Kierunek i poziom studiów: Ochrona środowiska, pierwszy poziom

Transkrypt

1 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 1 Kierunek i poziom studiów: Ochrona środowiska, pierwszy poziom Sylabus modułu: Fizyka (1OS_04) 1. Informacje ogólne koordynator modułu Prof. dr hab. Ewa Talik rok akademicki 2014/2015 semestr letni forma studiów stacjonarne sposób ustalania oceny Wykład egzamin pisemny z zagadnień omawianych na wykładzie oraz indywidualna końcowej modułu rozmowa ze studentem. Laboratorium zaliczenie sprawozdań z przeprowadzonych ćwiczeń. Ocena końcowa modułu jest średnią arytmetyczną z oceny z laboratorium oraz oceny z egzaminu z wykładu pod warunkiem, że obie te oceny są pozytywne. Gdy warunek ten nie jest spełniony student uzyskuje ocenę niedostateczną (2.0) z modułu. Oceny średnie oblicza się z dokładnością do dwóch miejsc dziesiętnych, według niżej podanych kryteriów: niedostateczny lub 2.0 < dostateczny lub 3.0 < plus dostateczny lub 3.5 < dobry lub 4.0 < plus dobry lub 4.5 < bardzo dobry lub 5.0 Informacje dodatkowe Wykłady i ćwiczenia laboratoryjne prowadzone są przez pracowników i doktorantów Instytutu Fizyki. 2. Opis dydaktycznych i pracy nazwa Wykład prowadzący treści 1OS_04_fs_01 Prof. dr hab. Ewa Talik Na wykładach student poznaje następujące zagadnienia: Wzorce i jednostki miar. Pomiar wielkości fizycznych. Wektory. Kinematyka. Układ odniesienia. Zjawisko ruchu. Ruch jednowymiarowy i ruch na płaszczyźnie. Pojęcie przemieszczenia, prędkości i przyśpieszenia. Rzuty. Ruch po torze krzywoliniowym. Ruch względny. Dynamika punktu materialnego. Masa, pęd i siła. Zasady dynamiki Newtona. Zastosowanie zasad dynamiki Newtona. Praca wykonywana przez siłę stałą i zmienną. Energia kinetyczna. Moc. Energia potencjalna. Zasada zachowania energii. Siły zachowawcze i niezachowawcze. Zasada zachowania pędu. Środek masy. Ruch środka masy. Zderzenia. Mechanika bryły sztywnej. Moment bezwładności. Moment siły. Energia i praca w ruchu obrotowym. Grawitacja. Prawo powszechnego ciążenia. Prawa Keplera ruchu planet. Ciężar. Pole grawitacyjne. Czarne dziury. Ruch drgający. Siła harmoniczna. Wahadła. Energia ruchu harmonicznego. Oscylator harmoniczny tłumiony. Drgania wymuszone i rezonans. Mechanika cieczy. Pojęcie ciśnienia. Prawo Pascala, Archimedesa, Bernoulliego. Fale w ośrodkach sprężystych. Termodynamika. Ciepło i temperatura. Zerowa zasada termodynamiki. Termometria.

