Модуль II. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГОУ ВПО

“ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ”

Физика

Учебно-МЕТОДИЧЕСКоЕ пособие для практических

занятий И самостоятельной работы студентов с/х вузов (ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. Элементы атомной И ЯДЕРНой физики.)

Рекомендовано Орловским филиалом ИСМО РАО для практических занятий

и самостоятельной работы студентов инженерных и технологических

специальностей

Орел 2011

УДК 535(07)

ББК 22.34 я73

ф 50

физика.Учебно-МЕТОДИЧЕСКоЕ пособие для практических занятий И самостоятельной работы студентов с/х вузов (ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ. элементы атомной И ЯДЕРНой физики.) / Зубова И.И., Тверская Н.В. - Издательство ОрелГАУ, 2011. – с.131

Рецензенты:

Тищенко А.А. - к.п.н., профессор, заведующий кафедрой физики и гуманитарных дисциплин МИ ГОУ ВПО ОГУ;

Александрова Е.В. - к.п.н., доцент кафедры математики ФГОУ ВПО ОрелГАУ.

Составители:

3убова И.И. – к.п.н., доцент кафедры физики ФГОУ ВПО ОрелГАУ;

Тверская Н.В. - старший преподаватель кафедры физики ФГОУ ВПО ОрелГАУ.

© Зубова И.И., Тверская Н.В.

© Издательство ОрелГАУ, 2011

Введение

Основные физические законы и формулы лежат в основе всех технических наук, знания которых необходимы будущем специалистам-аграриям.

Настоящее учебно-методическое пособие ставит своей целью оказание помощи студентам по организации самостоятельной работы при подготовке к практическим занятиям по курсу физики (раздел «Элементы квантовой механики. Элементы атомной и ядерной физики.») Оно составлено на основе государственных образовательных стандартов 3 поколения для специалистов и бакалавров по направлению «Агроинженерия» и «Технология продуктов питания».

Методическое пособие построено с учетом модульного обучения, сущность которого состоит в делении учебного материала на логически завершенные блоки (модули).

Тематическое планирование раздела физики «Элементы квантовой механики. Экспериментальные основания квантовой физики. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц» представлено программой для бакалавров по направлению «Агроинженерия» и «Технология продуктов питания».

Модуль I. Элементы квантовой механики. Экспериментальные основания квантовой физики.

Гипотеза де Бройля. Противоречивость корпускулярных и волновых представлений. Корпускулярно-волновой дуализм. Дифракция микрочастиц. Принцип неопределенности Гейзенберга.

Волновые свойства микрочастиц. Волновая функция и ее статистический смысл. Уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Частица в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками. Стационарное уравнение Шредингера для атома водорода.

Модель атома по Томсону и Резерфорду. Линейчатые спектры атомов. Эмпирические закономерности в атомных спектрах. Водородоподобные атомы. Строение атома по Бору. Типы связи электронов в атомах. Принцип Паули. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева.

Молекула водорода. Физическая природа химической связи. Ионная и квантовая связи. Электронные, колебательные и вращательные состояния многоатомных молекул. Молекулярные спектры.

Модуль II. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи. Модели ядра. Законы радиоактивного распада. Активность. Ядерные реакции. Законы сохранения в ядерных реакциях. Цепная реакция деления. Проблема источников энергии. Термоядерные реакции. Ядерный реактор. Управляемый термоядерный синтез. Фундаментальные взаимодействия и классы элементарных частиц. Их основные характеристики. Современная картина мира.

В учебно-методическом пособии к каждому разделу модуля даны краткие теоретические сведения, основные формулы, примеры решения типовых задач, вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного решения.

К каждому модулю предлагаются теоретические вопросы, примерные варианты контроля знаний, тестовые задания для подготовки к отчету.

Отчет по модулю проходит в два этапа:

- первый этап – компьютерное тестирование по основным положениям и понятийному аппарату дисциплины. Модуль I, II включают по 10-15 тестовых заданий. На тестирование отводится до одного часа времени.

- второй этап – выявление знания логических связей дисциплины, умений решать задачи, в том числе комплексных, по соответствующим разделам физики – проводится в письменной форме с последующим собеседованием.

Для успешного усвоения материала проводится рейтинговая оценка учебной деятельности студента.

Безупречное усвоение изучаемых студентом в семестре разделов физики оценивается в 100 рейтинговых баллов (в Таблице 1 дано соответствие рейтинговых баллов академическим оценкам).

Таблица 1

Шкала пересчета рейтинговых баллов в традиционные академические оценки

По результатам промежуточных этапов контроля в семестре (отчетам по темам модулей и расчетно-графическим работам) максимальное количество рейтинговых баллов равно 60. Также студент в течение семестра может набрать дополнительно еще 25 баллов за домашнее решение задач и при отчете лабораторных работ.

Предусматривается система поощрительных баллов (до 15) за участие студентов в научно-исследовательской работе, а также олимпиадах по физике.

Если суммарный результат, набранный в течение семестра, равен 55 баллам и выше, то студент получает зачет или экзаменационную оценку (по шкале) без участия в итоговом аттестационном испытании.

Студент, пропустивший контрольные мероприятия по уважительной причине, сдает отчет по индивидуальному графику на зачетной неделе в конце семестра.

У студентов, набравших менее 55 баллов, и студентам, которых не удовлетворяют общий набранный балл в семестре и соответствующая ему академическая оценка, предлагается сдача письменного экзамена в экзаменационную сессию по билету, содержащему вопросы по всем разделам физики, изучаемым в семестре. Максимальная сумма баллов, которую при этом может набрать студент, – 85.

Использование 100-балльной шкалы обеспечивает более высокую степень дифференциации оценки (например, оценке “отлично” соответствует диапазон от 85 до 100 баллов). Особенно это заметно при изучении разделов, завершающихся зачетом.

Количество промежуточных этапов контроля учебной работы студентов, форму проведения контроля, сроки и максимальную оценку их в рейтинговых баллах устанавливают на заседании кафедры физики. Преподаватель кафедры, ведущий занятия со студенческой группой, обязан информировать группу об этом решении на первом занятии в семестре.