1. Цели освоения дисциплины
| 1.1. | - формирование у будущих специалистов теоретических знаний и практических навыков для решения широкого спектра задач в различных областях; - формирование понимания ценностно-смысловой ориентации, гражданственности и самосовершенствования; - научить проводить физические измерения, обрабатывать полученные результаты, составлять прогнозы возможного развития ситуации, сформировать навыки постановки экспериментальных исследований и измерений и оценки погрешности контрольных измерений; - научить использовать физические законы при анализе и решении проблем профессиональной деятельности; - обучение способности к познавательной деятельности, абстрактному и критическому мышлению, принятию нестандартных решений и способности работать самостоятельно |
|---|
2. Место дисциплины в структуре ООП
| Цикл (раздел) ООП: Б1.Б.06 |
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
| ОПК-1 | способностью анализировать физические явления и процессы для решения профессиональных задач |
| ПК-3 | способностью администрировать подсистемы информационной безопасности объекта защиты |
| В результате освоения дисциплины обучающийся должен | |
| 3.1. | Знать: |
|---|---|
| 3.1.1. | - основные физические величины и характеристики процессов и явлений, связи между физическими характеристиками явлений и процессов, области применимости количественных соотношений между физическими характеристиками, физические теории, позволяющие объяснять результаты; - методы статистической обработки результатов измерения в общем физическом практикуме. |
| 3.2. | Уметь: |
| 3.2.1. | − использовать математический аппарат для освоения теоретических основ и практического использования физических методов; − использовать законы сохранения, фундаментальные физические закономерности; − пользоваться теоретическими основами, основными понятиями, законами и моделями физики. |
| 3.3. | Иметь навыки и (или) опыт деятельности (владеть): |
| 3.3.1. | - навыками постановки экспериментальных исследований, измерения и оценки погрешности измерений; - современными методами обработки и анализа данных, полученных при теоретических и экспериментальных исследованиях, в том числе с использованием ПК и прикладных программных средств компьютерной графики |
4. Структура и содержание дисциплины
| Код занятия | Наименование разделов и тем | Вид занятия | Семестр | Часов | Компетенции | Литература |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Раздел 1. Механика. Молекулярная физика | ||||||
| 1.1. | Обработка и визуализация данных физических экспериментов с помощью пакета Origin и др | Лабораторные | 1 | 1 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 1.2. | Планирование научного эксперимента и обработка экспериментальных данных | Лабораторные | 1 | 1 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л1.5 |
| 1.3. | Движение тела брошенного под углом к горизонту | Лабораторные | 1 | 4 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.4. | Измерение скорости полета пули с помощью баллистического маятника | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.5. | Определение модуля Юнга из растяжения проволоки. | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.6. | Определение коэффициента вязкости жидкости капиллярным вискозиметром | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л1.5 |
| 1.7. | Определение Ср /Сv для воздуха методом Клемана и Дезорма | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.8. | Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.9. | Определение изменения энтропии воздуха статистическим и термодинамическим способами | Лабораторные | 1 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 1.10. | Обработка экспериментальных данных, составление отчета по лабораторной работе, ответ на контрольные вопросы | Сам. работа | 1 | 90 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| Раздел 2. Колебания и волны. Электричество и магнетизм | ||||||