2 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 2 metody prowadzenia liczba godzin dydaktycznych (kontaktowych) liczba godzin pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa uzupełniająca adres strony www informacje dodatkowe Rozszerzalność termiczna. Ciepło właściwe. Ciepło przemiany fazowej. Transport ciepła. Gaz doskonały i gaz rzeczywisty. Elektrostatyka. Budowa materii. Ładunek elektryczny. Przewodniki i izolatory. Prawo Coulomba. Pole elektryczne. Dipol elektryczny. Prawo Gaussa i jego zastosowania. Klatka Faradaya. Prąd, opór elektryczny. Prawo Ohma. Siła elektromotoryczna. Obwody elektryczne. Pole magnetyczne. Magnetyzm ziemski. Doświadczenie Oersteda. Wzór Lorenza. Prawo Ampera. Strumień magnetyczny. Prawo Biota Savarta. Natura światła. Dualizm korpuskularno-falowy. Widmo fal elektromagnetycznych. Współczynnik załamania. Prawa odbicia i załamania. Dyfrakcja i interferencja. Polaryzacja, dwójłomność. Wykład z zastosowaniem środków audiowizualnych uzupełniony pokazami ilustrującymi zagadnienia omawiane na wykładzie. 45 godz./semestr 45 Studiowanie notatek z wykładu, uzupełnienie literaturą podaną przez wykładowcę. Wykład z całą grupą studentów, zajęcia odbywają się co tydzień w wymiarze 3 godzin lekcyjnych. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Podstawy fizyki, t.1-4, PWN, Warszawa 2012 Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych. Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, cz. I-VI, PWN Warszawa nazwa Laboratorium prowadzący treści 1OS_04_fs_02 Zajęcia w laboratorium są tak zorganizowane, aby studenci w sposób wszechstronny, szczególnie praktyczny pogłębili wiadomości wskazane w opisie modułu i prezentowane na wykładzie. Studenci zobowiązani są do przestrzegania regulaminu pracowni fizycznej oraz przepisów BHP. Tematyka w laboratorium jest związana z tematyką wykładu i obejmuje: KINEMATYKA wektory, ruch jednostajny i jednostajnie zmienny, ruch po okręgu; cel: zrozumienie i zdobycie umiejętności postrzegania nieliniowych relacji w fizyce; tematyka kolokwium: pojęcie wektora w fizyce, wielkości skalarne i wektorowe, dodawanie i odejmowanie wektorów, iloczyn skalarny i iloczyn wektorowy, twierdzenie sinusów i

3 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 3 twierdzenie kosinusów, wykres zależności przemieszczenia i prędkości od czasu w ruchu jednostajnym i jednostajnie zmiennym, pojęcie przyspieszenia, rzut pionowy, rzut ukośny, ruch po okręgu, wpływ oporów na ruch. ZASADY DYNAMIKI zasady dynamiki Newtona; cele: zrozumienie zasad dynamiki i zdobycie umiejętności postrzegania ich funkcjonowania w przyrodzie, zdobycie umiejętności obserwacji zjawisk z różnych układów odniesienia, zrozumienie pojęcia siły bezwładności; tematyka kolokwium: pojęcie siły, trzy zasady dynamiki Newtona, przykłady ich funkcjonowania w przyrodzie, prawo Archimedesa, siły sprężystości, siły grawitacji, siły reakcji, równanie ruchu (II zasada dynamiki), bezwładność a siły bezwładności w ruchu postępowym i w ruchu po okręgu. DYNAMIKA BRYŁY SZTYWNEJ ruch obrotowy bryły sztywnej; cele: poznanie analogii pomiędzy ruchem postępowym i obrotowym, zrozumienie pojęcia momentu siły, momentu pędu i momentu bezwładności; tematyka kolokwium: prędkość kątowa a prędkość liniowa, pęd a moment pędu punktu materialnego, pojęcie bryły sztywnej, masa a moment bezwładności, sposoby obliczania momentu bezwładności, twierdzenie Steinera, siła a moment siły, moment pędu bryły sztywnej. ZASADY ZACHOWANIA W MECHANICE zasada zachowania energii mechanicznej, pędu i momentu pędu; cel: zrozumienie znaczenia tych zasad w przyrodzie; tematyka kolokwium: energia kinetyczna, energia potencjalna, prędkość kątowa a prędkość liniowa, moment pędu punktu materialnego, energia kinetyczna bryły sztywnej, moment bezwładności, moment siły, moment pędu bryły sztywnej, zasada zachowania energii