Рабочая учебная программа дисциплины «физика и биофизика» для специальности 060108 «Фармация»
| Вид материала | Рабочая учебная программа |
- Рабочая учебная программа дисциплины «Латинский язык и основы фармацевтической терминологии», 763.19kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «физическая культура» для специальности 060108, 440.44kb.
- Рабочая программа дисциплины дс. Ф. 03 Фармакогнозия Для специальности 060108 «Фармация», 663.79kb.
- Рабочая программа по фармацевтической химии фдпо и фзо специальность 060108 «фармация», 360.63kb.
- Рабочая программа по патологии (наименования дисциплины) для специальности 060108 Фармация, 1980.55kb.
- Отчет о самообследовании основной образовательной программы по специальности (направлению), 2332.97kb.
- Физика биологических систем, 39.45kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины «математика» по специальности: 060108 «фармация», 235.77kb.
- Рабочая программа учебной дисциплины для специальности: 060108 "Фармация" Факультет:, 911.36kb.
- Рабочая программа по дисциплине: история татарстана для специальности лечебное дело, 463.29kb.
Значение физики для биофизики, медицины и фармации. Биофизика, её связь с биологией, химией, физикой. Значение биофизики для медицины и фармации. Основные разделы физики.
Единицы измерения физических величин. Системы единиц СИ и СГС. Внесистемные единицы. Физические измерения. Абсолютная и относительная погрешность. Статистическая обработка результатов прямых и косвенных измерений. Основы метрологии.
Тема 2. Кинематика и динамика поступательного и вращательного движения.
Механическое движение. Тело отсчёта, система отсчёта. Поступательное движение. Кинематические характеристики движения материальной точки (траектория, путь, скорость, ускорение). Уравнения равномерного и равнопеременного движений материальной точки и их анализ. Графики пути и скорости этих движений.
Ускорение. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Полное ускорение материальной точки.
Твёрдое тело. Кинематические характеристики вращательного движения твёрдого тела.
Связь между векторами линейной и угловой скорости. Связь между векторами тангенциального и углового ускорений.
Уравнения равномерного и равнопеременного вращательного движения твердого тела.
Динамические характеристики материальной точки (масса, сила, импульс материальной точки, импульс силы). Единицы измерения динамических характеристик в системах СИ и СГС.
Законы Ньютона. Уравнение динамики поступательного движения.
Динамические характеристики вращательного движения твёрдого тела (момент инерции тела относительно оси вращения, момент силы, момент импульса тела относительно оси вращения). Единицы измерения динамических характеристик в системах СИ и СГС.
Основное уравнение динамики вращательного движения твёрдого тела. Физические основы центрифугирования.
Тема 3. Работа и энергия. Законы сохранения.
Механическая работа и энергия. Единицы измерения этих величин в системах СИ и СГС. Работа постоянной и переменной силы. Мощность и единицы её измерения.
Кинетическая энергия и работа при вращательном движении твёрдого тела. Момент импульса материальной точки. Момент импульса твёрдого тела.
Законы сохранения импульса и момента импульса замкнутой механической системы. Закон сохранения энергии. Применение законов сохранения механической энергии и импульса к задаче об упругих и неупругих центральных столкновениях.
Тема 4. Механические колебания.
Гармоническое колебательное движение. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний. Период собственных колебаний. Смещение, скорость и ускорение колеблющегося тела. Энергия колеблющегося тела.
Затухающие механические колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Резонанс. Автоколебания.
Сложение гармонических колебаний, направленных вдоль одной прямой. Векторная диаграмма сложения амплитуд. Сложное колебание и его гармонический спектр. Теорема Фурье.
Тема 5. Механические волны. Звук.
Механические волны. Уравнение плоской волны. Стоячие волны. Поток энергии волны. Вектор Умова.
Звуковые волны. Физические характеристики звуковой волны и физиологические характеристики восприятия звука. Связь между ними. Ультразвук. Источники ультразвука. Особенности взаимодействие ультразвука с веществом. Кавитация. Использование ультразвука в фармации и медицине.
Тема 6. Элементы гидродинамики.
Течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли и его следствия. Практическое использование всасывающего действия струи. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости. Вязкость. Формула Пуазейля. Зависимость вязкости жидкости от температуры. Ламинарное и турбулентное течения. Понятие о числе Рейнольдса. Поверхностное натяжение.
Тема 7. Основы молекулярно-кинетической теории.
Основные положения молекулярно-кинетической теории. Отличия молекулярной структуры и свойств газов, жидкостей и твёрдых тел.
Идеальный газ. Число Авогадро и Лошмидта. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Универсальная газовая постоянная, её физический смысл. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов (формула давления) и его следствия. Закон Дальтона.
Средняя кинетическая энергия движения молекулы газа. Распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла). Средняя квадратическая скорость молекул газа. Степени свободы молекул газа. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
Тема 8. Явления переноса. Вязкость.
Явления переноса. Диффузия, вязкость, теплопроводность. Коэффициенты переноса и их связь с величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества. Методы определения вязкости.
РАЗДЕЛ II. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
Тема 1. Электростатика.
Закон Кулона. Единицы измерения заряда в системах СИ и СГС. Напряжённость электрического поля. Вектор электростатической индукции. Теорема Остроградского-Гаусса, её применение для расчёта электрических полей.
Потенциал и его связь с напряжённостью электрического поля. Биоэлектрические потенциалы. Методы регистрации биопотенциалов.
Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость вещества.
Электрическая ёмкость проводников. Конденсаторы. Энергия заряженного конденсатора.
Тема 2. Постоянный электрический ток.
Электрический ток. Сила и плотность тока. Условия существования тока в цепи. Закон Ома. Использование мостовых схем для измерения сопротивлений. Ток в металлах. Ток в электролитах. Подвижность ионов. Электропроводность клеток и тканей.
Действие электрического тока на ткани организма. Гальванизация. Электрофорез лекарственных веществ.
Полупроводники. Носители тока в полупроводниках. Понятие о зонной теории. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость сопротивления полупроводников от температуры. Электронно-дырочный переход. Выпрямители. Физические основы работы транзисторов.
Тема 3. Электромагнетизм.
Индукция магнитного поля. Напряжённость магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчёта напряжённости магнитного поля кругового тока и бесконечно длинного проводника с током.
Закон Ампера. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
Явление электромагнитной индукции. Правило Ленца.
Энергия магнитного поля.
Тема 4. Переменный электрический ток.
Переменный ток. Цепи с активными элементами. Эффективное значение переменного тока.
Индуктивность в цепи переменного тока. Ёмкость в цепи переменного тока.
Полное сопротивление цепи переменного тока. Векторная диаграмма токов и напряжений. Обобщённый закон Ома. Резонанс напряжений.
Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.
Тема 5. Электромагнитные колебания и волны.
Электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение незатухающих электромагнитных колебаний. Затухающие электромагнитные колебания. Вынужденные электромагнитные колебания. Открытый колебательный круг. Уравнение электромагнитной волны. Понятие о теории Максвелла.
Тема 6. Электропроводность клеток и тканей.
Электропроводность на постоянном токе. Виды поляризации биологических объектов. Электропроводность тканей на переменном токе. Дисперсия диэлектрической проницаемости биологических объектов (области -, - и -дисперсии). Применение метода измерения электропроводности в биологии и медицине.
РАЗДЕЛ III. ОПТИКА И СПЕКТРОСКОПИЯ.
РАДИОАКТИВНОСТЬ И ДОЗИМЕТРИЯ
Тема 1. Интерференция и дифракция света.
Современные представления о природе света. Тонкие линзы. Оптическая сила линзы. Дефекты одиночных линз, их исправление. Недостатки оптической системы глаза и их исправление при помощи линз.
Волновая оптика. Интерференция света. Интерференция в тонких плёнках. Просветление оптики. Интерферометры и их применение.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решётка и её применение. Дифракционный спектр. Разрешающая способность оптических приборов. Критерий Рэлея.
Тема 2. Поляризация света и её применение.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера. Поляризация при двойном лучепреломлении. Призма Николя. Поляроиды. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса.
Оптическая активность веществ. Удельное вращение. Поляриметры и их применение для исследования оптически активных веществ.
Тема 3. Рассеяние света и аналитические инструменты, использующие рассеяние света.
Рассеяние света. Прохождение света через оптически однородную и неоднородную среду. Закон Релея. Ультрамикроскопия. Нефелометрия и турбидиметрия, их применение для исследования веществ.
Тема 4. Тепловое излучение и люминесценция. Применение люминесценции.
Тепловое излучение тел. Испускательная и поглощательная способность тел. Закон Кирхгофа. Абсолютно чёрное тело. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина. Гипотеза Планка о квантовом характере излучения света. Формула Планка.
Излучение солнца. Особенности ультрафиолетового излучения, его бактерицидное действие. Источники теплового излучения, применяемые для лечебных целей. Понятие о термографии. Инфракрасное излучение и его применение в медицине.
Люминесценция. Фотолюминесценция. Источники люминесцентных излучений. Фосфоресценция и флюоресценция. Правило Стокса. Закон Вавилова. Люминесцентный анализ и его применение в фармации и медицине.
Тема 5. Рефрактометрия. Колориметрия и другие методы оптической спектроскопии.
Рефрактометр и его применение в фармации. Тонкие линзы.
Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера и его применение в колориметрии. Фотоэлектроколориметрия.
Колебательная спектроскопия. Типы атомных колебаний. Получение ИК-спектров. Электронная спектроскопия. Аппаратура для электронной спектроскопии.
Тема 6. Радиоспектроскопия. ЯМР.
Понятие о радиоспектроскопии. Задачи, решаемые радиоспектроскопическими методами исследования вещества.
Основы явления ЯМР. Применение ЯМР в химии, фармации и медицине.
Причины тонкой структуры в спектрах ЯМР. Химический сдвиг, константа спин-спинового взаимодействия.
Тема 7. Рентгеновские лучи и их применение.
Рентгеновское излучение. Тормозное и характеристическое излучение. Взаимодействие рентгеновского излучения с веществом. Применение рентгеновского излучения в медицине.
Тема 8. Фотоэффект. Лазеры и их применение.
Фотоэффект и его виды (внешний, внутренний и вентильный). Работа выхода электронов из металла. Фотоэлементы и их применение.
Лазер. Индуцированное излучение. Инверсия заселённости уровней. Принцип работы гелий-неонового лазера. Применение лазеров.
Тема 9. Радиоактивность.
Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность препарата.
Распад ядер и другие ядерные реакции. ,– распад ядер, – излучение ядер. Термоядерные реакции.
Тема 10. Ионизирующие излучения и дозиметрический контроль.
Дозиметрия ионизирующих излучений. Экспозиционная и поглощённая доза излучения. Эквивалентная доза. Мощность дозы. Единицы измерения.
РАЗДЕЛ IV. ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
В БИОЛОГИЧЕСКИХ МЕМБРАНАХ
Тема 1. Строение и модели мембран.
Некоторые физические свойства мембран.
Биологические мембраны. Транспорт веществ через биологические мембраны. Перенос нейтральных атомов и молекул через мембраны. Перенос ионов через мембраны. Уравнение Нернста-Планка.
Тема 2. Биопотенциалы.
Потенциал покоя. Потенциал действия. Уравнение Гольдмана-Ходжкина-Катца.
РАЗДЕЛ V. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Эффективность биоэнергетических процессов. Организм как открытая термодинамическая система. Уравнение Пригожина. Сопряжённые процессы в организме. Принцип Кюри. Стационарное состояние биологических систем. Теорема Пригожина.
Модели развития эпидемий. Модель «хищник-жертва». Фармакокинетическая модель.
РАЗДЕЛ VI. ВВЕДЕНИЕ В НАНОТЕХНОЛОГИИ
Три основных направления нанотехнологий: (1) изготовление электронных схем, элементы которых состоят из нескольких атомов; (2) создание наномашин, то есть механизмов и роботов размером с молекулу; (3) непосредственная манипуляция атомами и молекулами при сборке объектов. Наномедицина и нанофармация.
Содержание практических разделов дисциплины
(семинарские занятия, практикумы, лабораторные работы)
Перечень лабораторных работ по механике и молекулярной физике
| | | № стр. метод.пособия |
| | № 1. Определение плотности твердого тела правильной геометрической формы при помощи штангенциркуля и микрометра (фронтально). | 11 |
| | № 2. Определение плотности твердого тела и жидкости при помощи пикнометра. | 13 |
| | № 3. Определение плотности жидкости ареометром. | 16 |
| | № 4. Изучение затухающего колебательного движения при помощи кимографа (фронтально). | 21 |
| | № 5. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Стокса (фронтально). | 24 |
| | № 6. Определение коэффициента вязкости жидкости при помощи капиллярного вискозиметра Оствальда. | 27 |
| | № 7. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва капель. | 31 |
| | № 8. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом отрыва кольца. | 34 |
| | № 9. Определение отношения теплоемкости газа методом Клемана и Дезорма. | 37 |
Перечень лабораторных работ по электричеству
| | | № стр. метод.пособия |
| | № 1. Простейшие электрические измерения. | 12 |
| | № 2. Измерение сопротивлений резисторов при помощи моста Уитстона. | 17 |
| | № 3. Определение диэлектрической проницаемости твердого диэлектрика. | 20 |
| | № 4. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. | 26 |
| | № 5. Изучение полупроводникового триода. | 32 |
Перечень лабораторных работ по оптике
| | | № стр. метод.пособия |
| | № 1. Определение процентного содержания сахара в растворе при помощи поляриметра. | 5 |
| | № 2. Определение концентрации окрашенных растворов по их оптической плотности при помощи фотоэлектроколориметра (ФЭК). | 11 |
| | № 3. Исследование зависимости показателя преломления растворов от их концентрации при помощи рефрактометра. | 16 |
| | № 4. Определение увеличения микроскопа. | 22 |
| | № 5. Градуировка фотоэлемента как люксметра. | 29 |
| | № 6. Изучение спектрофотометра СФ-16 (фронтально). | 35 |
Тематика практических (семинарских) занятий
Перечень примерной тематики рефератов
Программа самостоятельной познавательной деятельности студента
Текущий и итоговый контроль результатов изучения дисциплины
Учебно-методическое обеспечение дисциплины
Перечень рекомендуемой литературы
Основная литература
| № п/п | Автор, название Учебника, методички | Год изд. | Кол- во | Очн. отд. | Заоч. отд. |
| | Ремизов А.Н. Медицинская и биологическая физика. М.: Высшая школа. | 1987 | 490 | + | + |
| | Ремизов А.Н. Курс физики для медицинских институтов (в 2 томах). М.: Высшая школа. | 1976 | | + | + |
| | Ремизов А.Н. Курс физики, электроники и кибернетики для медицинских институтов. М.: Высшая школа. | 1982 | | | |
| | Ремизов А.Н. Сборник задач по медицинской и биологической физике. М.: Высшая школа. | 1987 1976 | 280 157 | + | + |
| | Грабовский В.И. Курс физики. М.: Высшая школа. | 1980 1974 | 160 150 | | |
| | Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики (в 3 томах). М.: Наука. | 1972 | 280 | + | + |
| | Ливенцев Н.М. Курс физики (в 2 томах). М.: Высшая школа. | 1978 | 350 | | + |
| | Вахрин М.И., Кетов И.В. и др. Методические указания к лабораторным работам по физике (механика, молекулярная физика). Пермь. | 1982 | 70 | + | + |
| | Вахрин М.И., Кетов И.В. и др. Методические указания к лабораторным работам по физике (электричество). Пермь. | 1982 | 120 | + | + |
| | Вахрин М.И., Кетов И.В. и др. Методические указания к лабораторным работам по физике (оптика). Пермь. | 1990 | 250 | + | + |
| | Вахрин М.И. Конспект лекций по курсу физики и биофизики (электричество и магнетизм). | 1999 | 50 | + | + |
| | Вахрин М.И. Конспект лекций по курсу физики и биофизики (механика и молекулярная физика). | 2000 | 50 | + | + |
| | Вахрин М.И. Конспект лекций по курсу физики и биофизики (оптика и спектроскопия). | 2000 | 50 | + | + |