Delivered at:: Department of Mathematics (Faculty of Informatics, Mathematics, and Computer Science (HSE Nizhny Novgorod))

Course type:: Elective course

When:: 4 year, 1-3 module

Instructor

Savina, Olga N.

Полная версия программы учебной дисциплины

Аннотация

Целью изучения дисциплины является приобретение знаний физических законов и представлений об их проявлении в окружающем мире, овладение навыками решения физических задач методами высшей математики. Курс общей физики изучается студентами, имеющими серьезную математическую подготовку. Поэтому основное внимание уделяется формулировке и решению модельных теоретических задач и физической интерпретации результата. Содержание лекций и темы собеседований со студентами на практических занятиях посвящены объяснению общности физических законов и выработке навыков их активного применения. Особое внимание уделяется изучению тех вопросов общей физики, для освоения которых требуется уметь применять методы математического анализа, линейной и векторной алгебры, владеть теорией дифференциальных уравнений и математической физики. Успешное освоение дисциплины способствует формированию у студента современного научного мировоззрения. На основе курса у студента должно сформироваться углубленное представление о физической сущности процессов, происходящих в природе и технике. Курс способствует развитию творческих способностей студентов. Изучение курса общей физики базируется на следующих дисциплинах: физика в объеме средней школы, а также математических дисциплинах образовательной программы (математический анализ, алгебра, геометрия, дифференциальные уравнения и динамические системы, теория поля). Основные положения дисциплины могут быть использованы в проектной и исследовательской работе студента, а также в будущей научно-исследовательской и педагогической деятельности выпускника.

Цель освоения дисциплины

Овладение студентами основными концепциями естествознания в области физики.
Приобретение знаний физических законов и представлений об их проявлении в окружающем мире.
Формирование навыков решения физических задач методами высшей математики.
Понимание принципов формулировки математической модели физического явления и приобретение умения обосновывать полученные при решении модельных задач результаты.

Планируемые результаты обучения

Умеет решать задачи используя основные законы механики с применением методов математического анализа.
Умеет решать задачи, используя методы изучения свойств макросистем.
Умеет решать задачи электро- и магнитостатики. Применяет уравнения Максвелла для решения задач электродинамики.
Разбирается в характеристиках и свойствах волновых процессов. Понимает особенности описания поведения микрочастиц.

Содержание учебной дисциплины

Механика.
Кинематика материальной точки. Система отсчета, траектория, перемещение, скорость и ускорение. Угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение. Понятие о силе и массе. Виды взаимодействий и силы. Гравитационная сила. Сила Кулона. Сила Лоренца. Закон Гука. Сила трения. Законы механики Ньютона. Решение уравнения движения. Система материальных точек. Закон сохранения импульса. Момент импульса и момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Работа, мощность, энергия. Кинетическая энергия. Векторные и скалярные поля. Потенциальная энергия. Связь между силой и потенциальной энергией. Закон сохранения энергии. Столкновения упругие и неупругие. Упругое рассеяние. Динамика абсолютно твердого тела.
Элементы термодинамики и молекулярной физики.
Равновесные и неравновесные процессы. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Температура как интегрирующий делитель. Энтропия. Второе начало термодинамики. Термодинамические функции. Фазовое равновесие и фазовые переходы. Уравнения переноса.
Элементы электродинамики.
Электрическое и магнитное поле в веществе. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации и электростатической индукции. Магнитный диполь в поле. Вектор намагниченности. Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость пара- и диамагнитного газа. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Энергия электрического и магнитного поля. Ток смещения. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла.
Волновые процессы. Элементы квантовой механики.
Периодические процессы. Гармонический осциллятор. Векторные диаграммы. Сложение колебаний. Энергия колебаний. Затухающие и вынужденные колебания. Волновые процессы. Интерференция. Условия максимума и минимума интерференции. Волновые свойства частиц. Гипотеза де Бройля. Статистическая интерпретация волновых функций. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Уравнение Шредингера. Движение свободной частицы. Частица в одномерной потенциальной яме. Потенциальные барьеры и туннелирование. Квантование водородоподобного атома.

Элементы контроля

Контрольная работа
Студенты выполняют две контрольные работы во втором и третьем модулях, длительностью 40 мин каждая. Работа может включать теоретический вопрос и две задачи разного уровня сложности. Информация о темах, включенных в контрольную работу, сообщается студентам не менее, чем за неделю до даты проведения. В текущую оценку выставляется средний балл по двум работам (округление арифметическое).
Домашние задания
Студенты получают индивидуальное задание (в основном задачи повышенной сложности) , работают в группах по 4 человека, сложные моменты обсуждаются на семинаре. Студенты также выполняют регулярные домашние задания, решая задачи из учебника. Все выполненные задания аккумулируются в тетради для самостоятельных работ, отсутствие выполненных заданий является основанием отсутствия аттестации по курсу.
Контроль активности на занятии
Под Контролем активности студента на занятии подразумевается: а) Самостоятельное решение и объяснение задач текущей темы у доски студентом перед своей группой. б) Качество выполнения домашнего задания (проверяется преподавателем у каждого студента в отдельности ). в) Посещаемость занятий (за каждое пропущенное занятие без уважительной причины оценка понижается).
Тестирование
Контроль знаний в виде тестов (не более 30 мин.)
Экзамен
Итоговый контроль в 2019/2020 учебном году состоялся в 3 модуле

Промежуточная аттестация

Промежуточная аттестация (3 модуль)
0.1 * Контроль активности на занятии + 0.5 * Контрольная работа + 0.2 * Тестирование + 0.2 * Экзамен

Bachelor’s Programme 'Mathematics'

General Physics

Instructor

Программа дисциплины

Аннотация

Цель освоения дисциплины

Планируемые результаты обучения

Содержание учебной дисциплины

Элементы контроля

Промежуточная аттестация

Список литературы

Рекомендуемая основная литература

Рекомендуемая дополнительная литература