mechanicznej, zasada zachowania pędu, zderzenia sprężyste i niesprężyste, zasada zachowania momentu pędu, analogie pomiędzy ruchem postępowym i obrotowym. ELEKTROSTATYKA pojęcie pola elektrostatycznego i potencjału elektrycznego; cel: zrozumienie pojęcia potencjału elektrycznego; tematyka kolokwium: prawo Coulomba, natężenie pola elektrostatycznego, praca w polu elektrostatycznym, energia potencjalna, potencjał elektryczny, napięcie elektryczne, pojemność elektryczna, kondensator. PRĄD ELEKTRYCZNY ogniwo, opór wewnętrzny, prawo Ohma; cele: zrozumienie prawa Ohma, zdobycie umiejętności posługiwania się woltomierzem i amperomierzem oraz innymi przyrządami; tematyka kolokwium: natężenie prądu elektrycznego, opór wewnętrzny ogniwa, prawo Ohma, prawa Kirchhoffa, prąd elektryczny w ciałach stałych, cieczach i gazach, prawa Faradaya, budowa i działanie amperomierza i woltomierza. ELEKTOMAGNETYZM - podstawowe prawa elektromagnetyzmu; cele: zrozumienie istoty oddziaływania magnetycznego i pojęcia pola elektromagnetycznego; tematyka kolokwium: zmienny prąd elektryczny i jego parametry, natężenie i napięcie skuteczne, moc prądu elektrycznego, układ RC, prawo Ampera, pole magnetyczne, indukcja magnetyczna, strumień magnetyczny, siła Lorentza, poruszający się ładunek elektryczny w polu magnetycznym, silniki elektryczne. DRGANIA I FALE wahadła, drgania elektromagnetyczne, fale stojące i biegnące; cele: zrozumienie znaczenia ruchu drgającego i falowego w przyrodzie, umiejętność posługiwania się oscyloskopem; tematyka kolokwium: częstość drgań, okres drgań, wahadło matematyczne i fizyczne, oscylator prosty, tłumiony i wymuszony, rezonans mechaniczny, układy drgające LC i LCR, rezonans elektryczny, fale stojące i biegnące, równania Maxwella, równanie falowe, prędkość fali, długość fali, budowa i działanie oscyloskopu. OPTYKA pryzmat, soczewki, zwierciadła, układy optyczne, wady soczewek, wady wzroku, siatka dyfrakcyjna; cele: zrozumienie podstawowych praw optyki, zdobycie umiejętności posługiwania się przyrządami optycznymi; tematyka kolokwium: prawo odbicia, prawo załamania, zwierciadło płaskie, wklęsłe i wypukłe, równanie zwierciadła, pryzmat, rozszczepienie światła, soczewki, równanie soczewki, układy soczewek, ogniskowa, zdolność zbierająca, krótkowzroczność, dalekowzroczność, układy optyczne, lupa, mikroskop, lunety, zjawisko dyfrakcji i interferencji oraz polaryzacji światła, strumień świetlny, światłość, natężenie oświetlenia. TERMODYNAMIKA zasady termodynamiki, bilans cieplny; cele: zdobycie umiejętności

4 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 4 metody prowadzenia Liczba godzin dydaktycznych (kontaktowych) liczba godzin pracy własnej opis pracy własnej organizacja obowiązkowa budowania i rozwiązywania równań bilansu cieplnego, zrozumienie pojęcia adiabatyczności, zrozumienie pojęcia energii wewnętrznej, ciepła i temperatury oraz ciepła właściwego i ciepła przemiany, zasada zachowania energii; tematyka kolokwium: pojęcie ciśnienia, temperatury, energii wewnętrznej, ciepła, pracy ( w tym pracy objętościowej), entropii, równanie stanu gazu doskonałego i rzeczywistego, termometr gazowy, zasady termodynamiki (0-III), równanie bilansu cieplnego, potencjały termodynamiczne. Zajęcia w laboratorium odbywają się według następującego podziału: 1. Zajęcia pierwsze - zapoznanie się z regulaminem obowiązującym w laboratorium fizycznym, przepisami BHP oraz sposobem prowadzenia i warunkami zaliczenia laboratorium; podpisanie przez studentów oświadczeń o zapoznaniu się z regulaminem pracowni fizycznej i przeszkoleniu z przepisów BHP obowiązujących w tej pracowni; ustalenie podziału na grupy studenckie; przedstawienie harmonogramu oraz przydzielenie grupom tematów do realizacji w ciągu semestru; przydzielenie ćwiczeń do realizacji w grupach w ramach pierwszego przydzielonego tematu. 