SYLABUS Fizyka Wydział Matematyczno

Załącznik nr 1
do Zarządzenia Rektora UR
Nr 4/2012 z dnia 20.01.2012r.
SYLABUS
Nazwa przedmiotu
Nazwa jednostki prowadzącej przedmiot
Kod przedmiotu
Studia
Kierunek studiów
Fizyka
Wydział Matematyczno-Przyrodniczy,
Instytut Techniki UR
Poziom kształcenia
Forma studiów
Fizyka techniczna
studia inżynierskie
stacjonarne
pierwszego stopnia
Rodzaj przedmiotu
podstawowy
Rok i semestr studiów
1 rok, I semestr
Imię i nazwisko koordynatora przedmiotu
dr Krzysztof Kucab
Imię i nazwisko osoby prowadzącej (osób dr Krzysztof Kucab (wykład, ćwiczenia)
prowadzących) zajęcia z przedmiotu
Cele zajęć z przedmiotu
Opanowanie zagadnień poruszanych na zajęciach umożliwi studentowi zrozumienie podstawowych
zjawisk rządzących przyrodą a także możliwość bardziej efektywnego przyswajania wiedzy z zakresu
przedmiotów ścisłych w dalszym kursie studiów. Przedmiot obejmuje analizę zagadnień z fizyki na
poziomie podstawowym. Główne cele przedmiotu to: zapoznanie studentów z podstawowymi
pojęciami stosowanymi w fizyce, nauczenie studentów formułowania zagadnień i problemów
fizycznych w języku matematyki oraz nabycie umiejętności praktycznego posługiwania się nimi
w rozwiązywaniu prostych zagadnień fizycznych.
Wymagania wstępne
Efekty kształcenia
Znajomość fizyki i matematyki na poziomie szkoły średniej.
Wiedza:
- ma wiedzę w zakresie matematyki obejmującą: elementy
równań liniowych, granic funkcji, rachunku różniczkowego
i całkowego – K_W01;
- ma wiedzę w zakresie fizyki, obejmującą mechanikę, optykę,
termodynamikę, elektryczność i magnetyzm, akustykę,
fizykę jądrową oraz fizykę ciała stałego, w tym wiedzę
niezbędną do zrozumienia podstawowych zjawisk
fizycznych występujących w materiałach oraz układach
mechanicznych, elektrycznych i elektronicznych – K_W02;
Umiejętności:
- potrafi wykorzystać wiedzę z zakresu matematyki, fizyki
i chemii oraz poznane metody i modele matematyczne –
w razie potrzeby odpowiednio je modyfikując – do analizy
i projektowania elementów, układów i systemów
technicznych – K_U07;
- potrafi posłużyć się właściwie dobranymi metodami
umożliwiającymi
pomiar
podstawowych
wielkości
fizycznych i mechanicznych – K_U09;
Kompetencje społeczne:
- rozumie potrzebę uczenia się przez całe życie; potrafi
inspirować i organizować proces uczenia się innych osób –
K_K01.
Forma(y) zajęć, liczba realizowanych godzin
wykład – 30 godzin
ćwiczenia – 30 godzin
Treści programowe
Problematyka wykładu:
Zajęcia organizacyjne
omówienie zagadnień poruszanych w dalszej części kursu; podanie literatury; określenie
sposobu i formy zaliczenia przedmiotu; układ SI; działania na wektorach; wektorowe
i skalarne wielkości fizyczne – 2 godz.
Kinematyka punktu materialnego
pojęcie punktu materialnego; ruch punktu materialnego; prędkość i przyspieszenie; ruch
jednostajny prostoliniowy; ruch prostoliniowy jednostajnie zmienny – 2 godz.
Dynamika punktu materialnego
zasady dynamiki Newtona; układ inercjalny i nieinercjalny – rozkłady sił w obu układach;
dynamika ruchu ciał (spadek swobodny, bloczek nieważki, równia pochyła); siła tarcia;
dynamika ruchu po okręgu; zasada zachowania energii mechanicznej; praca i moc – 4 godz.
Pole grawitacyjne
prawo grawitacji; prawa Keplera; ruch w polu siły ciężkości; rzut ukośny w polu
grawitacyjnym; energia kinetyczna i potencjalna (grawitacyjna) – 2 godz.
Ruch falowy
drgania harmoniczne – pojęcia ogólne; przykłady ruchu harmonicznego: wahadło
matematyczne i fizyczne; prędkość rozchodzenia się fal; równanie fali płaskiej; powstawanie
i rozchodzenie się fal dźwiękowych; zjawisko Dopplera; drgania wymuszone – 2 godz.
Elektrostatyka
ładunek elektryczny; zasada zachowania ładunku elektrycznego; prawo Coulomba; pole
elektryczne; natężenie pola elektrycznego; prawo Gaussa; napięcie elektryczne; pojemność
elektryczna; kondensatory; łączenie kondensatorów – 3 godz.
Magnetyzm
właściwości magnetyczne substancji; wektor indukcji magnetycznej; siła Lorentza; działanie
pola magnetycznego na przewodnik z prądem; prawo Gaussa dla pola magnetycznego; siła
elektrodynamiczna; pole magnetyczne przewodnika z prądem; prawo Ampère’a;
oddziaływanie przewodników z prądem (definicja ampera); ruch cząstek naładowanych
w polu magnetycznym – 3 godz.
Optyka
ogólne własności światła; współczynnik załamania i droga optyczna; zasada Fermata; prawo
odbicia i załamania światła; równanie soczewki cienkiej; obrazy wytwarzane przez cienkie
soczewki; proste przyrządy optyczne; rozszczepienie światła białego w pryzmacie;
doświadczenie Younga; dyfrakcja i interferencja światła; polaryzacja światła – 2 godz.
Kinematyka i dynamika relatywistyczna
czasoprzestrzeń; interwał czasoprzestrzenny; transformacje Galileusza i Lorentza; stożek
świetlny; jednoczesność zdarzeń – 2 godz.
Elementy termodynamiki
równanie stanu gazu doskonałego; pojęcie liczności materii; masa atomowa i molowa;
zasady termodynamiki; przemiana izobaryczna, izochoryczna, izotermiczna i adiabatyczna –
2 godz.
Fizyka ciała stałego
ładunek jądra; rozmiary i kształt jąder; wiązania jąder; defekt masy; siły jądrowe; sztuczne
reakcje jądrowe; bilans energii; klasyfikacja cząstek elementarnych – 2 godz.
Promieniotwórczość naturalna i sztuczna
podstawowe jednostki określające źródło oraz działanie promieniowania na otoczenie;
rodzaje promieniowania jonizującego; prawo rozpadu promieniotwórczego; okres
połowicznego rozpadu – 2 godz.
Elementy mechaniki kwantowej
promieniowanie ciała doskonale czarnego; efekt fotoelektryczny; efekt Comptona;
doświadczenie Sterna-Gerlacha; hipoteza de Broglie’a; doświadczenie Davissona-Germera;
dualizm korpuskularno-falowy; model Bohra atomu – 2 godz.
Suma godzin: 30 godz.
Problematyka ćwiczeń:
Na każde ćwiczenie przeznaczony jest czas dwóch godzin.
Wykaz przykładowych ćwiczeń:
Mechanika:
- Wyznaczanie gęstości ciał stałych o kształtach regularnych przy użyciu mierników długości
i wag o różnej klasie dokładności.
- Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa.
- Wyznaczanie modułu sztywności metodą dynamiczną.
- Sprawdzanie twierdzenia Steinera za pomocą wahadła fizycznego.
Drgania i fale:
- Rezonans akustyczny: wyznaczanie prędkości fali dźwiękowej w powietrzu za pomocą rury
Quinckego, oraz w ciałach stałych (prętach) za pomocą rury Kundta.
- Wyznaczanie przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego.
Ciepło:
-Wyznaczanie ciepła parowania wody.
- Wyznaczanie stosunku CP/CV metodą Clement-Desormes.
- Pomiar ciepła topnienia lodu.
- Badanie zależności temperatury wrzenia wody od ciśnienia.
Optyka geometryczna:
- Soczewki: wyznaczanie odległości ogniskowych soczewek za pomocą ławy optycznej.
- Mikroskop: wyznaczanie współczynnika załamania za pomocą mikroskopu.
- Pomiar współczynnika załamania za pomocą refraktometru Abbego.
- Sprawdzanie praw fotometrii. Fotometr Bunsena.
