Рабочая программа учебной дисциплины \"физика\" Цикл icon

Рабочая программа учебной дисциплины "физика" Цикл



Смотрите также:


МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ


(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)


ИНСТИТУТ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ (ИЭТ) ___________________________________________________________________________________________________________


Направление подготовки: 140400 Электроэнергетика и электротехника

Модуль подготовки: Электротехника

Профиль(и) подготовки: Электрические и электронные аппараты;

Электромеханика;

Электропривод и автоматика;

Электротехнологические установки и системы;

Электрический транспорт;

Электрооборудование автомобилей и тракторов;

Электрооборудование летательных аппаратов;

Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений;

^ Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника;

Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике;

Техногенная безопасность в электроэнергетике и электротехнике.

Квалификация (степень) выпускника: бакалавр

Форма обучения: очная

^ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ

"ФИЗИКА"

Цикл:

Математический и естественнонаучный




^ Часть цикла:

базовая




дисциплины по учебному плану:

ИЭT; Б.2б.3

для всех профилей модуля подготовки «Электротехника» направления 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

Часов (всего) по учебному плану:

288




Трудоемкость в зачетных единицах:

8

^ 1 семестр – 4
2 семестр – 4


Лекции

68 час

1 семестр – 34 час

2 семестр – 34 час

Практические занятия

68 час

1 семестр – 34 час.

2 семестр – 34 час.

Лабораторные работы

34 час

1 семестр – 17 час.

2 семестр – 17 час.

Расчетные задания, рефераты

42 час самостоят. работы

^ 1 семестр – 15 час

2 семестр – 27 час

Объем самостоятельной работы по учебному плану (всего)

118 час




Экзамены




^ 1,2 семестры

Курсовые проекты (работы)

Учебным планом не предусмотрены




Москва - 2010

^ 1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Целью дисциплины является: получение фундаментального образования, способствующего дальнейшему развитию личности. В процессе освоения данной дисциплины студент способен и готов: уметь применять методы математического анализа при решении инженерных задач; выявлять физическую сущность явлений и процессов в устройствах различной физической природы и выполнять применительно к ним простые технические расчеты; применять компьютерную технику и информационные технологии в своей профессиональной деятельности; должен владеть инструментарием для решения физических задач в своей предметной области; владеть методами анализа физических явлений в технических устройствах и системах; владеть информацией о назначении и областях применения этих технических устройств.


Задачами дисциплины являются :

  • изучение основных физических явлений;

  • овладение законами и теориями физики;

  • приемами и методами решения задач из различных областей физики;

  • формирование навыков проведения физического эксперимента.

^ 2. МЕСТО ДИСЦИПЛИНЫ В СТРУКТУРЕ ООП ВПО

Дисциплина относится к базовой части математического и естественнонаучного цикла Б2 основной образовательной программы подготовки бакалавров по профилям "Электромеханика"; "Электрические и электронные аппараты"; "Электропривод и автоматика"; "Электротехнологические установки и системы"; "Электрический транспорт"; "Электрооборудование автомобилей и тракторов"; "Электрооборудование и автоматика судов"; "Электрооборудование летательных аппаратов"; "Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений"; "Электроизоляционная, кабельная и конденсаторная техника"; "Менеджмент в электроэнергетике и электротехнике"; "Техногенная безопасность в электроэнергетике и электротехнике" направления 140400 Электроэнергетика и электротехника.

Дисциплина базируется на следующих дисциплинах: "Физика", "Математика" в пределах школьной программы.

Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы для дальнейшего освоения общетехнических и специальных дисциплин.


^ 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

  • - способность демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовность использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

  • - готовность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности, и способность привлечь для их решения соответствующих физико-математический аппарат (ПК-3);

  • - способность выполнять численные и экспериментальные исследования, проводить обработку и анализ результатов (ПК-14);

  • - способность использовать технические средства для измерения основных параметров электроэнергетических и электротехнических объектов и систем и происходящих в них процессов (ПК -18);

  • - способность к дальнейшему обучению на втором уровне высшего профессионального образования, получению знаний в рамках одного из конкретных профилей в области научных исследований и педагогической деятельности (ПК -33).

В результате освоения учебной дисциплины, обучающиеся должны демонстрировать следующие результаты образования:

Знать:

  • основные физические явления и процессы, на которых основаны принципы действия объектов профессиональной деятельности и средств контроля и измерения;

  • законы механики, электротехники, теплотехники и их математическое описание;

Уметь:

  • использовать для решения прикладных задач основные законы и понятия.