2. Zajęcia drugie - realizacja pierwszego przydzielonego danej grupie tematu; przydzielenie ćwiczeń do realizacji w grupach w ramach następnego tematu. 3. Zajęcia trzecie szóstych, zebranie przez pracowników dydaktycznych sprawozdań z ćwiczeń realizowanych w ramach poprzedniego tematu i realizacja kolejnych ćwiczeń. 6. Zajęcia siódme zebranie przez pracowników dydaktycznych sprawozdań z ćwiczeń realizowanych w ramach poprzedniego tematu, odrabianie zaległych ćwiczeń, podsumowanie. Przedstawienie i uzasadnienie ocen. Realizacja przydzielonego danej grupie tematu odbywa się według następującego schematu: - kolokwium wstępne; wstępne omówienie przebiegu przydzielonego przez pracownika dydaktycznego-opiekuna grupy ćwiczenia z zestawu ćwiczeń pracowni fizycznej dokonane przy stanowisku pomiarowym z wykorzystaniem instrukcji do ćwiczenia; identyfikacja i omówienie praw i zasad fizyki istotnych dla przebiegu ćwiczenia; - zapoznanie się z dostępnymi przyrządami pomiarowymi, schematami i układami pomiarowymi; przeprowadzenie ewentualnej modyfikacji ćwiczenia w celu pełniejszej realizacji tematu; przeprowadzenie wstępnych obliczeń, szacunków i rysunków; wykonanie ćwiczenia; - wykonanie ewentualnych ćwiczeń dodatkowych lub demonstracji; omówienie metod analizy niepewności pomiarowych; podpisanie otrzymanych danych doświadczalnych przez pracownika dydaktycznego - opiekuna grupy. Laboratorium obejmuje ćwiczenia praktyczne z zagadnień omawianych na wykładzie. 15 godz./semestr 15 Przygotowanie tematyki kolokwium ustnego. Przygotowanie do ćwiczeń na podstawie instrukcji do ćwiczeń, wykładu oraz zalecanej literatury obowiązkowej i uzupełniającej. Przygotowanie sprawozdań z wykonanych ćwiczeń. Realizacja zaleceń pracownika dydaktycznego w celu nadrobienia ewentualnych zaległości z matematyki. Zajęcia odbywają się raz na dwa tygodnie, trwają dwie godziny lekcyjne, prowadzone są w Pierwszej Pracowni Fizycznej Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego przy ulicy Bankowej 14 w Katowicach, zgodnie z planem. 1. T. Dryński, Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN Warszawa (1970). 2. H. Szydłowski, Pracownia Fizyczna, PWN Warszawa (1980). 3. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych.

5 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 5 uzupełniająca adres strony www informacje dodatkowe 1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker: Podstawy fizyki, t.1-4, PWN, Warszawa Sz. Szczeniowski, Fizyka doświadczalna, cz. I-VI, PWN Warszawa J.R.Taylor, Wstęp do analizy błędu pomiarowego, PWN Warszawa 1995 adres strony internetowej I Pracowni Fizycznej i II Pracowni Fizycznej Instytutu Fizyki Uniwersytetu Śląskiego przy ulicy Bankowej 14 w Katowicach: Adres owy koordynatora modułu talik@us.edu.pl 3. Opis sposobów efektów kształcenia modułu Egzamin pisemny kod(-y) kryteria oceny 1OS_04_fs01 Prof. dr hab. Ewa Talik 1OS_04_w03 Student zna zjawiska fizyczne zachodzące w przyrodzie; rozumie związki i zależności między różnymi dyscyplinami nauk przyrodniczych, wykazuje znajomość matematyki na poziomie pozwalającym opisywanie zjawisk przyrodniczych; interpretuje obserwacje oraz pomiary i na ich podstawie wyciąga poprawne wnioski. Zaliczenie wykładu odbywa się w wyniku egzaminu pisemnego oraz indywidualnej rozmowy ze studentem, po zakończeniu cyklu wykładów. Egzamin pisemny ma celu wykazanie stopnia przyswojenia materiału przez. Rozmowa ta ma przede wszystkim na celu sprawdzenie, czy student zrozumiał przekazane treści oraz nabył umiejętności wykorzystania ich w dalszym samodzielnym studiowaniu fizyki i dziedzin pokrewnych. Dla oceny z zaliczenia z wykładu ma także znaczenie aktywność na wykładzie (obecność i udział w pokazach). Skala ocen wyrażonych słownie lub cyfrowo jest następująca: niedostateczny lub 2.0, dostateczny lub 3.0, plus dostateczny lub 3.5, dobry lub 4.0, plus dobry lub 4.5, bardzo dobry lub 5.0. Egzamin pisemny oraz indywidualna rozmowa ze studentem, bez ograniczenia czasowego. Kolokwium 1OS_04_w01 kod(-y) 1OS_04_fs02 treści prezentowane podczas wykładów, informacje zawarte w obowiązkowej oraz uzupełniającej literaturze, wiadomości teoretyczne podane w instrukcji do zadanych ćwiczeń kryteria oceny Kolokwium ustne oceniane jest w skali ocen 2-5

