Plan - ATRINBIOTECH - Uniwersytet Śląski

„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Zajęcia wyrównawcze z fizyki
dla studentów Wydziału Biologii i Ochrony Środowiska
Kierunek zamawiany Biotechnologia
Liczba studentów: 24
Liczba grup: 2 (po 12 osób)
Liczba godzin na grupę: 60
Liczba ćwiczeń: 20 (po 3h)
Czas trwania: 10 tygodni (po 2 ćwiczenia = 6h w tygodniu)
Semestr I
Prowadzący: dr Joanna Szymanowska-Pułka (2gr x 30h = 60h), mgr Jerzy Karczewski (2gr x 30h = 60h)
Kryteria przyjęcia:
O przyjęciu na kurs decyduje ocena z fizyki na świadectwie maturalnym: w pierwszej kolejności będą przyjmowani studenci o najsłabszych
ocenach. W przypadku, gdy liczba chętnych okaże się zbyt duża, przeprowadzony zostanie krótki test kwalifikacyjny, który umożliwi
wytypowanie 24 studentów o najsłabszej znajomości fizyki.
Cele:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Rozwinięcie umiejętności operowania podstawowymi pojęciami i wielkościami fizycznymi;
Nabycie umiejętności projektowania prostych modeli fizycznych i odnoszenia ich do rzeczywistych zjawisk;
Wykształcenie umiejętności rozwiązywania problemów i zadań z fizyki;
Nabycie umiejętności samodzielnego zdobywania wiedzy z różnych dziedzin fizyki;
Przygotowanie do studiów na kierunkach biologicznych;
Rozwinięcie umiejętności logicznego myślenia i wyciągania wniosków;
Wyrobienie umiejętności wykorzystania wiedzy teoretycznej w praktyce;
Dbałość o kulturę i precyzję wypowiedzi.
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Sposób realizacji:
Zajęcia typu ćwiczeniowego, w grupach 12-osobowych. Forma zajęć: krótka prezentacja z zastosowaniem metod audio-wizualnych
wprowadzająca w zagadnienie, a potem ćwiczenia praktyczne, obejmujące rozwiązywanie problemów i zadań rachunkowych, w uzasadnionych
przypadkach wspomaganych pokazami.
Treści nauczania:
Numer
Temat
ćwiczenia.
1.
Ankieta sprawdzająca z fizyki
(1h)
Jednostki i wymiary (2h)
2.
Pomiary, niepewności i błędy
pomiarowe
(3 h)
3.
Podstawowe pojęcia fizyczne
(3 h)
Treści
Korzystanie z przedrostków i przeliczenia
różnych rzędów wielkości, wyznaczanie
jednostek pochodnych
Metody obliczania niepewności pomiarowych,
sporządzanie tabel i wykresów, wykonanie
przykładowych pomiarów, opracowanie
wyników na podstawie pomiarów
Definicje podstawowych wielkości fizycznych:
ruch, masa i siły, wielkości skalarne
i wektorowe, składanie wektorów, energia i jej
przekształcanie, zasady zachowania, pola
fizyczne i przykłady
Nabyte umiejętności i przykładowe ich
wykorzystanie na studiach biologicznych
- Weryfikacja stopnia opanowania wiadomości
z fizyki na poziomie szkoły średniej
- Poznanie jednostek fizycznych, w tym najczęściej
stosowanych w biologii.
- Nabycie umiejętności dobru i zamiany jednostek
- Zapoznanie się z metodami przygotowania danych
eksperymentalnych do opracowania i analizy
ilościowej
- Właściwe operowanie pojęciami i wielkościami
fizycznymi,
- Przypomnienie i uporządkowanie wiadomości
o energii i zasadach zachowania i przekształcania,
w szczególności w przyrodzie ożywionej
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Numer
Temat
ćwiczenia.
4.
Opis ruchu, równania ruchu,
rzuty, ruch po okręgu
(3 h)
5.
6.
7.
