МИНОБРНАУКИ РОССИИ
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Алтайский государственный университет»

Современные проблемы физики
рабочая программа дисциплины

Закреплена за кафедройКафедра общей и экспериментальной физики
Направление подготовки03.04.02. Физика
ПрофильФизика наносистем
Форма обученияОчная
Общая трудоемкость3 ЗЕТ
Учебный план03_04_02_ФН-2-2020
Часов по учебному плану 108
в том числе:
аудиторные занятия 36
самостоятельная работа 45
контроль 27
Виды контроля по семестрам
экзамены: 1

Распределение часов по семестрам

Курс (семестр) 1 (1) Итого
Недель 19
Вид занятий УПРПДУПРПД
Лекции 18 18 18 18
Практические 18 18 18 18
Сам. работа 45 45 45 45
Часы на контроль 27 27 27 27
Итого 108 108 108 108

Программу составил(и):
д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников В.А.

Рецензент(ы):
канд. физ.-мат. наук, доцент, Рудер Д.Д.

Рабочая программа дисциплины
Современные проблемы физики

разработана в соответствии с ФГОС:
Федеральный государственый образовательный стандарт высшего образования по направлению подготовки 03.04.02 "Физика" утвержденный Министерством образования и науки РФ 28 августа 2015 г. №913

составлена на основании учебного плана:
03.04.02 Физика
утвержденного учёным советом вуза от 30.06.2020 протокол № 6.

Рабочая программа одобрена на заседании кафедры
Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Срок действия программы: 2020-2021 уч. г.

Заведующий кафедрой
д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников В.А.

Визирование РПД для исполнения в очередном учебном году

Рабочая программа пересмотрена, обсуждена и одобрена для
исполнения в 2020-2021 учебном году на заседании кафедры

Кафедра общей и экспериментальной физики

Протокол от 15.06.2020 г. № 11
Заведующий кафедрой д-р физ.-мат. наук, профессор, Плотников В.А.

1. Цели освоения дисциплины

1.1.формирование у студентов фундаментальной физической картины мира и представлений о соотношении квантовомеханического и классического описания объективной реальности

2. Место дисциплины в структуре ООП

Цикл (раздел) ООП: Б1.Б

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

ОК-3: готовностью к саморазвитию, самореализации, использованию творческого потенциала
ОПК-3: способностью к активной социальной мобильности, организации научно-исследовательских и инновационных работ
ОПК-5: способностью использовать свободное владение профессионально-профилированными знаниями в области компьютерных технологий для решения задач профессиональной деятельности, в том числе находящихся за пределами направленности
В результате освоения дисциплины обучающийся должен
3.1.Знать:
3.1.1.Фундаментальные взаимодействия, определяющие современную картину мира. Основные сведения об электромагнитных взаимодействиях,сильных взаимодействиях, слабых взаимодействиях и гравитационных взаимодействиях. Основные сведения о современных приложениях результатов фундаментальных исследованиях: ядерная энергетика, термоядерная энергетика, трансурановые элементы, сверхпроводимость, физический вакуум, гравитационных коллапс.
3.2.Уметь:
3.2.1.использовать новейшие достижения в физики в научно-исследовательской деятельности. Использовать информационный банк данных о физических процессах и явлениях с целью создания новых материалов с заданными свойствами.
3.3.Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть):
3.3.1.владеть основными навыками постановки задачи в научно-исследовательской деятельности. Профессиональными навыками в организации и планировании физических исследований.

