CC BY
25
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ФИЗИКИ ПРИ ПОДГОТОВКЕ СПЕЦИАЛИСТОВ ПО
ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Насриддинов Д.К.
Соискатель, кафедра общенаучных дисциплин, институт пожарной безопасности МВД
Республики Узбекистан
Аннотация
В данной статье анализированы содержания предмета физики преподаваемые в институте пожарной безопасности МВД РУз и Академии государственной противопожарной службы МЧС России.
Ключевые слова: механика и молекулярная физика, электромагнетизм, оптика, атомная физика, ядерная физика
Key words: mechanics and molecular physics, electromagnetism, optics, atomic physics, nuclear physics
Известно, что содержание образования в целом постоянно будет менятся со временем с учетом требования производства и общества. С другой стороны и научные достижения также должны отразится в содержание образования в целом. Система образования, вооруженная последными достижениями науки и отвечаюшая требованиям производства и общества будет способна подготовке высококвалифицированных кадров.
В годы независимости в Республике Узбекистан была создана новая непрерывная система образования на основе Национальной программы подготовки кадров и Закона "Об образовании". В настоящее время согласно третьему этапу данной программы содержание образования в целом постепенно улучшается, чтобы обеспечить подготовки высококвалифицированных конкурентоспособных кадров. Данная задача относиться также и предмету физики. С этой целью исходя из современного требования подготовки высококвалифицированных кадров по пожарной безопасности является актуальной проблемой изучение и анализ содержания курса физики в институте пожарной безопасности (ИНЬ) МВД Республики Узбекистан.
В инстутуте общий объем курса физики составляет 180 часов, из них 72 часа лекционные, 68 часов практические и 40 часов лабораторные занятия. Следует отметить, что в ИНЬ срок обучения составляет 5 лет и обучение не делятся на этапы бакалавриата и магистратуры. Данный курс вкючает в себя следующие разделы: Механика и молекулярная физика, Электромагнетизм, Оптика а также Атомную и ядерную физику. Курс имеет следующее содержание: Механическое движение и его типы. Законы Ньютона. Силы в природе и их типы. Работа, энергия и мощность. Жидкости и газы. Механические колебания и волны. Молекулярно-кинетическая теория. Законы газов. Уравнение состояния идеального газа. Внутренная энергия. Законы термодинамики. Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Электростатическое поле. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Законы постоянного тока. Электропроводимость в различных средах. Основы магнетизма. Магнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Магнитние свойства вещества. Законы переменного тока. Электромагнитные колебания. Электромагнитные волны. Законы геометрической оптики. Волновая природа света. Дисперция света. Фотоэффект. Строение атома и ядра. Радиоактивность. Ядерные реакции.
По выщеприведенному содержанию проводятся практические занятия по следующим темам: Законы кинематики. Законы динамики. Сложение сил. Сила, энергия и мощность. Жидкости и газы. Механические колебания и волны. Количество вещества. Размеры атомов и молекул. Уравнение Менделеева-Клайперона. Внутренная
энергия. Законы термодинамики. Определение КПД тепловых двигателей. Уравнение теплового баланса. Плавление. Горение. Тепловое воздействие в твердых телах и жидкостях. Закон Кулона. Законы постоянного тока. Работа и мощность тока. Законы ДЖоулья-Ленца. Влияние магнитного поля на проводники с током и заряженные частицы. Магнитние свойства веществ. Энергия магнитного поля. Законы переменного тока. Период и ча стота электромагнитных колебаний. Электромагнитные волны. Законы геометрической оптики. Получение изображений с помощью линз. Волновая природа света. Фотоэффект. Красная граница фотоэффекта. Определение работу выхода электрона. Определение энергию связи электрона. Изучение ядерных реакций.
А лабораторные работы проводятся по следующим темам:
Изучение законов кинематики и динамики с использованием машины Атвуда. Определение момента инерции маховика. Определение скорости свободного падения с использованием математического маятника.
Изучение закона Архимеда. Изучение законов постоянного тока. Изучение законов Кирхгофа. Определение коэффициента трансформации трансформатора. Изучение явления электромагнитной индукции. Определение фокусного расстояния линз. Определение длину волн света с помощью дифракционной решетки.
Изучение содержания курса физики с содержаниями профильных институтов несомненно представляет огромное значение. С этой целью мы изучали содержание предмета физики Академии государственной противопожарной службы МЧС Российской Федерации. В данной Академии преподавание физики осуществляется кафедрами "Физика" и "Инженерная теплофизика и гидравлика" и содержание значительно шире чем в ИНЬ. Например, в факультетах "Пожарная безопасность" и "Техносферная безопастьность" учебная нагрузка составляет 360 часов [1, 17; 2, 14; 3, 19; 4, 12; 5, 14; 6, 11].
