Рабочая программа по дисциплине Физика рассмотрена и

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
СТАВРОПОЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
УТВЕРЖДАЮ
И.О. директора ИДПО, доцент
Р.В. Дебёлый
« 01 » сентября 2011 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА
УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
СТРОИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА
наименование дисциплины
250700.62 - Ландшафтная архитектура
направление подготовки
Ландшафтное проектирование
профиль(и) подготовки
Бакалавр
Квалификация (степень) выпускника
Заочная
Форма обучения
Ставрополь, 2011
1
1. Цели освоения дисциплины
Целями освоения дисциплины «Строительная физика» являются:
Освоение знаний о механических, тепловых, электромагнитных и квантовых явлениях; величинах, характеризующих эти явления; законах, которым
они подчиняются; методах соответствующих инженерных расчётов.
Овладение умениями проводить наблюдения природных явлений, описывать и обобщать результаты наблюдений, использовать простые измерительные приборы; применять полученные знания для объяснения принципов
действия технических устройств; для решения физических задач.
Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих
способностей в ходе решения физических задач и выполнения лабораторных
работ; способности к самостоятельному приобретению новых знаний в соответствии с жизненными потребностями и интересами.
Воспитание убежденности в необходимости разумного использования
достижений науки и технологий для дальнейшего развития человеческого
общества.
Применение полученных знаний и умений для решения практических
задач повседневной жизни, для обеспечения безопасности своей жизни.
2.Место дисциплины в структуре ООП бакалавриата
Учебная дисциплина Б2.В.ОД.8 «Строительная физика» относится к циклу
Б2 – Математический и естественнонаучный цикл (ЕНЦ)
Для изучения данной учебной дисциплины (модуля) необходимы следующие знания, умения и навыки, формируемые предшествующими дисциплинами:
- школьный курс физики.
Знания: смысл основных физических понятий; основные физические законы
классической механики, термодинамики, электродинамики и квантовой теории.
Умения: описывать и объяснять физические явления и свойства тел; отличать
гипотезы от научных теорий; делать выводы на основе экспериментальных
данных; приводить примеры практического использования физических законов; воспринимать и на основе полученных знаний самостоятельно оценивать информацию.
Навыки: использования полученных знаний и умений в практической деятельности для: обеспечения безопасности жизнедеятельности в процессе
строительства и эксплуатации зданий и сооружений; оценки влияния на организм человека и другие организмы загрязнения окружающей среды; рационального природопользования и защиты окружающей среды.
Для успешного освоения дисциплины должны быть сформированы
общекультурные и профессиональные компетенции на пороговом уровне.
Дисциплина «Строительная физика» изучается в цикле «Математический и естественнонаучный цикл». Данная дисциплина опирается на знания,
полученные студентами, при изучении школьного курса физики. Знания и
умения, полученные студентами в процессе изучения строительной физики,
2
необходимы для изучения курсов теории долговечности строительных конструкций, строительной климатологии, строительной аэродинамики.
Перечень последующих учебных дисциплин, для которых необходимы знания, умения и навыки, формируемые данной учебной дисциплиной:
- строительное дело и материалы;
- строительство и содержание объектов ландшафтной архитектуры;
- метеорология и климатология;
- машины и механизмы в ландшафтном строительстве;
- безопасность жизнедеятельности.
Данные Строительной физики служат основой для рационального проектирования строительных объектов, обеспечивающего соблюдения требуемых эксплуатационных условий в течение заданного срока их службы. Разрабатываемые в Строительной физике методы расчёта и испытаний позволяют дать оценку качеству строительства.
3. Требования к результатам освоения содержания дисциплины
Процесс изучения дисциплины направлен на формирование элементов
следующих компетенций в соответствии с ФГОС ВПО по данному направлению:
а) общекультурных (ОК):
- Владение культурой мышления, способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения(ОК-1)
- Умением логически верно, аргументировано и ясно строить устную и письменную речь (ОК-2);
- Стремлением к саморазвитию, повышению своей квалификации и мастерства, владение навыками самостоятельной работы (ОК-5);
- владение основными методами, способами и средствами получения, хранения и переработки информации (ОК-11).
б) профессиональных (ПК):
- Способность к использованию основных законов физики в профессиональной деятельности; применение методов математического анализа и моделирования (ПК-37);
- Способность решать инженерные задачи с использованием основных законов механики, термодинамики и электродинамики (ПК-3).
