I. KARTA PRZEDMIOTU. Nazwa przedmiotu/modułu: Nazwa angielska: Kierunek studiów: Poziom studiów: Profil studiów: Jednostka prowadząca:

Transkrypt

1 I. KARTA PRZEDMIOTU Nazwa przedmiotu/modułu: Nazwa angielska: Kierunek studiów: Poziom studiów: Profil studiów: Jednostka prowadząca: Fizyka I Edukacja techniczno-informatyczna Stacjonarne, I-go stopnia inżynierskie ogólnoakademicki Kod przedmiotu FIZ I Karkonoska Państwowa Szkoła Wyższa w Jeleniej Górze Wydział Przyrodniczo-Techniczny, Zakład Edukacji Techniczno-Informatycznej Formy zajęć, liczba godzin Semestr Wykład Ćwiczenie Laboratorium Projekt Seminarium Łącznie Forma zaliczenia Liczba punków ECTS Egzamin - Zaliczenie na ocenę 5 Cele przedmiotu: C C C C4 Zapoznanie studentów z tymi działami fizyki, których znajomość jest potrzebna w toku dalszego studiowania przedmiotów pokrewnych z fizyką oraz w doskonaleniu działalności inżynierskiej. Wyrobienie umiejętności wykonywania badań, doświadczeń i obserwacji oraz krytycznej oceny własnych wyników eksperymentów, obserwacji i obliczeń teoretycznych oraz oceny błędów pomiarowych. Poznanie praw fizyki współczesnej i jej wpływ na rozwój nowoczesnej techniki i technologii, oraz interpretacji tych praw w zrozumieniu działania nowoczesnych urządzeń takich jak: monitory ciekłokrystaliczne i plazmowe, lasery, holografia i fotografia cyfrowa oraz komputery. Uzyskanie umiejętności wykonywania pomiarów, prawidłowej eksploatacji przyrządów pomiarowych, oraz metod obliczania niepewności pomiarowych Wymagania wstępne w zakresie wiedzy, umiejętności i innych kompetencji: Brak wymagań wstępnych Wiedza E E Oczekiwane efekty kształcenia: Ma podstawową wiedzę w zakresie fizyki, obejmującą mechanikę, optykę, akustykę, elektryczność, magnetyzm, mechanikę kwantową, fizykę laserów, podstawy krystalografii oraz zjawiska zachodzące w metalach i półprzewodnikach podczas przewodzenia prądu elektrycznego, których znajomość wykorzysta w toku dalszego studiowania przedmiotów pokrewnych z fizyką a po ukończeniu studiów w praktycznej działalności inżynierskiej. Wie, że rozwój nowoczesnej techniki i technologii ma swoje podłoże w poznaniu praw fizyki, umożliwiając rozwój nowoczesnych urządzeń takich jak komputery, monitory ciekłokrystaliczne i plazmowe, lasery, holografia i fotografia cyfrowa.

2 Umiejętności E E4 Kompetencje społeczne E5 E6 Opisuje, rozróżnia i interpretuje zjawiska fizyczne zachodzące w przyrodzie ożywionej i nieożywionej, działalności produkcyjnej i szkoleniowej oraz potrafi w oparciu o znajomość praw fizyki opisać zaobserwowane zdarzenia. Potrafi wykorzystać podstawowe pojęcia, prawa fizyki do wykonania laboratoryjnych pomiarów podstawowych wielkości fizycznych, przestrzegając przy tym przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy oraz potrafi zastosować wzory fizyczne do obliczenia wielkości fizycznych. Student ma świadomość roli społecznej inżyniera w informowaniu społeczeństwa o osiągnięciach techniki, w tym i fizyki, wykorzystując do tego nowoczesne środki przekazu. Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się, podnoszenia kompetencji zawodowych, osobistych i społecznych. Wyk Wyk Wyk Wyk4 Wyk5 Wyk6 Wyk7 Wyk8 Wyk9 Wyk0 Treści programowe: Forma zajęć: Wykład Metodologia fizyki; rola fizyki w postępie cywilizacyjnym, wielkości fizyczne, wektory i skalary. Działania na wektorach. Pomiary wielkości fizycznych, rachunek niepewności pomiarowych Kinematyka punktu materialnego. Układy współrzędnych. ruch jednowymiarowy, podstawowe wielkości kinematyczne. Zasady dynamiki Newtona. Pęd i popęd siły. Prawo zachowania pędu. Zastosowanie zasad dynamiki: rozwiązywanie równań ruchu, ruch krzywoliniowy, układy inercjalne i nieinercjalne Praca i energia: rodzaje energii mechanicznej, zasada zachowania energii Pojęcie pola sił. Pole sił centralnych. Grawitacja, prawo powszechnego ciążenia, ruchy planet i sztucznych satelitów, pojęcie energii efektywnej i jej wpływ na kształt toru ich ruchu. Prawa Keplera, prędkości kosmiczne. Czarne dziury. Dynamika układu punktów materialnych: pojęcie środka masy, momentów: siły, pędu i bezwładności. Zasady dynamiki dla ruchu obrotowego brył. Moment pędu dla bryły i zasada zachowania momentu pędu. Ruch bryły dookoła osi sztywnej i swobodnej. Statyka bryły sztywnej. Sprężystość ciał stałych. Prawo Hooke'a i moduł Younga. Siła sprężystości Ruch harmoniczny: prosty, tłumiony i wymuszony. Rezonans i jego znaczenie w technice i w przyrodzie. Składanie drgań prostopadłych i równoległych. Modulacja i dudnienia. Ruch falowy: rodzaje fal mechanicznych. Równanie fali płaskiej. Różniczkowe równanie fali. Dyfrakcja i interferencja fal, zasada Huygensa Prędkość fazowa i grupowa fal. Prędkość fali podłużnej w ciałach stałych i cieczach. Pole akustyczne. Oporność właściwa fali akustycznej. Energia fali, strumień energii, wektor Poyntinga. Zjawisko Dopplera. Podstawy optyki geometrycznej i falowej: Falowa i korpuskularna teoria światła. Odbicie, załamanie i pochłanianie światła. Dyspersja światła. Soczewki, zdolność skupiająca. Aberracja. Budowa przyrządów optycznych i ich zdolność rozdzielcza. Wyk Interferencja i dyfrakcja światła. Spójność światła. Interferometry. Wyk Rozchodzenie się światła w ośrodku anizotropowym. Otrzymywanie i zastosowanie światła spolaryzowanego. Liczba godzin

3 Wyk Wyk4 Wyk5 Wyk6 Fizyka kwantowa. Elementy optyki kwantowej: Promieniowanie ciała doskonale czarnego. Prawo Kirchhoffa i Stefana- Boltzmana. Kwantowa natura promieniowania cieplnego. Kwantowanie energii. Stała Plancka. Zależność Plancka na średnią energię kinetyczną oscylatorów kwantowych, emisja i absorpcja światła. Fluorescencja i fosforescencja. Zjawisko fotoelektryczne i efekt Comptona Dualizm korpuskularno-falowy, zasada nieoznaczoności, fale materii de Broglie a, funkcja falowa i jej interpretacja, równanie Schrödingera, cząstka swobodna, cząstka w studni potencjału, tunelowanie, mikroskop elektronowy, transmisyjny, skaningowy i tunelowy. Budowa materii. Jądrowy model atomu. Dyskretne poziomy energii. Teoria Bohra budowy atomu wodoru; serie widmowe. Liczby kwantowe i zasada Pauliego. Układ okresowy pierwiastków. Model pasmowy ciał stałych. Suma godzin - wykłady 0 Forma zajęć - laboratorium Lab Wyznaczanie modułu sztywności metodą dynamiczną Lab Pomiar przyspieszenia ziemskiego za pomocą wahadła rewersyjnego. Lab Pomiar prędkości dźwięku metodą składania drgań elektrycznych. Lab4 Wyznaczanie częstości dudnień i momentu sprzęgającego wahadeł. Lab5 Pomiar prędkości dźwięku w powietrzu przy pomocy interferometru Quinckego. Lab6 Hydrostatyczna metoda wyznaczania gęstości ciał. Lab7 Wyznaczanie gęstości cieczy i ciał stałych przy pomocy piknometru. Lab8 Wyznaczanie gęstości ciał stałych za pomocą wagi Jolly'ego. Lab9 Wyznaczanie modułu Younga. Lab0 Wyznaczanie napięcia powierzchniowego metodą odrywania. Lab Pomiar napięcia powierzchniowego cieczy metodą stalagmometru. Lab Wyznaczanie współczynnika lepkości cieczy metodą Stokesa. Lab Wyznaczanie ciepła topnienia lodu. Lab4 Skalowanie termopary i wyznaczanie temperatury krzepnięcia metalu. Lab5 Wyznaczanie współczynnika przewodnictwa cieplnego izolatorów.. Foliogramy Suma godzin - laboratorium 0 Narzędzia dydaktyczne:. Komputer, rzutnik

4 . Demonstracje i filmy 4. Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych F F F F4 P P Sposoby oceny (F formująca, P podsumowująca) Forma aktywności Godziny kontaktowe z nauczycielem (w trakcie wykładów i laboratorium). Przygotowanie się do zajęć i kolokwium sprawdzającego do wykładów. Przygotowanie się do ćwiczeń laboratoryjnych (kolokwium sprawdzającego) Kolokwia sprawdzające i ocena za indywidualne odpowiedzi podczas wykładów. Kolokwia sprawdzające przed rozpoczęciem ćwiczeń laboratoryjnych. Ocena za sprawozdanie z ćwiczeń laboratoryjnych. W sprawozdaniu będą oceniane; Praktyczna umiejętność wykorzystania przyrządów, Zawartość merytoryczną sprawozdań, uzyskane rezultaty i wnioski, Zastosowane rozwiązania i ich zgodność z instrukcjami do laboratorium, Egzamin test pisemny. Z testu przyznawana jest ocena pozytywna, jeżeli student zdobędzie przynajmniej 50% maksymalnej liczby punktów. Ocena końcowa z wykładu P jest obliczana na podstawie 60% oceny F4 z testu egzaminacyjnego oraz 40% oceny końcowej P z laboratorium. Ocena końcowa P jest pozytywna wówczas, gdy obie oceny składowe z testu egzaminacyjnego i laboratorium są pozytywne. Ocena końcowa z laboratorium P wyznaczana jest na podstawie ocen uzyskanych przez studenta z ćwiczeń laboratoryjnych F (80 %) oraz średniej z kolokwium sprawdzającego F (0 %). Warunkiem uzyskania oceny pozytywnej jest zaliczenie wszystkich ćwiczeń laboratoryjnych co najmniej na ocenę,0. Obciążenie pracą studenta Łączna i średnia liczba godzin na zrealizowanie aktywności Opracowanie sprawozdań z ćwiczeń laboratoryjnych 0 Godziny kontaktowe z nauczycielem (w trakcie konsultacji). Samodzielne przygotowanie się do egzaminu SUMA GODZIN 50 SUMARYCZNA LICZBA PUNKTÓW ECTS Literatura podstawowa: Literatura podstawowa i uzupełniająca. Feynman R.P., Leighton R.B., Sands M., Feynmana wykłady z fizyki, t. i. PWN, Warszawa

5 . Hallyday D., Resnick R., Walker J., Podstawy fizyki, t.,,,4 i 5. PWN, Warszawa Hewitt P.G., Fizyka wokół nas, PWN, Warszawa Massalski J., Massalska M., Fizyka dla inżynierów, t. i. WNT, Warszawa Orear J., Fizyka t. i. WNT, Warszawa Sawieliew I.W., Kurs fizyki, t.i. PWN,Warszawa Wróblewski A.K., Zakrzewski J.A., Wstęp do fizyki, t., PWN, Warszawa Kuźminski S., Dziedzic J., Pietruszewski J., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Kolegium Karkonoskie, Jelenia Góra Lewowska L., Kuźmiński S., Poprawski R., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Żuczkowski R., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław Szydłowski H., Pracownia fizyczna, PWN, Warszawa 98.. Rewaj T., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki w politechnice, PWN, Warszawa, 995. Literatura uzupełniająca:. Bolton W., Zarys fizyki, PWN, Warszawa 98. Crawford F.C., Fale, PWN, Warszawa 97.. Januszajtis A., Fizyka dla politechnik, PWN, Warszawa Kittel C., Knight W.D., Ruderman M.A., Mechanika, PWN, Warszawa Piekara A., Mechanika ogólna, PWN, Warszawa, Skorko M., Fizyka, PWN, Warszawa Szczeniowski S., Fizyka doświadczalna, cz., PWN, Warszawa Bobrowski C., Fizyka krótki kurs, WNT, Warszawa J. Grabarczyk, Wstęp do fizyki ciała stałego., WPW, Warszawa Jezierski K, Kołodka B, Sierański K., Fizyka. Wzory i prawa z objaśnieniami., Oficyna Wydawnicza Scripta, Wrocław Wróblewski A.K., Zakrzewski J.A., Wstęp do fizyki, t., PWN, Warszawa Dryński T., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, PWN, Warszawa Kaczmarek F., Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki dla zaawansowanych, PWN, Warszawa 98 5