БЕКІТЕМІН
ФМжАТ факультенің деканы
________ Нурбекова Ж.К.
«____»_____________20__ ж.
Құрастырушы: доцент, ф.-м.ғ.к. __________ Досанов Т.С.
Физика және аспап жасау кафедрасы
050716 «Аспап жасау» мамандығының күндізгі жалпы орта білім негізінде оқу нысанының студенттеріне арналған физикалық процестерді модельдеу
пәні бойынша оқыту бағдарламасы (Syllabus)
Бағдарлама 20__ ж. __________ «____» бекітілген жұмыс оқу бағдарламасының негізінде әзірленген.
20__ ж. _____«____» кафедра отырысында ұсынылған
Хаттама №____
Кафедра меңгерушісі__________Биболов Ш.К. 20___ ж. _______ «____»
Физика, математика және ақпараттық технологиялар факультеттің оқу-әдістемелік кеңесімен мақұлданған 20___ ж. «____»_____________
Хаттама №_____
ОӘК төрағасы _______________________Муканова Ж.Г.
КЕЛІСІЛГЕН
Кафедра меңгерушісі____________ Ш. Қ. Биболов «___»_________20__ж
1 Оқытушылар туралы мәліметтер және байланысу ақпараттары
Досанов Талғат Сапарғалиевич ф.-м.ғ.к., физика және аспап жасау кафедрасының доценті.
Қабылдау сағаттары: А-313, сабақ кестесі бойынша консультациялар.
2 Пән туралы мәліметтер
Пәннің ұзақтылығы 15 апта, 6 семестрде оқытылады. Пәннің жалпы көлемі 135 сағат, олардың ішінде 45 сағат –аудиториялық, 90 сағат – студенттердің өздік жұмысына (СӨЖ) арналған.
Аудиториялық сағаттардың үлесуі календарлық жоспарда көрсетілген.
3 Пәннің еңбек сыйымдылығы
Семестр
|
Кредиттер саны
|
Аудиториялық сабақтар
түрі бойынша сағаттар саны
|
Студенттің өздік жұмысының сағаттары
|
Бақылау түрі
|
Барлығы
|
дәріс
|
тәжірибелік
|
зертханалық
|
студиялық
|
жеке
|
барлығы
|
СӨЖМ
|
6
|
3
|
135
|
15
|
22,5
|
7,5
|
|
|
90
|
45
|
емтихан
МБ1, МБ2
|
4 Пәннің мақсаты мен міндеттері
Мақсаты:
студенттерге физикалық процестерді модельдеу негізгі мәселелерден білім беру. Сандық модельдеуде белсенді қатысу физикалық концепцияларды терең интуитивті түсінуді жасайды.
Міндеттері:
пәнді толық меңгеру нәтижесінде студенттер:
- дәрістік курсында теоретикалық деңгейінде физикалық процестерді модельдеу негізгі мәселелері қарастырылу керек;
- практикалық сабақтарында студенттерде әр түрлі есептерді шығаруын іскерлік пен дағдыларды қалыптастыру қажет;
- зертханалық сабақтарында студенттерде компьютерде физикалық тәжірибелерді өткізу дағдылар және іскерліктерді қалыптастыру қажет;
- өздік жұмысына арналған сағаттарында студенттер пәннің мәселелері бойынша білімдерін кеңейту керек;
«Физикалық процестерді модельдеу» пәннің оқу нәтижесінде студент келесіні білу тиісті:
- физикалық есептерді жуықтап шығару үшін негізгі математикалық әдістерді қолдана білу керек; компьютерде қарапайым есептерді шығару қажет; алынған нәтижелерді өңдеу және бағалау қажет.
- қарапайым физикалық есептер үшін математикалық модельдерді құрастыру және сол модельдерді зерттеу үшін компьютерлік әдістерді қолдана білу қажет;
- мәселені қою білу керек және сол мәселені шешу үшін компьютерлік әдісті таңдау білу қажет.
5 Студенттердің біліміне, шеберлігіне және дағдыларына қойылатын талаптар
Пәнді жоғары деңгейде меңгеру үшін студенттердің жоғары математика, физика1 және физика2, программалау т. б. курстарында алған білімдерін, шеберліктерін және дағдыларын шыңдау.