- Способность проводить и оценивать результаты измерений (ОК-1);
- Способность разрабатывать и использовать графическую техническую документацию (ПК-3);
3
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
Знать:
- Смысл основных понятий: физическое явление, физическая величина,
модель, гипотеза, принцип, постулат, теория (ОК-1).
- Смысл основных физических величин (ОК-1).
- Смысл физических законов, принципов и постулатов (формулировка,
границы применимости) (ОК-1).
Уметь:
- Описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов; приводить примеры опытов, что наблюдения и эксперимент служат основой
для выдвижения гипотез и построения научных теорий (ПК-3);
- Описывать фундаментальные опыты, оказавшие существенное влияние
на развитие физики (ПК-38).
- Применять полученные знания для решения физических задач (ПК-39).
Владеть:
- Навыками использования приобретенных знаний и умений в практической деятельности и повседневной жизни (ПК-3).
4. Структура и содержание дисциплины (модуля)
Данные по рабочему учебному плану:
час.
зачет ед.
Трудоемкость по Госстандарту из них:
72
2
самостоятельная работа -
66
6
1,81
0,19
2
4
0,06
0,12
аудиторные занятия –
в том числе:
лекции лабораторные семинарские практические -
Семестры
недель в семестре
часов в неделю
зачетных единиц
Форма контроля:
экзамен
зачет
курсовая работа
курсовой проект
1
2
3
4
5
6
7
8
2
+
4
Строительная механика
Кинетика материальной
точки и тела
Физика сред
Строительная теплотехника
Феноменологическая термодинамика
Строительная акустика
Механические колебания и
волны
Строительная светотехника
Электричество и оптика
Итого
1.1
1.2
2
2.1
3
3.2
4
4.1
Сам. работы
1.
Лабораторные
(Практические,
Семинарские)
Разделы дисциплины и
темы занятий
Лекции
№
пп
Всего
Количество часов
(заочная форма обучения)
16
2
4
10
7
1
2
5
7
1
2
5
12
12
12
12
18
18
18
18
26
26
12
72
12
66
2
4
Формы текущего контроля успеваемости (по
неделям семестра)
УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН
5
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Лекционный курс
№
п/п
Наименование
темы
Содержание
1
2
3
1.1 Кинетика
Предмет и задачи механики. Кинематика
материальи динамика. Механическое движение. Прямоной точки и линейное и криволинейное движение. Опредетела
ление скорости и ускорения точки в криволинейном движении.
Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными характеристиками движения.
Законы Ньютона. Сила. Масса. Импульс.
Момент инерции материальной точки и
твердого тела. Момент импульса точки и системы материальных точек. Основное уравнение динамики вращательного движения
Работа постоянной и переменной силы.
Мощность. Кинетическая и потенциальная
энергии. Работа и мощность во вращательном
движении. Кинетическая энергия вращающегося тела.
Законы сохранения импульса, энергии и
момента импульса.
Твердое, жидкое и газообразное состояние
1.2 Физика сред вещества. Кристаллическое и аморфное состояния твёрдых тел. Сила упругости. Закон Гука.
Модуль Юнга. Прочность, жесткость, устойчивость зданий и сооружений. Теория долговечности строительных конструкций и материалов.
Свойства и строение жидкостей. Поверхностное натяжение. Явления капиллярности и
смачивания. Испарение. Обеспечение в сооружениях температурно-влажностных условий.
Течение жидкости по трубам. Уравнение
Бернулли. Сопротивление движению тел в
жидкостях и газах.
Объем
в часах
лекционных
занятий
4
1
1
6
2.1 Феноменологическая
термодинамика
Основное уравнение кинетической теории СРС
газов. Следствия из основного уравнения молекулярно-кинетической теории газов. Элементы строительной климатологии.
Термодинамическая система и ее параметры. Работа газа при изменении его объема.
Внутренняя энергия системы. Эквивалентность
работы и теплоты.
Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам в газах. Удельная и мольная теплоемкость. Уравнение Майера. Адиабатический
процесс. Уравнение Пуассона.
Циклические процессы. Работа цикла.
Тепловые двигатели. КПД теплового двигателя. Цикл Карно. КПД цикла Карно. Обратимость цикла Карно.
