Фізика
Спеціальність: Інженерія програмного забезпечення
Код дисципліни: 6.121.00.O.013
Кількість кредитів: 4.00
Кафедра: Загальної фізики
Лектор: Рибак Оксана Василівна
Зачек Ігор Романович
Семестр: 2 семестр
Форма навчання: денна
Завдання: Вивчення навчальної дисципліни передбачає формування у здобувачів освіти компетентностей:
загальні компетентності:
ІНТ. Здатність розв’язувати складні спеціалізовані завдання або практичні проблеми інженерії програмного забезпечення, що характеризуються комплексністю та невизначеністю умов із застосуванням теорій та методів інформаційних технологій.
К01. Здатність до абстрактного мислення, аналізу та синтезу.
К05. Здатність вчитися і оволодівати сучасними знаннями.
К20. Здатність застосовувати і розвивати фундаментальні і міждисциплінарні знання для успішного розв’язання завдань інженерії програмного забезпечення.
К26. Здатність до алгоритмічного і логічного мислення.
фахові компетентності:
К28. Здатність демонструвати розуміння наукових та математичних принципів, що лежать в основі інформаційних технологій.
Результати навчання: ПР01. Аналізувати, цілеспрямовано шукати і вибирати необхідні для вирішення професійних завдань інформаційно-довідкові ресурси і знання з урахуванням сучасних досягнень науки і техніки.
- Лекції, лабораторні і практичні заняття – інформаційно-рецептивний метод, репродуктивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу. Самостійна робота – репродуктивний метод, дослідницький метод.
- Поточний контроль – виконання та захист лабораторних робіт, виконання та захист розрахункової роботи, розв’язування задач на практичних заняттях, тестовий контроль самостійної роботи, виконання контрольної роботи.
ПР05. Знати і застосовувати відповідні математичні поняття, методи доменного, системного і об’єктно-орієнтованого аналізу та математичного моделювання для розробки програмного забезпечення.
- Лекційні, практичні та лабораторні заняття: інформаційно-рецептивний метод, метод проблемного викладу. Самостійна робота – репродуктивний метод.
- Поточний контроль – виконання та захист лабораторних і розрахункових робіт. Методи оцінювання знань: тести, оцінка активності, внесених пропозицій. Контрольна робота, розрахункова робота – письмове опитування, тестовий контроль.
ПР27. Використовувати теорію та методи вибраних розділів математики та фізики для побудови обчислювальних алгоритмів, які реалізуються в програмних системах різного призначення.
- Лекції, практичні заняття, лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, евристичний метод, метод проблемного викладу. Самостійна робота – репродуктивний метод, дослідницький метод.
- Поточний контроль – виконання домашніх завдань та захист лабораторних робіт, виконання та захист розрахункової роботи, тестовий контроль самостійної роботи. Контрольна робота, тести, перевірка розв’язування задач, усне опитування.
ПР28. Вміти математично формулювати технічні задачі, що використовуються в інженерії програмного забезпечення.
- Лекційні, практичні та лабораторні заняття – інформаційно-рецептивний метод, евристичний метод. Самостійна робота – дослідницький метод.
- Поточний контроль. Методи оцінювання знань – оцінка активності, внесених пропозицій, оригінальних рішень, уточнень і визначень.
Необхідні обов'язкові попередні та супутні навчальні дисципліни: Математичний аналіз,
лінійна алгебра та аналітична геометрія,
архітектура комп'ютера та комп'ютерних мереж,
основи електроніки.
Короткий зміст навчальної програми: Курс складається з 15 лекцій, 7,5 практичних і 15 лабораторних занять. Лекційний курс охоплює розділи: фізичні основи механіки, електростатика і постійний струм, електромагнетизм, хвильова оптика, елементи квантової механіки, ядерної фізики і фізики твердого тіла. Лабораторні роботи виконуються в механіко- молекулярній, електричній та оптичній лабораторіях. Студенти під час семестру пишуть контрольну роботу по перевірці самостійної роботи та виконують 1 розрахункову роботу. Наприкінці семестру студенти складають диференційований залік.