Владеть:

  • навыками описания основных физических явлений и решения типовых задач


^ 4. СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1 Структура дисциплины

Общая трудоемкость дисциплины составляет 8 зачетных единиц, 288 часов.



п/п

Раздел дисциплины.

Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)

Всего часов на раздел

Семестр

Виды учебной работы, включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость (в часах)

Формы текущего контроля успеваемости

(по разделам)


лк

пр

лаб

сам.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

1

Механика и молекулярная физика

100

1

34

34

17

15

Тест по механике. Контрольная работа по механике.

Защита лабораторных работ по механике.

Тест по молекулярной физике. Контрольная работа по молекулярной физике и термодинамике.

Защита лабораторных работ по молекулярной физике.

2

Электричество и магнетизм

112

2

34

34

17

27

Тест по электростатике. Контрольная работа по электростатике.

Защита лабораторных работ по электростатике.

Тест по магнетизму. Контрольная работа по магнетизму.

Защита лабораторных работ по магнетизму.




Зачет

2

2

1

2

--

--

--

2

2







Экзамен

36

36

1

2

--

--

--

36

36

^ Устный

Устный




Итого:

288




68

68

34

118





^ 4.2 Содержание лекционно-практических форм обучения

4.2.1. Лекции

1 семестр


1. Кинематика материальной точки.

Система и тело отсчета. Кинематические характеристики движения: радиус-вектор точки, траектория, путь, скорость и ускорение точки как производные её радиус-вектора по времени. Нормальное и тангенсальное ускорения точки, радиус кривизны траектории.

2. Кинематика вращательного движения твердого тела.

Поступательное движение твердого тела. Кинематика вращения твердого тела вокруг неподвижной точки и оси. Векторы элементарного поворота, угловой скорости и углового ускорения, связь между угловой скоростью тела и линейной скоростью его точки. Плоское движение твердого тела. Представление сложного движения тела как суммы поступательного и вращательного движения. Кинематика плоского движения.

3. Динамика материальной точки.

Инерциальные системы отсчета, закон инерции. Законы Ньютона. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела.

4. Законы сохранения импульса и механической энергии.

Закон изменения импульса механической системы. Центр масс системы и закон его движения. Работа силы и её выражение через криволинейный интеграл. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая энергия механической системы и закон её изменения. Теорема Кёнига. Потенциальные и непотенциальные силы. Потенциальная энергия материальной точки и её связь с силой, действующей на точку. Градиент скалярной функции координат. Потенциальная энергия системы. Механическая энергия системы и закон её изменения. Консервативная и диссипативная системы.

5. Динамика вращательного движениия твердого тела.

Момент силы и момент импульса системы относительно точки и оси. Момент инерции тела относительно оси. Расчет момента инерции тел простой формы. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Теорема Штейнера.

6. Законы сохранения при вращательном движении.

Закон сохранения момента импульса механической системы. Работа при вращательном движении. Кинетическая энергия тела при вращении вокруг неподвижной точки или оси при сложном движении. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности.

7. Элементы специальной теории относительности ( СТО).

Постулаты СТО. Преобразования Лоренца. Относительность одновременности, длин и промежутков времени. Интервал между двумя событиями и его инвариантность. Сложение скоростей в СТО. Основной закон релятивистской динамики. Релятивистский импульс. Кинетическая энергия в СТО. Закон взаимосвязи массы и энергии. Границы применимости классической (ньютоновской) механики.

8. Основы молекулярной физики.

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры состояния системы. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для давления газа. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул.

9. Термодинамика идеального газа.

Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа. Работа расширения, количество теплоты. Первое начало термодинамики. Изопроцессы идеальных газов. Политропный процесс. Работа и количество теплоты в политропном процессе. Классическая теория теплоемкостей идеальных газов и её ограниченность.

10 .Второе начало термодинамики.

Обратимые и необратимые процессы. Круговые процессы, тепловые машины. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термодинамики. Энтропия и её свойства. Статистическое толкование второго начала. Статистический смысл энтропии.

11. Элементы статистической физики.

Элементарные сведения из теории вероятности. Принцип детального равновесия. Закон Максвелла для распределения молекул по скоростям и кинетическим энергиям. Наиболеё вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости молекул. Закон Больцмана для распределения молекул в потенциальном поле, барометрическая формула.

12. Явления переноса в газах.

Столкновения молекул. Длина свободного пробега. Явления диффузии, внутреннего трения и теплопроводности. Связь коэффициентов переноса.


2 семестр

1. Электростатическое поле.