4. Структура и содержание дисциплины

Код занятия Наименование разделов и тем Вид занятия Семестр Часов Компетенции Литература
Раздел 1. Введение. Фундаментальный физический базис научного мировоззрения.
1.1. Первый подход – вещество (материя), энергия, пространство, время, второй подход – материя, информация, мера. Фундаментальность проблемы измерения. Проблема эталона. Фундаментальность проблемы информации, протекание процесса для человеческого сознания становится осознанным, если он наделяется мерой. Материя это то, что окружает человека и проявляется в виде процессов, осознаваемых человеком при наделении их мерой. Историческая справка. Развитие представлений о Мироздании. Лекции 1 4 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
1.2. Введение. Фундаментальный физический базис научного мировоззрения Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
1.3. Введение. Фундаментальный физический базис научного мировоззрения Сам. работа 1 3 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 2. Фундаментальные взаимодействия. Их проявления в микро- и макрофизике
2.1. Электромагнитное взаимодействие. Квантовая электродинамика. Фотоны. Виртуальные фотоны. Электрический заряд. Кажущая велечина электрического заряда электрона. Электрон-позитронная пара. Электрон-позитронный вакуум. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
2.2. Фундаментальные взаимодействия. Их проявления в микро- и макрофизике Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
2.3. Фундаментальные взаимодействия. Их проявления в микро- и макрофизике Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 3. Физический вакуум и его проявление в физических явлениях.
3.1. Определение физического вакуума как состояние материи с максимальной энергией связи между структурными составляющими. Нелинейные явления в вакууме в сверхсильных электромагнитных полях. Фазовые переходы в вакууме. Эффект Казимира. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
3.2. Физический вакуум и его проявление в физических явлениях. Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
3.3. Физический вакуум и его проявление в физических явлениях. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 4. Проблемы ядерной и термоядерной энергетики Трансурановые элементы.
4.1. Сильные взаимодействия. Ядерные взаимодействия. Пи-мезоны-кванты внутри ядернного взаимодействия нуклонов. Кварковая модель адронов. Виды кварков. Квантовая хромодинамика. Глюоны. Кварковое строение адронов. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.2. Сильные взаимодействия. Ядерные взаимодействияю Виды кварков. Практические 1 3 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
4.3. Сильные взаимодействия. Виды кварков. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 5. Критические состояния в конденсированных средах
5.1. Слабые взаимодействия. Проблема квантов слабых взаимодействий. Радиус действия слабых сил. Проблема объеденения электромагнитных и слабых взаимодействий. Электрослабые взаимодействия. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
5.2. Слабые взаимодействия. Электрослабые взаимодействия. Практические 1 3 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
5.3. Слабые взаимодействия. Электрослабые взаимодействия. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
Раздел 6. Проблемы физики конденсированного состояния. Аномальные свойства твердых тел и жидкостей.
6.1. Гравитационные взаимодействия. Квант гравитационного взаимодействия. Гравитационные волны. Информативность гравитационного информационного канала. Гравитационный коллапс. Черные дыры. Сфера Шварцшильда. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.2. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. Сверпроводники первого и второго рода. Высокотемпературная сверхпроводимость. Сверхдиамагнетизм. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.3. Трансурановые элемаенты. Острова стабильности элементов с большими порядковыми номерами. Открытие трансурановых элементов. 116-элемент, 118-элемент. Экзотические ядра. Лекции 1 2 ОК-3 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.4. Гравитационные взаимодействия. Квант гравитационного взаимодействия. Гравитационные волны. Информативность гравитационного информационного канала. Гравитационный коллапс. Черные дыры. Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.5. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. Сверпроводники первого и второго рода. Высокотемпературная сверхпроводимость. Сверхдиамагнетизм. Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.6. Трансурановые элемаенты. Острова стабильности элементов с большими порядковыми номерами. Открытие трансурановых элементов. 116-элемент, 118-элемент. Экзотические ядра. Практические 1 2 ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.7. Гравитационные взаимодействия. Квант гравитационного взаимодействия. Гравитационные волны. Информативность гравитационного информационного канала. Гравитационный коллапс. Черные дыры. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.8. Сверхтекучесть и сверхпроводимость. Сверпроводники первого и второго рода. Высокотемпературная сверхпроводимость. Сверхдиамагнетизм. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2
6.9. Трансурановые элемаенты. Острова стабильности элементов с большими порядковыми номерами. Открытие трансурановых элементов. 116-элемент, 118-элемент. Экзотические ядра. Сам. работа 1 6 ОК-3, ОПК-3, ОПК-5 Л2.1, Л1.1, Л1.2, Л2.2