Treści
Wyznaczanie położenia, prędkości (średniej
i chwilowej) i przyspieszenia w przypadku
różnych rodzajów ruchu, graficzne
przedstawianie zmian położenia i prędkości
w czasie, analiza względności ruchu
Cykle, drgania i ruch
Porównanie ruchu harmonicznego prostego
harmoniczny, fale
z ruchem po okręgu, wyznaczanie okresu
mechaniczne
wahadła matematycznego, analiza przemian
(3 h )
energii mechanicznej w ruchu harmonicznym
prostym, analiza powstawania i przenoszenia
dźwięku, składanie fal mechanicznych,
percepcja dźwięku
Pęd, zasady dynamiki, energia Wykazanie związku między zmianą pędu
i praca
a przyspieszeniem, wyznaczanie pracy
(3 h)
wykonanej przez ciało, przykłady zamiany
energii kinetycznej na potencjalną i odwrotnie,
warunki równowagi i obliczanie momentu sił
Siły zachowawcze
Wyznaczanie siły grawitacyjnej, pracy w polu
i dyssypatywne, przemiany
grawitacyjnym, określenie związku między
energii
potencjałem i natężeniem pola grawitacyjnego,
(3 h)
obliczanie siły tarcia, opis zjawisk cieplnych,
wyznaczanie ciepła właściwego
Nabyte umiejętności i przykładowe ich
wykorzystanie na studiach biologicznych
- Poznanie metod opisu ruchu, w tym żywych
organizmów, różnorodność ruchu w przyrodzie,
kinematyka wzrostu roślin, podejście Lagrange’a
i Eulera, wzrost a i morfogeneza organów
- Poznanie fizycznych postaw opisu drgań i fal,
zjawisk oscylacyjnych i falowych w przyrodzie,
w szczególności w żywych organizmach, zarówno
roślinnych jak na różnych etapach organizacji
- Wstęp do biomechaniki organów i tkanek, zasad
organizacji wytrzymałościowej szkieletu
organizmów i cytoszkieletu komórek
- Wprowadzenie do zagadnień związanych
z energetycznymi aspektami funkcjonowania
i poruszania się żywych organizmów: siła nośna
w lotach ptaków, opory ruchu zwierząt latających
i pływających
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Numer
Temat
ćwiczenia.
8.
Gazy, równanie stanu gazu
doskonałego, przemiany
termodynamiczne
(3 h)
9.
Ciecze, ciśnienie w cieczach,
napięcie powierzchniowe
(3 h)
10 i 11.
Naprężenia mechaniczne
i odkształcenia materiałów
(6 h)
12 i 13.
Zjawiska cząsteczkowe
w gazach i cieczach
(6 h)
Treści
Wyznaczanie energii swobodnej, entalpii,
entropii gazu doskonałego, porównanie gazu
doskonałego z gazem rzeczywistym, opis
zjawiska skraplania, określenie warunków
nasycenia pary, sposoby wyznaczania
wilgotności
Metoda obliczania ciśnień parcjalnych
i ujemnych, wprowadzenie prawa Pascala,
wyznaczanie poziomu cieczy w naczyniach
kapilarnych, obliczanie siły wyporu, określanie
potencjału wodnego
Opis ciała sprężystego, wyznaczanie energii
sprężystości, analiza własności ciał lepkosprężysto-plastycznych, badanie zależności
naprężenia i odkształcenia od czasu dla
materiałów rzeczywistych
Metody wyznaczania lepkości, zastosowanie
równania dyfuzji, opis zjawiska osmozy,
wyznaczanie ciśnienia osmotycznego,
zastosowanie metod potencjometrycznych do
wyznaczania odczynu środowiska (pH), opis
zjawisk elektrokinetycznych
Nabyte umiejętności i przykładowe ich
wykorzystanie na studiach biologicznych
- Przygotowanie do studiowania zagadnień
biotermodynamiki, w szczególności przemian
energetycznych w procesach biochemicznych (np.
hydroliza ATP, wymiana gazowa u roślin), zjawisk
równowagowych i transportu w układach
biologicznych
- Wprowadzenie do poznania stosunków wodnych
u roślin, regulacji ciśnienia osmotycznego i zasad
jego pomiaru (sonda ciśnieniowa), analizy transportu
wody w roślinie (system waskularny), transpiracji
i roli ujemnego ciśnienia w transporcie wody
- Zapoznanie się z prawem Hooke’a, sposobami
obliczeń energii sprężystości,
- Wprowadzenie do opisu własności mechanicznych
materiałów biologicznych
- Zapoznanie się ze specyfiką relacji naprężenieodkształcenie w tkankach roślinnych; epiderma jako
tkanka wzmacniająca w korzeniach i organach
pędowych roślin
- Wprowadzenie do zagadnień związanych ze
zjawiskami cząsteczkowymi w komórkach (lepkość
cytoplazmy, zjawisko plazmolizy, ciśnienie
osmotyczne
- Wstęp do metod chromatografii cieczowej,
elektroforezy
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Numer
Temat
ćwiczenia.