6 Пререквизиттер
«Физикалық процестерді модельдеу» курсын терең және берік меңгеру үшін келесі пәндерінен ЖОО бағдарламасынан білімдері қажет: математика, физика1 және физика2, жалпы және теориялық курстары, программалау.
7 Постреквизиттер
Пәнді меңгеру кезінде алынған білім, икемділік және машықтар өндірістік тәжірибе өту кезінде және қорытынды жұмыс дайындауда маңызды орынды алады.
8 Тақырыптық жоспар
№ п/п
|
Тақырыптың аталуы
|
Сағаттар саны
|
Дәр.
|
Тәж.
|
Зерт.
|
СӨЖ
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
|
Кіріспе. Компьютерлерді физикада қолдану. Сандық модельдеудің табиғаты. MatLab пакеті.
|
1
|
-
|
-
|
-
|
|
Классикалық механикада салыстырмалы қозғалыстарды модельдеу.
|
1
|
2
|
0,5
|
8
|
|
1-ші ретті дифференттік теңдеулерді қолданатын, физикалық процестердің модельдері.
|
2
|
2
|
1
|
8
|
|
Материялық нүктенің динамикасы.
|
1
|
2
|
1
|
8
|
|
Күн жүйесін модельдеу.
|
2
|
2
|
1
|
8
|
|
Стационарлы электр және магнит өрістерді модельдеу.
|
2
|
4
|
1
|
16
|
|
Электр және магнит өрістерде электр зарядтардың қозғалысың модельдеу.
|
2
|
2
|
1
|
8
|
|
Тербеліс процестерді модельдеу.
|
2
|
2,5
|
1
|
10
|
|
Біршама бөлшектерден құралатын жүйелерді модельдеу. Молекулалық динамиканың әдісі.
|
2
|
6
|
1
|
24
|
Барлығы
|
15
|
22,5
|
7,5
|
90
|
9 Пәннің қысқаша сипаттамасы
«Физикалық процестерді модельдеу» курсы болашақ аспап жасау маманын дайындауда жетекші орындардың бірін алады және онсыз мамандырды дайындау мүмкін болмайтын іргелі міндеттерді атқарады.
Курста MatLab пакеті негізінде механикалық, молекулалық, электрмагниттік және т.б. физикалық құбылыстардың компьютерлік модельдері зерттеледі.
10 Курстың компоненттері
10.1 Дәрістік сабақтардың мазмұны
Тақырып 1. Кіріспе. Компьютерлерді физикада қолдану. Сандық модельдеудің табиғаты. MatLab пакеті.
Тақырып 2. Классикалық механикада салыстырмалы қозғалыстарды моельдеу. Гелиоцентрлік санақ жүйесінде Айдың орбитасын құрастыру. Жермен байланысты санақ жүйесінде Марстың орбитасын құрастыру.
Тақырып 3. 1-ші ретті дифференттік теңдеулерді қолданатын, физикалық процестердің модельдері. Қыздырылған денелердің салқындауын модельдеу. Эйлер алгоритмы. 4-ші ретті Рунге-Кутта әдісімен дифферентік теңдеулерді шешу.
Тақырып 4. Материялық нүктесінің динамикасы. Үйкелісті ескеріп Жердің гравитациялық өрісінде қозғалыс.
Тақырып 5. Күн жүйесін модельдеу. Планеталардың қозғалыс теңдеулері. Шеңбер бойымен қозғалыс. Эллипстік орбиталар. Астрономиялық бірліктер. Орбитаны сандық модельдеу. Жылдамдықтардың кеңістігі, Күн жүйесінің моделі.
Тақырып 6. Стационарлы электр және магнит өрістерді модельдеу. Тыныштықтағы зарядтардың электр өрісі. Тұрақты токты ораманың магнит өрісі. Пуассон-Лаплас теңдеулерінің сандық шешімі.
Тақырып 7. Электр және магнит өрістерде электр зарядтардың қозғалысың модельдеу. Орталық өрісте бөлшектердің шашырауы. Резерфорд тәжірибесі.
