Б2.В.ОД.1Физика2

Рабочая программа дисциплины составлена в 2011 году в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника» (квалификация (степень) «бакалавр») от 09.11.2009 г. № 553.

Пересмотрена в 2012 году на заседании методической комиссии факультета информационных технологий от 25.05.2012 № 48.

Пересмотрена в 2013 году на заседании методической комиссии факультета информационных технологий от 24.06.2013 № 53.

Изменена, дополнена и утверждена в 2014 году в соответствии с требованиями Порядка организации и осуществления образовательной деятельности по образовательным программам высшего образования – программам бакалавриата, программам специалитета, программам магистратуры (приказ Минобрнауки России от 19.12.2013 г. № 1367).

Разработчики: Кафедра общей физики ФФ, к.ф.-м.н., доцент Кочеев А.А., к.ф.-м.н., доцент Иванов А.В.

Рабочая программа дисциплины одобрена на заседании Методической комиссии факультета информационных технологий от 03.02.2014 года, протокол № 55.

2

Аннотация рабочей программы дисциплины

Дисциплина Физика 2 входит в вариативную часть обязательного цикла образовательной программы бакалавриата по направлению подготовки 230100 «Информатика и вычислительная техника».

Дисциплина реализуется на факультете информационных технологий НГУ кафедрой Общей физики физического факультета НГУ.

Содержание дисциплины охватывает круг вопросов, связанных с молекулярной физикой, термодинамикой, электричеством и магнетизмом, электродинамикой, оптикой, квантовой физикой.

Дисциплина нацелена на формирование общекультурных компетенций:

ОК-1 владеет культурой мышления, способен к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели и выбору путей ее достижения;

ОК-10 использует основные законы естественнонаучных дисциплин в профессиональной деятельности, применяет методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования.

Преподавание дисциплины предусматривает проведение следующих видов учебных занятий: лекции, практические занятия, самостоятельная работа студента, в том числе по выполнению семестровых заданий и выполнения контрольных работ.

Рабочая программа дисциплины предусматривает проведение следующих видов контроля: текущий контроль успеваемости в форме приёма семестровых заданий, проведения контрольных работ; промежуточный контроль в форме зачета с оценкой в 3 семестре и экзамена в 4 семестре.

Для удобства восприятия программы, учебные материалы приведены для третьего и четвертого семестра раздельно.

Данный курс читается в третьем и четвертом семестре. Курс построен по модульному принципу и состоит из следующих модулей - молекулярная физика, термодинамика, электромагнетизм, электродинамика, оптика, квантовая физика. Первые три модуля изучаются в третьем семестре, следующие три модуля в четвертом семестре. Курс знакомит студентов с методами описания и анализа обширного круга физических явлений на основе применения соответствующих физических законов. Основная цель курса – дать представление об основных фундаментальных физических законах, основных методах и подходах анализа физических явлений, научить решать широкий класс задач, делать оценки, сформировать общекультурные и профессиональные навыки.

Учитывая важность разделов Электромагнетизм, Электродинамика, Оптика и Квантовая физика для будущей профессиональной деятельности

3

выпускников факультета информационных технологий, был сокращен объём материала первой части курса по молекулярной физике, термодинамике. Так, что последние четыре модуля изучаются начиная с конца 3го семестра.

Вторая часть этого курса, читаемая в четвертом семестре, состоит из модулей «Электродинамика», «Оптика», «Квантовая физика». Целью освоения дисциплины является освоение фундаментальных законов природы и основных физических понятий в области электродинамики, оптики и квантовой физики; подготовка к восприятию последующих общих и специальных курсов, требующих знаний физики. В курсе лекций приводятся основные физические законы, их связь с физическими явлениями и примеры их проявления. Семинарские занятия проходят в интерактивной форме работы преподавателя со студентами; на этих занятиях студенты учатся использовать методологию предмета для решения различных задач теоретического плана, для выработки умения формулировать постановку задач, их физическое и математическое описание и последующее решение. В курсе даются основные представления об электромагнитных, оптических и квантовых явлениях, областях их экспериментального и технического применения (в том числе в области электроники, оптоэлектроники, вычислительных и информационных систем, систем передачи информации).

Основной целью освоения второй части курса является усвоение студентами базовых принципов и законов электродинамики, оптики и квантовой физики, выработка умения использовать их для решения конкретных физических и прикладных задач.

Объем дисциплины 5 зачетных единиц, в том числе в академических часах по видам учебных занятий:

4

1. Цели освоения дисциплины

Дисциплина Физика 2 имеет своей целью: дать представление об основных фундаментальных физических законах молекулярной физики, термодинамики и электромагнетизма; электродинамики, оптики и квантовой физики, основных методах и подходах анализа физических явлений связанных с этими разделами физики, научить решать широкий класс задач, делать оценки, сформировать общекультурные и профессиональные навыки.

В результате освоения курса студенты должны: знать основные физические законы, описывающие изучаемый круг физических явлений; уметь применять полученные знания для научного анализа ситуаций, с которыми выпускнику придется сталкиваться в профессиональной деятельности, в том числе при создании новых информационных технологий, а также приобрести навыки использования основных общефизических законов и методов физикоматематического анализа для решения естественнонаучных и прикладных задач.

Кроме того, успешное освоение курса должно сформировать у студента естественнонаучное мировоззрение, умение применять научный подход к объяснению процессов и явлений, с которыми ему придется сталкиваться, в том числе и в бытовых ситуациях.

2. Место дисциплины в структуре образовательной программы

Дисциплина входит в вариативную часть математического и естественнонаучного цикла.

Дисциплина Физика 2 является логическим продолжением изучения основных фундаментальных законов физики, начатого в рамках дисциплины Физика 1 (Механика и теория относительности). Изучение новых разделов базируется на знании основных законов механики, терминологии и понятиях изученных в рамках дисциплины Физика 1. Кроме этого необходимы базовые знания, приобретенные в результате освоения предшествующих дисциплин (модулей): Математический анализ, Алгебра и геометрия. Освоение материала второй части курса требует кроме этого изучения дисциплины «Дифференциальные уравнения и теория функций комплексного переменного».

Результаты освоения данных разделов дисциплины потребуются в последующих курсах – Электроника и электротехника (Б3.Б.1.1.) и Измерительный практикум (Б3.Б.1.2.)

5

3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины (перечень планируемых результатов обучения)

В результате освоения данной дисциплины обучающийся демонстрирует следующие общекультурные компетенции: ОК-1, ОК-10

6

4. Объем, структура и содержание дисциплины

4.1.Объем дисциплины составляет 5 зачетных единиц, 180 академических часов

4.2.Структура дисциплины

7

8

1.5Модель идеального газа. Разреженный газ, роль столкновений при установлении равновесия. Закон Бойля

–Мариота – произведение объема газа на его давление зависит только от температуры. Закон Авогадро. Уравнение состояния идеального газа PV = RT. Закон Дальтона. Закон Гей-Люссака. Абсолютная газовая шкала температур. Область применимости уравнения состояния идеального газа для практических расчетов.

2.1Газ во внешнем поле. Изменение концентрации молекул газа с высотой в гравитационном поле. Барометрическая формула. Нахождения концентрации молекул на нулевой высоте по заданному полному числу частиц в сосуде заданной формы. Распределение концентрации молекул по радиусу во вращающейся центрифуге. Разделения изотопов методом центрифугирования. Роль гравитационного поля, молекулярного веса и температуры газа в рассеянии атмосферы планет.

2.2Распределение Максвелла. Вывод распределений Максвелла молекул идеального газа по скоростям в предположении изотропности пространства и независимости вероятности обнаружить молекулу с заданным диапазоном скорости от скоростей по другим координатам. Одномерное, двухмерное и трехмерное распределение Максвелла.

2.3Распределение Максвелла по абсолютному значению скорости и его вид в декартовой цилиндрической и сферической системе координат. Вывод распределения молекул по кинетическим энергиям и нахождение среднего значения энергии хаотического движения молекул. Броуновское движение средняя энергия хаотического движения броуновских частиц. Влияние взаимодействие молекул на вид распределения

2.4Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости. Средний модуль скорости

2.5Распределение скорости в потоке газа при истечении через малое отверстие. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости в потоке газа.

2.6Экспериментальное обоснование распределения Максвелла.

2.7Распределение частиц в силовых полях. Распределение Больцмана.

2.8Распределение Максвелла – Больцмана, обобщенные координаты распределение Гиббса, элементы статфизики.

9

10