| 2.1. | Определение момента инерции махового колеса методом свободных колебаний. | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 2.2. | Определение моментов инерции различных тем методом крутильных колебаний | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 2.3. | Механические колебания | Лабораторные | 2 | 4 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 2.4. | Изучение связанных колебаний | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 2.5. | Измерение сопротивлений с помощью моста Уитстона | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 2.6. | Определение горизонтальной составляющей напряженности магнитного поля Земли | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 2.7. | Переходные процессы в системе с конденсатором | Лабораторные | 2 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 2.8. | Исследование зависимости полезной мощности и КПД источника тока от его нагрузки | Лабораторные | 2 | 2 | ПК-3 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л3.1, Л2.3, Л1.5 |
| 2.9. | Обработка экспериментальных данных, составление отчета по лабораторной работе, ответ на контрольные вопросы | Сам. работа | 2 | 90 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| Раздел 3. Оптика. Атомная физика. Ядерная физика | ||||||
| 3.1. | Определение фокусного расстояния собирающей и рассеивающей линз | Лабораторные | 3 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.2. | Определение длины световой волны с помощью колец Ньютона | Лабораторные | 3 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.3. | Определение длин волн излучения ртутной лампы с помощью бипризмы Френеля и двойной щели | Лабораторные | 3 | 2 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.4. | Изучение Фраунгоферовой дифракции света | Лабораторные | 3 | 4 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.5. | Изучение оптических голограмм | Лабораторные | 3 | 1 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.6. | Изучение поляризованного света | Лабораторные | 3 | 1 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л1.5 |
| 3.7. | Исследование поля напряжений в прозрачных твердых телах методом фотоупругости | Лабораторные | 3 | 1 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.8. | Изучение законов теплового излучения | Лабораторные | 3 | 2 | ОПК-1, ПК-3 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.9. | Изучение спектра атома водорода | Лабораторные | 3 | 3 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
| 3.10. | Обработка экспериментальных данных, составление отчета по лабораторной работе, ответ на контрольные вопросы | Сам. работа | 3 | 90 | ОПК-1 | Л2.2, Л1.1, Л3.2, Л2.1, Л1.2, Л1.3, Л1.4, Л2.3, Л1.5 |
5. Фонд оценочных средств
| 5.1. Контрольные вопросы и задания для проведения текущего контроля и промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины |
| Оценочные материалы для текущего контроля по темам дисциплины в полном объеме размещены на онлайн-курсе на образовательном портале "Цифровой университет АлтГУ": https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=328 ОЦЕНКА СФОРМИРОВАННОСТИ КОМПЕТЕНЦИИ ОПК-1: способен анализировать физические явления и процессы для решения профессиональных задач. ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ЗАКРЫТОГО ТИПА: Вопрос 1. Из уравнения Бернулли и уравнения неразрывности следует, что при течении жидкости по трубе, имеющей различные сечения: А) Статическое давление увеличивается в местах сужения Б) Статическое давление уменьшается в местах сужения В) Скорость жидкости увеличивается в местах сужения Г) Скорость жидкости уменьшается в местах сужения Ответ: В) и Г) Вопрос 2. Выберите верное утверждение из приведенного ниже перечня (один или несколько ответов): А)Механическая система называется замкнутой, если она взаимодействует с внешними телами. Б)Элементарная работа силы равна векторному произведению вектора силы и вектора бесконечно малого перемещения тела. В)Работа консервативных сил равна изменению потенциальной энергии тела. Г)Работа силы - это качественная характеристика процесса обмена энергией между взаимодействующими телами. Д)Работа силы всемирного тяготения не зависит от траектории перемещения тела, а определяется только его начальным и конечным положениями в пространстве. Е)Кинетическая энергия тела имеет одинаковое значение в разных инерциальных системах отсчета. Ж)При неупругом столкновении тел выполняется закон сохранения импульса, но не выполняется закон сохранения механической энергии. Ответ: Д) и Ж) Вопрос 3. Стержень вращается с определенной частотой. Если уменьшить длину стержня в 2 раза, не меняя его массы, то: А)угловая скорость уменьшится Б)кинетическая энергия уменьшится В)кинетическая энергия вращения увеличится Г)момент инерции тела относительно оси вращения уменьшится Д)угловая скорость увеличится Е)частота вращения увеличится Ответ: В), Г), Д) и Е) Вопрос 4. Что происходит при адиабатическом сжатии идеального газа? Выберите один ответ: А)температура понижается, энтропия не изменяется Б)температура и энтропия возрастают В)температура повышается, энтропия уменьшается Г)температура повышается, энтропия не изменяется Д)температура и энтропия не изменяются Ответ: А) Задание 5. Цикл Карно в координатах (T, S), где S – энтропия, изображен на рисунке. Укажите процесс, в котором рабочее тело тепловой машины отдает количество теплоты холодильнику: А)4→1 Б)2→3 В)3→4 Г)1→2 Ответ: Г) Задание 6. На рисунке представлен график зависимости температуры от времени протекания процесса постоянной массы вещества. В процессе EF энтропия системы S: А) убывает Б) возрастает В) не изменяется Ответ: А) Задание 7. На рисунке представлен график функции распределения молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла), где ݂f(υ) = (dN/N)dυ− доля молекул, скорости которых заключены в интервале скоростей от υ до υ + dυ в расчете на единицу этого интервала. Выберите верные утверждения для этой функции: А)с ростом температуры значение максимума функции увеличивается Б)положение максимума кривой зависит не только от температуры, но и от природы газа (его молярной массы) В)для газа с меньшей молярной массой (при той же температуре) максимум функции расположен в области меньших скоростей. Г)площадь заштрихованной полоски равна доле молекул со скоростями в интервале от υ до υ + dυ Д)с ростом температуры площадь под кривой увеличивается Е)с увеличением температуры максимум кривой смещается вправо Ж)эта функция удовлетворяет условию нормировки З)с ростом температуры газа значение максимума функции увеличивается Ответ: Б) Е) и Ж) Задание 8. Точечный электрический заряд -q находится в центре сферической поверхности. Если добавить электрический заряд -q за пределами сферы, то поток вектора напряженности электростатического поля Е через данную поверхность А) увеличится Б) уменьшится В) не изменится Ответ: В) Задание 9. Как определяют знак ЭДС источника тока при составлении уравнения по второму правилу Кирхгофа? А)ЭДС считается положительной, если источник создает ток, направленный в сторону обхода контура. Б)Если из источника выходит ток, то ЭДС такого источника считают отрицательной. В)ЭДС в любых случаях считается положительной. Г)Если в источник входит ток, то ЭДС такого источника считают положительной. Ответ:А) Задание 10. В катушку, состоящую из N витков проволоки, поместили ферритовый сердечник с магнитной проницаемостью μ. Индуктивность катушки не зависит от: А)площади сечения катушки Б)силы тока, протекающего по катушке В)от числа витков проволоки Г)магнитной проницаемости сердечника катушки Д)скорости изменения магнитного потока сквозь поверхность, ограниченную контуром Е)металла из которого изготовлена проволока Ж) длины катушки Ответ: Б) и Д) Задание 11. Установите соответствие между физическими явлениями и законами, которые их описывают (I - закон Малюса,II - закон Бугера, III - закон Кирхгофв, IV - закон Стефана-Больцмана): А)Поглощение (абсорбция) света - это явление уменьшения энергии световой волны при её распространении в веществе в следствии преобразования энергии света в другие виды энергии (внутреннюю энергию вещества, энергию вторичного излучения в других направлениях и другого спектрального состава и др.). Б)Интенсивность света, прошедшего через поляризатор и анализатор зависит от угла φ между оптическими осями поляризатора и анализатора. Ответ: А)II, Б)I Задание 12. Энергетическая светимость тела является функцией А)длины волны Б)плотности энергии электромагнитного излучения В)частоты излучения Г)температуры Ответ: Г) Задание 13. Выберите верные утверждения. Интенсивность электромагнитной волны А)пропорциональна четвертой степени частоты колебаний вектора напряженности электрического поля (магнитного поля). Б)равна энергии электромагнитного поля, переносимой за 1 с сквозь 1 м2 поверхности, перпендикулярной лучу волны. В)пропорциональна квадрату амплитуды напряженности электрического поля (магнитного поля). Г)численно равна среднему значению модуля вектора Умова-Пойтинга. Ответ: А) и Б) Задание 14. Из указанных ниже лучей наибольшей массой фотона обладают: А)Х-лучи Б)Инфракрасные лучи В)Ультрафиолетовые лучи Г)Световые лучи Ответ: А) Задание 15. Основными процессами, сопровождающими прохождение гамма-излучения через вещество являются: А)эффект Магнуса Б)фотоэффект В)эффект Доплера Г)эффект Комптона Д)образование электрон-позитронных пар Ответ: Б), Г) и Д) ПРИМЕРЫ ЗАДАНИЙ ОТКРЫТОГО ТИПА: Задание 1. Тело массой 100 г движется по сферической поверхности радиусом 0,2 м. В нижней точке траектории сила давления на поверхность в 3 раза больше, чем сила тяжести. Определите скорость тела в этой точке. Ответ: 2 м/с Задание 2. Вдоль оси 0x навстречу друг другу движутся два пластилиновых шарика массами m1 = 100 г и m2 = 50 г. Скорости шариков υ1 = 1 м/с и υ2 = 2 м/c. Определите модуль скорости шариков после их абсолютно неупругого столкновения. Ответ: 0 м/с Задание 3. Частица совершила перемещение из точки С в точку D под действием силы F = 3i +5j. Определите работу силы F. Ответ: 32 Дж Задание 4. С вершины наклонной плоскости из состояния покоя скользит брусок массой 10 кг. Угол наклонной плоскости 600. Коэффициент трения скольжения равен 0,2. Определите силу трения скольжения. Ответ: 10 Н. Задание 5. Какую работу совершают внешние силы над 1 моль идеального двухатомного газа в процессе, изображенном на графике зависимости давления газа от его объема? Ответ запишите, округлив значение до целых. Ответ: 2500 Дж Задание 6. Рабочее тело тепловой машины с КПД 10 % совершает за один цикл работу 50 кДж. Определите количество теплоты, которое рабочее тело отдает холодильнику за один цикл. Ответ: 450000 Дж Задание 7. Определите длину свободного пробега молекул водяного пара в воздухе при температуре 15 0С, если коэффициент диффузии водяного пара в данных условиях равен 2,6•10-5 м2/с? Ответ округлите до сотых. Ответ: 0,12 мкм Задание 8. Индуктивность и емкость в цепи переменного тока, соответственно, равны L = 0,2 Гн и C = 2 мкФ. Найдите реактивное сопротивление цепи X при частоте ν = 0,5 кГц. Ответ запишите, округлив значение до целых. Ответ: 470 Ом Задание 9. Интенсивность электромагнитной волны увеличили в 1000 раз. Во сколько раз увеличилась амплитуда колебаний напряженности электрического поля (магнитного поля)? Запишите ответ, округлив значение до целых. Ответ: в 32 раза Задание 10. В России для сотовых операторов выделено 5 частотных диапазонов (800 МГц, 900 МГц, 1800 МГц, 2100 МГц и 2600 МГц). Во сколько раз отличается интенсивность электромагнитного излучения при частотах 800 МГц и 2600 МГц? Ответ округлите до целого значения. Ответ: в 112 раз Задание 11. Во сколько раз надо увеличить абсолютную температуру черного тела, чтобы его энергетическая светимость возросла в 625 раз? Ответ: в 5 раз Задание 12. На какую длину волны λm приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости черного тела при температуре 2900 К? Ответ: 10 мкм Задание 13. Абсолютно черное тело имеет температуру T1=2900 К. В результате остывания тела длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, изменилась на Δλ=9 мкм. До какой температуры T2 охладилось тело? Ответ: 300 К Задание 14. В колебательном контуре емкость конденсатора 3 мкФ, максимальное напряжение на нем 4 В. Определите максимальную энергию магнитного поля катушки в мкДж, округлив значение до целых. Ответ: 24 мкДж Задание 15. Микроскоп состоит из объектива с фокусным расстоянием 2 мм и окуляра с фокусным расстоянием 40 мм. Расстояние между фокусами объектива и окуляра равно 18 см. Определите линейное увеличение объектива. Ответ запишите, округлив значение до целых. Ответ: 568 Задание 16. Период полураспада изотопа радона-222 равен 3,8 суток. Какое количество радона распадется в закрытом сосуде, содержавшем первоначально 40 моль через 15,2 суток? Ответ: 38 моль Задание 17. Телом человека массой 50 кг за полчаса была поглощена энергия ионизирующего излучения 1 Дж. Найдите мощность поглощенной дозы в внесистемных единицах. Запишите в ответе значение, округлив его до целых. Ответ: 2 мрад/с Задание 18. Мощность экспозиционной дозы γ-излучения на расстоянии 1 м от источника равна 0,012 мР/час. Сотрудник лаборатории находится 6 ч в день на расстоянии 5 м от источника. Какую экспозиционную дозу облучения он получает за один рабочий день? Ответ запишите в мкР, округлив до целых. Ответ: 2,88 мкр Задание 19. Определите работу выхода для калия, если задерживающее напряжение в опыте Столетова для электронов, вырываемых при освещении калия светом с длиной волны 400 нм. Ответ округлите до десятых. Ответ: 2,2 эВ Задание 20. Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если электрон находится на четвертой боровской орбите? Ответ: 6 Критерии оценивания: каждое задание оценивается 1 баллом. Оценивание КИМ теоретического характера в целом "зачтено" - выполнено более 50 % заданий, "не зачтено" - верно выполнено 50 % и менее. "Отлично" - выполнено 85-100 % заданий, "Хорошо" - выполнено 70-84 % заданий, "Удовлетворительно" - выполнено 51-69 % заданий. |
| 5.2. Темы письменных работ для проведения текущего контроля (эссе, рефераты, курсовые работы и др.) |
| ФЕДЕРАЛЬНЫМ ГОСУДАРСТВЕННЫМ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫМ СТАНДАРТОМ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ПО НАПРАВЛЕНИЮ ПОДГОТОВКИ 090900 "Информационная безопасность" и РУП не предусмотрены |
| 5.3. Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации |
| Промежуточная аттестация студентов в конце заключается в проведении в конце семестра зачета по физике атома и атомного ядра. Зачет проводится в форме собеседования. Предлагается обсудить 3 вопроса: 2 вопроса теоретического характера и 1 вопрос практико-ориентированного характера. ВОПРОСЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ХАРАКТЕРА 1. Постулаты Эйнштейна, следствия из преобразований Лоренца. 2. Основные соотношения в релятивистской динамике. 3. Фотоэффект и теория фотоэффекта. 4. Давление света и его объяснение. 5. Эффект Комптона и его объяснение. 6. Фотоны, опыт Боте. 7. Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома и проблема устойчивости атомов. 8. Атом водорода по Бору. Постулаты Бора. Правило квантования Бора. Боровский радиус орбиты электрона. 9. Сериальные закономерности в спектре атома водорода. Обобщенная формула Бальмера. 10. Опыты Франка и Герца (цель опыта, описание установки, результаты опыта и их интерпретация). 11. Волновые свойства микрочастиц. Волны де-Бройля. Экспериментальные доказательства волновых свойств микрочастиц. 12. Волновая функция, ее физический смысл. 13. Уравнение Шредингера. Свободное движение частицы. Плотность потока вероятности. Волновая функция свободного нерелятивистского электрона с учетом спина. 14. Стационарное уравнение Шредингера. Частица в сферически симметричной потенциальной яме конечной глубины. 15. Уравнение Шредингера. Гармонический осциллятор. Уровни энергии и волновые функции стационарных состояний. 16. Атом водорода. Квантовые числа. Уровни энергии и волновые функции стационарных состояний. 17. Спин и магнитный момент электрона. Опыты Штерна и Герлаха. 18. Тормозное рентгеновское излучение. 19. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли. 20. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Применение рентгеновского излучения. 21. Тождественность микрочастиц. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Системы ферми- и бозе-частиц. Обменное взаимодействие. 22. Активность, постоянная распада, период полураспада, среднее время жизни ядра; методы измерения этих величин. 23. Типы радиоактивных превращений, их природа. 24. Альфа-распад ядер. Альфа-частицы. Теория альфа-распада. 25. Бета-распад ядер; виды бета-распада. Теория бета-распада. 26. Гамма-излучение ядер. Способы получения гамма-активных ядер. 27. Законы сохранения в ядерных реакциях. Механизмы ядерных реакций. Модель составного ядра. 28. Состав атомного ядра. Заряд и массовое число ядра. Изотопы, изобары и изотоны. 29. Ядерные реакции. Особенности ядерных реакций под действием гамма-квантов и заряженных частиц. 30. Трансурановые элементы. Реакции под действием нейтронов. 31. Энергия связи атомного ядра. Стабильные и радиоактивные ядра. Радиус, спин и магнитный момент ядра. 32. Взаимодействие нуклонов в ядре и модели атомных ядер. 33. Ядерные силы и их основные свойства: обменный характер, насыщение, зарядовая независимость. 34. Ядерный магнитный резонанс (ЯМР). 35. Цепная реакция деления. Активная зона; коэффициент размножения, критические размеры, критическая масса активной зоны. 36. Ядерные реакторы на медленных и на быстрых нейтронах (устройство, принцип действия). 37. Синтез легких ядер. Проблема управляемого термоядерного синтеза. 38. Классификация элементарных частиц. 39. Приборы для регистрации элементарных частиц. 40. Устройство и физические принципы работы ускорителей. 41. Устройство и физические принципы работы масс-спектрометров. 42. Детекторы элементарных частиц (устройство, принцип работы). 43. Методы получения и регистрации нейтронов. Быстрые, медленные и резонансные нейтроны. Замедление нейтронов. 44. Экспериментальные методы изучения ядерных реакций. 45. Классификация основных радионуклидов. 46. Радиометрические величины в дозиметрии. 47. Базовые дозиметрические величины. 48. Эквидозиметрические величины. 49. Мощность дозы ионизирующего излучения. 50. Фундаментальные взаимодействия (гравитационное, электромагнитное, сильное и слабое). Иерархия структур материи. ВОПРОСЫ ПРАКТИКО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ХАРАКТЕРА 1. Какое напряжение надо создать в рентгеновской трубке, чтобы получить коротковолновую границу сплошного рентгеновского спектра 16 пм? 2. Определите максимальную скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при падении на него излучения с длиной волны 200 нм. Работа выхода для натрия 2,5 эВ. 3. Определите скорость движения протона в ускорителе, если масса протона возросла в 10 раз. 4. Кинетическая энергия альфа-частицы, вылетающей из ядра полония-214 при радиоактивном распаде, равна 7,88 Мэв. Определите импульс альфа-частицы без учета релятивистских эффектов. 5. Определите удельную энергию ядер изотопа водорода-3. 6. Сколько квантов с различной энергией может испустить атом водорода, если электрон находится на третьей орбите? Определите длину волны излучения, возникающего в этих случаях. 7. Найдите коротковолновую границу сплошного рентгеновского спектра при напряжении на рентгеновской трубке 50 кВ. 8. Определите период полураспада ядер изотопа радона, если известно, что за сутки число атомов радона уменьшается на 18,2 %. 9. Определите массу радона-222, активность которого равна 4•1016 Бк (Т1/2 = 3,8 суток). 10. Масса покоя нейтрального π-мезона 2,4•10-27 кг. Определите энергию каждого из двух фотона, которые возникают при распаде неподвижного π-мезона. 11. Определите кинетическую энергию электрона (в МэВ) на первой боровской орбите (радиус этой орбиты r1 = 0,53•10-10 м). 12. Определите потенциальнцю энергию электрона (в МэВ) на второй боровской орбите (радиус первой орбиты r1 = 0,53•10-10 м). 13. Определите толщину пловинного слоя для алюминия при прохождении через него рентгеновских лучей. Массовый коэффициент поглощения алюминия для данной длины волны 6 кв.м/кг. Плотность алюминия 2,7 г/куб.см. 14. Определите эквивалентную дозу в случае, когда 100 г биологической ткани поглощает 109 альфа-частиц. Энергия каждой альфа-частицы 4 МэВ, коэффициент качества для альфа-частицы 20. 15. Определите эквивалентную дозу в случае, когда 100 г биологической ткани поглощает 109 альфа-частиц. Энергия каждой альфа-частицы 4 МэВ, коэффициент качества для альфа-частицы 20. КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ: «Отлично» (зачтено): студентом дан полный, в логической последовательности развернутый ответ на поставленные вопросы, где он продемонстрировал знания предмета в полном объеме учебной программы, достаточно глубоко осмысливает дисциплину, самостоятельно, и исчерпывающе отвечает на дополнительные вопросы, приводит собственные примеры по проблематике поставленного вопроса, решил предложенные практические задания без ошибок. «Хорошо» (зачтено): студентом дан развернутый ответ на поставленный вопрос, где студент демонстрирует знания, приобретенные на лекционных и семинарских занятиях, а также полученные посредством изучения обязательных учебных материалов по курсу, дает аргументированные ответы, приводит примеры, в ответе присутствует свободное владение монологической речью, логичность и последовательность ответа. Однако допускаются неточности в ответе. Решил предложенные практические задания с небольшими неточностями. «Удовлетворительно» (зачтено): студентом дан ответ, свидетельствующий в основном о знании процессов изучаемой дисциплины, отличающийся недостаточной глубиной и полнотой раскрытия темы, знанием основных вопросов теории, слабо сформированными навыками анализа явлений, процессов, недостаточным умением давать аргументированные ответы и приводить примеры, недостаточно свободным владением монологической речью, логичностью и последовательностью ответа. Допускается несколько ошибок в содержании ответа и решении практических заданий. «Неудовлетворительно» (не зачтено): студентом дан ответ, который содержит ряд серьезных неточностей, обнаруживающий незнание процессов изучаемой предметной области, отличающийся неглубоким раскрытием темы, незнанием основных вопросов теории, неумением давать аргументированные ответы. Выводы поверхностны. Решение практических заданий не выполнено. Студент не способен ответить на вопросы даже при дополнительных наводящих вопросах преподавателя. |
| Приложения |
|
Приложение 1.
ФОС по дисциплине_Физпрактикум-10.03.01.docx
|
6. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
| 6.1. Рекомендуемая литература | ||||
| 6.1.1. Основная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л1.1 | Третьяк Л. Н., Воробьев А. Л. ; Под общ. ред. Третьяк Л.Н. | Основы теории и практики обработки экспериментальных данных: Учебное пособие для бакалавриата и магистратуры | М.: Издательство Юрайт, 2019 // ЭБС "Юрайт" | biblio-online.ru |
| Л1.2 | А. А. Детлаф, Б.М.Яворский | Курс физики: учеб.пособие для втузов | М.:Академия, 2007 | |
| Л1.3 | Копылова О. | Курс общей физики: Учебное пособие | Ставрополь: Ставропольский государственный аграрный университет, 2017 // ЭБС "Университетская библиотека online" | biblioclub.ru |
| Л1.4 | Зотеев А. В., Зайцев В. Б., Алекперов С. Д. | Общая физика: Лабораторные задачи: Учебное пособие для академического бакалавриата | М.: Издательство Юрайт, 2019 // ЭБС "Юрайт" | biblio-online.ru |
| Л1.5 | Шимко Е.А. | Физический практикум [Электронный ресурс]: | , | portal.edu.asu.ru |
| 6.1.2. Дополнительная литература | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л2.1 | Воронов В.К. | Современная физика: учеб.пособие для вузов | М.:КомКнига, 2005 | |
| Л2.2 | Трофимова Т.И. | Курс физики: учеб. пособие для инж.-техн. спец. вузов | М.: Академия, 2010 | |
| Л2.3 | Л. Г. Деденко, В. В. Керженцев; под ред. А. Н. Матвеева | Математическая обработка и оформление результатов эксперимента (в лабораториях общего физического практикума): практикум | Изд-во МГУ, 1977 | |
| 6.1.3. Дополнительные источники | ||||
| Авторы | Заглавие | Издательство, год | Эл. адрес | |
| Л3.1 | В. В. Мелентьева и др. | Физический практикум: механика: учеб. пособие | АлтГУ, 2014 | |
| Л3.2 | Соломатин К.В. | Лабораторный практикум по физике: учеб.пособие к лаборатор.работам по курсу общ.физики | Изд-во АлтГУ, 2014 | |
| 6.2. Перечень ресурсов информационно-телекоммуникационной сети "Интернет" | ||||
| Название | Эл. адрес | |||
| Э1 | Физический практикум, автор Шимко Е.А. | portal.edu.asu.ru | ||
| Э2 | Физика, автор Шимко Е.А. | portal.edu.asu.ru | ||
| 6.3. Перечень программного обеспечения | ||||
| Microsoft Excel OriginLab Origin Pro 8.0 MatLAB 7 MathCAD 14/15 Mathematica 4.0 Microsoft Windows 7-Zip AcrobatReader Microsoft Office 2010 (Office 2010 Professional, № 4065231 от 08.12.2010), (бессрочно); Microsoft Windows 7 (Windows 7 Professional, № 61834699 от 22.04.2013), (бессрочно); Chrome (http://www.chromium.org/chromium-os/licenses), (бессрочно); 7-Zip (http://www.7-zip.org/license.txt), (бессрочно); AcrobatReader (http://wwwimages.adobe.com/content/dam/Adobe/en/legal/servicetou/Acrobat_com_Additional_TOU-en_US-20140618_1200.pdf), (бессрочно); ASTRA LINUX SPECIAL EDITION (https://astralinux.ru/products/astra-linux-special-edition/), (бессрочно); LibreOffice (https://ru.libreoffice.org/), (бессрочно); Веб-браузер Chromium (https://www.chromium.org/Home/), (бессрочно); Антивирус Касперский (https://www.kaspersky.ru/), (до 23 июня 2024); Архиватор Ark (https://apps.kde.org/ark/), (бессрочно); Okular (https://okular.kde.org/ru/download/), (бессрочно); Редактор изображений Gimp (https://www.gimp.org/), (бессрочно) | ||||
| 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. http://www.biblioclub.ru/ интернет-портал «Университетская библиотека онлайн» www.tests.specialist.ru/ Центр компьютерного обучения МГТУ им. Н.Э.Баумана. www.intuit.ru/ Образовательный сайт | ||||
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
| Аудитория | Назначение | Оборудование |
|---|---|---|
| 213К | лаборатория общего физпрактикума, лаборатория физики - 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 1 шт.; Модульный учебный комплекс МУК - О (2 шт.); модульный учебный комплекс МУК - ОК; модуль-ный учебный комплекс МУК-ЭМ1 (2 шт.); Лаб. Дифракция Фраунгофера; Лаб. Изменение скорости полета пули; Лаб. Изучение законов теплового излучени; Лаб. Кольца Ньютона; Лаб. Маятник "Обербека"; Лаб. Механические колебания; Лаб. Определен.длины своб.пробега молеку; Лаб. Определение вязкости по Паузейлю; Лаб. Определение изменения энтропии возд; Лаб. Определение модуля Юнга; Лаб. Связанные маятники; Лаб.Бипризма Френеля; Лаб. Движ.тела под углом к горизонту; Лаб. Изучение спектров атома водорода; Лаб. Исследо-вание поляризации света; Лаб. Момент инерции махового колеса; Лаб.Определение фокусных расстояний линз; монитор Samsung 17" 795MB (SBBHQ) TCO`03; монитор Samsung 550 S15" 0,28; системный блок Celeron 2260MHz; системный блок Celeron 2.0/845GL/20Gb; латр; микрометр оку-лярный; монохроматор УМ-2; монохро-матор УМ-2; пирометр "Проминь"; сейф; скамья оптическая; скамья оптическая; скамья оптическая; скамья оптическая С0-1; часы настенные В-Тройка 2120; штангенциркуль мет.; электромагнит ЭМ-1; электронно-счетный секундомер; электронно-счетный секундомер; электронно-счетный секундомер; учебное наглядное пособие: "Лабораторный практикум по физике"; учебно-лабораторные стенды по механике, электричеству и магнетизму, оптике. |
| 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 |
| 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 |
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 использованию законов физике для широкого спектра задач в различных областях. Для эффективного изучения теоретической части дисциплины «Физический практикум 1» необходимо: - построить работу по освоению дисциплины в порядке, отвечающим изучению основных этапов методики эксперимента, согласно темам лабораторных работ; - систематически проверять свои знания по контрольным вопросам и заданиям; - усвоить содержание ключевых понятий; - плотно работать с основной и дополнительной литературой по соответствующим темам контрольных вопросов в лабораторных работах. Для эффективного изучения практической части дисциплины «Физический практикум» рекомендуется: - систематически выполнять подготовку к лабораторным работам по предложенным методическим указаниям ; - своевременно выполнять лабораторные работы. - своевременно и систематически защищать результаты своих экспериментальных исследований. В течение семестра студенты выполняют: - самостоятельную работу (Case-study - анализ конкретных ситуаций, ситуационный анализ)по подготовке к занятиям физического практикума, выполнение которых контролируется и обсуждается (групповое обсуждение) перед выполнением лабораторных работ (сократический диалог - подразумевающий постановку особых вопросов в процессе беседы, которые способствуют работе мышления, концентрации внимания, адекватной оценке текущей дискуссии и своей в ней роли); - промежуточные задания, во время лабораторных работ (в форме дискуссий, дебатов)для выявления знаний по основным элементам теории к лабораторным работам или методике проведения экспериментальных заданий; - построение "дерева решений" для проведения наиболее эфффективного анализа методики эксперимента, непосредственного выполнения экспериментальных исследований в ходе лабораторных работ; - обсуждают задания лабораторных работ методом "Займи позицию", помогающем выяснить, какой спектр мнений может существовать по обсуждаемому вопросу и предоставляет возможность высказаться каждому, продемонстрировать различные мнения, а затем обосновать свою позицию, найти и выразить самые убедительные аргументы, сравнить их с аргументами других. Структура Отчета о проделанной лабораторной работе: 1. Титульный лист 2. Цель работы 3. Оборудование (приборы и принадлежности) 4. Схема экспериментальной установки 5. Формулы для расчета физических величин и погрешностей их измерения 6. Таблицы результатов прямых и косвенных измерений 7. Расчеты. 8. Графики (если необходимо), интерпретация полученной функциональной зависимости 9. Выводы. Для получения зачета необходимо: - выполнить определенное количество лабораторных работ за семестр; - для допуска к каждой работе прочитать краткую теорию и порядок оформления работы в учебном пособии "Лабораторный практикум по физике", потом оформить часть Отчёта, включая таблицы результатов измерений и расчетов; - после разрешения преподавателя провести серию опытов и зафиксировать результаты опытов подписью преподавателя; дома закончить оформление Отчета работы и подготовить ответы на контрольные вопросы; - ответить на контрольные вопросы к работе. - защитить все работы не ниже, чем 55 баллов из 100 возможных (см. раздел Промежуточная аттестация) и выполнить все интерактивные контенты Н5Р "Самостоятельная работа" в каждом разделе не ниже, чем на 6 баллов из 10 возможных. При подготовке ответов на контрольные вопросы можно использовать учебники по общему курсу физики (Материалы для самостоятельной работы студентов), а также лекции курса "Физика", сокращённо Ф(ИВТ): https://portal.edu.asu.ru/course/view.php?id=1747 |