Электрический заряд, закон сохранения заряда. Пространственное распределение заряда. Электростатическое поле. Напряженность поля точечного заряда. Закон Кулона. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей.

2. Потенциал электростатического поля.

Работа сил электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Принцип суперпозиции для потенциала. Интегральная и дифференциальная связь между напряженностью и потенциалом. Графическое изображение электростатических полей.

3. Теорема Остроградского – Гаусса для электростатического поля в вакууме.

.Применение теоремы Остроградского-Гаусса для расчета напряженности поля Поток вектора. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в вакууме заряженной плоскости, поля двух плоскостей, (плоский воздушный конденсатор). Теорема Остроградского-Гаусса в дифференциальной форме.

4. Электростатическое поле в диэлектриках.

Дипольный момент. Типы диэлектриков. Электростатическое поле в диэлектрике. Поляризация диэлектрика. Свободные и связанные заряды Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость. Теорема Остроградского-Гаусса для вектора поляризации. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Электростатическое смещение. Диэлектрическая проницаемость Связь между вектором напряженности и вектором электрического смещения. Относительная диэлектрическая восприимчивость среды. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред.

5. Проводники в электростатическом поле. Энергия электростатического поля.

Распределение заряда на поверхности проводника. Проводники в электростатическом поле. Электрическая емкость. Энергия заряженного проводника, конденсатора. Объёмная плотность энергии электростатического поля. Примеры расчета.

6. Постоянный электрический ток.

Сила и плотность тока. Закон Ома для плотности тока и его получение в классической электронной теории электропроводности металлов. Обобщенный закон Ома. Разность потенциалов, ЭДС, напряжение. Границы применимости закона Ома.

7. Магнитное поле постоянного тока.

Магнитное поле. Вектор индукции. Сила Лоренца. Закон Ампера. Контур с током в магнитном поле. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового проводников с током. Закон полного тока для магнитного поля в вакууме. Поле тороида и соленоида. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла.

8. Контур с током в магнитном поле.

Действие магнитного поля на проводник и контур с током. Магнитный момент контура с током. Магнитный поток. Потокосцепление. Работа по перемещению в магнитном поле проводника и контура с током.

9. Явление электромагнитной индукции.

Явление электромагнитной индукции. Закон (правило) Ленца. Закон Фарадея-Максвелла. Явления самоиндукции и взаимной индукции. Индуктивность и взаимная индуктивность.

10. Энергия магнитного поля.

Энергия магнитного поля системы проводников с токами. Объемная плотность энергии магнитного поля. Примеры расчета.

11. Магнитное поле в веществе.

Атом в магнитном поле. Магнитные моменты атомов. Гиромагнитное соотношение. Намагниченность. Макротоки и микротоки. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Относительная магнитная восприимчивость и проницаемость среды. Элементарная теория диа- и парамагнетиков. Ферромагнетики. Кривая намагничивания. Гистерезис. Домены. Точка Кюри. Спиновая природа ферромагнетизма. Условия на границе раздела двух сред.

12. Основы теории Максвелла.

Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Относительный характер электрической и магнитной составляющих электромагнитного поля.

13. Колебания.

Гармонические колебания, дифференциальное уравнение и энергия этих колебаний. Пружинный маятник и электрический колебательный контур. Затухающие электромагнитные и механические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Коэффициент затухания и логарифмический декремент затухания. Вынужденные электромагнитные и механические колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных гармонических колебаний. Резонанс. Добротность колебательного контура.

^ 4.2.2. Практические занятия

1 семестр

Динамика поступательного движения.

Динамика движения материальной точки по окружности.

Закон изменения и сохранения импульса.

Законы изменения и сохранения импульса и энергии.

Момент инерции. Динамика вращательного движения твердого тела.

Динамика вращательного движения твердого тела. Закон сохранения мех. энергии при вращательном движении.

Законы сохранения механической энергии и момента импульса при вращательном движении.

Теплоемкость. Первое начало термодинамики.

Циклы. КПД тепловой машины

Второе начало термодинамики.

2 семестр

Расчет напряженности и потенциала электростатического поля в вакууме методом суперпозиции.

Применение теоремы Остроградского – Гаусса для расчета электростатического поля в вакууме.

Электростатическое поле в диэлектриках.

Проводники в электростатическогом поле.

Электроемкость.

Энергия электростатического поля.

Закон Био-Савара-Лапласа.

Закон полного тока.

Сила Ампера. Работа силы Ампера. Сила Лоренца.

Явление электромагнитной индукции.