Тақырып 8. Тербеліс процестерді модельдеу. Сызықты гармониялық оссцилятор. Өшетін тербелістер. Еріксіз тербелістер. Суперпозиция принципі. Электр тармақтардағы тербелістер.
Тақырып 9. Біршама бөлшектерден құралатын жүйелерді модельдеу. Молекулалық динамиканың әдісі. Молекулааралық әсерлесуінің потенциалы. Сандық алгоритм. Шекті шарттар. Молекулалық динамикасының программасы. Макроскопиялық шамалардың өлшеуі. Тасымалдаудың қарапайым қасиеттері.
10.2 Тәжірибелік сабақтар тізімі және мазмұны
№ п/п
|
Тақырыптардың аталуы
|
Мазмұны
|
1
|
2
|
3
|
|
Классикалық механикада салыстырмалы қозғалыстарды модельдеу.
|
Гелиоцентрлік санақ жүйесінде Айдың орбитасын құрастыру. Жермен байланысты санақ жүйесінде Марстың орбитасын құрастыру.
|
|
1-ші ретті дифференттік теңдеулерді қолданатын, физикалық процестердің модельдері.
|
Қыздырылған денелердің салқындауын модельдеу. Эйлер алгоритмы. 4-ші ретті Рунге-Кутта әдісімен дифферентік теңдеулерді шешу.
|
|
Материялық нүктесінің динамикасы.
|
Үйкелісті ескеріп Жердің гравитациялық өрісінде қозғалыс.
|
|
Күн жүйесін модельдеу.
|
Планеталардың қозғалыс теңдеулері. Шеңбер бойымен қозғалыс. Эллипстік орбиталар. Астрономиялық бірліктер. Орбитаны сандық модельдеу. Жылдамдықтардың кеңістігі, Күн жүйесінің моделі.
|
|
Стационарлы электр және магнит өрістерді модельдеу.
|
Тыныштықтағы зарядтардың электр өрісі. Тұрақты токты ораманың магнит өрісі. Пуассон-Лаплас теңдеулерінің сандық шешімі.
|
|
Электр және магнит өрістерде электр зарядтардың қозғалысың модельдеу.
|
Орталық өрісте бөлшектердің шашырауы. Резерфорд тәжірибесі.
|
|
Тербеліс процестерді модельдеу.
|
Сызықты гармониялық оссцилятор. Өшетін тербелістер. Еріксіз тербелістер. Суперпозиция принципі. Электр тармақтардағы тербелістер.
|
|
Біршама бөлшектерден құралатын жүйелерді модельдеу. Молекулалық динамиканың әдісі.
|
Молекулааралық әсерлесуінің потенциалы. Сандық алгоритм. Шекті шарттар. Молекулалық динамикасының программасы. Макроскопиялық шамалардың өлшеуі. Тасымалдаудың қарапайым қасиеттері.
|
10.3 Зертханалық сабақтардың тізімі және мазмұны
№ п/п
|
Зертханалық жұмыстардың аталуы
|
Орындау мерзімі (апта)
|
1
|
2
|
3
|
|
Классикалық механикада салыстырмалы қозғалыстарды модельдеу.
|
1-2
|
|
1-ші ретті дифференттік теңдеулерді қолданатын, физикалық процестердің модельдері.
|
3-4
|
|
Материялық нүктесінің динамикасы.
|
5-6
|
|
Күн жүйесін модельдеу.
|
7-8
|
|
Стационарлы электр және магнит өрістерді модельдеу.
|
9-10
|
|
Электр және магнит өрістерде электр зарядтардың қозғалысың модельдеу.
|
11-12
|
|
Тербеліс процестерді модельдеу.
|
13
|
|
Біршама бөлшектерден құралатын жүйелерді модельдеу. Молекулалық динамиканың әдісі.