5. Фонд оценочных средств

5.1. Контрольные вопросы и задания
Первый подход – вещество (материя), энергия, пространство, время, второй подход – материя, информация, мера.
Фундаментальность проблемы измерения.
Проблема эталона.
Фундаментальность проблемы информации, протекание процесса для человеческого сознания становится осознанным, если он наделяется мерой.
Материя это то, что окружает человека и проявляется в виде процессов, осознаваемых человеком при наделении их мерой.
Историческая справка.
Развитие представлений о Мироздании.
Законы сохранения и симметрия в физике.
Электромагнитное взаимодействие, сильные, слабые и гравитационные взаимодействия.
Единая теория слабого и электромагнитного взаимодействий.
Лептоны.
Великое объединение.
Фундаментальная длина.
Взаимодействие частиц при высоких и сверхвысоких энергиях.
Определение физического вакуума как состояние материи с максимальной энергией связи между структурными составляющими.
Нелинейные явления в вакууме в сверхсильных электромагнитных полях.
Фазовые переходы в вакууме.
Эффект Казимира.
Проблемы управляемого ядерного синтеза.
Ядерная и термоядерная энергетика.
Трансурановые элементы.
Проблема синтеза сверхтяжелых элементов.
Экзотические ядра.
Проблема стабильности сверхтяжелых ядер.
Сверхтекучесть и сверхпроводимость.
Сверпроводники первого и второго рода.
Высокотемпературная сверхпроводимость.
Сверхдиамагнетизм.
Новые вещества.
Наноматериалы.
Фазовые переходы первого и второго родов (критические явления).
Мартенситные превращения.
Мартенситные превращения и особые механические свойства сплавов.
Эффекты сверхэластичности и памяти формы.
Физика поверхности.
Границы раздела.
Структура границ.
Динамика границ раздела.
5.2. Темы письменных работ (эссе, рефераты, курсовые работы и др.)
Проблемы измерения и эталона.
Развитие представлений о Мироздании.
Законы сохранения в физике.
Симметрия в физике.
Четыре вида взаимодействий в физике.
Элементарные частицы.
Нелинейные явления.
Фазовые переходы.
Ядерная и термоядерная энергетика.
Синтез сверхтяжелых элементов.
Сверхтекучесть.
Сверхпроводимость.
Сверхдиамагнетизм.
Новые вещества.
Наноматериалы.
Эффекты сверхэластичности и памяти формы.
Физика поверхности.
5.3. Фонд оценочных средств
см. приложение (ФОС)
Приложения

6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

6.1. Рекомендуемая литература
6.1.1. Основная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л1.1 Кожевников Н.М. Концепции современного естествознания [Электронный ресурс]: учебное пособие СПб.: Лань, 2016 https://e.lanbook.com/book/71787
Л1.2 В.Н. Лозовский, С.В. Лозовский Концепции современного естествознания [Электронный ресурс] : учебное пособие СПб.: Лань, 2006 https://e.lanbook.com/book/65945
6.1.2. Дополнительная литература
Авторы Заглавие Издательство, год Эл. адрес
Л2.1 Кудреватых Н.В., Волегов А.С. Физика металлов. Редкоземельные металлы и их соединения [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов М. : Юрайт, 2018 https://biblio-online.ru/book/C0217026-048D-4EE2-8000-394338FF4449
Л2.2 Л.Б. Окунь Элементарное введение в физику элементарных частиц [Электронный ресурс]: учебное пособие М.: Физматлит, 2009 https://e.lanbook.com/book/2274
6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет"
Название Эл. адрес
Э1 Современные проблемы физики, автор Плотников В.А. https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=6568
6.3. Перечень программного обеспечения
Open Office
MS Office, Word, Excel, PowerPoint, Access, MS Paint
Adobe Photoshop
WinRAR, WinZIP
Far Manager, Total Commander
Internet Explorer, Google Chrome
Microsoft Windows
AcrobatReader
6.4. Перечень информационных справочных систем
www.gpntb.ru/ Государственная публичная научно-техническая библиотека.
www.nlr.ru/ Российская национальная библиотека.
www.nns.ru/ Национальная электронная библиотека.
www.rsl.ru/ Российская государственная библиотека.
www.microinform.ru/ Учебный центр компьютерных технологий «Микроинформ».
www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана.
www.intuit.ru/ Образовательный сайт
www.window.edu.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
www.osp.ru/ Журнал «Открытые системы»
www.ihtika.lib.ru/ Библиотека учебной и методической литературы
news.rea.ru/portal/Departments.nsf/(Index)/Lib Библиотека Российской экономической академии им. Плеханова.

7. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Аудитория Назначение Оборудование
Учебная аудитория для проведения занятий лекционного типа, занятий семинарского типа (лабораторных и(или) практических), групповых и индивидуальных консультаций, текущего контроля и промежуточной аттестации, курсового проектирования (выполнения курсовых работ), проведения практик Стандартное оборудование (учебная мебель для обучающихся, рабочее место преподавателя, доска, мультимедийное оборудование стационарное или переносное)
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

8. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины

Основной целью при изучении дисциплины является стремление показать области применения и формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков по формированию современного физического мировозрения.
Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Современные проблемы физики» необходимо:
- построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов физики фундаментальных взаимодействий.
- систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям;
- усвоить содержание ключевых понятий;
- плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам.
Для эффективного изучения практической части дисциплины «Современные проблемы физики» рекомендуется:
- систематически выполнять подготовку к практическим занятиям работам по решению задач, предложенных преподавателем;
- своевременно выполнять темы рефератов.
- своевременно и систематически публично защищать содержание рефератов.
В течение семестра студенты выполняют:
- домашние задания по решению задач, выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение);
- две контрольные работы по решению задач;
- оформляют рефераты по темам, заранее предложенным преподавателем;