Элементар бөлшектер физикасындағы компьютерлік үлгілеу

Сипаттама: Компьютерлік модельдеу көмегімен физикалық құбылыстарды зерттеу қазіргі физиканың маңызды саласы болып табылады. Бұл әдіс студенттерге компьютерлік ортада виртуалды түрде қайта құру арқылы қарапайым бөлшектерден бастап галактикаларға дейінгі сан алуан құбылыстарды талдауға және болжауға мүмкіндік береді. Компьютерлік модельдеуді пайдалана отырып, оқушылар бөлшектердің үдеткіштерінде болатын реакцияларды зерттеп, элементар бөлшектердің қасиеттерін анықтай алады.

Кредиттер саны: 6

Пререквизиты:

• Математика 1

Пәннің еңбек сыйымдылығы:

Компонент: Таңдау бойынша компонент

Цикл: Базалық пәндер

Мақсат

• Ядролық физиканың негізгі заңдарынан модельдер құру. Элементар бөлшектердің қозғалысы мен күйін математикалық модельдеу. Кванттық механиканың математикалық және компьютерлік сипаттамасы.

Міндет

• 1. Математикалық модель құру 2. Шешу әдісін таңдау 3. Бағдарламалық қамтамасыз етуді әзірлеу және қолдану 4. Компьютерлік зерттеу немесе есептеу эксперименті 5. Есептеу экспериментінің нәтижелерін өңдеу және талдау

Оқыту нәтижесі: білу және түсіну

• - модельдеу саласындағы негізгі білім; - физикалық процестерді компьютерлік модельдеуді білу; - математикалық модельдеудің негізгі критерийлері және олардың көмегімен табиғи-физикалық табиғат объектілерінің математикалық модельдерін құру.

Оқыту нәтижесі: білім мен ұғымды қолдану

• математикалық әдістер мен компьютерлік бағдарламалар көмегімен нақты есептерді шешуге және талдауға арналған математикалық модельдеу саласында қолданылады

Оқыту нәтижесі: талқылай білуді қалыптастыру

• - зерттелетін процесс немесе құбылыс туралы түсініктерді қалыптастыру; - заманауи ғылыми көзқарасты қалыптастыру және олардың кәсіби қолданбалы дайындығын жетілдіру. - студенттердің ғылыми ойлауын дамыту.

Оқыту нәтижесі: коммуникативтік қабілеттіліктер

• - топта жұмыс істей білу, өз көзқарасын дұрыс қорғай білу, жаңа шешімдер ұсына білу; - өндірістік және технологиялық процестерге заманауи математикалық және компьютерлік модельдерді талдау және жобалау бойынша жобалық қызметке дайындық.

Оқыту нәтижесі: Оқу дағдылары немесе сабаққа қабілеттілігі

• - ғылыми-техникалық есептерді математикалық модельдеу критерийлерін таңдай білу, процестерді математикалық теңдеулермен сипаттау; - процестің математикалық моделін сауатты құру, сандық әдістерді таңдау, оны дискретизациялау әдістерін таңдау және ДК көмегімен сандық есептеу алгоритмін құру дағдыларына ие болу; - компьютерлік модель құру, сандық модельдеу нәтижелерін талдау; - күнделікті кәсіби қызметке қажетті жаңа білімдерді алу және магистратурада үздіксіз білім алу; - кәсіби және жеке өсуге ұмтылу.

Оқыту әдістері

1. лекциялар мен онлайн дәрістер, слайдтар мен басқа мультимедиялық құралдарды пайдалана отырып зертханалық сабақтар.