Опис: Швидкість. Прискорення. Нормальна і тангенціальна складові прискорення. Закони Ньютона. Закон збереження імпульсу. Робота сили та її вираз через криволінійний інтеграл. Кінетична енергія механічної системи. Потенціальна енергія. Закон збереження механічної енергії.
Кутова швидкість і кутове прискорення, їх зв’язок з лінійними величинами. Момент інерції тіла відносно осі. Момент сили і момент імпульсу. Кінетична енергія обертального руху. Основне рівняння динаміки обертального руху твердого тіла. Закон збереження моменту імпульсу.
Закон збереження електричного заряду. Закон Кулона. Електричне поле. Напруженість електричного поля. Робота при переміщенні заряду в елек-тростатичному полі. Потенціал електричного поля. Зв’язок напруженості з потенціалом. Потік вектора напруженості електричного поля. Теорема Остроградського-Ґаусса для електростатичного поля у вакуумі.
Типи діелектриків. Поляризація діелектриків. Поляризованість. Напруженість електричного поля в діелектрику. Електричне зміщення. Теорема Остроградського-Гаусса для електростатичного поля в діелектрику. Сегнетоелектрики.
Провідники в електричному полі. Електроємність відокремленого провідника. Конденсатори. Енергія електростатичного поля.
Магнітне поле. Магнітна індукція. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Магнітний потік. Теорема Остроградського-Ґауса для магнітного поля. Закон Ампера. Сила Лоренца. Ефект Холла.
Магнітні моменти електронів і атомів. Магнітне поле в речовині. Намагніченість. Напруженість магнітного поля. Закон повного струму для магнітного поля у речовині. Діамагнетики і парамагнетики. Феромагнетики. Явище електромагнітної індукції. Явище самоіндукції. Енергія магнітного поля.
Рівняння Максвелла для електромагнітного поля. Основні властивості електромагнітних хвиль. Енергія електромагнітних хвиль. Змінний електричний струм.
Інтерференція світла. Інтерференція світла в тонких плівках. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на одній щілині та дифракційній гратці. Дисперсія світла. Природне і поляризоване світло. Закон Малюса. Закон Брюстера. Основи теорії кольору. Принцип дії рідкокристалічних дисплеїв.
Теплове випромінювання. Закони теплового випромінювання. Квантова гіпотеза і формула Планка. Атом водню і його спектр за теорією Бора.
Формула де Бройля. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Хвильова функція та її статистичний зміст. Рівняння Шредінгера для стаціонарних станів. Частинка в одновимірній потенціальній ямі. Тунельний ефект. Атом водню у квантовій механіці. Квантові числа. Принцип Паулі. Розподіл електронів в атомі за станами. Квантові комп’ютери і квантова перевага.
Будова атомного ядра. Дефект маси і енергія зв`язку ядра. Властивості ядерних сил. Радіоактивність. Закон радіоактивного розпаду. Законо-мірності альфа-, бета-, гамма- випромінювання.
Енергетичні зони в кристалах. Валентна зона і зона провідності. Поділ тіл на метали, діелектрики і напівпровідники. Власна провідність напівпровідників. Домішкова провідність напівпровідників. Р-n – перехід і його вольт-амперна характеристика. Напівпровідникові транзистори. Люмінесценція. Світлодіоди.
Методи та критерії оцінювання: У процесі поточного контролю використовуються наступні методи контролю результатів навчання студентів: усне опитування; письмове опитування; практична перевірка; стандартизований контроль. Індивідуальне усне опитування відбувається на лабораторних і практичних заняттях. Письмове опитування застосовується під час перевірки контрольних робіт студентів, розрахункових робіт, домашніх завдань. Практична перевірка знань студентів відбувається під час виконання лабораторних робіт, в процесі виконання яких виявляється сформованість умінь працювати з приладами, проводити вимірювання, виконувати розрахунки, аналізувати отримані результати, робити висновки, оформляти звіт про виконану роботу. При стандартизованому контролі використовується тестова методика з альтернативним вибором відповідей.
Критерії оцінювання результатів навчання: Максимальна оцінка в балах -100.
