер ЛГИ -21; М-кальк-р МК-44; М-калькул-р "Электроника"; магазин сопротивления Р4075; магазин сопротивления Р4077; микроскоп МБС -9; модулятор МДЕ; монохроматор СДМС -97; мост переменного тока Р5066; набор цветных стекол; насос вакумный; насос вакуумный ВН-01; осциллограф С1-31; осциллограф С1-67; осциллограф С1-70; осциллограф С1-81; осциллоскоп ЕО -174В – 2 ед.; пентакта L-100; пирометр "Промень"; пистонфон 05001; преобразователь В9-1; прибор УЗДН -2Т; скамья оптическая СО 1м; спектограф ДФС -452; спектограф ИСП -51; стабилизатор 1202; стабилизатор 3217 – 4 ед.; стабилизатор 3218; стабилизатор 3222 – 3 ед.; станок токарный ТВ-4; усилитель мощности ЛВ -103 – 4 ед.; усилитель У5-9; центрифуга ВЛ-15; частотомер Ч3-54А; шкаф металлический; эл.двигатель; электродинамический калибратор 11032 |
308К | лаборатория компьютерных технологий - учебная аудитория для проведения занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических); проведения групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации | Учебная мебель на 15 посадочных мест; рабочее место преподавателя; доска маркерная; компьютеры Aquarius STd MS_SC140, монитор BENQ 17'' (5шт.), компьютеры Парус 945 MSI, монитор LG 17'' (5 шт.) Fast Ethernet Swich Allied Telesyn 1; методические рекомендации по выполнению лабораторных работ по курсам "Алгоритмы и языки программирования", "Численные методы и математическое моделирование", "Вычислительная физика", "Компьютерная радиофизика". |
Помещение для самостоятельной работы | помещение для самостоятельной работы обучающихся | Компьютеры, ноутбуки с подключением к информационно-телекоммуникационной сети «Интернет», доступом в электронную информационно-образовательную среду АлтГУ |
В рабочей программе предусматривается изучение тем математического моделирования, которые определяются профилем подготовки каждого направления (специальности) бакалавров. Лабораторный практикум на ЭВМ нацелен на изучение и практическое применении студентами основных вычислительных методов, применяемых при решении физических задач, обработке экспериментальных данных, способов их численной реализации. Характерной особенностью практикума является анимация физических процессов в режиме реального времени и исчерпывающее графическое представление результатов расчетов. Многие решенные задачи полезны для лекционных демонстраций. Самостоятельная работа должна обеспечить выработку навыков развития логического и алгоритмического мышления студентов, самостоятельного расширения своих математических знаний и умения проводить математиче-ский анализ прикладных задач. Базовыми для дисциплины «Вычислительная физика» являются курсы физики, высшей математики, численных методов и математического моделирования, информатики. Из курса физики используются следующие разделы: механика, динамика, колебания, электростатика, из курса высшей математики используются элементы дифференциального и интегрального исчисления, линейной алгебры. Курс информатики обеспечивает сведениями о программировании. Навыки, полученные при изучении данного курса, широко применяются студентами при изучении курсов по другим дисциплинам. |