. Содержание курса сдедующее: Законы Ньютона и законы сохранения, принципы специальной теории относительности Эйнштейна, элементы общей теории относительности, элементы механики жидкостей, законы термодинамики, статистические распределения, процессы переноса в газах, уравнения состояния реального газа, элементы физики жидкого и твердого состояния вещества, физика поверхностных явлений, законы электростатики, природа магнитного поля и поведение веществ в магнитном поле, законы электромагнитной индукции, уравнения Максвелла, волновые процессы, геометрическая и волновая оптика, взаимодействие излучения с веществом, соотношение Гейзенберга, уравнение Шредингера и его решения для простейших систем, строение многоэлектронных атомов, квантовая статистика электронов в металлах и полупроводниках, физика контактных явлений, строение ядра, классификация элементарных частиц.
В магистратуре учебная нагрузка по физике составляет 144 часа[1, 20; 2, 18; 3, 21; 4, 16; 5, 19; 6, 20]. Курс имеет следующее содержание: Электрический заряд. Электростатическое поле. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение. Потенциал. Градиент потенциала. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Объемные и поверхностные связанные заряды. Вектор электрического смещения. Условия на границе двух диэлектриков. Понятие о свойствах сегнетоэлектриков. Равновесие зарядов на проводнике. Проводник во внешнем электрическом поле. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора. Объемная плотность энергии. Электрический ток. Уравнение непрерывности. Электродвижущая сила. Законы Ома. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа. Мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Магнитная индукция. Закон Ьио-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей. Магнитостатика в вакууме. Взаимодействие электрических токов. Закон Ампера. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Сила Лоренца. Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока и
его применения. Магнитостатика в веществе. Намагниченность магнетика. Напряженность магнитного поля. Условия на границе двух магнетиков. Магнитомеханические явления. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Закон Кюри. Гистерезис. Закон Кюри-Вейца. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Материальные уравнения, квазистационарные токи, принцип относительности в электродинамике.
В кафедре "Инженерная теплофизика и гидравлика" предмет физики преподается как дисциплины "Теплофизика", "Теплотехника", "Гидравлика" и "Гидрогазодинамика" [7, 41; 8, 40; 9, 29; 10, 30].
Дисциплины "Теплофизика" и "Теплотехника" состоят из разделов "Термодинамика", "Тепломассаобмен" и "Промыщленная теплотехника" для изучения которых отведены, соответственно, 30 и 36 часов на лекционные, 28 и 32 часов на практические, 14 и 18 часов на лабораторные занятия и 72 и 54 часов на самостоятельные работы. Содержание этих разделов следующее: Основные понятия и определения термодинамики. Смеси рабочих тел. Законы термодинамики. Термодинамические процессы. Термодинамика потоков. Термодинамический анализ циклов теплотехнических устройств. Фазовые переходы. Химическая термодинамика. Основные понятия и определения теории теплообмена. Закон Фурье. Дифференциальное уравнение теплопроводности. Стационарная теплопроводность. Теплопроводность при нестационарном режиме. Физические особенности процессов нагревания строительных конструкций при пожаре. Дифференциальные уравнения теплообмена. Основы теории подобия. Теплоотдача при вынужденном движении среды. Теплообмен при изменении агрегатного состояния. Законы теплового излучения. Особенности теплообмена излучением в поглощающей и излучающей среде. Основы массообмена. Тепломассообменные устройства. Топливо и основы горения.
По выщеприведенному содержанию проводятся практические занятия по следующим темам: Расчет параметров состояния газовой смеси. Изохорная и изобарная теплоемкости. Исследование характеристик термодинамического процесса. Расчет параметров и термодинамических процессов жидкостей и паров с помощью диаграмм и таблиц. Расчет скорости истечения и расхода газа. Расчет тепловых потоков в телах различной формы при стационарных тепловых условиях. Расчет температурных полей и теплового состояния тел при их нагревании в условиях пожара. Критериальные уравнения теплоотдачи. Границы применения этих уравнений и методика их использования. Определяющая температура и характерный размер. Расчет интенсивности теплоотдачи при вынужденном движении жидкостей и газов. Расчет теплоотдачи при свободной конвекции около тел различной формы. Расчет теплоотдачи при изменении агрегатного состояния. Расчет теплообмена излучением между серыми телами в прозрачной среде. Лучистый теплообмен между ограждением и находящейся внутри него высокотемпературной газовой средой. Интенсификация теплопередачи через плоскую, цилиндрическую и ребристую стенки. Расчет температуры теплоносителей на выходе из теплообменного аппарата с целью оценки соответствия технологическому регламенту и безопасным условиям работы.
А лабораторные работы проводятся по следующим темам: Исследование характеристик термодинамического процесса. Определение коэффициента теплопроводности строительных материалов. Определение коэффициента температуропроводности строительных материалов методом егулярного режима. Определение коэффициента теплоотдачи при вынужденном движении жидкости в горизонтальной трубе. Определение коэффициента теплоотдачи при свободной конвекции. Определение коэффициента излучения тел. Определение коэффициента теплопередачи.
Дисциплины "Гидравлика" и "Гидрогазодинамика" состоят из разделов "Гидростатика" и "Гидродинамика" для изчения которых отведены, соответственно, 22 и 16 часов на лекционные, 26 и 20 часов на практические, 20 часов на лабораторные занятия и 108 и 54 часов на самостоятельные работы. Содержание этих разделов следующее: Вводные сведения. Основные физические свойства жидкостей и газов. Силы, действующие в жидкостях. Гидростатическое давление и его свойства. Дифференциальное уравнение равновесия жидкости. Основное уравнение гидростатики. Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления. Основы кинематики. Уравнение неразрывности. Дифференциальное уравнение движения жидкости (модель идеальной
жидкости). Движение реальных жидкостей. Общее уравнение энергии. Уравнение Ьернулли для элементарной струйки и потока реальной жидкости. Практическое применение уравнений Ьернулли в гидравлике. Режимы движения жидкости. Элементы теории размерностей и подобия. Гидравлические сопротивления. График Никурадзе. Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Расчет газопроводов при
малых и больших перепадах давления. Истечение жидкостей через отверстия и насадки. Гидравлические струи. Опорожнение резервуаров. Гидравлический удар в трубопроводах.
По выщеприведенному содержанию проводятся практические занятия по следующим темам: Основные физические свойства жидкостей и газов. Гидростатическое давление и его свойства. Основное уравнение гидростатики. Давление жидкости на плоские и криволинейные стенки. Центр давления. Уравнение Ьернулли для элементарной струйки и потока идеальной жидкости. Уравнение Ьернулли для потока реальной жидкости. Режимы движения жидкости. Гидравлический расчет трубопроводов и рукавных систем. Истечение жидкостей через отверстия и насадки. Гидравлические струи. Гидравлический удар в трубопроводах. Лабораторные работы проводятся по следующим темам: Поверка пружинного манометра. Диаграмма уравнения Ьернулли. Исследование режимов движения жидкости. Потери напора по длине в круглой трубе. Исследование истечения жидкости из отверстий и насадков при постоянном напоре. Сила воздействия свободной незатопленной струи на преграду. Исследование повышения давления в трубе при гидравлическом ударе.
Отметим, что в институте пожарной безопасности (ИПЬ) МВД Республики Узбекистан дисциплина "Гидравлика" также преподается в объеме 70 часов (включая лекционные, практические и лабораторные занятия) и её содержание близко содержанию в Академии.
Из выщеизложенного анализа следует, что для подготовки высококвалифицированных специалистов по пожарной безопасности необходимо расширить и качественно улучшить содержание курса физики в ИПЬ МВД РУз. Необходимо включить те отсутствующие темы, которые способствуют расширению и укреплению знаний и кругозора у будущих специалистов. Для этого необходимо также подготовить материальную базу со использованием новых педагогических и компьютерных технологий, что являются хорошей базой для повышения эффективности усвоения физики. Аналогичные проблемы при преподавании физики, включая и психологические стороны, широко были исследованы В.И. Слуевым [11, 176; 12, 145; 13, 19].
Литература
1. Рабочая программа дисциплины «Основы электродинамики» направление подготовки «20.04.01 Техносферная безопасность». Академия ГПС МЧС России, 2014. -24с.
2. Рабочая программа дисциплины «Физика» направление подготовки «09.03.02 Информационные системы и технологии». Академия ГПС МЧС России, 2014. -28с.
3. Рабочая программа дисциплины «Основы электродинамики» направление подготовки «20.05.01 Пожарная безопасность». Академия ГПС МЧС России, 2014. -27с.
4. Рабочая программа дисциплины «Основы электродинамики» направление подготовки «280104 Пожарная безопасность». Академия ГПС МЧС России, 2014. -26с.
5. Рабочая программа дисциплины «Основы электродинамики» направление подготовки « 40.05.03 Судебная экспертиза». Академия ГПС МЧС России, 2014.
6. Рабочая программа дисциплины «Основы электродинамики» направление подготовки «20.03.01 Техносферная безопасность». Академия ГПС МЧС России, 2014.
7. Теплофизика: Рабочая программа. Направление подготовки 20.03.01 -«Техносферная безопасность». /Сост. А.В. Смагин. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014.-42с.
8. Теплотехника: Рабочая программа. Направление подготовки 20.05.01 -«Пожарная безопасность». /Сост. С.В. Пузач и др. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014.-44с.
9. Гидравлика: Рабочая программа. Направление подготовки 20.05.01- «Пожарная безопасность». /Сост. Е.Н. Болдырев. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014.-39с.
10. Гидрогазодинамика: Рабочая программа. Направление подготовки 20.03.01 -«Техносферная безопасность». /Сост. Е.Н. Болдырев. - М.: Академия ГПС МЧС России, 2014.-35с.
11. Слуев В.И Роль курса Физики в формировании восприятия опасности // Тезисы доклада научно-практической конференции "Безопасность городов". -М: ВНИИ ГОЧС, 1997. -С.176
12. Слуев В.И. О воспитательной и информационной роли курса физики МИПБ МВД РФ // Сборник трудов Московского Государственного открытого педагогического университета, вып. № 40, 1998. -С. 145-151.
13. Слуев В.И. Пожары, катастрофы и безопасность людей в задачах по физике. Учебное пособие. -М.: МИПБ МВД РФ, 1998. -С.212