Поточний контроль ПК:
лабораторні заняття - 32 бали;
контрольна робота - 50 балів;
графічно-розрахункова робота+практичні заняття - 18 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100–88 балів – («відмінно») виставляється за високий рівень знань (допускаються деякі неточності) навчального матеріалу компонента, що міститься в основних і додаткових рекомендованих літературних джерелах, вміння аналізувати явища, які вивчаються, у їхньому взаємозв’язку і роз витку, чітко, лаконічно, логічно, послідовно відповідати на поставлені запитання, вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 87–71 бал – («добре») виставляється за загалом правильне розуміння навчального матеріалу компонента, включаючи розрахунки , аргументовані відповіді на поставлені запитання, які, однак, містять певні (неістотні) недоліки, за вміння застосовувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 70 – 50 балів – («задовільно») виставляється за слабкі знання навчального матеріалу компонента, неточні або мало аргументовані відповіді, з порушенням послідовності викладення, за слабке застосування теоретичних положень під час розв’язання практичних задач; 49–26 балів – («не атестований» з можливістю повторного складання семестрового контролю) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння застосувати теоретичні положення під час розв’язання практичних задач; 25–00 балів – («незадовільно» з обов’язковим повторним вивченням) виставляється за незнання значної частини навчального матеріалу компонента, істотні помилки у відповідях на запитання, невміння орієнтуватися під час розв’язання практичних задач, незнання основних фундаментальних положень.
Рекомендована література: Сертифікований навчально-методичний комплекс «Фізика», розташований у Віртуальному навчальному середовищі Львівської політехніки за адресою:
https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6258
1. Фізика і комп’ютерні технології: навч. посібник / [І.Р.Зачек, І.Є.Лопатинський, С.О. Юр’єв, О.В. Рибак, С.П.Дубельт ] – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2019. - 360 с.
2. Фізика: підручник / [ І.Є.Лопатинський, І.Р.Зачек, Г.А.Ільчук, Б.М.Романишин] – Львів: Афіша, 2005. - 394 с.
3. Збірник задач з фізики: навч. посібник / [І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, С.О.Юр’єв та ін.] – Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2016. – 244 с.
4. Лабораторний практикум з фізики. Частина 1. Лабораторія механіки та молекулярної фізики: Навчальний посібник / [І.В. Бандрівчак, С.Р. Баран І.М. Бордун та ін.]. - Львів: Вид-во НУ "Львівська політехніка", 2002.- 184 с.
5. Лабораторний практикум з фізики. Частина 2. Електрика і магнетизм: Навчальний посібник / [А.М. Андрейко, Ю.М. Білинський, В.О. Березіна та ін.]. - Львів: Видавництво НУ "Львівська політехніка", 2006. – 204 с.
6. Лабораторний практикум з фізики. Частина 3. Оптика та атомна фізика: Навчальний посібник / [М.М. Рудка, І.Є. Лопатинський, С.О. Юр’єв та ін.]. - Львів: Видавництво НУ "Львівська політехніка", 2006.- 264 с.
Уніфікований додаток: Національний університет «Львівська політехніка» забезпечує реалізацію права осіб з інвалідністю на здобуття вищої освіти. Інклюзивні освітні послуги надає Служба доступності до можливостей навчання «Без обмежень», метою діяльності якої є забезпечення постійного індивідуального супроводу навчального процесу студентів з інвалідністю та хронічними захворюваннями. Важливим інструментом імплементації інклюзивної освітньої політики в Університеті є Програма підвищення кваліфікації науково-педагогічних працівників та навчально-допоміжного персоналу у сфері соціальної інклюзії та інклюзивної освіти. Звертатися за адресою:
вул. Карпінського, 2/4, І-й н.к., кімн. 112
E-mail: nolimits@lpnu.ua
Websites: https://lpnu.ua/nolimits https://lpnu.ua/integration
Академічна доброчесність: Політика щодо академічної доброчесності учасників освітнього процесу формується на основі дотримання принципів академічної доброчесності з урахуванням норм «Положення про академічну доброчесність у Національному університеті «Львівська політехніка» (затверджене вченою радою університету від 20.06.2017 р., протокол № 35).