Индуктивность. Энергия магнитного поля


^ 4.3. Лабораторные работы

1 семестр

№ 1. Физический эксперимент и погрешности при физических измерениях.

№ 2. Законы сохранения в механике.

№ 3. Динамика вращательного движения твердого тела.

№ 4. Уравнение состояния идеального газа.

№ 5. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.

№ 6. Гидродинамика.

№ 7. Плавление и кристаллизация.

2 семестр

№ 1. Исследование электростатических полей.

№ 2. Проводники в электростатическом поле.

№ 3. Диэлектрики в электростатическом поле.

№ 4. Электрическая емкость.

№ 5. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

№ 6. Магнитные свойства вещества.

№ 7. Взаимная индукция.

№ 8. Изучение электродвижущей силы методом компенсации.

^ 4.4. Расчетные задания

1 семестр

Механика твердого тела.

2 семестр

Расчет характеристик электростатического и магнитного полей.


4.5. Курсовые проекты и курсовые работы

Курсовой проект (курсовая работа) учебным планом не предусмотрен

^ 5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Лекционные занятия проводятся как в традиционной форме, так и с использованием презентаций и видео роликов. Лекции сопровождаются большим количеством демонстраций.

^ Практические занятия проводятся в традиционной форме

Самостоятельная работа включает: выполнение домашних заданий, подготовку к тестам и контрольным работам, подготовку к защите лабораторных работ, оформление расчетного задания и подготовку его к защите, подготовку к зачету и экзамену.

^ 6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Для текущего контроля успеваемости используются различные виды тестов, контрольные работы, устный опрос.

Аттестация по дисциплине – экзамен.

Оценка за освоение дисциплины, которая вносится в приложение к диплому, определятся как оценка за 2 семестр

^ 7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

7.1. Литература:

а) основная литература:

1. Савельев И.В. Курс общей физики, Т. 1.- СПб: Издательство «Лань», 2007 г.

2. Савельев И.В. Курс общей физики, Т. 2.- СПб: Издательство «Лань», 2007 г.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Издательство Высшая школа, 2000 г.

4. Ермаков Б.В., Коваль О.И., Корецкая И.В., Кубарев В.Ф. Механика и молекулярная физика. Сборник задач. – М.: Издательство МЭИ, 2006 г.

5. Электричество. Сборник задач // Под редакцией Авиловой И.В. М.: Издательство МЭИ, 1992 г.

6. Ермаков Б.В., Коваль О.И., Гуреев А.Н., Зелепукина Е.В. Механика и молекулярная

физика. Лабораторный практикум. – М.: Издательство МЭИ, 2003 г.

7. Физика. Электродинамика. Колебательные и волновые процессы. Лабораторный

практикум // Под редакцией Зелепукиной Е.В. М.: Издательство МЭИ, 2005 г.

8. Новодворская Е.М., Дмитриев Э.М. Сборник задач по физике с решениями для ВТУЗов. М.: Издательство «Высшая школа», 2003 г.

б) дополнительная литература:

  1. Иродов И.Е. Механика. Основные законы. М.: Издательство «Лаборатория базовых знаний», 2001 г.

  2. Иродов И.Е. Электромагнетизм. Основные законы. М.: Издательство «Лаборатория базовых знаний», 2001 г.

  3. Иродов И.Е. Волновые процессы. Основные законы. М.: Издательство «Лаборатория базовых знаний», 2001 г.

  4. Иродов И.Е. Физика макросистем. Основные законы. М.: Издательство «Лаборатория базовых знаний», 2001 г.

^ 7.2. Электронные образовательные ресурсы: а) лицензионное программное обеспечение и Интернет-ресурсы:

www.auditoriya.info/index/students_fizika/id.488 - Электронный учебно-методический комплекс по физике для студентов МЭИ

^ 8. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Для обеспечения учебного процесса имеются две лекционные аудитории, снабженные мультимедийными средствами для представления презентаций лекций и показа учебных фильмов, а также демонстрационный кабинет.

Для проведения лабораторных работ имеются лаборатории механики и молекулярной физики, электричества и магнетизма.

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 «Электроэнергетика и электротехника».


ПРОГРАММУ СОСТАВИЛ:

Старший преподаватель Бирюкова О.В.


"СОГЛАСОВАНО":

Директор ИЭТ


к.т.н., профессор Грузков С.А.


"УТВЕРЖДАЮ":

Зав. кафедрой физики им. В.А.Фабриканта


к.т.н., профессор Евтихиева О.А.



Скачать 173,38 Kb.
Дата конвертации24.10.2013
Размер173,38 Kb.
ТипРабочая программа
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы