Структура дидактических единиц

Новосибирский государственный технический университет
Обобщенная структура дидактических единиц и перечень КУЭ,
дисциплина «Физика» для технических специальностей, объем часов 280 – 699 (2 группа)
№
ДЕ ГОС
№ темы
задания
1.1
1.2
Наименование темы задания
Кинематика точки и
поступательного движения
твердого тела
Динамика точки и
поступательного движения
твердого тела
Кинематика и динамика
вращательного движения
твердого тела
1.3
уровень
сложности
2
2
2
1 Механика
1.4
1.5
1.6
Молекулярная
2
(статистическая)
2.1
Закон сохранения
механической энергии
Законы сохранения импульса и
момента импульса
Элементы специальной теории
относительности
Распределения Максвелла и
Больцмана
2
2
2
2
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: векторы скорости и ускорения и их составляющие;
Уметь: изображать векторы скорости и ускорения;
отличать поступательное движение от других видов движения.
Знать: инерциальные системы отсчета; система центра инерции;
векторы импульса и силы; законы Ньютона;
Уметь: применять законы Ньютона.
Знать: векторы угловой скорости, углового ускорения, момента
импульса, момента силы; момент инерции;
кинетическую энергию вращательного движения; основной закон
динамики вращательного движения;
Уметь: вычислять полную кинетическую энергию с учетом вращения
твердого тела; применять основной закон динамики вращательного
движения.
Знать: определение механической энергии; закон сохранения
механической энергии и условия его применимости;
Уметь: применять закон сохранения механической энергии.
Знать: определения импульса и момента импульса; законы сохранения
импульса и момента импульса и условия их применимости;
Уметь: применять законы сохранения импульса и момента импульса.
Знать: принцип относительности; преобразования Лоренца и
следствия этих преобразований; инварианты; интервал;
импульс и энергия; связь энергии, импульса и массы;
Уметь: применять релятивистские соотношения.
Знать: распределения Максвелла и Больцмана; средние величины,
теорему о равнораспределении тепловой энергии по степеням свободы;
Уметь: оценивать средние величины.
1
Новосибирский государственный технический университет
№
ДЕ ГОС
физика и
термодинамика
№ темы
задания
2.2
2
2.3
Циклические процессы.
Второе начало термодинамики.
2
3.1
3.2
Электричество и
магнетизм
уровень
сложности
Первое начало термодинамики.
Равновесные процессы в газах
2.4
3
Наименование темы задания
3.3
3.4
Неравновесные процессы.
Явления переноса.
Напряженность
электростатического поля.
Теорема о потоке
электрического поля.
Потенциал
электростатического поля.
Индукция
магнитостатического поля.
Теорема о циркуляции
магнитного поля.
Электрическое и магнитное поле
в веществе. Граничные условия.
1
2
2
2
2
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: первое начало термодинамики;
изопроцессы в идеальном газе; теплоемкость.
Уметь: применять уравнение процесса, уравнение состояния, первое
начало термодинамики для изопроцессов.
Знать: модель теплового двигателя, холодильной машины, теплового
насоса; цикл Карно; к.п.д. цикла Карно; второе начало термодинамики;
Уметь: рассчитывать циклические процессы;
Знать: явления переноса.
Знать: напряженность электрического поля; принцип суперпозиции;
теорему Гаусса о потоке напряженности электрического поля;
Уметь: применять теорему Гаусса для расчета электрических полей
при наличии симметрии; применять принцип суперпозиции.
Знать: определение электрического потенциала; связь потенциала и
напряженности электростатического поля.
Уметь: применять связь потенциала и напряженности
электростатического поля.
Знать: индукцию магнитного поля; принцип суперпозиции; теорему
Стокса о циркуляции вектора индукции магнитного поля;
Уметь: применять теорему Стокса для расчета магнитных полей при
наличии симметрии; применять принцип суперпозиции.
Знать: электрический и магнитный диполи; индукцию электрического
поля; напряженность магнитного поля; электрическую и магнитную
проницаемости вещества; уравнения Максвелла для стационарного
электромагнитного поля в веществе; материальные уравнения;
граничные условия; диэлектрики и магнетики.
Уметь: находить электрические и магнитные поля в веществе;
использовать граничные условия.
2
Новосибирский государственный технический университет
№
ДЕ ГОС
№ темы
задания
3.5
3.6
4.1
Наименование темы задания
Нестационарное
электромагнитное поле.
Явление электромагнитной
индукции.
Ток смещения.
Уравнения Максвелла.
Энергия и поток энергии
электромагнитного поля.
уровень
сложности
2
2
Свободные и вынужденные
колебания
2
4.2
4
Колебания и
волны
Сложение гармонических
колебаний
2
4.3
Волновое уравнение. Плоские
волны.
2
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: закон электромагнитной индукции; правило Ленца;
вихревое электрическое поле; теорему о циркуляции электрического
поля при изменении магнитного потока; явление самоиндукции и
взаимной индукции; индуктивность.
Уметь: применять закон электромагнитной индукции, правило Ленца,
теорему о циркуляции электрического поля.
Знать: ток смещения; полную систему уравнений Максвелла;
материальные уравнения; энергию и поток энергии электромагнитного
поля.
Уметь: вычислять ток смещения, энергию и поток энергии
электромагнитного поля; записывать уравнения Максвелла для
различных частных случаев.
Знать: дифференциальные уравнения свободных, затухающих и
вынужденных колебаний в механических и электрических системах;
амплитуду, частоту, период и фазу гармонических колебаний; закон
изменения амплитуды затухающих колебаний; параметры затухания
колебаний; вынужденные колебания; резонанс.
Уметь: находить параметры незатухающих и затухающих колебаний,
резонансную частоту.
Знать: сложение колебаний одного направления и взаимноперпендикулярных направлений колебаний одной частоты; сложение
колебаний одного направления с разными, но близкими частотами;
явление биений.
Уметь: складывать колебания одного направления и взаимноперпендикулярных направлений колебаний одной частоты; складывать
колебаний одного направления с разными, но близкими частотами;
находить частоту биений.
Знать: волновое уравнение; плоские волны; амплитуду, частоту,
период, длину волны, фазу и фазовую скорость плоской волны;
Уметь: находить амплитуду, частоту, период, длину волны, фазу и
фазовую скорость плоской волны;
3
Новосибирский государственный технический университет
№
ДЕ ГОС
№ темы
задания
Наименование темы задания
4.4
Электромагнитные волны. Энергия
волны.
Перенос энергии волной
5.1
уровень
сложности
2
Интерференция волн.
2
5.2
Дифракция волн.
2
5.3
5
Поляризация и дисперсия света
Волновая и
квантовая оптика
2
5.4
Тепловое излучение. Фотоэффект.
Эффект Комптона.
2
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: электромагнитные волны, простейшие состояния поляризации
плоских монохроматических волн; плотность энергии полей в волне,
вектор Умова-Пойнтинга потока энергии, переносимой волной.
Уметь: вычислять параметры плоских монохроматических
электромагнитных волн; подсчитывать плотности энергии полей в
волне, определять величину и направление потока энергии в волне.
Знать: явление интерференции волн; условия максимумов и
минимумов при интерференции.
Уметь: используя условия максимумов и минимумов, определять
координаты максимумов и минимумов в интерференционной картине.
Знать: явление дифракции; принцип Гюйгенса-Френеля; условие
минимумов при дифракции Фраунгофера на щели и условие главных
максимумов при дифракции Фраунгофера на системе щелей.
Уметь: по условиям минимумов и максимумов при дифракции волн
на щели и дифракционной решетке вычислять угловые координаты
этих минимумов и максимумов.
Знать: что такое естественный и поляризованный свет, способы
получения поляризованного света; законы Брюстера и Малюса;
дисперсию света.
Уметь: анализировать прохождение света через систему поляроидов.
Знать: определения характеристик теплового излучения –
спектральной энергетической светимости, энергетической светимости,
спектральной поглощательной способности; законы теплового
излучения – Кирхгофа, Стефана-Больцмана, смещения Вина; законы
фотоэффекта; эффект Комптона.
Уметь: производить подсчет характеристик теплового излучения,
используя законы теплового излучения; применять законы внешнего
фотоэффекта для расчета его характеристик – работы выхода, красной
границы и т. д.; применять законы сохранения импульса и энергии при
анализе эффекта Комптона.
4
Новосибирский государственный технический университет
№
ДЕ ГОС
№ темы
задания
Наименование темы задания
6.1
Корпускулярно-волновой дуализм
излучения и материи. Волна деБройля. Соотношения
неопределенностей Гейзенберга.
уровень
сложности
2
6.2
Квантовая
6 физика и физика
атома
Уравнение Шредингера.
Простейшие квантовомеханические задачи.
2
6.3
Энергетические спектры атомов и
молекул
2
6.4
Элементы зонной теории твердых
тел.
2
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: в чем состоит корпускулярно-волновой дуализм излучения и
материи; гипотезу Луи-де-Бройля о волновых свойствах частиц
материи, формулу для длины волны де-Бройля; вероятностную
интерпретацию волн де-Бройля; соотношения неопределенностей
Гейзенберга, их физический смысл.
Уметь: рассчитывать длину волны де-Бройля для микрочастиц и
материальных тел, по ее величине делать вывод о проявлении их
волновых свойств; производить оценки значений физических величин
для микрочастиц и материальных тел, используя соотношения
неопределенностей Гейзенберга.
Знать: стационарное и нестационарное уравнения Шредингера; смысл
волновой функции.
Уметь: с помощью одномерного стационарного уравнения Шредингера
рассчитывать энергетический спектр и волновые функции частицы в
бесконечно глубокой потенциальной яме; подсчитывать вероятность
нахождения частицы в различных частях ямы, используя график
волновой функции.
Знать: характер энергетических спектров атомов и молекул; спектры
излучения и поглощения.
Уметь: по предлагаемой диаграмме энергетических уровней указывать
различные переходы между уровнями энергии с поглощением или
излучением гамма кванта.
Знать: элементы зонной теории твердых тел; статистики БозеЭйнштейна и Ферми-Дирака; свойства электропроводности металлов
и полупроводников.
Уметь: оценивать концентрацию носителей тока и
электропроводность в металлах и полупроводниках;
5
Новосибирский государственный технический университет
№
ДЕ ГОС
№ темы
задания
7.1
Элементы
ядерной физики
7 и физики
элементарных
частиц
Наименование темы задания
уровень
сложности
Радиоактивность. Ядро. Ядерные
реакции
2
7.2
Элементарные частицы.
Фундаментальные взаимодействия
1
Заведующий кафедрой
теоретической и прикладной физики НГТУ,
д.ф.м.н., профессор
Перечень контролируемых учебных элементов
Студент должен знать…; уметь…
Знать: закон радиоактивного распада; типы ядерных реакций; энергию
связи атомных ядер; за счет чего происходит выделение энергии при
делении тяжелых ядер и при слиянии легких ядер; единицы измерения
доз облучения и радиоактивной зараженности местности.
Уметь: применять закон радиоактивного распада; записывать
типичные ядерные реакции с учетом законов сохранения.
Знать: основные элементарные частицы; фундаментальные
взаимодействия; относительные величины взаимодействий;
переносчики взаимодействий; какие из фундаментальных
взаимодействий являются короткодействующими, а какие
дальнодействующими.
В.Г. Дубровский
6