6 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 6 ocena odpowiedzi podczas dyskusji na temat zagadnień związanych z realizacją zadanego ćwiczenia pozytywne zaliczenie kolokwium wstępnego jest warunkiem przystąpienia do wykonywania ćwiczenia; skala ocen 2-5 Aktywność na zajęciach 1OS_04_w02 kod(-y) 1OS_04_fs02 Umiejętność wykonania pomiarów wg opisu w instrukcji, znajomość obsługi podstawowych przyrządów, umiejętność łączenia prostych układów elektrycznych wg schematu [opcjonalnie: zmiany lub uzupełnienia] kryteria oceny Ocenia się zaangażowanie i sposób wykonywania ćwiczeń; skala ocen 2-5 Ocena pracy przez prowadzącego podczas laboratorium; skala ocen bardzo dobry (5) - student wykazuje dużą aktywność zarówno w trakcie praktycznego wykonywania doświadczeń jak i opisu oraz interpretacji zaobserwowanych zjawisk - + dobry (4.5) - student wykazuje dużą aktywność w trakcie praktycznego wykonywania doświadczeń, sporadycznie potrzebuje wskazówek pomocnych w interpretacji zaobserwowanych zjawisk - dobry (4)- student wykazuje dużą aktywność w trakcie praktycznego wykonywania doświadczeń, potrzebuje niewielkiej pomocy w interpretacji zaobserwowanych zjawisk - + dostateczny (3.5) - student stara się poprawnie wykonywać doświadczenia, w sposób zadawalający prowadzi dokumentację wykonanych ćwiczeń, interpretuje zaobserwowane zjawiska z pomocą prowadzącego - dostateczny (3) - student wymaga znacznej pomocy zarówno w trakcie praktycznego wykonywania doświadczeń jak i opisu oraz interpretacji zaobserwowanych zjawisk - niedostateczny student nie wywiązuje się z obowiązków określonych w Regulaminie Pracowni. Sprawozdanie kod(-y) 1OS_04_fs02, 1OS_04_fs03 1OS_04_w04 Sprawozdanie zawiera stronę tytułową, wstęp teoretyczny (krótki opis teorii i metody pomiarowej, co stanowi około dwóch stron formatu A4), kartę pomiarową podpisaną przez prowadzącego, opis przeprowadzonych obliczeń, odpowiednie wykresy, analizę niepewności pomiarowych, zestawienie wyników i ich porównanie z wielkościami tablicowymi, wnioski i literaturę. Dodatkowe szczegóły określa regulamin pracowni i instrukcja do ćwiczenia oraz prowadzący.

7 Uniwersytet Śląski w Katowicach str. 7 kryteria oceny Ocenie podlega wstęp teoretyczny, prawidłowy opis przeprowadzonego doświadczenia, wykonane obliczenia, analiza niepewności pomiarowych, przedstawienie otrzymanych wyników wraz z porównaniem z danymi literaturowymi oraz wnioski. Sprawozdania oceniane są w skali 2-5 wg poniższych kryteriów: - bardzo dobry (5) sprawozdanie opracowane bardzo starannie zarówno pod względem merytorycznym jak i graficznym - + dobry (4.5) sprawozdanie opracowane bardzo starannie, wymagające jedynie niewielkiej korekty j - dobry (4) sprawozdanie przygotowane starannie, z nieznacznymi błędami merytorycznymi - + dostateczny (3.5) sprawozdanie opracowane poprawnie, wymagające pewnych poprawek merytorycznych - dostateczny (3) sprawozdanie opracowane mało starannie, z licznymi błędami merytorycznymi - niedostateczny (2) brak sprawozdania, lub sprawozdanie wykonane niedbale, zakwalifikowane do ponownego opracowania Każde sprawozdanie podlega ocenie. Ocena sprawozdania to średnia ważona ocen: 0.25(ocena za kolokwium wstępne)+0.25(zaangażowanie i sposób wykonania ćwiczenia)+0.5(opracowanie wyników pomiarów) Student po zakończeniu wykonywania ćwiczenia ma obowiązek dostarczyć sprawozdanie na następne zajęcia. Warunkiem uzyskania oceny pozytywnej jest wykonanie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych oraz oddanie sprawozdań.