Pracownia fizyczna 1 cz.2

Znajomość wybranych działów fizyki (mechanika, ciepło i fizyka cząsteczkowa, elektryczność i magnetyzm, optyka oraz elementy fizyki współczesnej) na poziomie szkoły średniej rozszerzonym o treści przyswojone podczas odbytej części kursu fizyki (konieczne zaliczenia zajęć).

Wiedza i praktyczne umiejętności z zakresu matematyki niezbędne do zrozumienia ilościowych modeli zjawisk fizycznych a także opracowywania danych pomiarowych (metody algebry, analizy matematycznej i statystyki na poziomie obejmowanym przeprowadzonymi zajęciami na danym kierunku studiów - konieczne zaliczenia).

Zaliczenie zajęć Pracownia fizyczna 1 cz.1 (0800-PRFIZ1-1)

przedmiot obowiązkowy

Godziny realizowane z udziałem nauczycieli ( 30 godz.):

- udział w laboratorium – 30 h

Czas poświęcony na pracę indywidualną studenta ( 90 godz.):

- przygotowanie do laboratorium – 5 h

- pisanie prac, projektów– 40 h

- czytanie literatury– 20 h

- przygotowanie do sprawdzianów– 25 h

Łącznie: 120 godz. (4 ECTS)

W1 - posiadanie wiedzy niezbędnej do opisu oraz modelowania prostych zjawisk fizycznych i obiektów technicznych (fizyka, fizyka techniczna: K_W01)

W2 - rozumienie podstawowych praw mechaniki punktu materialnego i bryły sztywnej, termodynamiki, optyki geometrycznej i falowej oraz fotometrii, elektryczności i magnetyzmu (fizyka: K_W02, fizyka techniczna: K_W02)

W3 - rozumienie znaczenia doświadczeń fizycznych w badaniach naukowych; świadomość zasad działania i ograniczeń technicznych przyrządów i urządzeń (fizyka: K_W02, fizyka techniczna: K_W03)

W4 – opanowanie i fachowe wykorzystywanie jednostek i metod analizy niepewności pomiarowych (fizyka: K_W03, fizyka techniczna: K_W01)

W5 – poznanie samodzielnie wybranego oprogramowania do analizy i opracowania danych (fizyka techniczna: K_W07)

W6 - świadomość podstawowych zasad ergonomii oraz bezpieczeństwa i higieny pracy (fizyka: K_W08, fizyka techniczna: K_W10)

W7 – świadoma ochrona praw autorskich i własności intelektualnej (fizyka: K_W09, fizyka techniczna: K_W11)

U1 - umiejętne wykonywanie pomiarów podstawowych wielkości fizycznych i opracowywania wyników; świadome stosowanie przybliżeń (fizyka: K_U02, fizyka techniczna: K_U02)

U2 - prawidłowa samodzielna organizacja i wykonanie procedury eksperymentu fizycznego i prezentacja ich wyników (fizyka: K_U02,03,04; fizyka techniczna: K_U03,04)

U3 – przemyślany dobór informacji z literatury fachowej i popularno-naukowej, Internetu do wyjaśnień budowy przyrządów przebiegu pomiarów i ich wyników (fizyka: K_U05, fizyka techniczna: K_U03)

U4 – wykorzystanie samodzielnie wybranego oprogramowania umożliwiającego analizę danych i prezentację wyników (fizyka: K_U04, fizyka techniczna: K_U06)

U5 – samodzielność w pracy oraz rzetelna i efektywna współpraca (fizyka: K_U10, fizyka techniczna: K_U13,14)

K1 – prawidłowa ocena ograniczeń wiedzy (własnej i ogólnej) i rozumienie potrzeby dalszego kształcenia i rozwoju nauki (fizyka, fizyka techniczna: K_K01)

K2 – właściwe ustalanie priorytetów służących realizacji zadań (fizyka: K_K05, fizyka techniczna K_K06

K3 – rzetelność w prowadzeniu obserwacji i pomiarów, opracowywaniu i przedstawianiu wyników (fizyka: K_K03, fizyka techniczna K_K05

Metody dydaktyczne poszukujące:

- doświadczeń

- klasyczna metoda problemowa

- laboratoryjna

-obserwacji

- doświadczeń
- klasyczna metoda problemowa
- laboratoryjna
- obserwacji

Głównym zadaniem uczestników jest wykonanie określonej liczby ćwiczeń laboratoryjnych obejmujących tematyką mechanikę, ciepło i fizykę cząsteczkową, elektryczność i magnetyzm (z elementami elektroniki) oraz optykę. Ćwiczenia wykonywane są samodzielnie przez każdego z uczestników. Do wyznaczonego na dany dzień ćwiczenia studenci przygotowują się w oparciu o literaturę zaleconą w udostępnionym opisie oraz inne samodzielnie wybrane źródła. W trakcie zajęć uczestnicy przeprowadzają pomiary, a po nich przygotowują w domu sprawozdanie zawierające: wyjaśnienie pojęć i podstaw fizycznych istotnych w ćwiczeniu, opis metody pomiarowej, wyniki pomiarów z podaniem ich niepewności i wnioski.

