Основы теоретической физики - Учебно

РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г.Ишиме
УТВЕРЖДАЮ
Директор филиала
______________ /Шилов С.П./
20.11.2014
ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки
050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование
профиля подготовки Математика, физика
очной формы обучения
ЛИСТ СОГЛАСОВАНИЯ
от 20.11.2014
Содержание: УМК по дисциплине «Основы теоретической физики» для студентов
направления подготовки 050100.62 (44.03.05) Педагогическое образование, профиля подготовки
Математика, физика, очной формы обучения.
Автор(-ы): к.п.н., доцент Ермакова Е.В.
Объем 29 стр.
Должность
ФИО
Дата
согласования
Результат
согласования
Рекомендовано
к электронному
изданию
Заведующий
кафедрой
Мамонтова
Т.С.
09.10.2014
Председатель УМС
филиала ТюмГУ в
г.Ишиме
Поливаев
А.Г.
11.11.2014
Согласовано
Начальник ОИБО
Гудилова
Л.Б.
20.11.2014
Согласовано
Примечание
Протокол заседания
кафедры от 9.10.2014
№ 2
Протокол заседания
УМС от 11.11.2014
№ 3
РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Филиал в г. Ишиме
Кафедра физико-математических дисциплин и профессионально-технологического образования
Ермакова Е.В.
ОСНОВЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа
для студентов направления подготовки
050100.62(44.03.05 ) Педагогическое образование
профиля подготовки Математика, физика
очной формы обучения
Тюменский государственный университет
2014
Ермакова Е.В. Основы теоретической физики. Учебно-методический комплекс. Рабочая
программа для студентов направления подготовки 050100.62 (44.03.05) Педагогическое
образование профиля подготовки Математика, физика очной формы обучения. Тюмень, 2014, 29
стр.
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВО с учетом
рекомендаций и ПрОП ВО по направлению и профилю подготовки.
Рабочая программа дисциплины (модуля) опубликована на сайте ТюмГУ: Основы
теоретической физики [электронный ресурс] / Режим доступа: http://www.utmn.ru, раздел
«Образовательная деятельность», свободный.
Рекомендовано
к
изданию
кафедрой
физико-математических
дисциплин
и
профессионально-технологического образования. Утверждено директором филиала ТюмГУ в
г. Ишиме.
ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: к.п.н., доцент Мамонтова Т.С.
Ф.И.О., ученая степень, звание заведующего кафедрой
© Тюменский государственный университет, филиал в г. Ишиме, 2014 .
© Ермакова Е.В., 2014.
Ф.И.О. автора
Учебно-методический комплекс. Рабочая программа включает следующие разделы:
Пояснительная записка:
1.
1.1. Цели и задачи дисциплины (модуля)
Цели освоения дисциплины «Основы теоретической физики» является формирование
готовности использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности.
Задачи освоения дисциплин
- ознакомление с основными направлениями развития физической науки;
- овладение понятийным аппаратом (экспериментальными фактами, понятиями, законами,
теориями, методами физической науки);
- развитие мышления и формирование умений самостоятельно приобретать и применять
знания, наблюдать и объяснять физические явления;
- формирование познавательного интереса к физике и технике, развитие творческих
способностей;
- раскрытие взаимосвязи физики и техники, показ ее применения в производстве и
человеческой деятельности, объяснение физических процессов, протекающих в природе;
- привитие умения самостоятельно пополнять свои знания, ориентироваться в научно–
информационном потоке.
1.2.Место дисциплины в структуре образовательной программы
Дисциплина «Основы теоретической физики» относится к математическому и
естественнонаучному циклу дисциплин.
Для освоения дисциплины «Основы теоретической физики» используются знания, умения,
виды деятельности и установки, сформированные
в ходе изучения дисциплин
«Естественнонаучная картина мира», «Механика», «Молекулярная физика», «Электродинамика»,
«Оптика и ядерная физика». Данная дисциплина предлагается для усвоения в 8 семестре.
Таблица 1
Разделы дисциплины и междисциплинарные связи с обеспечиваемыми (последующими)
дисциплинами
№
п/п
1.
2.
Наименование
обеспечиваемых
(последующих)
дисциплин
Методика обучения и
воспитания физике
Подготовка учащихся к
ЕГЭ по физике
Темы
дисциплины
необходимые
для
обеспечиваемых (последующих) дисциплин
1
2
3
изучения
4
+
+
+
+
+
+
+
+
1.3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения данной
образовательной программы.
В результате освоения ОП выпускник должен обладать следующими компетенциями:
- способен использовать знания о современной естественнонаучной картине мира в
образовательной и профессиональной деятельности, применять методы математической
обработки информации, теоретического и экспериментального исследования (ОК-4);
1.4. Перечень планируемых результатов обучения по дисциплине (модулю):
В результате изучение дисциплины студент должен:
знать:
- основные физические понятия, законы, теории и методы исследований;
- место физики в системе естественных, технических наук и ее основных отраслей
применения.
уметь:
- применять физические закономерности к решению производственных, технологических
задач;
- пользоваться основными физическими приборами;
- устанавливать связь физики с другими техническими дисциплинами
владеть:
 - системой знаний о фундаментальных физических законах и теориях, физической
сущности явлений и процессов в природе и технике;
 системой знаний по организации и постановке физического эксперимента, обладает
способностью теоретического анализа результатов наблюдений и экспериментов;
 знанием принципиальных схем проведения конкретных экспериментов,
экспериментальных устройств и установок, компьютерной обработки результатов измерений.
2. Структура и трудоемкость дисциплины.
Семестр
8
Форма промежуточной аттестации - экзамен. Общая трудоемкость
дисциплины составляет 7 зачетных единицы, 144 академических часа, из них 60 часов,
выделенных на контактную работу с преподавателем, 48 часов, выделенных на самостоятельную
работу.
Таблица 2
Вид учебной работы
Контактная работа:
Аудиторные занятия (всего)
В том числе:
Лекции
Практические занятия (ПЗ)
Семинары (С)
Лабораторные занятия (ЛЗ)
Иные виды работ:
Самостоятельная
работа
(всего):
Общая трудоемкость зач. ед.
час
Вид
промежуточной
аттестации (зачет, экзамен)
Всего
часов
60
60
1
2
3
Семестры
4
5
6
7
8
60
60
30
30
30
30
48
48
144
экз
144
экз
9 10
3. Тематический план
Тема
недели
семестр
а
Таблица 3
№
Виды учебной работы и
самостоятельная работа, в
час.
Итого
часов
по
Из них в
интерак
тивной
Итого
количес
тво
2
1.1. Классическая
механика
форме, в
часах
баллов
7
8
9
10
Самостоятельная
работа*
Лабораторные
занятия*
Семинарские
(практические)
занятия*
Лекции *
1
теме
3
4
1-3
6
6
6
20
38
4
30
6
6
6
20
38
4
30
Всего
5
6
Модуль 1
Модуль 2
2.1. Статистическая
физика и
термодинамика.
Физика твердого
тела.
2.2. Электродинамика.
4-5
8
8
8
26
50
2
10
6-10
8
10
8
20
46
8
20
16
18
16
46
96
10
0-30
8
20
40
8
20
30
42
50
116
82
252
Всего
Модуль 3
3.1. Квантовая
механика.
3.2. Физика атомного
ядра и
элементарных
частиц
11-17
Всего
Итого (часов,
баллов):
Курсовая работа *
Из них в интеракт.
Форме
6
6
6
6
12
34
13
36
8
14
8
30
20
0-40
0-100
8
22
*- если предусмотрены учебным планом ОП.
4. Виды и формы оценочных средств в период текущего контроля
другие формы
Инфор
мации
онные
систем
ыи
техноло
гии
электронные
практикумы
комплексные
ситуационные
задания
Технические
формы
контроля
программы
компьютерного
тестирования
практические
задания
Решение задач
тест
контрольная
работа
Письменные работы
лабораторная
работа
ответ на
семинаре
собеседование
коллоквиумы
Устный
опрос
Итого количество баллов
Таблица 4
№ Темы
Модуль 1
Классическая
механика
10
5
5
2
3
5
30
Всего
10
5
5
2
3
5
30
Модуль 2
Статистическая
физика и
термодинамика.
Физика твердого тела.
Электродинамика.
4
7
Всего
3
7
4
3
6
10
10
16
20
30
Модуль 3
Квантовая
механика.
5
10
Физика атомного
ядра и элементарных
частиц
Всего
Итого
5
20
20
10
5
10
10
22
20
20
20
5
11
6
16
5
40
100
4. Содержание дисциплины
Наименование раздела
1
Классическая механика.
Электродинамика.
Квантовая механика.
Статистическая физика и
термодинамика.
Физика твердого тела
Содержание раздела
2
Предмет
классической
механики.
Кинематика.
Основания ньютоновской динамики. Динамика частицы.
Динамика системы частиц. Основы аналитической механики.
Некоторые задачи классической механики. Основы специальной
теории относительности и релятивистская механика.
Электрический заряд и электромагнитное поле в
вакууме. Релятивистская формулировка электродинамики.
Электростатическое поле в вакууме. Стационарное магнитное
поле в вакууме. Электромагнитные волны. Общие свойства
электромагнитного поля в веществе.
Состояния и наблюдаемые в квантовой механике.
Динамические уравнения и законы сохранения. Одномерное
движение. Движение в центрально симметричном поле.
Приближенные методы квантовой механики. Элементы теории
излучения. Спин электрона. Системы тождественных частиц.
Многоэлектронные атомы и молекулы.
Основные
положения
статистической
физики.
Статистическая термодинамика. Статистическое распределение
для системы в термостате. Основные применения распределения
Гиббса. Квантовые статистики идеального газа. Равновесие фаз
и фазовые переходы. Элементы теории флуктуаций. Основы
теории неравновесных процессов.
Конденсированное состояние вещества.
Теория
кристаллической решетки. Динамика кристаллической решетки.
Зонная теория кристаллов. Статистика носителей заряда.
Кинетические явления в кристаллах. Поляризация диэлектриков.
Магнитное упорядочение. Сверхпроводимость. Материалы
современной техники.
Физика атомного ядра и
элементарных частиц
Методы исследования в ядерной физике. Свойства
атомных ядер. Ядерные модели. Ядерные силы и их основные
свойства. Ядерные превращения. Элементарные частицы.
Раздел 1. Статика. Основные понятия статики, основные аксиомы статики. Теорема о
равновесии плоской системы трех непараллельных сил. Разложение силы на две составляющие.
Связи и реакции связей. Принцип освобождаемости.
Геометрический способ определения равнодействующей плоской системы сходящихся
сил. Геометрическое условие равновесия плоской системы сходящихся сил. Аналитический
способ определения равнодействующей плоской системы сходящихся сил. Аналитические
условия равновесия плоской системы сходящихся сил.
Сложение двух параллельных сил, направленных в одну сторону. Сложение двух
неравных антипараллельных сил. Момент силы относительно точки.
Пара сил и момент пары. Основные свойства пары. Эквивалентные пары. Теоремы о
сложении пар. Условие равновесия плоской системы пар. Опоры и опорные реакции балок.
Лемма о параллельном переносе силы. Приведение плоской системы произвольно
расположенных сил к данному центру. Свойства главного вектора и главного момента. Различные
случаи приведения плоской системы произвольно расположенных сил. Аналитические условия
равновесия плоской системы произвольно расположенных сил.
Понятие о трении Трение скольжения. Трение по наклонной плоскости. Трение качения.
Устойчивость против опрокидывания.
Пространственная система сходящихся сил. Разложение силы по трем осям координат.
Аналитический способ определения равнодействующей пространственной системы сходящихся
сил. Аналитические условия равновесия пространственной системы сходящихся сил. Момент
силы относительно оси. Теорема о моменте равнодействующей относительно оси.
Цент параллельных сил. Определение положения центра тяжести. Методы нахождения
центра тяжести. Положение цента тяжести некоторых фигур.
Раздел 2. Кинематика. Основные понятия кинематики. Определения теории механизмов
и машин. Способы задания движения точки. Скорость и ускорение точки. Понятие о кривизне
кривых линий. Теорема о проекции ускорения на касательную и нормаль. Виды движения точки в
зависимости от ускорений. Формулы и графики равномерного и равнопеременного движения
точки. Теорема о проекции скорости на координатную ось. Теорема о проекции ускорения на
координатную ось
Поступательное движение. Вращение вокруг неподвижной оси. Преобразование
вращательных движений.
Понятие о сложном движении точки. Теорема о сложении скоростей. Понятие о
плоскопараллельном движении. Метод мгновенных центров скоростей. Свойства мгновенного
центра скоростей. Разложение плоскопараллельного движения на поступательное и вращательное.
Раздел 3. Динамика. Аксиомы динамики. Принцип независимости действия сил.
Дифференциальные уравнения движения материальной точки. Движение материальной точки,
брошенной под углом к горизонту.
Метод кинетостатики. Силы инерции в криволинейном движении.
Теорема об изменении количества движения. Теорема об изменении кинетической
энергии. Закон сохранения механической энергии.
Уравнение поступательного движения твердого тела. Уравнение вращательного
движения твердого тела. Кинетическая энергия твердого тела. Понятие о балансировке
вращающихся тел. Некоторые сведения о механизмах.
Элементарная теория удара. Удар. Ударный импульс. Основное уравнение теории удара.
Виды удара (абсолютно упругий, абсолютно неупругий, прямой, косой, центральный).
Раздел 4. Электродинамика. Электрический заряд и электромагнитное поле в вакууме.
Релятивистская формулировка электродинамики. Электростатическое поле в вакууме.
Стационарное магнитное поле в вакууме. Электромагнитные волны. Общие свойства
электромагнитного поля в веществе.
Раздел 5. Квантовая механика. Состояния и наблюдаемые в квантовой механике.
Динамические уравнения и законы сохранения. Одномерное движение. Движение в центрально
симметричном поле. Приближенные методы квантовой механики. Элементы теории излучения.
Спин электрона. Системы тождественных частиц. Многоэлектронные атомы и молекулы.
Раздел 6. Статистическая физика и термодинамика. Основные положения
статистической физики. Статистическая термодинамика. Статистическое распределение для
системы в термостате. Основные применения распределения Гиббса. Квантовые статистики
идеального газа. Равновесие фаз и фазовые переходы. Элементы теории флуктуаций. Основы
теории неравновесных процессов.
Раздел 7. Физика твердого тела. Конденсированное состояние вещества. Теория
кристаллической решетки. Динамика кристаллической решетки. Зонная теория кристаллов.
Статистика носителей заряда. Кинетические явления в кристаллах. Поляризация диэлектриков.
Магнитное упорядочение. Сверхпроводимость. Материалы современной техники.
Раздел 8. Физика атомного ядра и элементарных частиц. Методы исследования в
ядерной физике. Свойства атомных ядер. Ядерные модели. Ядерные силы и их основные свойства.
Ядерные превращения. Элементарные частицы.
6. Планы семинарских занятий.
Планы практических занятий
Практическое занятие № 1
Основные понятия и аксиомы статики. Плоская система сходящихся сил.
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Материальная точка, абсолютно твердое тело.
2. Сила, система сил, эквивалентные системы сил.
3. Равнодействующая и уравновешивающая силы.
4. Аксиомы статики.
5. Связи и реакции связей. Определение направления реакций связей основных типов.
6. Плоская система сходящихся сил. Система сходящихся сил.
7. Способы сложения двух сил. Разложение силы на две составляющие.
8. Определение равнодействующей системы сил геометрическим способом. Силовой
многоугольник. Условие равновесия в векторной форме.
9. Проекция силы на ось, правило знаков. Проекция силы на две взаимноперпендикулярные оси.
10. Аналитическое определение равнодействующей. Условие равновесия в аналитической
форме. Рациональный выбор координатных осей.
Практический блок: Расчёт реакций опор для плоской системы сходящихся сил.
Вопросы для самоконтроля:
1. Как определяется проекция силы на координатную ось?
2. В чем заключается принцип освобождаемости от связей?
3. Что называется равнодействующей системой сил?
Практическое занятие № 2
Пара сил и момент силы относительно точки
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Пара сил и момент силы относительно точки.
2. Пара сил и её характеристики.
3. Момент пары.
4. Эквивалентные пары. Сложение пар.
5. Условие равновесия системы пар сил.
6. Момент силы относительно точки.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самопроверки:
1. Почему момент силы относительно точки вводится как величина векторная?;
2. Почему для сил, лежащих в одной плоскости, момент относительно точки удаётся
представить величиной скалярной?
3. В каком случае момент силы относительно оси равен нулю?
4. Какова зависимость между моментами силы относительно оси и относительно центра,
лежащего на этой оси?
5. Как направлен, где приложен и чему равен по модулю вектор момента пары?
6. Могут ли уравновесить друг друга две пары сил, лежащие в пересекающихся
плоскостях?
Практическое занятие № 3
Плоская и пространственная система произвольно расположенных сил
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Плоская система произвольно расположенных сил.
2. Приведение силы к данной точке.
3. Приведение плоской системы сил к данному центру.
4. Главный вектор и главный момент системы сил.
5. Теорема Вариньона о моменте равнодействующей.
6. Равновесие плоской системы сил. Уравнения равновесия и их различные формы.
7. Балочные системы. Классификация нагрузок и виды опор. Определение реакций опор
и моментов защемления.
8. Пространственная система сходящихся сил, её равновесие. Пространственная система
произвольно расположенных сил, ее равновесие.
Практический блок: решение задач в аудитории.
Вопросы для самоконтроля:
1. Какие уравнения равновесия можно составить для плоской системы сил?
2. Что называется статически неопределенной системой?
Практическое занятие № 4
Определение центра тяжести тел
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Сила тяжести как равнодействующая вертикальных сил.
2. Центр тяжести тела. Центр тяжести простых геометрических фигур.
3. Определение центра тяжести составных плоских фигур.
Практический блок: решение задач в аудитории
Вопросы для самоконтроля:
1. Как определить центр тяжести треугольника?
2. Где находится цент тяжести прямоугольника?
Практическое занятие № 5
Кинематики точки
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Что такое:
- скорость; ускорение;
- формул для нахождения скорости расстояния, ускорения для разных видов
движения.
- основные способы задания движения точки
2. Теорема о проекции ускорения на касательную и нормаль.
3. Виды движения точки в зависимости от ускорений.
4. Формулы и графики равномерного и равнопеременного движения точки.
5. Теорема о проекции скорости на координатную ось.
6. Теорема о проекции ускорения на координатную ось.
7. Поступательное движение. Вращение вокруг неподвижной оси. Преобразование
вращательных движений.
8. Есть ли различие между понятиями «путь» и «расстояние»?
9. Имеет ли ускорение тока, равномерно движущаяся по окружности?
Практический блок: решение задач в аудитории
Вопросы для самоконтроля:
1. Каковы свойства траекторий, скоростей и ускорений точек тела, движущегося
поступательно?
2. Напишите уравнения вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной
оси.
3. Как определяются векторы угловой скорости и углового ускорения?
4. Каковы условия равномерного и равнопеременного вращения твердого тела?
5. Каковы зависимости между скоростью, касательным и нормальным ускорениями
точки вращающегося тела и его угловыми скоростью и ускорением?
6. Как расположены точки вращающегося тела, скорости и ускорения которых
геометрически равны либо равны по модулю?
Практическое занятие № 6
Динамика точки
Цель: углубить основные понятия и законы темы, научиться использовать полученные
знания для решения задач.
Вопросы теории:
1. Закон инерции.
2. Основной закон динамики.
3. Масса материальной точки.
4. Закон независимости действия сил.
5. Закон действия и противодействия.
6. Две основные задачи динамики.
7. Виды трения. Законы трения. Коэффициент трения.
8.
Общие теоремы динамики. Импульс силы. Количество движения. Теорема о
количестве движения точки.
9. Теорема о кинетической энергии точки. Основное уравнение динамики при
вращательном движении твердого тела.
10. Работа постоянной силы. Работа силы тяжести. Работа при вращательном движении.
Мощность. Коэффициент полезного действия.
Практический блок: решение задач в аудитории
Вопросы для самоконтроля:
7. Сформулируйте условия относительно равновесия точки.
8. В чем состоит принцип относительности классической механики?
9. Запишите дифференциальные уравнения движения материальной точки в векторной,
координатной формах.
7. Темы лабораторных работ
Не предусмотрены
8. Примерная тематика курсовых работ (если они предусмотрены учебным планом ОП).
Курсовые работы не предусмотрены.
9. Учебно-методическое обеспечение и планирование самостоятельной работы студентов
Таблица5
№
Модули и темы
1
2
обязательные
Виды СРС
дополнительные
Неделя
семестра
Объем
часов
Кол-во
баллов
3
4
5
6
7
Решение задач
(исторических)
1-3
38
30
38
30
4-5
50
10
6-10
46
20
96
30
Модуль 1
1.1
Классическая
механика
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Всего
Модуль 2
2.1.
2.2.
Статистическая
физика и
термодинамика.
Физика твердого
тела.
Электродинамика.
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Решение задач
Всего
Модуль 3
3.1.
Квантовая
механика.
3.2.
Физика атомного
ядра и
элементарных
частиц
Всего
Итого
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Подготовка к семинарским
занятиям
Выполнение заданий
семинара
Решение задач
11-13
40
20
Решение задач
14-17
42
20
82
116
40
100
10.Фонд оценочных средств для проведения промежуточной аттестации по итогам освоения
дисциплины (модуля).
10.1 Перечень компетенций с указанием этапов их формирования в процессе освоения
образовательной программы (выдержка из матрицы компетенций):
Циклы, дисциплины (модули) учебного
плана ОП
Индекс компетенции
Общекультурные
Код
компетенции
компетенции
ОК-4
Виды аттестации
Текущая (по
дисциплине)
Промежуточная (по
дисциплине)
8 семестр
Основы теоретической физики
+
ФОС
УФ-2
УФ-7
ПФ-5
ПФ-6
ПФ-10
ПФ-7
УФ-12
ПФ- 12
+
+
+
+
+
+
ОК\-4
Код
компетенции
10.2 Описание показателей и критериев оценивания компетенций на различных этапах их
формирования, описание шкал оценивания:
Таблица 6
Карта критериев оценивания компетенций
Критерии в соответствии с уровнем освоения ОП
пороговый
(удовл.)
61-75 баллов
базовый (хор.)
76-90 баллов
Знает:
- роль физики в
развитии научной
мысли.
Умеет:
- ориентироваться в
информационном
потоке, использовать
рациональные
способы решения
физических задач
Владеет:
- навыком работы с
информацией в
глобальных
компьютерных сетях.
Знает:
- основные положения физики и
развитие физических
теорий
Умеет:
- корректно выражать
и аргументировано
обосновывать
имеющиеся знания.
Владеет:
- навыками работы со
всевозможными
источниками
информации;
- пониманием
движущей силы и
закономерностей
исторического
процесса, места
человека в историческом процессе.
Повышенный
(отл.)
91-100 баллов
Знает:
- научные основы
предмета физики.
Умеет:
- решать физические
задачи разного
уровня сложности
Владеет:
- навыками
представления
результатов своего
исследования по
истории развития
физики в устной и
письменной форме.
Виды
занятий
(лекции,
семинар
ские,
практические,
лабораторные
)
Лекции
Семинарские
занятия
Оценочные
средства
(тесты,
творческие
работы,
проекты и др.)
Собеседование
Реферат
Контрольная
работа
Творческие
работы
Выполнение
заданий
10.3 Типовые контрольные задания или иные материалы, необходимые для оценки знаний,
умений, навыков и (или) опыта деятельности, характеризующей этапы формирования
компетенций в процессе освоения образовательной программы.
Текущий контроль (ПФ-6)
Варианты контрольных работ
Примерный вариант тестового контроля по теме «Статика»
1. Размерность момента сил в системе СИ имеет вид:
1)
кг  м 2
кг  м 2
кг  м
кг  м
кг
,
2)
,
3)
,
4)
,
5)
с2
с
м  с2
с3
с2
2. Однородный куб опирается одним ребром на пол, другим –

на вертикальную стену (см. рисунок 1). Плечо силы FТР относительно
оси, проходящей через точку О3 перпендикулярно плоскости чертежа
равно…
1) 0; 2) О2О3;
3) О2В;
4) О3В.
3. Труба весом 12 кН лежит на земле. Какое усилие
необходимо приложить, чтобы поднять трубу за один из ее концов?
Рис. 1
1) 12 кН; 2) 24 кН; 3) 6 кН; 4) 3 кН; 5) 36 кН.
4. Невесомый стержень АВ, закрепленный в шарнире А,
удерживается в равновесии горизонтальной проволокой ВС (рис. 2). К
концу стержня подвешен груз массой 3 кг. Определить натяжение
проволоки, если угол  , образованный стержнем с вертикалью, равен 450.
1) 42,4 Н; 2) 30 Н; 3) 21,4 Н; 4) 15 Н; 5) 60 Н.
5. Два человека несут бревно длиной 5 м и массой 5 кг. Первый
Рис. 2
поддерживает бревно на расстоянии 1 м от его конца, второй –
противоположный конец. Сила, с которой бревно действует на второго
рабочего равна:
1) 187,5 Н 2) 312,5 Н, 3) 125 Н,
4) 375,2 Н, 5) 250 Н.
6. Если от однородного стержня отрезать кусок длиной 60 см, то центр тяжести стержня
сместится на расстояние…
1) 60 см; 2) 90 см; 3) 15 см; 4) 30 см; 5) 20 см.
7. Если центр тяжести тела расположен выше оси вращения и на одной вертикали, то
равновесие, в котором находится тело является …
1) устойчивым;
2) неустойчивым;
3) безразличным;
4) ответ зависит от расстояния
между центром тяжести и осью вращения; 5) ответ зависит от потенциальной энергии тела.
8. Горизонтальная доска массой 10 кг подперта на расстоянии ¼ ее длины. Чтобы доска
была в равновесии, к короткому концу нужно приложить силу …
1) 200 Н; 2) 100 Н; 3) 50 Н; 4) 25 Н; 5) 67 Н.
9. Два шара массами 1 кг и 2 кг скреплены невесомым стержнем. Центр первого шара
отстоит от центра второго шара на расстоянии 90 см. На каком расстоянии от центра более легкого
шара находится центр тяжести системы?
1) 60 см, 2) 30 см, 3) 20 см, 4) 80 см, 5) 50 см.
10. На двух концевых опорах лежит балка длиной 6 м, к которой подвешен груз массой 3 т
на расстоянии 2 м от одного из концов. Определить силы, действующие на опоры (вес балки не
учитывать).
1)15, 15 кН 2) 25 кН, 5 кН 3) 20 кН, 20 кН 4) 10 кН, 30 кН 5) 20 кН, 10 кН.
11. К гладкой вертикальной стене на нити длиной 4 см подвешен шар массой 300 г и
радиусом 2,5 см. Один конец нити закреплен на стене, другой – на поверхности шара. Сила
давления шара на стену составляет…
1) 3 Н; 2) 1,5 Н; 3) 1,25 Н; 4) 0,75Н; 5) 2 Н.
12. Однородное тело правильной геометрической формы массой 5 кг подвешено на двух
нитях, составляющих угол 600 с вертикалью (рис. 3). Найдите силу
натяжения одной нити.
1) 25 Н, 2) 100 Н, 3) 50 Н, 4) 50 3 Н, 5) 25 3 Н.
13. К ободу колеса диаметром 60 см приложена касательная
Рис. 3
тормозящая
сила
100
Н.
Какой
минимальный
по
величине
вращательный момент может заставить колесо вращаться?
1) 100 Н  м , 2) 50 Н  м , 3) 600 Н  м , 4) 30 Н  м , 5) 60
Нм
4м
14. С какой минимальной силой необходимо тянуть колесо
массой 10 кг и радиусом 50 см за ось вращения, чтобы поднять его на
ступеньку высотой 20 см?
1м
1) 50 Н; 2) 87 Н; 3) 169 Н; 4) 133 Н; 5) 118 Н.
15. Груз А колодезного журавля (рис. 4) уравновешивает вес
А
Рис. 4
ведра, равный 100 Н (Рычаг считайте невесомым). Найти вес груза.
1) 20 Н, 2) 25 Н, 3) 400 Н, 4) 500 Н.
16. На рис.
5 изображены силы, действующие на лестницу,

прислоненную к стене. Каков момент силы трения FТР1 , действующей на
лестницу, относительно точки С?




1) FТР1 ОС 2) FТР1 АВ 3) FТР1 АС 4) FТР1 ВС
17. Однородная лестница массой 10 кг приставлена к гладкой
Рис. 5
вертикальной стене. Если угол между лестницей и полом 450, то сила
давления лестницы на стену равна…
1) 25 Н; 2) 33Н; 3) 87 Н; 4) 50 Н; 5) 100 Н.
Контрольная работа (пример одного из вариантов)
1.Конструкция состоит из двух невесомых стержней
АВ и АС, скрепленных между собой и с опорами при помощи
шарниров. В узле А закреплен блок, через который перекинут
трос, один конец которого прикреплен в точке Е, а к другому
привязан груз 500 Н. Определить усилия в стержнях АВ и АС,
пренебрегая размерами блока.   45 0 ,   30 0 ,   60 0
2.Четыре однородных шара массами 4 кг, 1 кг, 2 кг и 3
кг укреплены последовательно в порядке номеров на невесомом
стержне так, что их центры находятся на оси стержня на
равных расстояниях 0,4 м друг от друга. На каком расстоянии
от центра второго шара находится центр тяжести системы?
3. Как нужно видоизменить наклонную плоскость, чтобы выигрыш в силе был равен 4?
Вопросы к коллоквиуму (УФ-2)
1. Основные понятия статики, основные аксиомы статик.
2. Связи т реакции связей.
3. Геометрический и аналитический способы определения равнодействующей плоской
системы сходящихся сил.
4. Геометрические и аналитические условия равновесия плоской системы сходящихся сил.
5. Сложение двух параллельных сил, направленных в одну сторону.
6. Сложение двух неравных антипараллельных сил.
7. Момент силы относительно точки.
8. Пара сил и момент пары.
9. Основные свойства пары. Эквивалентные пары. Теоремы о сложении пар. Условие
равновесия плоской системы пар.
10. Лемма о параллельном переносе силы. Приведение плоской системы произвольно
расположенных сил к данному центру. Свойства главного вектора и главного момента.
11. Пространственная система сходящихся сил.
12. Центр параллельных сил. Определение положения центра тяжести. Методы нахождения
центра тяжести. Положение центра тяжести некоторых фигур.
13. Основные понятия кинематики. Определения теории механизмов и машин. Способы
задания движения точки.
14. Теорема о проекции ускорения. Виды движения точки в зависимости от ускорений.
15. Простейшие движения твердого тела.
16. Понятие о сложном движении точки. Теорема о сложении скоростей.
17. Понятие о плоскопараллельном движении. Метод мгновенных центров скоростей.
Разложение плоскопараллельного движения на поступательное и вращательное.
18. Элементарная теория удара. Ударный импульс. Основное уравнение теории удара.
Виды удара (абсолютно упругий, абсолютно неупругий, прямой, косой, центральный)
19. Трение. Трение скольжения. Трение по наклонной плоскости. Трение качения.
Устойчивость против опрокидывания.
Текущий контроль – подготовка сообщений (ПФ-10)
1. Время и его измерение.
2. Материя и движение.
3. Пространство и время – формы существования материи.
4. Использование приемов сравнения и аналогии при изучении кинематики различных
видов механического движения. Способы определения ускорения свободного падения.
5. Взаимодействие тел в природе. Сила.
6. Масса тела и ее измерение.
7. Сила трения.
8. История открытия законов Ньютона.
9. История открытия закона тяготения.
10. Механические свойства твердых тел.
11. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.
12. Закон сохранения энергии в механике.
13. Основные понятия и законы в специальной теории относительности.
14. Поле тяготения и космические скорости.
15. Ультразвук и его применение.
16. Рычаги в природе и технике.
17. Приливы и отливы на службе человека.
18. Физика космических скоростей.
19. Движение крови в кровеносной системе.
20. Механические колебания и их роль в технике.
21. Вибрации, их влияние на человека.
22. Шумы и экология шума
23. Эхо в жизни животных и людей.
24. Ультразвук в живой природе.
25. Ультразвук и инфразвук, их применение.
Вопросы к экзамену(УФ-13, ПФ-13)
1.
Электрический заряд и электромагнитное поле в вакууме. Релятивистская
формулировка электродинамики. Электростатическое поле в вакууме. Стационарное магнитное
поле в вакууме. Электромагнитные волны. Общие свойства электромагнитного поля в веществе.
2. Квантовая механика. Характеристики и свойства микрообъектов.
3. Основополагающие
идеи
квантовой
механики.
Корпускулярно-волновая
двойственность свойств частиц вещества.
4. Некоторые свойства волн де Бройля. Вероятностный смысл волн де Бройля.
5. Соотношения неопределенностей Гейзенберга. Результаты, вытекающие из
соотношений неопределенностей (оценка энергии основного состояния атома водорода, оценка
нулевых колебаний осциллятора).
6. Результаты, вытекающие из соотношений неопределенностей (оценка величины
размытия края полосы оптического поглощения в эффекте Франка-Нейдмана, невозможность
классической интерпретации микрообъекта).
7. Волновая функция и ее статистический смысл. Свойства волновой функции.
8. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.
9. Операторы в квантовой механике и их свойства. Основные свойства собственных
значений и собственных функций линейных операторов.
10. Движение свободной частицы.
11. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме с бесконечно высокими
стенками.
12. Одномерная прямоугольная потенциальная яма со стенками конечной высоты.
13. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Линейный гармонический
осциллятор.
14.
Состояния и наблюдаемые в квантовой механике. Динамические уравнения и законы
сохранения. Одномерное движение. Движение в центрально симметричном поле.
15.
Приближенные методы квантовой механики. Элементы теории излучения. Спин
электрона. Системы тождественных частиц. Многоэлектронные атомы и молекулы.
16.
Основные положения статистической физики. Статистическая термодинамика.
Статистическое распределение для системы в термостате.
17.
Основные применения распределения Гиббса. Квантовые статистики идеального
газа. Равновесие фаз и фазовые переходы.
18.
Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения. Квантовая
статистика Бозе-Эйнштейна и Ферми-Дирака.
19.
Квантовая теория теплоемкости. Фононы.
20.
Элементы теории флуктуаций. Основы теории неравновесных процессов.
21.
Конденсированное состояние вещества. Теория кристаллической решетки. Динамика
кристаллической решетки.
22.
Зонная теория кристаллов. Статистика носителей заряда. Кинетические явления в
кристаллах.
23.
Поляризация диэлектриков. Магнитное упорядочение.
24.
Вырожденный электронный газ в металлах. Выводы квантовой теории
электропроводности металлов. Сверхпроводимость. Материалы современной техники.
25.
Магнитные свойства сверхпроводников. Некоторые применения сверхпроводимости
в науке и технике.
26.
Понятие об эффекте Дзозефсона. Квантование магнитного потока.
27.
Методы исследования в ядерной физике.
28.
Свойства атомных ядер. Ядерные модели. Ядерные силы и их основные свойства.
Ядерные превращения. Элементарные частицы.
29.
Основы специальной теории относительности. Эксперименты, лежащие в основе
СТО. Постулаты Эйнштейна.
30.
Преобразования Лоренца. Основные кинематические следствия преобразований
Лоренца.
31.
Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Закон взаимосвязи
массы и энергии.
32.
Система релятивистских частиц.
10.4 Методические материалы, определяющие процедуры оценивания знаний, умений,
навыков и (или) опыта деятельности характеризующих этапы формирования компетенций.
Шкала перевода баллов
Балл
Отметка
< 61
Не зачтено
≥ 61
Зачтено
Студент, набравший по дисциплине менее 35 баллов, к зачету не допускается. Студент, не
допущенный к сдаче зачета, сдаёт текущие формы контроля в соответствии с установленным
графиком и набирают пороговое значение баллов. Студентам, не набравшим в семестре
необходимого количества баллов по уважительной причине (болезнь, участие в соревнованиях,
стажировка и др.), устанавливаются индивидуальные сроки сдачи.
11. Образовательные технологии.
При изучении дисциплины используются следующие технологии обучения:
- технология деятельностного подхода
- технология проблемного обучения
- технология дифференцированного обучения
12. Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины (модуля).
12.1. Основная литература:
1. Детлаф, А.А. Курс физики / А.А. Детлаф, Б.М. Яворский – М.: Высшая школа, 2010. – 62 экз
2. Трофимова, Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Академия, 2006. – 20 экз.
12.2 Дополнительная литература:
1.Грабовский,
Р.И.
Курс
физики/
Р.И.
http://vk.com/doc41508733_260033087 - эл. ресурс
Грабовский
–
С-Пб.:Лань,
2008.
Интернет-ресурсы:
№
Наименование
электроннобиблиотечной системы
(ЭБС)
Принадлежн
ость
Адрес сайта
Наименование
организациивладельца, реквизиты
договора на
использование
подписка ТюмГУ
1.
Электронно-библиотечная
система «Университетская
библиотека онлайн»
Сторонняя
http://biblioclub.r
u
2.
Электронно-библиотечная
система Elibrary
Сторонняя
http://elibrary.ru
ООО "РУНЭБ".
Договор № SV-2503/2014-1 на период с 05
марта 2014 года до 05
марта 2015 года.
3.
Универсальная справочно- Сторонняя
информационная
полнотекстовая база
данных “East View” ООО
«ИВИС»
http://dlib.eastvie
w.com/
ООО "ИВИС".
4.
Электронная библиотека:
Библиотека диссертаций
Сторонняя
5.
Межвузовская
электронная библиотека
(МЭБ)
Корпоративн
ая
Договор № 64 - П от 03
апреля 2014 г. на период
с 04 апреля 2014 года до
03 апреля 2015 года.
http://diss.rsl.ru/?l подписка ТюмГУ (1
ang=ru
рабочее место, подписка
в 2015 г.)
http://icdlib.nspu.
ru/
Совместный проект с
ФГБОУ ВПО
«Новосибирский
–
государственный
педагогический
университет»
6.
13.
Автоматизированная
библиотечная
информационная система
МАРК-SOL 1.10 (MARC
21) (Электронный
каталог)
библиографическая база
данных
Перечень
Сторонняя
информационных
локальная сеть
технологий,
Научнопроизводственное
объединение
«ИНФОРМ-СИСТЕМА».
Гос.контракт № 07034 от
20.09.2007 г., бессрочно
используемых
при
осуществлении
образовательного процесса по дисциплине (модулю), включая перечень программного
обеспечения и информационных справочных систем (при необходимости).
Пакет программ Microsoft Office.
14. Технические средства и материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля).
Для обеспечения освоения данной дисциплины имеются: оборудованные лекционные
аудитории: технические средства обучения (электронные доски, компьютеры, программное
обеспечение); лаборатории.
15. Методические указания для обучающихся по освоению дисциплины (модуля).
Студенту следует помнить, что дисциплина «Основы теоретической физики»
предусматривает обязательное посещение студентом практических занятий. Она реализуется через
систему аудиторных и домашних работ, входных и итоговых контрольных работ, систему заданий.
Самостоятельная работа студентов заключается в изучении ряда теоретических вопросов, в
выполнении домашних заданий с целью подготовки к практическим занятиям. Контроль над
самостоятельной работой студентов и проверка их знаний проводится в виде индивидуальной
беседы, контрольных работ, отчетов по работам практических занятий. Итоговый контроль знаний
и умений осуществляется в ходе экзамена.
При подготовке к семинарским занятиям рекомендуется пользоваться специально
разработанными планами.
Дополнения и изменения к рабочей программе на 201 / 201
учебный год
В рабочую программу вносятся следующие изменения:
Рабочая программа пересмотрена и одобрена на заседании кафедры
Заведующий кафедрой
/
/
Подпись
Ф.И.О.
« »
201 г.