Дисциплина Физика Методические указания

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

 

Вятский

Государственный университет

 

Кафедра физики

 

Ф И З И К А

 

Методические указания

и контрольные задания для студентов

заочной формы обучения

 

Дисциплина “Физика”

Для инженрно-технических специальностей

 

 

К и р о в 2008

УДК 537.876.23 Ф 50  

Рабочая программа курса физики

Для инженерно-технических специальностей

Заочных отделений и вузов

 

Введение

 

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Физика как культура моделирования. Размерность физических величин. Системы единиц. Основные единицы физических величин в СИ.

 

 

Физические основы классической механики

 

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Представления о свойствах пространства и времени, лежащие в основе классической (ньютоновской) механики. Элементы кинематики материальной точки. Скорость и ускорение точки как производные радиуса-вектора по времени. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны траектории. Поступательное движение твердого тела. Движение материальной точки по окружности. Кинематика твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными величинами.

Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Законы динамики материальной точки и системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон его движения. Закон сохранения импульса.

Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа переменной силы. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Понятие о градиенте скалярной функции координат. Поле центральных сил. Потенциальная энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Диссипация энергии. Закон сохранения и превращения энергии как проявление неуничтожимости материи и ее движения. Применение законов сохранения к столкновению упругих и неупругих тел.

Момент импульса частицы. Момент силы. Уравнение моментов. Движение в центральном поле. Закон Кеплера. Момент импульса системы частиц. Момент силы относительно оси. Момент импульса тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции тела относительно оси. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

Общие свойства жидкостей и газов. Уравнение равновесия и движение жидкости. Гидростатика несжимаемой жидкости. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

Инерциальные системы отсчета и принцип относительности. Преобразования Галилея. Инварианты преобразований.

 

 

Элементы специальной (частной) теории относительности

Постулаты специальной теории относительности. Преобразования Лоренца. Понятие одновременности. Относительность длин и промежутков времени. Интервал…  

Основы статистической физики и термодинамики

  Динамические и статистические закономерности в физике. Статистический и… Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения. Барометрическая…

Электростатика

  Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные… Проводники в электрическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике.…

Постоянный электрический ток

 

Разрядка конденсатора. Проводники и изоляторы. Условия существования тока. Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной и интегральной формах. Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Закон Ома для участка с гальваническим элементом. Правила Кирхгофа. Электрический ток в сплошной среде.

 

Электромагнетизм

  Магнитное взаимодействие движущихся электрических зарядов. Магнитное поле.… Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея). Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции и его вывод из…

Колебательное движение

  Понятие о колебательных процессах. Единый подход к колебаниям различной… Амплитуда, частота, фаза гармонических колебаний. Сложение скалярных и векторных колебаний. Векторные диаграммы.

Волновое движение

Механизм образования волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Плоская синусоидальная волна. Бегущие и стоячие волны. Фазовая скорость,… Плоские электромагнитные волны. Поляризация волн. Энергетические соотношения.…  

Волновая оптика

Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Оптическая…  

Квантовая природа излучения

Тепловое излучение. Черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения…  

Элементы атомной физики квантовой механики

Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенностей как проявление… Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Фермионы и…  

Элементы квантовой статистики и физики твердого тела

Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний. Понятие о квантовой системе Бозе-Эйнштейна. Фотонный и фононный газы. Распределение… Энергетические зоны в кристаллах. Распределение электронов по энергетическим…  

Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц

Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав ядра. Нуклоны. Взаимодействие нуклонов, понятие о свойствах и природе… Иерархия взаимодействий. О единых теориях материи. Физическая картина мира как…  

Общие методические указания

Учебная работа студентов-заочников по изучению физики складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, решения задач, выполнения контрольных и лабораторных работ, сдачи зачетов и экзаменов.

 

I. Указания к самостоятельной работе по учебным пособиям

2. Выбрав какое-либо учебное пособие в качестве основного для определенной части курса, придерживаться данного пособия при изучении всей части или,… 3. При чтении учебного пособия составлять конспект, в котором записывать… 4. Самостоятельную работу по изучению физики подвергать систематическому контролю. Для этого после изучения очередного…

II. Указания к выполнению контрольных работ

2. Каждую контрольную работу выполнять отдельно в обычной школьной тетради, на обложке которой привести сведения о себе (Ф.И.О., шифр, домашний… 3. Каждую задачу начинать на новой странице. Условие задачи переписать… 4. Дать чертеж, поясняющий содержание задачи (в тех случаях, когда это возможно); выполнить его аккуратно, c помощью…

III. Порядок зачета контрольных работ

2. Защита проводится во время сессии в специально отведенное время или в течение семестра по расписанию. 3. К защите допускаются работы, в основном выполненные верно и не требующие… 4. Если в рецензии отмечены недостатки, которые требуют устранения, сделаны замечания, студент должен внимательно…

Библиографический список

Основная литература

 

1. Трофимова Т.И. Курс физики. – 7-е изд., стер. -М.: Высшая школа, 2001, 2002, 2003. -542 с.

2. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. -2-е изд. –М.: Высшая школа, 2000,2001. -717 с.

3.Савельев И.В. Курс физики. –М.: Наука, 1989. – Т. 1-3.

4. Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс физики. – М.: Наука, 1974. Т. 1-3.

5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по курсу физики. - М.: Высшая школа, 1996. – 303 с.

6. Чертов А.Г., Воробъев А.А. Задачник по физике. - М.: Высшая школа, 1988.

7. Трофимова Т. И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. -2-е изд. М.: Высшая школа, 2001. -591 с.

 

Дополнительная литература

1. Трофимова Т.И. Физика. 400 основных законов и формул: Справ. – М.: Высшая школа, 1993.- 46 с.

2 Геворкян Р.Г. Курс физики: Учебное пособие. –М.: Высшая школа, 1979. -656 с. 3. Калашников С.Г. Электричество. - М.: Наука, 1977-1980.- Т.1-4.

3. Сивухин Д.Б. Общий курс физики. - М.: Наука, 1977-1986. - Т.1-5.

4. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. - М.: Высшая школа, 1976-1986.

5. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. - М.: Высшая школа,1981.

6. Матвеев А.Н. Электродинамика. - М.: Высшая школа, 1980.

7. Чертов А.Г. Единицы физических единиц. –М.: Высшая школа, 1977.

ТАБЛИЦЫ

Некоторых физических величин

  Основные физические постоянные (округленные значения)   …  

Некоторые астрономические величины

  Таблица 3

Плотность твердых тел

  Таблица 4

Плотность жидкостей

  Таблица 5 Плотность газов (при нормальных условиях)

Коэффициент поверхностного натяжения жидкостей

 

Жидкость	Коэффициент, мН/м	Жидкость	Коэффициент, мН/м
Вода		Ртуть
Мыльная вода		Спирт

 

Таблица 7

Эффективный диаметр молекулы

  Таблица 8

Диэлектрическая проницаемость

 

Вещество	Проницаемость	Вещество	Проницаемость
Вода		Парафин	2,0
Масло трансформаторное	2,2	Кислород	7,0

 

Таблица 9

Удельное сопротивление металлов

  Таблица 10

Энергия ионизации

    Таблица 11

Относительные атомные массы (округленные значения) А

И порядковые номера Z некоторых элементов

  Таблица 13

Работа выхода электронов

    Таблица 14

Внесистемные единицы, допущенные к применению в учебном

  Величина Единица Наименование Обозна- чение Соотношение с единицей СИ …    

Контрольная работа № 1

102. В течение времени t скорость тела задается уравнением вида V = A + Bt + Ct2 (0 £ t £ t). Определить среднюю скорость за промежуток… 103. Зависимость пройденного телом пути от времени задается уравнением s = A - Bt + Ct2 + Dt3 (A = 6 м, В = 3 м/с, С = 2 м/с2, D = 1 м/с3 ). Определить для тела в интервале…

Контрольная работа № 2

202. Сколько атомов содержится в ртути: 1) количеством вещества n = 0,2 моль; 2) массой m = 1 г? 203. Вода при температуре t = 4°С занимает объем V = 1 см3. Определить… 204. Найти молярную массу M и массу m одной молекулы поваренной соли.

Контрольная работа № 3

301. Бесконечно длинный провод с током I = 100 А изогнут так, как это показано на рис. 1. Определить магнитную индукцию В в точке О. Радиус дуги R =… 302. Магнитный момент рm тонкого проводящего кольца pm = 5 А×м2.… 303. По двум скрещенным под прямым углом бесконечно длинным проводам текут токи I и 2I (I = 100 А). Определить…

Контрольная работа № 4

402. Черное тело имеет температуру Т1 = 500 К. Какова будет температура Т2 тела, если в результате нагревания поток излучения увеличится в n = 5… 403. Температура абсолютно черного тела Т = 2 кК. Определить длину волны lm,… 404. Определить температуру Т и энергетическую светимость (излуча-тельность) Rе абсолютно черного тела, если максимум…