Реализация практических заданий по разделам естествознания
Пермский государственный технический университет
Кафедра «Динамика и прочность машин»
Е.В. Кузнецова
СПЕЦИАЛЬНЫЕ РАЗДЕЛЫ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
Утверждено Редакционно-издательским советом
университета в качестве учебно-методического пособия
Издательство
Пермского государственного технического университета
Учебное издание
Кузнецова Елена Владимировна
Специальные разделы естествознания
Учебно-методическое пособие
Редактор и корректор И.Н. Жеганина
Лицензия Л Р № 020370
Подписано в печать 30.11.2006.
Формат 60х90/16. Усл. печ. л. 5,0. Тираж 50. Уч.-изд. Л. 6,25. Заказ 185/2006
Издательство
Пермского государственного технического университета
Адрес: 614990, Пермь, Комсомольский пр.,29, к.113
Тел. (342)2198-033, 2198-211
УДК 50
К 26
Рецензенты: профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой «Информатика и искусственный интеллект» (Пермский государственный педагогический университет) Л.Н. Ясницкий;
кандидат физико-математических наук, профессор кафедры «Динамика и прочность машин» А.А. Лежнева (Пермский государственный технический университет).
Кузнецова Е.В.
К26 Специальные разделы естествознания: учебно-методическое пособие / Е.В. Кузнецова. – Пермь: Издательство Перм. гос. техн. ун-та, 2006. – 88 с.
ISBN 5-88151-574-9
Приведены общие сведения, понятия, определения, характеристики и формулы, а также законы, необходимые для решения задач по программе «Специальные разделы естествознания» специальности «Динамика и прочность машин». Даны методические указания к проведению лабораторных работ. Теоретические положения по оценке точности экспериментальных данных проиллюстрированы примерами.
|
|
|
ISBN 5-88151-574-9 Ó ГОУ ВПО «Пермский государственный технический университет», 2006
ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время необходимы новые подходы и методики преподавания разделов естествознания в технических высших учебных заведениях. Особенно актуальными становятся эти вопросы в условиях вариативности школьного образования. Чем больше различия в школьных программах, тем сложнее оптимизировать программу по разделам естествознания. Многие учебники для вузов под названием «Концепции современного естествознания» разных авторов в основном рекомендованы для гуманитарных специальностей.
В Пермском государственном техническом университете (ПГТУ) отдельные разделы естествознания (математика, физика, химия и т.д.) разработаны в соответствии с государственными требованиями к минимуму содержания и уровню подготовки выпускников по направлениям подготовки дипломированных специалистов (651500 – Прикладная механика, 071100 – Динамика и прочность машин (ДПМ)). Все разделы обычно преподаются конкретизированно, без обобщений, что затрудняет понимание основных концепций, определений и понятий современного естествознания. Поэтому для лучшего освоения предметов естествознания необходимо вводить дополнительные дисциплины, дополняющие учебные программы, обобщающие известные характеристики и предметы, а также восполняющие некоторые пробелы до вузовского образования.
|
|
|
В учебный план I курса по специальности «Динамика и прочность машин» ПГТУ несколько лет назад была введена новая дисциплина «Специальные разделы естествознания» из цикла «Региональный компонент (по выбору)». В связи с этим разработана лекционная программа, а также ряд практических и лабораторных работ, с учетом многолетнего опыта оценки образовательного уровня студентов, а также рекомендаций преподавателей кафедры ДПМ.
Апробирование программы выявило недостатки и пробелы представления предметов естествознания в школах. Например, при изучении истории развития естествознания, основных этапов и естественно-научных открытий далеко не все студенты имели представления по этим вопросам. На практических занятиях при решении задач с использованием основных законов физики, механики, химии и т.д. студенты испытывали затруднения или вообще не знали некоторые понятия, например, не изучали колебательные процессы. Такие пробелы знаний у студентов, изучающих динамику и прочность машин и механизмов, не допустимы.
|
|
|
Динамика и прочность машин – исследовательская специальность, в которой реализована идея объединения университетского образования по принципу сочетания фундаментального физико-математического образования с практической инженерной подготовкой. Студенты с первых курсов занимаются научно-исследовательской работой, проходят практику на машиностроительных предприятиях и в академических институтах. Наши выпускники – это высококвалифицированные специалисты в области технических наук, с применением теоретических, численных и экспериментальных методов исследования надежности и безопасности машин, конструкций, приборов и различных механизмов современной техники.
На кафедре ДПМ существует достаточно большая лабораторная база для проведения экспериментальных исследований различного рода: механических и физических свойств материала, напряженно-деформированного состояния детали, динамических характеристик системы, а также исследование феномена упругости, пластичности и ползучести. При этом предполагается, что студент должен уметь обрабатывать экспериментальные данные, оформлять лабораторные работы, иметь представление о погрешностях измерений и т.д. К сожалению, как показывает практика, такие знания у студентов отсутствуют, по всей видимости, из-за недостатка или отсутствия лабораторных практикумов по предметам естествознания в школах.
|
|
|
Специалист по ДПМ должен исследовать надежность, ресурс и безопасность машин, конструкций и приборов, создавать и развивать аналитические и численные методы расчета новой техники и технологии из современных конструкционных материалов. При этом необходимо изучение методов математического моделирования реальных процессов и навыки применения вычислительной техники в инженерных расчетах, что невозможно без определенных навыков использования ЭВМ. Такие навыки у многих студентов отсутствуют, что объясняется недостатком современной компьютерной техники и программного обеспечения в школах. Эти и другие проблемы можно решать путем дополнения учебных программ в высших технических учреждениях. При этом необходимо учитывать специфику того или иного образования, особенности специальности, а также общий образовательный уровень студентов.
В данной работе приведены общие сведения, понятия, определения, характеристики и законы по программе «Специальные разделы естествознания» специальности «Динамика и прочность машин». Представлены теоретические положения по оценке точности экспериментальных данных, которые иллюстрируются примерами. Для лучшего усвоения теоретического материала студентам предлагается выполнить ряд практических и лабораторных работ
РЕАЛИЗАЦИЯ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАДАНИЙ ПО РАЗДЕЛАМ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ
При решении задач необходимо установить, какие законы и закономерности лежат в основе рассматриваемой задачи. Затем, воспользовавшись формулами, найти решение задач в общем виде. После чего подставить численные значения данных величин в одной и той же системе единиц. Соотношения между единицами СИ и единицами других систем приведены в приложении. В некоторых случаях нет необходимости все данные выражать в одной и той же системе. Например, если в формуле какая-либо величина в одной и той же системе входит множителем в числитель и знаменатель, то безразлично в каких единицах измерения выражать эту величину, необходимо только, чтобы единицы были одинаковы.
При вычислениях следует обращать внимание на точность окончательного результата, которая должна соответствовать точности исходных величин. Завышение точности в расчетах приведет только к лишнему загромождению математических операций.
В окончательном ответе после численного значения следует писать наименование единицы. Правильность полученного ответа в определенной степени можно проверить в результате анализа размерности найденной величины.
Темы разделов для решения задач:
· Нерелятивистское движение.
· Гравитационное взаимодействие.
· Законы сохранения.
· Тепловые процессы.
· Электромагнитные явления.
· Колебательные и волновые процессы.
· Релятивистское движение.
· Корпускулярно-волновые свойства.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 18; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!