14
Atom, jądro atomowe,
cząsteczka
(3 h)
15
Pole elektryczne, ładunek
i prąd elektryczny
(3 h)
16
Pola i siły magnetyczne
(3 h)
Treści
Elementarny model atomu i jego poziomy
energetyczne, opis zjawiska
promieniotwórczości, metody detekcji
promieniowania, klasyfikacja wiązań
międzycząsteczkowych, energia wiązania a
trwałość struktury cząsteczkowej
Wyznaczanie siły wzajemnego oddziaływania
dwóch ładunków elektrycznych, określenie
i wyznaczanie natężenia i potencjału pola
elektrycznego, wyznaczanie pojemności
elektrycznej kondensatorów, oporu
elektrycznego i analiza zależności oporu od
temperatury, obliczanie pracy wykonanej przez
ładunek, analiza źródeł prądu i obwodów
elektrycznych
Ruch ładunku elektrycznego w polu
magnetycznym, przewodnik w polu
magnetycznym, indukcja magnetyczna,
własności magnetyczne materiałów
Nabyte umiejętności i przykładowe ich
wykorzystanie na studiach biologicznych
- Poznanie fizycznych metod badania cząsteczek:
spektroskopia, analiza rentgenowska
- Podstawy opisu biologicznych skutków
promieniowania jonizującego
- Wprowadzenie do zagadnień biologicznych
związanych z działaniem pola elektrycznego
i przepływu prądu Wyznaczanie potencjału
spoczynkowego, czynnościowego, potencjał
elektrokinetyczny
- Fizyczne podstawy stosowania metody patchclamp
- Wprowadzenie do opisu mechanizmu przenoszenia
sygnału w układzie nerwowym, opisu budowy
i funkcjonowania narządów i komórek
uczestniczących w percepcji bodźca elektrycznego
(ryby elektryczne)
- Wstęp do spektrometrii masowej
- Wprowadzenie do opisu wpływu pól
magnetycznych na organizmy żywe
- Zasada funkcjonowania „narządów”
magnetycznych
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
Numer
Temat
Treści
ćwiczenia.
17 i 18
Optyka geometryczna i falowa Analiza biegu promieni w zwierciadłach i
(6 h)
soczewkach, wyznaczanie ogniskowej,
powiększenia, zapoznanie się z zasadą działania
prostych przyrządów optycznych (lupa, luneta,
teleskop), opis zjawiska dyfrakcji i interferencji,
powstawanie aberracji
19
Mikroskopy i metody
Obliczanie powiększenia i rozdzielczości,
mikroskopowe
wyznaczanie apertury numerycznej, zapoznanie
(3 h)
się z zasadą działania mikroskopów świetlnych
(w tym konfokalnego) i elektronowych
(skaningowego i emisyjnego)
20
Energia i środowisko
Określenie źródeł energii dla Ziemi i ich
(2 h)
wydajności, oszacowanie ilości energii na Ziemi
Ankieta sprawdzająca z fizyki
w oparciu o stałą słoneczną, przyczyny i skutki
(1 godz.)
efektu cieplarnianego – oszacowanie ilości
energii zatrzymanej przez warstwę gazu
cieplarnianego, zasada działania kolektorów
słonecznych
Nabyte umiejętności i przykładowe ich
wykorzystanie na studiach biologicznych
- Podstawowe wiadomości umożliwiające
korzystanie z przyrządów optycznych
- Przygotowanie do badań z wykorzystaniem
różnego typu mikroskopów
- Kształtowanie umiejętności całościowego patrzenia
na żywy organizm funkcjonujący w określonym
środowisku, pozyskiwanie informacji o otoczeniu,
transportu energii do i przekaz „ujemnej” entropii
z otoczenia
- Zbadanie stopnia opanowania wiadomości
i umiejętności z fizyki po zakończeniu kursu
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego
„Atrakcyjna i Innowacyjna Biotechnologia - ATRINBIOTECH”
Priorytet IV POKL „Szkolnictwo wyższe i nauka”
Uniwersytet Śląski w Katowicach, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice, http://www.us.edu.pl
UWAGI:
1. Szczegółowy rozkład zajęć z podaniem terminów, godzin i sal będzie dostosowywany na bieżąco do planów zajęć studentów
i możliwości korzystania z sal dydaktycznych na Wydziale
2. Kolejność zajęć może ulec zmianie w związku z aktualnymi potrzebami studentów i możliwościami realizacji tematu przez
prowadzących w określonym terminie
3. Studenci uczestniczący w kursie otrzymają materiały pomocnicze do zajęć, w tym instrukcje z zadaniami oraz odpowiedzi. Materiały
będą umieszczane na podanej stronie internetowej
Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego