Предисловие
Изучение дисциплины «Физика» занимает важное место в подготовке специалистов в соответствии с требованиями, отраженными в государственных образовательных стандартах для указанных специальностей. Особенность дисциплины состоит в ее фундаментальном характере и поэтому ее целью является не только сообщение студентам определенной суммы конкретных сведений, но и формирования у них физического мировоззрения с развитием соответствующего способа мышления.
В условиях интенсивного научно-технического прогресса от дипломированных специалистов требуется высокий уровень естественнонаучного образования, поэтому максимальное внимание должно быть уделено изучению в высших учебных заведениях любого профиля дисциплин, составляющих фундамент современного учения об окружающем мире.
В этом смысле физика занимает особое положение. Именно на ее основе развиваются все направления техники. В недрах физики появились многие основополагающие идеи современной химии и биологии. На стыке физики и математики родилась кибернетика. Достижения физики последних десятилетий стимулировали появление новой науки - синергетики. Изучение физики расширяет кругозор, развивает критический подход к анализу явлений в живой и неживой природе.
Постоянное оперирование моделями при изучении физики вырабатывает способность к абстрактному мышлению, выделению в том или ином явлении главного, а широкое применение математического аппарата приучает к строгому научному методу. Современный специалист любого профиля встречается в своей практике с большим числом разнообразных приборов, моделей и методов исследования. Понять принципы и работу большинства из них невозможно без подготовки по общей физике.
Цель пособия – оказать методическую помощь студентам в подготовке к коллоквиуму, защите лабораторных работ и экзамену, а также в процессе выполнению индивидуальных заданий (контрольных работ) по дисциплине «Физика».
Руководство по изучению дисциплины
Цели, задачи и содержание дисциплины.
Дисциплина «Физика» занимает важное место в подготовке специалистов для указанных специальностей. Особенность дисциплины состоит в ее фундаментальном характере и поэтому ее целью является не только сообщение студентам определенной суммы конкретных знаний, но и формирования у них физического мировоззрения, как способа мышления.
На изучение всего курса отводится 200 часов трудоемкости, включая самостоятельную работу студента. Учебный процесс осуществляется в течение двух семестров первого курса.
СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Разделы дисциплины | Аудиторные занятия, ч | Самостоятельная работа, ч | Всего, ч | |||
Лекции | практ. занятия | лабор. занятия | итого | |||
1 семестр + 2 семестр | ||||||
1. Физические основы механики | 8 | - | 14 | 22 | 12 | 34 |
1.1. Кинематика материальной точки | 2 | - | 2 | 4 | 3 | 7 |
1.2. Динамика материальной точки | 2 | - | 4 | 6 | 3 | 9 |
1.3. Динамика вращательного движения | 2 | - | 4 | 6 | 3 | 9 |
1.4. Механика жидкостей и газов | 2 |
| 4 | 6 | 3 | 9 |
2. Колебания и волны | 6 | - | 5 | 11 | 12 | 23 |
2.1. Основные характеристики и закономерности колебаний | 4 | - | 2 | 6 | 6 | 12 |
2.2. Основные характеристики и закономерности волновых процессов | 2 | - | 3 | 5 | 6 | 11 |
3. Молекулярная физика и термодинамика | 19 | - | 14 | 33 | 16 | 49 |
3.1. Молекулярно-кинетическая теория газов | 4 | - | 3 | 7 | 4 | 11 |
3.2. Статистика газов | 4 | - | 3 | 7 | 4 | 11 |
3.3. Основы термодинамики | 6 |
| 4 | 10 | 4 | 14 |
3.4. Реальные газы, жидкости и твердые тела | 5 |
| 4 | 9 | 4 | 13 |
4. Электричество и магнетизм | 10 | - | 12 | 22 | 14 | 36 |
4.1. Электростатика | 3 | - | 2 | 5 | 3 | 8 |
4.2. Постоянный электрический ток | 2 |
| 4 | 6 | 3 | 9 |
4.3. Электрический ток в различных средах | 1 |
| 2 | 3 | 3 | 6 |
4.4. Электромагнитные явления | 2 |
| 2 | 4 | 3 | 7 |
4.5. Электромагнитная индукция и переменный ток | 2 |
| 2 | 4 | 2 | 6 |
5. Оптика | 7 | - | 8 | 15 | 12 | 27 |
5.1. Геометрическая оптика и фотометрия. | 1 | - | 2 | 3 | 4 | 7 |
5.2. Волновая оптика | 4 | - | 4 | 8 | 4 | 12 |
5.3. Квантовая природа света и фотоэффект | 2 |
| 2 | 4 | 4 | 8 |
6. Атомная и ядерная физика | 3 | - | - | 3 | 8 | 11 |
6.1. Атомы и их спектры. | 1 | - | - | 1 | 4 | 5 |
6.2. Строение ядра и ядерные реакции. | 2 | - | - | 2 | 4 | 6 |
Индивидуальные задания (КР) |
|
|
|
| 20 | 20 |
Всего по дисциплине | 53 |
| 53 | 106 | 94 | 200 |
- Кафедра физики
- Содержание
- Предисловие
- Методические рекомендации по изучению дисциплины
- Перечень
- 2. Краткий курс лекций
- 1.2. Кинематика материальной точки
- Лекция № 2
- 2.1. Первый закон Ньютона. Инерция, сила. Инерциальные системы отсчета.
- 2.2. Второй закон Ньютона. Масса.
- 2.3. Третий закон Ньютона.
- 2.4. Импульс. Закон сохранения импульса.
- 2.5. Силы в природе.
- 2.6. Реактивное движение. Уравнение движения тела переменной массы.
- 2.7. Работа и мощность
- 2.8. Энергия. Закон сохранения энергии
- Лекция № 3
- 3.1. Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движение тела. Центр масс.
- 3.2. Момент силы.
- 3.3. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси, его момент инерции и кинетическая энергия.
- 3.4. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Второй закон динамики для вращательного движения.
- Лекция № 4
- 4.1. Описание движения жидкости и газа. Вязкость жидкостей и газов.
- 4.2. Уравнение неразрывности.
- 4.3. Уравнение Бернулли и выводы из него
- Лекция №5
- 5.1. Гармонические колебания.
- 5.2. Сложение гармонических колебаний.
- 5.3. Сложение перпендикулярных колебаний.
- 5.4. Дифференциальное уравнение колебаний.
- 5.5. Энергетические соотношения в колебательных процессах.
- 5.6. Колебания математического и физического маятников
- 5.7. Уравнение вынужденных колебаний. Резонанс
- Лекция №6
- 6.1.Волны в упругих средах и их виды. Фронт волны, плоские и сферические волны.
- 6.2. Энергия волны
- 6.3. Упругие волны в твердом теле
- Лекция №7
- 7.1. Основные положения мкт.
- Агрегатные состояния вещества
- 7.2. Опытные законы идеального газа
- Закон Авогадро
- 7.3. Уравнение состояния идеального газа
- 7.4. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.
- 7.5. Закон Максвелла для распределения молекул по скоростям.
- 7.6. Барометрическая формула. Распределение Больцмана
- Лекция №8
- 8.2. Столкновения молекул и явления переноса в идеальном газе
- 8.3. Среднее число столкновений и среднее время свободного пробега молекул
- 8.4.Средняя длина свободного пробега молекул
- 8.5. Диффузия в газах
- 8.6. Вязкость газов
- 8.7. Теплопроводность газов
- 8.8. Осмос. Осмотическое давление
- Лекция №9
- 9.1.Распределение энергии по степеням свободы молекул
- 9.2. Внутренняя энергия
- 9.3. Работа газа при его расширении
- 9.4. Первое начало термодинамики
- 9.5. Теплоемкость. Уравнение Майера
- 9.6. Адиабатный процесс
- 9.7. Политропический процесс
- 9.8. Принцип действия тепловой машины. Цикл Карно и его кпд.
- 9.9. Энтропия. Физический смысл энтропии. Энтропия и вероятность.
- 9.10. Второе начало термодинамики и его статистический смысл.
- Лекция №10
- 10.1. Реальные газы, уравнение Ван-дер-Ваальса.
- Уравнение Ван-дер-Ваальса неплохо качественно описывает поведение газа при сжижении, но непригодно к процессу затвердевания.
- 10.2.Основные характеристики и закономерности агрегатных состояний и фазовых переходов.
- Фазовые переходы второго рода. Жидкий гелий. Сверхтекучесть
- 10.3. Поверхностное натяжение жидкости. Давление Лапласа.
- 10.4. Капиллярные явления
- 10.5. Твёрдые тела
- Дефекты в кристаллах
- Тепловые свойства кристаллов
- Жидкие кристаллы
- Лекция №11
- 11.1. Электрические свойства тел. Электрический заряд. Закон сохранения заряда
- 11.2. Закон Кулона
- 11.3. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Силовые линии поля.
- 11.4. Электрический диполь
- 11.5. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса
- 11.6. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов.
- 11.6. Потенциал. Разность потенциалов. Потенциал точечного заряда, диполя, сферы.
- 11.7. Связь между напряженностью электрического поля и потенциалом
- 11.8. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков.
- 11.9. Теорема Остроградского-Гаусса для поля в диэлектрике. Связь векторов - смещения, - напряженности и - поляризованности
- 11.10. Проводники в электростатическом поле
- 11.11. Проводник во внешнем электростатическом поле. Электрическая емкость
- 11.12. Энергия заряженного проводника, системы проводников и конденсатора
- Лекция №12
- 12.1. Электрический ток. Сила и плотность тока.
- 12.2. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение
- 12.3. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников.
- 12.4. Закон Ома для неоднородного участка цепи
- 12.5. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока.
- 12.6. Правила Кирхгофа
- Лекция №13
- 13.1. Классическая теория электропроводности металлов
- 13.2. Термоэлектронная эмиссия. Электрический ток в вакууме.
- 13.3. Электрический ток в газах. Виды газового разряда.
- Самостоятельный газовый разряд и его типы
- Лекция №14
- 14.1. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Вектор магнитной индукции.
- 14.2. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового токов.
- 14.3. Циркуляция вектора магнитной индукции. Поле соленоида и тороида
- 14.4. Магнитный поток. Теорема Гаусса
- 14.5. Работа перемещения проводника и рамки с током в магнитном поле
- 14.6. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца
- 14.7. Магнитное поле в веществе. Намагниченность и напряженность магнитного поля.
- 14.8. Закон полного тока для магнитного поля в веществе
- 14.9. Виды магнетиков
- Лекция 15
- 15.1. Явление электромагнитной индукции.
- 15.2. Явление самоиндукции
- 15.3. Энергия магнитного поля
- 15.4. Электромагнитная теория Максвелла.
- 1) Первое уравнение Максвелла
- 2) Ток смешения. Второе уравнение Максвелла
- 3)Третье и четвертое уравнения Максвелла
- 4)Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме
- 15.5. Переменный ток
- Лекция № 16
- 16.1. Основные законы геометрической оптики. Полное внутренне отражение света.
- 16.2. Отражение и преломление света на сферической поверхности. Линзы.
- 16.3. Основные фотометрические величины и их единицы
- 17.1.Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей.
- 17.2. Способы получения интерференционных картин.
- 17.3. Интерференция в тонких пленках.
- 17.4. Просветление оптики
- 17.5. Дифракция света и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Бреггов
- 17.6. Дифракция Френеля от простейших преград.
- 17.7. Дифракция в параллельных лучах (дифракция Фраунгофера)
- 17.8. Дифракция на пространственных решетках. Формула Вульфа-Бреггов.
- 17.9. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет.
- 17.10. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера.
- 17.11.Поляризация при двойном лучепреломлении.
- 17.12. Вращение плоскости поляризации.
- 17.13. Дисперсия света. Поглощение (абсорбция) света.
- Лекция №18
- 18.1. Квантовая природа излучения. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана и Вина.
- 18.2.Виды фотоэлектрического эффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
- 18.3. Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона.
- Лекция №19
- 19.2.Линейчатый спектр атома водорода.
- 19.3. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца.
- Лекция №20
- 20.1.Атомное ядро.
- 20.2.Ядерные силы.
- 20.3.Энергия связи ядер. Дефект массы.
- 20.4.Реакции деления ядер.
- 2.5.Термоядерный синтез.
- 20.6.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.
- План-график самостоятельной работы
- План-график проведения лабораторно-практических занятий
- Перечень вопросов для подготовки к коллоквиуму Механика
- Формулы
- Определения
- Вопросы к экзамену
- Правила и образец оформления лабораторной работы