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, ціле-спрямовано шукати і вибирати необхідні для вирішення професійних завдань інформаційно-довідкові ресурси і знання з урахуванням сучасних досягнень науки і техніки.
ПР27. Використовувати теорію та методи вибраних розділів математики та фізики для побудови обчислювальних алгоритмів, які реалізуються в програмних системах різного призначення.
ПР28. Вміти математично формулювати технічні задачі, що використовуються в інженерії програмного забезпечення.
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 фізики складається з 7,5 лекцій, 7,5 практичних занять і 7,5 лабораторних занять. У лекційному курсі викладаються основи наступних розділів фізики: електростатика, постійний струм, електромагнетизм, хвильова оптика, квантова механіка і фізика твердого тіла. Лабораторні роботи студенти виконують у електричній та оптичній лабораторіях кафедри загальної фізики. Студенти виконують 1 розрахункову роботу і 1 контрольну роботу. Форма підсумкового контролю - диференційований залік з фізики, на підставі результатів поточного контролю.
Опис: 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. Провідники в електричному полі. Електроємність відокремленого провідника. Конденсатори. Енергія електростатичного поля.
Електричний струм, сила і густина струму. Електрорушійна сила і напруга. Опір провідників. Закон Ома. Робота і потужність струму. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кірхгофа.
Магнітне поле. Магнітна індукція. Закон Біо-Савара-Лапласа. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Магнітний потік. Теорема Остроградського-Ґаусса для магнітного поля. Сила 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. Інтерференція світла. Інтерференція світла у тонких плівках. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція Фраунгофера на одній щілині та дифракційній гратці. Природне і поляризоване світло. Закон Малюса. Закон Брюстера. Основи теорії кольору.
Теплове випромінювання. Закони теплового випромінювання. Квантова гіпотеза і формула Планка. 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.
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.
Методи та критерії оцінювання: У процесі поточного контролю використовуються наступні методи контролю результатів навчання студентів: усне опитування; письмове опитування; практична перевірка; стандартизований контроль. Фронтальне усне опитування здійснюється на практичних і лабораторних заняттях. Індивідуальне усне опитування відбувається на лабораторних, практичних заняттях, а також під час захисту розрахункових робіт. Письмове опитування застосовується під час виконання контрольних та 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. Тестові завдання використовуються у контрольній роботі.
Критерії оцінювання результатів навчання: Лабораторні заняття - 20 балів;
Контрольна робота - 50 балів;
Розрахункова робота+практичні заняття+ самостійна робота - 30 балів;
Разом - 100 балів.
Порядок та критерії виставляння балів та оцінок: 100-88 балів - атестований з оцінкою «відмінно» - Високий рівень: здобувач освіти демонструє поглиблене володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, системні знання, вміння і навички їх практичного застосування. Освоєні знання, вміння і навички забезпечують можливість самостійного формулювання цілей та організації навчальної діяльності, пошуку та знаходження рішень у нестандартних, нетипових навчальних і професійних ситуаціях. Здобувач освіти демонструє здатність робити узагальнення на основі критичного аналізу фактичного матеріалу, ідей, теорій і концепцій, формулювати на їх основі висновки. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку, самостійної науково-дослідної діяльності, що реалізується за підтримки та під керівництвом викладача. 87-71 балів - атестований з оцінкою «добре» - Достатній рівень: передбачає володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на підвищеному рівні, усвідомлене використання знань, умінь і навичок з метою розкриття суті питання. Володіння частково-структурованим комплексом знань забезпечує можливість їх застосування у знайомих ситуаціях освітнього та професійного характеру. Усвідомлюючи специфіку задач та навчальних ситуацій, здобувач освіти демонструє здатність здійснювати пошук та вибір їх розв’язання за поданим зразком, аргументувати застосування певного способу розв’язання задачі. Його діяльності ґрунтується на зацікавленості та мотивації до саморозвитку, неперервного професійного розвитку. 70-50 балів - атестований з оцінкою «задовільно» - Задовільний рівень: окреслює володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни на середньому рівні, часткове усвідомлення навчальних і професійних задач, завдань і ситуацій, знання про способи розв’язання типових задач і завдань. Здобувач освіти демонструє середній рівень умінь і навичок застосування знань на практиці, а розв’язання задач потребує допомоги, опори на зразок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативність та евристичність, домінування мотивів обов’язку, неусвідомлене застосування можливостей для саморозвитку. 49-00 балів - атестований з оцінкою «незадовільно» - Незадовільний рівень: свідчить про елементарне володіння поняттєвим та категорійним апаратом навчальної дисципліни, загальне уявлення про зміст навчального матеріалу, часткове використання знань, умінь і навичок. В основу навчальної діяльності покладено ситуативно-прагматичний інтерес.
Рекомендована література: Навчально-методичне забезпечення
1. Сертифікований навчально-методичний комплекс «Фізика», розташований у Віртуальному навчальному середовищі Львівської політехніки за адресою:
https://vns.lpnu.ua/course/view.php?id=6258
Література до лабораторних занять
1. Лабораторний практикум з фізики. Частина 2. Електрика і магнетизм: Навчальний посібник / [І.Р.Зачек, А.І.Кашуба, Н.Т.Покладок та ін.]. - Львів: Видавництво НУ "Львівська політехніка", 2022. – 190 с.
2. 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.
Література для практичних занять
1. Збірник задач з фізики: навч. посібник / [І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, С.О.Юр’єв та ін.] – Львів: Вид-во Львівської політехніки, 2021. – 244 с.
2. 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.
3. Збірник задач з фізики: навч. посібник / [І.Є. Лопатинський, І.Р. Зачек, В.М. Середа та ін.]. - Львів: Видавництво НУ “ЛП”, 2003. – 124 с.
4. Збірник задач з фізики з розв’язками: Навчальний посібник / Лопатинський І.Є., Зачек І.Р., С.О., Біленька О.Б., Гончар Ф.М., Горіна О.М., Каркульовська М.С., Кашуба А.І., Коломієць О.В., Кравчук І.М., Лобойко В.І., О.В. Рибак, Романюк М.М., Рудка М.М., Семків І.В., Товстюк Н.К., Українець Н.А., Юр’єв С.О., Ющук С.І. – Львів: Видавництво: ПП «Ощипок М.М.», 2020. – 260 с.
Рекомендована література
Базова:
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 у таблицях, навч. посібник / [І.Р.Зачек, І.Є.Лопатинський, С.О. Юр’єв ] – – Львів: Видавництво Львівської політехніки, 2023. - 180 с.
Допоміжна
1. Воловик П.М. Фізика: підручник для ун-тів / П.М. Воловик – К.; Ірпінь: Перун, 2005. - 864 с.
2. Вайданич В.І. Фізика: навчальний посібник / В.І. Вайданич, Г.М.Пенцак. – Львів: Національний лісотехнічний університет України, 2005. – 664 с.
Інформаційні ресурси
• https://phet.colorado.edu/en/simulations/filter?subjects=physics&type=html&sort=alpha&view=grid
• https://www.vascak.cz/physicsanimations.php#demo
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).