Білім алушының білімін бағалау

Оқытушы ағымдағы бақылау жұмыстарының барлық түрлерін жүргізеді және академиялық кезеңде екі рет білім алушылардың ағымдағы үлгеріміне тиісті баға береді. Ағымдағы бақылау нәтижелері бойынша 1 және 2 рейтинг қалыптастырылады. Білім алушының оқу жетістіктері 100 балдық шкала бойынша бағаланады, Р1 және Р2 қорытынды бағасы ағымдағы үлгерім бағасынан орташа арифметикалық ретінде шығарылады. Академиялық кезеңде білім алушының жұмысын бағалауды пән бойынша тапсырмаларды тапсыру кестесіне сәйкес оқытушы жүзеге асырады. Бақылау жүйесі жазбаша және ауызша, топтық және жеке формаларды біріктіре алады.

Жұмыс түрлері бойынша оқыту нәтижелерін бағалау саясаты

Бағалау нысаны

Пән бойынша білім алушының білімін қорытынды бағалау 100 баллдық жүйе бойынша жүзеге асырылады және:

• Емтиханда алынған нәтиженің 40%;
• Ағымдағы үлгерімнің 60% - ы.

Қорытынды бағаны есептеу формуласы:

 

мұндағы, Р1, Р2-тиісінше бірінші, екінші рейтингті бағалаудың сандық эквиваленттері;

Э - емтихандағы бағаның сандық баламасы.

Қортынды әріптік бағасы және оның балдық сандық эквиваленті:

Төрт балдық жүйе бойынша цифрлық баламаға сәйкес келетін білім алушылардың оқу жетістіктерін бағалаудың әріптік жүйесі:

Дәріс сабақтарының тақырыптары

• Модельдер және модельдеу туралы түсінік
• Молекулалық физика есептері бойынша компьютерлік модельдеу
• Кулон өрісіндегі зарядталған бөлшектердің қозғалысы
• Магниттік өрістегі зарядталған бөлшектердің қозғалысы
• Қозғалыстағы протонның біртекті магнит өрісіндегі электронның орбитасының тербелісі
• Айқастырылған өрістердегі зарядталған бөлшектің қозғалысы
• Көлденең электр өрісіндегі зарядталған бөлшектердің релятивистік қозғалысы
• Параметрлік тербеліс (параметрон)
• Спектрлік талдау
• Тесіктегі микробөлшектердің дифракциясы
• Атомның кванттық механикалық моделі
• Фотон құбылысы және ынталандырылған жарық жаңғырығы

Негізгі әдебиет

• Бешенков С.А. , Ракитина Е.А. Моделирование и формализация. Методическое пособие. – М.: Лаборатория Базовых знаний, 2002. – 336с.
• Введение в математическое моделирование: Учебное пособие / Под ред. П.В.Трусова. – Логос, 2004. - 440с.
• Годунов С.К., В.С. Рябенький. Введение в теорию разностных схем. – М.: Физматгиз, 1962. – 340с.
• Гульд Х., Тобочник Я. Компьютерное моделирование в физике. Ч. I. - М.: Мир, 1990. –350с.
• Маликов Р.Ф. Практикум по компьютерному моделированию физических явлений и объектов. – Уфа: БашГПУ, 2004. – 236 с.
• Сулин, М. Курс физики с примерами решения задач. Часть III. Оптика. Основы атомной физики и квантовой механики. Физика атомного ядра и элементарных частиц: Учебное пособие / М. Сулин. - СПб.: Лань, 2015. - 336 c.
• Проскурякова, Е.А. Физика элементарных частиц: Учебное пособие / Е.А. Проскурякова. - СПб.: Лань, 2016. - 104 c.

Қосымша әдебиеттер

• Рау, В.Г. Основы теоретической физики. Физика атомного ядра и элементарных частиц. / В.Г. Рау. - М.: Высшая школа, 2005. - 141 c.
• Сарычева, Л.И. Введение в физику микромира: Физика частиц и ядер / Л.И. Сарычева. - М.: КД Либроком, 2012. - 224 c.
• Кузнецов, С.И. Физика: оптика. элементы атомной и ядерной физики. элементарные частицы.: Учебное пособие для вузов / С.И. Кузнецов. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 301 c.