Общие математические и естественнонаучные дисциплины 3 часть. – подготовку и выполнение лабораторных работ и расчетов на ПК;

– подготовку и выполнение лабораторных работ и расчетов на ПК;

– подготовку к зачету и экзамену.

ТЕМАТИКА КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

(для студентов заочного обучения)

1. Использование общего ресурса одноранговой сети со своего ПК.

2. Работа в среде электронной таблицы MS Excel: выбор из произвольной таблицы данных по заданному признаку.

3. Работа в среде текстового процессора Microsoft Word: создание текстового документа с изображением простейшей блок-схемы ЭВМ.

ФОРМЫ И ВИДЫ КОНТРОЛЯ ЗНАНИЙ

1. Текущий контроль:

– отчет по результатам выполнения лабораторных работ;

– защита контрольной работы;

– рубежный контроль.

2. Промежуточная аттестация – зачетно-экзаменационная сессия:

– зачет – по результатам проведения всех форм текущего контроля в соответствии с учебным планом;

– экзамен проводится в устной или письменной форме при условии выполнения всех форм текущего контроля и в соответствии с учебным планом.

3. Контроль остаточных знаний студентов (тесты).

ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЭКЗАМЕНУ

1. Основные компоненты ПЭВМ.

2. Структура программного обеспечения ЭВМ.

3. Функции операционной системы. Интерфейс пользователя в MS DOS.

4. Управление файловой системой в MS DOS.

5. Загрузка MS DOS в оперативную память с диска.

6. Операционная оболочка Norton Commander.

7. Антивирусные программы и программы-архиваторы.

8. Линейные и разветвляющиеся алгоритмы.

9. Циклические алгоритмы.

10. Языки программирования.

11. Программирование разветвляющихся алгоритмов на языке Бэйсик. Условный оператор.

12. Программирование циклических алгоритмов на языке Бэйсик. Циклический оператор.

13. Системы счисления.

14. Перевод чисел из одной системы счисления в другую.

15. Логические основы ЭВМ.

16. Видеосистема. ПЭВМ.

17. Накопители на жестких и гибких магнитных дисках.

18. Принтеры. Типы. Способы печати. Работа в сети.

19. Интерфейс и объекты табличного процессора MS Excel.

20. Данные, хранимые в ячейках табличного процессора MS Excel.

21. Режимы работы табличного процессора MS Excel.

22. Копирование и перемещение информации в табличном процессоре Excel. Понятие абсолютной и относительной ссылок.

23. Способы копирования и перемещения информации в табличном процессоре MS Excel. Объединение электронных таблиц.

24. Сортировка и фильтрация данных в электронных таблицах.

25. Сводные таблицы в табличном процессоре MS Excel.

26. Основные понятия и классификация баз данных.

27. Модели данных.

28. Создание структуры таблиц в СУБД MS Access.

29. Создание схемы данных в СУБД MS Access.

30. Загрузка, просмотр и корректировка базы данных в СУБД MS Access.

31. Запросы к базе данных и технология их конструирования в СУБД Access.

32. Запросы на сортировку, с критериями поиска, с параметрами в СУБД MS Access.

33. Компьютер. Магистрально-модульный принцип построения.

34. Разрядность процессора. Адресное пространство процессора.

35. Структура памяти. Оперативная память (область программ пользователя и видеопамять). Постоянное запоминающее устройство.

36. Внешняя память (дисководы, диски).

37. Матричный принцип печати. Принтер.

38. Операционная система (назначение, состав, загрузка).

39. Файл. Файловая система.

40. Машинная графика. Назначение и основные функции.

41. Системы управления базами данных (СУБД). Назначение и основные функции.

42. Электронные таблицы. Назначение и основные функции.

43. Текстовый редактор. Назначение и основные функции.

44. Локальные и телекоммуникационные компьютерные сети. Компьютерная почта.

45. Информатизация общества. Развитие вычислительной техники.

46. Информация. Единицы измерения информации.

47. Понятия алгоритма. Исполнители алгоритмов.

48. Разветвляющийся алгоритм.

49. Циклический алгоритм.

50. Конструирование алгоритмов методом последовательной детализации. Вспомогательный алгоритм.

51. Этапы решения задач на ЭВМ.

52. Переменная: имя и назначение. Идентификатор.

53. Типы переменных (целый, вещественный, символьный, логический).

54. Функции обработки символьных (литерных) переменных.

55. Оператор присваивания. Арифметические выражения.

56. Условный оператор, полный и неполный варианты.

57. Цикл, тело цикла, параметры цикла.

58. Операторы ввода/вывода информации.

59. Стандартные функции. Определение функции пользователя.

60. Операторы графики.

61. Массивы (размерность, типы, заполнение).

62. Подпрограмма, обращение к ней, возврат из подпрограммы.

УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Основная:

1. Акулов, О. А. Информатика. Базовый курс : учебник / О. А. Акулов. – М. : Омега-Л, 2005.

2. Информатика. Базовый курс : учеб. пособие / под ред. С. В. Симоновича. – СПб. : Питер, 2005.

3. Информатика : учебник / под ред. Н. В. Макаровой. – М. : Финансы и статистика, 2003.

Дополнительная:

1. Гук, М. Аппаратные средства IBM PC : энциклопедия / М. Гук. – СПб. : Питер, 2005.

2. Информатика для юристов и экономистов : учебник / под ред. С. В. Симоновича. – СПб. : Питер, 2004.

3. Колесниченко, О. Аппаратные средства РС / О. Колесниченко, И. Шишигин. – СПб. : БХВ – Петербург, 2004.

4. Королев, Л. Н. Информатика. Введение в компьютерные науки : учебник / Л. Н. Королев, А. И. Шиков. – М. : Высшая школа, 2003.

5. Лавренов, С. М. Excel : сборник примеров и задач / С. М. Лавренов. – М. : Финансы и статистика, 2003.

6. Основы информатики : учеб. пособие / под ред. А. Н. Морозевича. – Минск : Новое знание, 2003.

7. Пуха, Г. П. Информатика : метод. указ. по выполнению контрольной работы / Г. П. Пуха. – СПб. : СПбГУСЭ, 2006.

8. Пуха, Г. П. Информатика : лабораторный практикум / Г. П. Пуха, А. Т. Тяжев. – СПб. : СПбГАСЭ, 2005.

9. Юдин, М. В. Самоучитель работ на ноутбуке / М. В. Юдин. – СПб. : Наука и техника, 2006.

Периодические издания:

1. Информатика и системы управления : журнал

МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Лабораторные работы проводятся в компьютерном классе «Информатика», укомплектованном учебно-наглядными материалами (лабораторным стендом для изучения устройства персонального компьютера, наборами плакатов и таблиц, диаграмм) и оснащенном соответствующим оборудованием.

Составители: к.т.н., доц. С.В. Тихов, д.т.н., проф. В.М. Пестриков кафедры «Информатика».

Рецензент: к.т.н., доц. кафедры «Информатика» А.Т. Тяжев.

ФИЗИКА

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Основные цели дисциплины - сформировать у студентов современные представления о фундаментальных закономерностях физических явлений в природе, о свойствах и строении материи и общих законах её движения.

Задачи дисциплины – научить студентов:

- решать физические задачи и задачи прикладной направленности по своей специальности;

- использовать формулы физических законов для решения практических задач;

- методологии проведения экспериментальных физических исследований и измерений;

- вычислению результатов и оценки их точности и определению погрешности результата.

ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

В результате изучения дисциплины «Физика» студент должен:

· знать:

- сущность физических явлений, протекающих в окружающем мире;

- научные теории, объясняющие физические явления;

- границы применения формул физических законов;

- методы проведения физических измерений и исследований;

- методы оценки точности вычислений физических величин;

- методы определения погрешностей результатов измерений и вычислений;

· уметь:

- правильно выбирать физические явления для рассмотрения процессов, протекающих в конкретной практической задаче;

- применять формулы физических законов для определения искомых величин, учитывая границы их применения;

- делать поясняющие рисунки, позволяющие правильно оценить протекающие процессы;

- проводить физические измерения и обрабатывать их результаты;

- вести конспект лекций и самостоятельно приобретать и углублять знания по дисциплине;

· получить навыки:

- решения физических задач в пределах изучаемого материала дисциплины;

- решения практических задач общеинженерных и специальных дисциплин;

- проведения физических измерений

- вычисления результатов и оценки их точности;

- вычисления погрешностей результатов измерений;

- ведения конспекта и самостоятельной работы с учебно-методической литературой.

ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ. УЧЕБНО-ТЕМАТИЧЕСКАЯ КАРТА ДИСЦИПЛИНЫ

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Раздел 1: Физические основы механики

Введение

Предмет и основные задачи изучения дисциплины «Физика». Место физики в системе наук о природе. Методы физического исследования: наблюдение, опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Физические модели. Важнейшие этапы развития физики. Роль физики в развитии техники и влияние технических потребностей общества на развитие физики. Физика как базовая наука для инженерных специальностей. Использование знаний о физических процессах при исследовании, проектировании, эксплуатации и сервисе различных технологических машин, механизмов, приборов и их деталей. Структура, содержание разделов дисциплины и методологические основы ее изучения.

Тема 1. Кинематика материальной точки

Механическое движение. Система отсчета. Материальная точка. Траектория. Линейные: перемещение, скорость и ускорение. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Движение материальной точки по окружности. Угловые характеристики движения. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения. Тормозной путь.

Практическое занятие 1:

Расчет кинематических характеристик поступательного движения материальной точки.

Практическое занятие 2:

Расчет кинематических характеристик движения материальной точки по окружности.

Вводное лабораторное занятие:

Введение в физический практикум. Измерение физических величин. Определение погрешностей измерений. Требования к оформлению отчета по лабораторной работе и защита лабораторной работы.

Тема 2. Динамика материальной точки

Уравнения движения.Основная задача динамики. Первый закон Ньютона и понятие инерциальной системы отсчета. Сила масса. Второй закон Ньютона как закон движения. Импульс. Третий закон Ньютона. Понятие состояния в классической механике. Силы в механике. Закон Гука. Силы, возникающие при движении технологических машин, механизмов, приборов и их деталей. Границы применимости классического способа описания движения с точки зрения релятивистской и квантовой физики.

Практическое занятие:

Расчет динамических характеристик поступательного движения при помощи законов Ньютона.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение модуля Юнга стали.

Тема 3. Кинематика и динамика твердого тела

Понятие абсолютно твердого тела. Центр инерции твердого тела. Поступательное движение центра инерции тела и вращательное движение тела вокруг центра инерции. Число степеней свободы. Момент силы. Момент инерции тела. Основной закон динамики вращательного движения. Момент импульса. Вращательное движение деталей машин, механизмов и приборов.

Практическое занятие:

Расчет динамических характеристик вращательного движения твердых тел при помощи основного закона динамики вращательного движения.

Лабораторное занятие 1:

Экспериментальное определение момента инерции физического маятника методом наблюдения колебаний.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное определение моментов инерции тела относительно различных осей с помощью крутильного баллистического маятника.

Тема 4. Законы сохранения в механике

Изолированная система материальных тел. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Работа силы. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия при поступательном и вращательном движении тел. Полная механическая энергия. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения при проектировании машин и механизмов.

Практическое занятие:

Расчет динамических и энергетических характеристик движения твердых тел при помощи законов сохранения.

Лабораторное занятие:

Защита лабораторных работ первого этапа первого цикла.

Тема 5. Кинематика и динамикажидкостей и газов

Давление жидкости и газа. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли. Движение жидкостей и газов по трубам. Движение тел в жидкостях и газах. Движение тел в жидкостях и газах и движение жидкостей и газов в машинах, механизмах, приборах и их деталях.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение коэффициента вязкости жидкости методом Стокса.

Тема 6. Основы релятивистской механики

Принцип относительности Галилея. Специальная теория относительности. Постулаты Эйнштейна. Принцип относительности в механике.Преобразования Лоренца и следствия из них. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистские: импульс и энергия. Релятивистский закон сохранения энергии-импульса. Взаимосвязь массы и энергии. Частицы с нулевой массой покоя. Парадоксы и подтверждения справедливости релятивистской теории.

Раздел 2. Статистическая физика и термодинамика

Тема 7. Физические основы молекулярно-кинетической теории

Основные положения молекулярно-кинетической теории. Идеальный газ как молекулярно-кинетическая модель реального газа. Уравнение состояния идеального газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа и следствия из него. Число степеней свободы и средняя энергия многоатомной молекулы. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.

Практическое занятие:

Расчет параметров идеального газа при помощи уравнения состояния и основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Тема 8. Классические статистические распределения.

Распределение Максвелла по абсолютным значениям скоростей молекул. Вероятностный характер закона распределения молекул газа по скоростям. Экспериментальные подтверждения закона распределения. Характерные скорости теплового движения молекул. Газы в поле силы тяжести. Формула Больцмана.

Тема 9. Основы термодинамики

Статистический и термодинамический методы изучения макроскопических явлений. Три начала термодинамики.Теплопередача и работа как способы изменения внутренней энергии. Работа газа при расширении. Обратимые и необратимые процессы. Изопроцессы в газах. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Термодинамические функции состояния. Энтропия. Энтропия и термодинамическая вероятность. Изменение энтропии в изопроцессах. Энтропия в циклических процессах. Тепловой двигатель. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия. Пути повышения эффективности работы тепловых и холодильных машин, используемых в быту и на производстве.

Практическое занятие 1:

Расчет энергетических характеристик изопроцессов и адиабатического процесса для идеального газа при помощи первого начала термодинамики.

Практическое занятие 2:

Расчет изменения энтропии в различных процессах в газе. Расчет коэффициента полезного действия тепловых машин при различных круговых процессах.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение отношения теплоёмкости при постоянном давлении к теплоёмкости при постоянном объёме для воздуха методом адиабатического расширения.

Тема 10. Явления переноса

Кинетические явления.Длина свободного пробега молекул. Явления диффузии, вязкости и теплопроводности и перенос массы, импульса и энергии. Зависимость коэффициентов диффузии, вязкости и теплопроводности от температуры и давления. Физический вакуум. Элементы неравновесной термодинамики.Неравновесные процессы, протекающие в двигателях внутреннего сгорания и в холодильных установках.

Практическое занятие:

Вычисление переноса количества тепла и массы, силы трения и кинетических коэффициентов в газах.

Тема 11. Реальные газы

Размеры и взаимодействие молекул. Уравнение и изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическая точка. Метастабильные состояния. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов.

Тема 12. Конденсированное состояние

Поверхностное натяжение. Поверхностная энергия. Смачивание. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления. Применение поверхностно-активных веществ.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца и методом отрыва капли.

Тема 13. Кристаллические и аморфные тела.

Строение кристаллических тел. Типы кристаллических решеток. Дефекты кристаллов. Теплоёмкость твердых тел. Испарение, сублимация, плавление и кристаллизация. Фазовые равновесия и фазовые превращения1 и 11 рода.Диаграмма состояния. Тройная точка. Уравнение Клапейрона-Клаузиса.

Раздел 3: Электричество и магнетизм

Тема 14. Электростатика

Электрические заряды. Взаимодействие зарядов. Закон Кулона. Теория близкодействия. Электростатическое поле. Напряженность поля. Принцип суперпозиции для системы заряженных частиц. Графическое изображение полей. Поток вектора. Электростатическая теорема Гаусса. Вычисление напряженности полей различных заряженных тел с помощью теоремы Гаусса. Работа электростатического поля при перемещении заряда и изменение потенциальной энергии поля. Потенциал. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Связь между напряженностью и потенциалом электростатического поля.

Проводник в электростатическом поле. Электростатическая индукция. Электростатическая защита. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия конденсатора. Объёмная плотность энергии электростатического поля.

Практическое занятие 1:

Расчет силы взаимодействия точечных зарядов и напряженности электростатического поля с помощью закона Кулона и принципа суперпозиции для электростатических полей.

Практическое занятие 2:

Расчет напряженностей электростатических полей заряженных тел с помощью теоремы Гаусса.

Практическое занятие 3:

Расчет работы по перемещению точечного заряда в электростатическом поле и изменения потенциальной энергии электростатического поля.

Практическое занятие 4:

Расчет потенциальной энергии и потенциала электростатического поля с помощью принципа суперпозиции.

Практическое занятие 5:

Расчет напряженности или потенциала электростатического поля, используя связь между ними.

Лабораторное занятие:

Экспериментальное определение ёмкости конденсаторов и различных соединений конденсаторов методом баллистического гальванометра.

Тема 15. Постоянный электрический ток

Электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной форме для однородного участка цепи. Сопротивление проводника. Сверхпроводимость. Источники тока. Электродвижущая сила источника. Закон Ома для неоднородного участка цепи и для полной цепи. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность тока. Закон Джоуля - Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Электрические цепи и источники постоянного тока в современной технике и приборах.

Практическое занятие 1:

Расчет параметров электрической цепи с помощью закона Ома для однородного и неоднородного участка цепи и для полной цепи.

Практическое занятие 2:

Расчет параметров разветвленных электрических цепей с помощью правил Кирхгофа.

Практическое занятие 3:

Расчет работы и мощности тока с помощью закона Джоуля-Ленца.

Лабораторное занятие 1:

Экспериментальное определение сопротивления проводника методом моста Уитстона. Вычисление удельного сопротивления материала проводника.

Лабораторное занятие 2:

Экспериментальное определение большого омического сопротивления с помощью разряда конденсатора.

Лабораторное занятие 3:

Экспериментальное исследование характеристик источника постоянного тока при различных режимах работы.

Тема 16. Элементы физической электроники

Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Фотоэлектронная эмиссия. Вторичная и автоэлектронная эмиссия. Электронно-вакуумные приборы, используемые в технике. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Электропроводность слабоионизованных газов. Понятие о плазме. Использование газонаполненных приборов. Классическая теория электропроводности металлов. Вывод законов Ома, Джоуля - Ленца и Видемана-Франца на основе классической электронной теории. Элементы зонной теории кристаллов. Электронный уровень Ферми. Заполнение энергетических зон в металлах полупроводниках и диэлектриках. Понятие дырочной проводимости. Собственные и примесные полупроводники. Полупроводниковые фотоэлементы, солнечные батареи и другие приборы. Контактная разность потенциалов. Термоэлектрические явления Зеебека и Пельтье. Термоэлементы и термопары и их применение для измерения температуры, контроля температурного режима и создания холодильных установок.

Практическое занятие:

Расчет кинематических, динамических и энергетических характеристик движения заряженных частиц в электростатических полях электровакуумных приборов.

Лабораторное занятие 1:

Защита лабораторных работ первого этапа второго цикла.