Optyka falowa:
- Pomiar długości fali świetlnej za pomocą siatki dyfrakcyjnej.
- Pierścienie Newtona.
- Badanie skręcenia płaszczyzny polaryzacji przez wodny roztwór cukru.
Suma godzin: 30 godz.
Łączna liczba godzin (wykład + ćwiczenia): 60 godz.
Metody dydaktyczne
wykład – prezentacja multimedialna oraz wykład przy
tablicy
ćwiczenia – zajęcia przy stołach laboratoryjnych
Sposób(y) i forma(y) zaliczenia
Sposób zaliczenia wykładu – egzamin
Sposób zaliczenia ćwiczeń – zaliczenie z oceną;
Forma zaliczenia wykładu – egzamin pisemny oraz
ustny
Forma zaliczenia ćwiczeń – ustalenie oceny
zaliczeniowej na podstawie ocen cząstkowych ze
sprawozdań oraz sprawdzianu końcowego.
Wykład – egzamin pisemny składa się z pięciu zadań
podzielonych na część teoretyczną i obliczeniową.
Każdemu zadaniu odpowiada punktacja 0 – 3pkt.
Część pisemna egzaminu jest zaliczona po zdobyciu
przez studenta minimum 8 punktów
Metody i kryteria oceny
Liczba punktów
14 – 15
13
11 – 12
10
8–9
Ocena
5.0
4.5
4.0
3.5
3.0
W przypadku uzyskania przez studenta liczby punktów
0 – 7 (lub w przypadku wyrażenia przez studenta chęci
poprawy oceny z egzaminu pisemnego) musi on zdać
egzamin ustny. Na egzaminie ustnym student losuje
trzy zadania. Każde z nich podzielone jest na część
teoretyczną i obliczeniową. Każdemu zadaniu
odpowiada punktacja 0 – 3pkt. Część ustna egzaminu
jest zaliczona po zdobyciu przez studenta minimum
czterech punktów. Student, który zaliczył część ustną
egzaminu (ale z części pisemnej otrzymał ocenę
niedostateczną)
otrzymuje
ocenę
końcową
dostateczną.
Ćwiczenia – ocena końcowa jest średnią arytmetyczną
ocen ze sprawozdań do ćwiczeń wykonanych przez
studenta. Brana jest także pod uwagę aktywność
studenta na zajęciach a także ocena z tzw.
sprawdzianu praktycznego.
Całkowity nakład pracy studenta
potrzebny do osiągnięcia założonych
efektów w godzinach oraz punktach
ECTS
Język wykładowy
Praktyki zawodowe
przedmiotu
w
Aktywność
wykład
ćwiczenia
przygotowanie do ćwiczeń
przygotowanie do egzaminu
udział w egzaminie pisemnym
udział w konsultacjach
SUMA GODZIN
LICZBA PUNKTÓW ECTS
polski
ramach nie
Liczba godzin/ nakład
pracy studenta
30 godz.
30 godz.
45 godz.
10 godz.
3 godz.
2 godz.
120
4
Literatura
Literatura podstawowa:
1. A.K Wróblewski, J.A. Zakrzewski, Wstęp do fizyki, PWN,
Warszawa 1984.
2. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, Podstawy fizyki, PWN,
Warszawa 2006.
3. J. Kalisz, M. Massalska, J.M. Massalski, Zbiór zadań
z fizyki z rozwiązaniami, PWN, Warszawa 1975.
4. J. Jędrzejewski, W. Kruczek, A. Kujawski, Zbiór zadań
z fizyki, WNT, Warszawa 1991.
5. H. Szydłowski, Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa
1999.
6. J. Smela, T. Zamorski, A. Puch, Pierwsza pracownia
fizyczna - przewodnik, Wydawnictwo Oświatowe FOSZE,
Rzeszów 1995.
7. J.R. Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN,
Warszawa 1999.
8. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN,
Warszawa 1980.
9. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, PWN, Warszawa
1980.
Literatura uzupełniająca:
1. M. Herman, A. Kalestyński, L. Widomski, Podstawy fizyki
dla kandydatów na wyższe uczelnie, PWN, Warszawa
1991.
2. R. Resnick, D. Halliday, Fizyka, PWN, Warszawa 1996.
Podpis koordynatora przedmiotu
Podpis kierownika jednostki