Физическая сущность процессов переноса – диффузии, теплопроводности, внутреннего
трения. Коэффициенты переноса и их взаимосвязь. Закономерности переноса тепла. Элементы строительной аэродинамики.
3.1 МеханичеГармоническое колебание. Одномерный
ские колеба- гармонический осциллятор. Скорость и уско- СРС
ния и волны рение гармонического колебания. Энергия
гармонического колебательного движения.
Затухающие и вынужденные колебания.
Резонанс. Сложение гармонических колебаний.
Биения. Фигуры Лиссажу.
Поперечные и продольные волны.
Уравнение плоской волны Волновое число,
амплитуда, фаза, скорость распространения
волны. Энергия и объемная плотность энергии
плоской волны. Плотность потока энергии.
Вектор Умова. Фазовая и групповая скорость
волны.
Звуковые волны. Закономерности передачи звука. Обеспечение в зданиях необходимых акустических условий. Эффект Доплера.
7
4.1 Электричество и
оптика
Электрический ток. Направление тока.
Необходимые условия существования тока.
Сила тока и плотность тока. Вектор плотности
тока. Закон Ома для однородного участка цепи.
Дифференциальная форма закона Ома. Электрическое сопротивление и его зависимость от
температуры. Удельное сопротивление.
Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля - Ленца. Дифференциальная форма
закона Джоуля - Ленца.
Источники тока. Сторонние силы. ЭДС
источника тока. Закон Ома для неоднородного
участка цепи. Мощность тока во внешней цепи
и КПД источника тока.
Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
Магнитное поле. Магнитная индукция и
напряженность магнитного поля. Связь между
ними. Суперпозиция магнитных полей. Закон
Био – Савара - Лапласа для элемента тока. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля. Силы Ампера и Лоренца
Плоский контур с током в магнитном поле. Энергия плоского контура с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника
и контура с током в магнитном поле. Магнитное взаимодействие токов.
Связь между индукцией магнитного поля, напряженностью поля и вектором намагничения. Физический смысл магнитной индукции
и напряженности магнитного поля. Магнитная
восприимчивость и магнитная проницаемость.
Связь между ними.
Основные типы магнетиков. Их магнитные свойства. Объяснение диа-, пара- и ферромагнетизма. Закон Кюри. Доменная структура
ферромагнетиков. Точка Кюри. Магнитный гистерезис. Коэрцитивная сила. Остаточная индукция. Гистерезисные потери энергии. Магнитные материалы.
СРС
8
Электромагнитная природа света. Законы распространения света. Полное отражение.
Световоды. Тонкие линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы. Явления, воспринимаемые зрением человека и определяющие гигиенические качества окружающей его
среды.
Интерференция, дифракция и поляризация света. Интерференция в тонких пленках.
Дифракция от круглого отверстия и круглого
экрана. Дифракционная решетка. Поляризация
света при отражении и преломлении. Закон
Брюстера. Закон Малюса.
Тепловое равновесное излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Законы
Стефана-Больцмана и Вина. Формула Планка.
Основные законы фотоэффекта. Давление света. Опыты П.Н. Лебедева.
СРС
9
5. Перечень практических (лабораторных, семинарских) работ
Наименование практических
Наименование раздела учебной
(лабораторных, семинардисциплины (модуля)
ских) работ
1.Строительная механика
1.Определение момента инерции тел
2. Определение модуля Юнга
из растяжения проволоки
2.Строительная теплотехника
3. Определение коэффициента
динамической вязкости жидкости
4. Определение коэффициента
поверхностного натяжения
3.Строительная акустика
5. Физический маятник
6. Определение адиабатической постоянной воздуха методом интерференции звуковых волн
4.Строительная светотехника
7. Измерение сопротивлений с
помощью моста Уитстона
8. Определение фокусного
расстояния и оптической силы
линз.
9. Определение показателя
преломления жидкости с помощью рефрактометра.
10.Проверка закона Малюса
Всего
часов
4
2
2
10
6. Примерная тематика курсовых проектов (работ)
Курсовой проект (работа), реферат учебным планом не предусмотрен.
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТА
Наименование раздела
учебной дисциплины (модуВиды СРС
ля)
1.
2
Строительная механика
Подготовка к лабораторным,
Решение задач
2.
Строительная теплотехника
Подготовка к коллоквиуму,
Репродукционная
процедура
3.
Строительная акустика
Подготовка к лабораторным,
Решение задач
4.
Строительная светотехника
Подготовка к лабораторным,
Репродукционная
процедура
ИТОГО часов в семестре:
№
п/п
№ семестра
Всего
часов
10
12
18
26
66
7. Образовательные технологии
Вид занятия
(лекционное,
практическое,
лабораторное)
Тема занятия
Интерактивная
форма
Объем, ауд.
часов/в том
числе в интерактивной форме
11
8. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной аттестации по итогам освоения дисциплины и учебнометодическое обеспечение самостоятельной работы студентов
Вопросы к зачёту по физике за 2 семестр
1.1.
1.2.
1.3.
1.4.
1.5.
1.6.
1.7.
1.8.
1.9.
1.10.
1.11.
1.12.
1.13.
1.14.
1.15.
1.16.
1.17.
1.18.
1.19.
1.20.
1.21.
1.22.
Модуль I
Пространство и время. Механическое движение.
Скорость и ускорение точки.
Кинематика вращательного движения.
Первый закон Ньютона.
Сила. Масса. Импульс.
Второй и третий законы Ньютона.
Силы трения. Коэффициент трения.
Силы упругости. Закон Гука.
Силы всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тел.
Работа и энергия. Мощность.
Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии.
Работа и изменение потенциальной энергии.
Движение твердого тела.
Центр масс. Движение центра масс твердого тела.
Момент силы относительно точки и оси. Пара сил. Момент пары сил.
Момент инерции материальной точки и твердого тела. Теорема Штейнера.
Момент импульса материальной точки и твердого тела.
Основное уравнение динамики вращательного движения.
Работа и мощность во вращательном движении. Кинетическая энергия
вращающегося тела.
Закон сохранения импульса.
Закон сохранения момента импульса.
Закон сохранения энергии в механике.
Модуль II
2.1 Свойства и строение жидкостей.
2.2 Капиллярность
2.3 Смачивание.
2.4 Испарение.
2.5 Поверхностное натяжение.
2.6 Физика жидкостей.
2.7 Уравнение Бернулли.
2.8 Элементы гидродинамики.
2.9 Сопротивление в жидкостях
2.10 Сопротивление в газах.
12
Модуль III
3.1. Масса и размеры молекул. Моль. Число Авогадро.
3.2. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.
3.3. Тепловое равновесие. Температура.
3.4. Следствия из основного уравнения молекулярно-кинетической теории.
3.5. Число степеней свободы. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Средняя энергия многоатомной молекулы.
3.6. Работа и количество теплоты как меры изменения внутренней энергии.
Эквивалентность работы и количества теплоты.
3.7. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в газах.
3.8. Удельная и молярная теплоемкость. Классическая теория теплоемкости газов.
3.9. Адиабатный процесс.
3.10. Циклические процессы. Работа цикла.
3.11. Тепловые двигатели. Второе начало термодинамики.
3.12. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.
Модуль IV
4.1. Физический и математический маятники.
4.2. Гармонические колебания.
4.3. Затухающие колебания.
4.4. Вынужденные колебания.
4.5. Сложение колебаний происходящих вдоль одной прямой.
4.6. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
4.7. Волны. Поперечные и продольные волны.
4.8. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость.
4.9. Энергия волны. Объемная плотность энергии. Вектор Умова.
4.10. Звуковые волны.
4.11. Эффект Доплера.
5.1.
5.2.
5.3.
5.4.
5.5.
5.6.
5.7.
5.8.
Модуль V
Электрический ток. Необходимые условия существования тока.
Закон Ома для участка цепи. Дифференциальная форма закона Ома.
Сторонние силы. Источники тока. ЭДС источника тока.
Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца.
Закон Ома для неоднородного участка цепи.
Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
Измерительные мосты постоянного тока.
Мощность во внешней цепи. КПД источника тока.
13
6.1.
6.2.
6.3.
6.4.
6.5.
6.6.
6.7.
6.8.
6.9.
6.10.
6.11.
Модуль VI
Магнитное взаимодействие проводников с током. Магнитное поле.
Напряженность и индукция магнитного поля.
Закон Био – Савара - Лапласа для элемента тока.
Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для вектора В.
Силы Ампера и Лоренца.
Контур с током в магнитном поле.
Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном
поле.
Намагниченность. Магнитное поле в веществе.
Диа - и парамагнетики.
Основные свойства ферромагнетиков.
Природа ферромагнетизма.
Модуль VII
1. Законы распространения света.
2. Полное отражение. Предельный угол полного отражения.
3. Тонкие линзы. Общая формула линзы.
4. Глаз. Очки. Оптические приборы.
5. Интерференция света. Условия наблюдения максимумов и минимумов.
6. Интерференция света в тонких пленках.
7. Принцип Гюйгенса – Френеля.
8. Метод зон Френеля. Закон прямолинейного распространения света.
9. Дифракция Френеля на диске и круглом отверстии.
10.Дифракция Фраунгофера на бесконечной щели.
11.Дифракционная решетка.
12.Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
13.Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
14.Двойное лучепреломление. Николь. Поляроиды.
15.Вращение плоскости поляризации света.
16.Искусственная анизотропия. Эффект Керра.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Модуль VIII
Тепловое излучение и его характеристики.
Закон Кирхгофа. Закон Стефана – Больцмана.
Гипотеза Планка. Квант действия. Формула Планка.
Оптическая пирометрия.
Явление фотоэффекта и его законы.
Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и объяснение законов фотоэффекта на его основе.
Опыт Резерфорда. Планетарная модель атома.
Спектральные закономерности. Сериальная формула.
Рентгеновское излучение.
14
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ОСНОВНАЯ
Трофимова Т.Н. Курс физики. М.: Наука, 2005, 2007, 2008, 2010 г.
Сивухин Д.В. Общий курс физики. М.: Наука, 2006 г.
Грабовский. Курс физики. – СПб.: изд. «Лань», 2010 г.
Крахоткин В.И. Механика и молекулярная физика. АГРУС, 2006.
Крахоткин В.И. Электричество и магнетизм. АГРУС, 2006.
Стародубцева Г.П., Крахоткин В.И. Оптика и строение атома.
АГРУС, 2007.
7. Хайновский В.И., Любая С.И., Афанасьев М.А. Лабораторный практикум по физике. АГРУС, 2010.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ
1. Трофимова Т.Н. Краткий курс физики с примерами и задачами. М.:
КНОРУС, 2010 г.
2. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике.
М.: ОНИКС 21 век, Мир и Образование. 2006.
Обеспеченность студентов литературой по направлению 250700.62 "Ландшафтная архитектура" составляет 100%.
Программное обеспечение и Интернет-ресурсы
1. Открытая физика. Механика. Механические колебания и волны.
Термодинамика и молекулярная физика. Под ред. проф. МФТИ С.М.Козела.
Москва, Ч.1. на CD. 2007.
2. Открытая физика. Электродинамика. Электромагнитные колебания и
волны. Оптика. Основы специальной теории относительности. Квантовая физика. Физика атома и атомного ядра. Под ред. проф. МФТИ С.М.Козела.
Москва, Ч.2. на CD. 2007.
3.Фишман, Скворцов, Даминов. Видеозадачник по физике. Ч.1,2,3. на
CD. КГУ, Казань, 2008.
ЭБС Университетская библиотека ONLINE. Калашников Н.П. Основы физики. Том 1,2 – Москва: Мир и образование, 2007.
15
9. Материально-техническое обеспечение дисциплины (модуля)
1. Требования к аудиториям (помещениям, местам) для проведения занятий:
Видеопроектор, настенный экран, компьютер.
2. Требования к оборудованию рабочих мест преподавателя и обучающихся:
Ноутбук, видеопроектор, настенный экран, компьютер.
3. Требования к специализированному оборудованию:
Лабораторные установки, стенды, компьютерный класс.
Программа составлена в соответствии с требованиями Федерального
государственного образовательного стандарта ВПО по направлению
250700.62 - "Ландшафтная архитектура" составляет
Автор доцент Никитин П.В.
Рецензент (ы)
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
Рабочая программа рассмотрена на заседании кафедры протокол № 1
от “ 29 “ августа 2011 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и
учебного плана по направлению 250700.62 - "Ландшафтная архитектура"
Зав. кафедрой ______________________ ( Г.П. Стародубцева )
Рабочая программа рассмотрена на заседании учебно-методической
комиссии по направлению «Защита растений» протокол № 1
от “ 1 “
сентября 2011 г. и признана соответствующей требованиям ФГОС и
учебного плана по направлению 250700.62 - "Ландшафтная архитектура"
16