|
14-15
|
10.4 Студенттердің өздік жұмысының мазмұны
10.4.1 СӨЖ түрі
№ п/п
|
СӨЖ түрі
|
Есеп түрі
|
Бақылау түрі
|
Сағаттарда көлемі
|
|
Дәріс сабақтарына дайындалу
|
|
Сабаққа қатысу
|
15
|
|
Практикалық сабақтарына дайындалу, үй жұмысын орындау
|
Жұмыс дәптері
|
Сабаққа қатысу
|
15
|
|
Зертханалық сабақтарына дайындалу
|
Конспект
|
Зертханалық жұмыстарды тапсыру
|
15
|
|
Аудиториялық сабақтарына кірмеген материалды зерттеу
|
Конспект (және т.б.)
|
Коллоквиум (және т.б.)
|
15
|
|
Бақылау жұмыстарына дайындалу
|
|
МБ 1, МБ 2, коллоквиум (тестілеу және т.б.)
|
30
|
Барлығы
|
90
|
10.4.2 Студенттер өз бетімен игеруге берілетін тақырыптардың тізімі
№ п/п
|
Тақырыптардың аталуы
|
Мазмұны
|
Ұсынылатын әдебиет
|
1
|
2
|
3
|
4
|
1
|
MatLab пакетімен жұмыс істеудің негізгі амалдары.
|
Пайдалушының графикалық интерфейсі және қарапайым есептеулер. Есептеулер қорытындыларын бейнелеу. Алгебра және талдаудың типтік есептердің шешу қоса салынған құралдар.
|
[2,9]
|
2
|
Интерактивті тәртібінде жұмыстың қосымша мүмкіншіліктерді шолу.
|
М-тілінде цикл операторлары. Анимация. Сценарийлер және М-файлдар.
|
[2,9]
|
3
|
MatLab жүйесінің М-тілінде программалау.
|
MatLab пакетінің қоса салынған берілгендердің типтері. Функцияларды М-тілінде программалау. Пайдаланушы графикалық интерфейсін программалау.
|
[2,9]
|
11 Курстың саясаты
Талаптар жүйесі:
оқу процесіне белсенді қатысу;
тапсырмаларды уақытымен және толық орындау;
ішкі тәртіп ережелерін бұзбау;
сабаққа кешікпеу және сабақты босатпау.
босатылған сабақтарды оқытушымен белгілеген уақытта өтеу;
курстастарымен және оқытушылармен тілектес, іскер стильді ұстану.
Әрбір сабаққа дайындалу ұсынылған материалды толық оқу сияқты міндетті.
Студенттердің білімін тексеру тәртібі
Сіздердің дайындықтарыңыз бақылау жұмыстарымен, тест тапсырмаларымен, ауызша және жазбаша сұраулармен тексеріледі.
Курсты оқу барысында студенттердің білімін рейтингілік бағалау жүйесі қолданылады.
1. Семестрдің ортасы мен соңында 100 балдық шкала бойынша пәннің оқылған модулі бойынша студенттің ағымдағы үлгерім (АҮ) бағасы анықталады. АҮ бағасы – бұл келесі жинаған балдардың қосындысы:
1) дәрістік бақылау рейтингісі;
2) зертханалық сабақтар рейтингісі;
3) үй тапсырмасын орындау рейтингісі;
4) өздік жұмыс рейтингісі кіреді.
Дәрістік бақылау рейтингісіне дәріске қатысу және дәріс сабақтарының тапсырмаларын орындау кіреді.
Зертханалық сабақтар рейтингісі – бұл зертханалық сабақтарда зертханалық жұмыстарды орындау, қорғау.
Үй тапсырмасының рейтингісі – бұл үй тапсырмасын орындауды бағалау.
Өздік жұмыс рейтингісі – бұл өздік жұмыстарын орындауға және қорғауға қойылатын баға.
Барлық тапсырмалар белгіленген мерзімде орындалу қажет. Егер студент сабақ үстінде тәртіп ережесін бұзса, ол қатаң түрде жазаланылады, тіпті аудиториядан босатылады. Сабақты босатқан үшін келесідей айып салынады:
Сабақ себепсіз босатылса - 0 балл; әрбір өтелмеген сабақ үшін 0 балл; уақытында тапсырылмаған тапсырмаға төмен балл қойылады.
Егер де сіз қандайда бір себептермен бақылау шарасына қатыспасаңыз, онда сізге оқытушымен кеңесу кезінде бақылауды жазуға мүмкіндік беріледі, керісінше жағдайда 0 балл қойылады.
Рейтингілік балдар бақылау шараларының күнтізбелік графигінде көрсетілген.
2. Межелік бақылау да (МБ) 100 балдық шкала бойынша анықталады.
Студенттің пән бойынша (Р1 және Р2) рейтингтері АҮ және МБ бағаларының қорытындысы бойынша анықталады
Р1(2)=АҮ1(2)*0,7+МБ1(2)*0,3.
Егер студент МБ-дан өтпесе немесе МБ-дан 50 балдан төмен алса, рейтинг анықталмайды. Бұл жағдайда декан МБ тапсырудың жеке мерзімдерін белгілейді.
3. Пән бойынша студенттің рұқсат рейтингісінің (РР) бағасы семестр бойынша мынаған тең:
РР=(Р1+Р2)/2.
4. Студенттердің пән бойынша оқу жетістіктерінің деңгейі қорытынды рейтингісімен (Қ) анықталады. Қорытынды рейтинг салмақтық үлестерін ескерумен рұқсат рейтинг (РР) және қорытынды бақылау (ҚБ) бағаларының қосындысынан құралады
Қ=РР*0,6+ҚБ*0,4
Салмақтық үлестер жыл сайын университеттің ғылыми кеңесімен бекітіледі және ол РР үшін 0,6-дан кем, ал ҚБ үшін 0,4-тен кем болмау қажет.
Ескерту: АҮ – ағымдағы үлгерім; МБ – межелік бақылау; РР – рұқсат рейтингісі; СӨЖ – студенттің өздік жұмысы; СӨЖМ – студенттің оқытушымен бірге өздік жұмысы; ҚБ – қорытынды бақылау; Қ – қорытынды рейтинг.
Пән бойынша қорытынды рейтинг 1 кестеге сәйкес сандық, әріптік және дәстүрлік бағаға аударылып, «Студенттердің оқу жетістіктерінің журналы» мен «Рейтинг парағына» енгізіледі.
Кесте 1
Балл түріндегі қорытынды бағалау (Қ)
|
Балдардың сандық белгілері (С)
|
Әріптік жүйеде бағалау
|
Дәстүрлік жүйеде бағалау
|
Емтихан
|
Сынақ
|
95 - 100
|
4
|
A
|
Өте жақсы
|
Сынақ-талды
|
90 - 94
|
3,67
|
A-
|
85 - 89
|
3,33
|
B+
|
Жақсы
|
80 - 84
|
3,0
|
B
|
75 - 79
|
2,67
|
B-
|
70 - 74
|
2,33
|
C+
|
Қанағаттанарлық
|
65 – 69
|
2,0
|
C
|
60 – 64
|
1,67
|
C-
|
55 – 59
|
1,33
|
D+
|
50 – 54
|
1,0
|
D
|
0 - 49
|
0
|
F
|
Қанағаттанарлықсыз
|
Сынақ-талған жоқ
|
12 Әдебиеттер тізімі
Негізгі:
Гулд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике : В 2-х частях. Часть1 : Пер. с англ. – М. : Мир, 1990. – 349 с., ил.
Мартынов Н.Н. Введение в MATLAB 6. – М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2002-352 с.
Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MATLAB. – М.: Горячая линия – Телеком, 2003 – 592 с., ил.
Қосымша:
Матвеев А. Н. Атомная физика: Учеб. пособие для студентов вузов.-М.: Высш. шк., 1989.– 439 с. ISBN 5-06-000056-7
Матвеев А. Н. Молекулярная физика; Учеб. пособие для вузов.-М.: Высшая школа, 1981. – 400 с.
Матвеев А. Н. Оптика:Учеб. пособие для физ. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1985.– 351 с.
Матвеев А.Н., Механика и теория относительности.–М.: Высшая школа, 1986-360 с..
Матвеев А.Н., Электричество и магнетизм. – М.: Высшая школа, 1983.
Половко А.М., Бутусов П.Н. MATLAB для студента. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 320 с.
Достарыңызбен бөлісу: |