Zajęcia są kontynuacją aktywności w ramach Pracowni fizycznej 1 cz.1 na nieco wyższym poziomie złożoności problemów oraz w szerszym zakresie zagadnień.

Kurs obejmuje 30h zajęć laboratoryjnych odbywanych w I Pracowni Fizycznej IF UMK. Rozpoczynają się spotkaniem organizacyjnym, po którym ustalony zostaje harmonogram zajęć i przydział ćwiczeń. W czasie kolejnych spotkań zadaniem uczestników jest wykonanie 8 ćwiczeń obejmujących tematyką mechanikę, ciepło i fizykę cząsteczkową, elektryczność i magnetyzm (z elementami elektroniki) oraz optykę. Szczegółowy wykaz wraz z instrukcjami jest dostępny w kursie 1.PF na platformie Moodle (moodle.umk.pl).

Do przydzielonego na dane spotkanie ćwiczenia studenci przygotowują się samodzielnie w oparciu o udostępniony opis, zalecaną literaturę i inne wybrane przez siebie źródła. Na początku zajęć opiekunowie ćwiczeń sprawdzają każdorazowo przygotowanie merytoryczne uczestników w krótkim kolokwium wejściowym. Negatywna ocena z kolokwium uniemożliwia przystąpienie do wykonania ćwiczenia do momentu jej poprawy (miejsce i termin powtórnego sprawdzianu ustalane jest z opiekunem) - wykonanie ćwiczenia następuje wtedy w jednym z 2 końcowych spotkań cyklu zajęć.

Po przeprowadzeniu pomiarów studenci sporządzają indywidualnie sprawozdanie z wykonanego doświadczenia. Prawidłowo przygotowane opracowanie powinno zawierać następujące elementy:

- wprowadzenie (przedstawienie celu ćwiczenia, krótki opis badanego zjawiska i/lub mierzonej wielkości fizycznej i wyjaśnienie zastosowanej metody pomiarowej),

- prezentację rezultatów pomiarów i niezbędnych obliczeń z uwzględnieniem niepewności;

- wnioski, w tym: porównanie wyników doświadczeń np. z dostępnymi danymi literaturowymi, lub/i ich interpretacja (np. identyfikacja materiałów, potwierdzenie oczekiwanych zależności pomiędzy wielkościami), ocena zastosowanej metody pomiarowej;

- dodatek przedstawiający szczegóły analizy niepewności pomiarowych (tj. węzłowe etapy zastosowanych procedur obliczeniowych).

Sprawozdania składane są w terminie do następnych zajęć (w większości przypadków - 1 tygodnia) w postaci elektronicznej (plik PDF) w celu wydruku w Pracowni (do przeglądu i oceny przez prowadzących) i wprowadzenia do antyplagiatowej bazy materiałów. Niedostarczenie sprawozdania w terminie może być potraktowane tak samo jak nieprzygotowanie do zajęć - uniemożliwić przystąpienie do wykonywania ćwiczenia przydzielonego w danym dniu i oznacza konieczność odrobienia go w jednym z 2 terminów końcowych cyklu.

Opiekunowie dokonują przeglądu i oceny sprawozdań w terminie 1 tygodnia (ewentualnie do następnych zajęć). W przypadkach poważnych braków lub błędów opracowania są zwracane Uczestnikom do poprawy ze wskazaniem elementów które wymagają uzupełnienia lub korekty. Termin na przygotowanie poprawy jest ustalany z opiekunem, nie powinien on jednak przekraczać 2 tygodni)

Pojedyncze spotkanie w Pracowni trwa 3 h lekcyjne, dwa ostatnie przeznaczone są na odrabianie ćwiczeń których nie wykonano według harmonogramu z powodu nieobecności lub nieprzygotowania do zajęć.

Literatura podstawowa:

1. H. Szydłowski, "Pracownia fizyczna", wyd. IX, PWN, Warszawa 1997 (lub inne wydanie)

2. H. Szydłowski, "Pracownia fizyczna wspomagana komputerem", wyd. X, PWN, Warszawa 2003

3. T. Dryński, "Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki", wyd. VI, PWN, Warszawa 1977 (lub inne wydanie)

4. A. Bielski, R. Ciuryło, "Podstawy metod opracowania pomiarów", wyd. II, Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 2001

5. B. Ziętek, "Opracowanie wyników pomiaru", Wydawnictwo Naukowe UMK, Toruń 1997

6. J.R. Taylor, "Wstęp do analizy błędu pomiarowego", PWN, Warszawa 1999

Literatura uzupełniająca:

1. D. Halliday, R. Resnick, J. Walker, "Podstawy fizyki", t. 1-5, PWN, Warszawa 2007

2. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 1, Mechanika i akustyka", PWN, Warszawa 1980

3. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 2, Ciepło i fizyka cząsteczkowa", PWN, Warszawa 1976

4. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 3, Elektryczność i magnetyzm", PWN, Warszawa 1980

5. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 4, Optyka", PWN, Warszawa 1983

6. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 5, Fizyka atomu", PWN, Warszawa 1976

7. S. Szczeniowski, "Fizyka doświadczalna. Cz. 6, Fizyka jądra i cząstek elementarnych", PWN, Warszawa 1974

8. C. Kittel, W.D. Knight, M.A. Ruderman, "Mechanika", PWN, Warszawa 1975

9. E.M. Purcell, "Elektryczność i magnetyzm", PWN, Warszawa 1971

10. F.C. Crawford, "Fale", PWN, Warszawa 1975

11. E.H. Wichmann, "Fizyka kwantowa", PWN, Warszawa 1975

12. F. Reif, "Fizyka statystyczna", PWN, Warszawa 1975

13. J. Domański, "Domowe zadania doświadczalne z fizyki", Prószyński i S-ka, Warszawa 1999J. Domański, J. Turło, "Nieobliczeniowe zadania z fizyki", Prószyński i S-ka, Warszawa 1997

Warunkiem zaliczenia zajęć jest terminowe zaliczenie 8 ćwiczeń: pomyślnych wyników kolokwiów wejściowych oraz uzyskanie pozytywnych ocen wszystkich 8 sprawozdań. Oceny poszczególnych elementów ustalane są w skali punktowej.

Sprawdziany (kolokwia) wstępne mogą być ocenione jako:

- niezaliczone (przystąpienie do wykonania ćwiczenia w bieżącym terminie jest wtedy niemożliwe),

- zaliczone - opiekunowie oceniają wtedy poziom przygotowania w skali od 0 (wystarczający) do 50 (wzorowy).

Sprawozdania są oceniane w skali punktowej od 0 do 150 z podziałem związanym ze stopniem istotności elementów:

- część wprowadzająca - maksymalnie 50 pkt.,

- prezentacja wyników (w tym niepewności) - maksymalnie 60 pkt.,

- wnioski - maksymalnie 40 pkt.

Niezależnie od punktacji po przeglądzie oryginalnej wersji sprawozdania, w razie stwierdzenia braku wymaganych treści lub poważnych błędów merytorycznych, opiekunowie mogą zwrócić materiał do korekty. W tych przypadkach maksymalna ocena obniżana jest o 30 pkt. (t.j. maksymalnie 120 pkt. za wzorowe, ale poprawiane opracowanie). Ocena końcowa sprawozdania niższa niż 70 pkt. jest podstawą do niezaliczenia ćwiczenia, czego konsekwencją jest konieczność powtórzenia - wykonania go (w całości) w jednym z 2 końcowych terminów cyklu zajęć (w określonych okolicznościach może zostać przydzielone inne, zastępcze ćwiczenie).

Ocena końcowa z zajęć Pracowni w standardowej skali ustalana jest na podstawie sumy punktów uzyskanych za kolokwia i sprawozdania według schematu (maksymalna punktacja 1600 pkt.):

Ocena Punktacja

5 powyżej 1500

4.5 od 1300 do 1500

4 od 1100 do 1299

3.5 od 900 do 1099

3 od 750 do 899

2 poniżej 750 (zajęcia niezaliczone)

Odniesienia do efektów uczenia się:

- kolokwia wstępne: W1, W2, W3, W4, W6, U3, K1

- sprawozdania: W4, W5, U1, U2, U4, U5, K1, K2, K3

-