Демонстрационная версия рабочей программы по курсу Физика

Демонстрационная версия рабочей программы по курсу

ФИЗИКА

Выписка из учебного плана:

Учебный план

Специальность: (013400) ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕ (очное обучение)

Всего ч.	Лекции	Лабор.	Практ.	СРС	Нагрузка по семестрам в ч/нед.	Зачет сем.	Экз сем.
200	42	33	30	95	3	3	1	2

2.Составитель: доцент

3.Требования государственного образовательного стандарта

Требования стандарта к минимуму требований к содержанию курса физические основы механики, электричество и магнетизм, физика колеба ний и волн, квантовая физика, молекулярная физика и термодинамика.

Специалист должен иметь представление о:

1.1. происхождении и эволюции Вселенной;

1.2. физических методах исследований;

1.3. современных достижениях физики, физических принципах работы современных ­­

технических устройств.

Специалист должен знать и уметь использовать:

1.4. кинематику и законы динамики материальной точки, твердого тела, жидкостей и ­ газов, законы

сохране­ния, основы релятивистской механики;

1.5. кинематику гармонических колебаний, интерферен­цию и дифракцию волн;

1.6. молекулярно -кинетическую теорию, функции распределения частиц по скоростям

и координатам, законы термодинамики, свойства га­зов, жидкостей и кристаллов;

1.7. постоянные и переменные поля в вакууме и вещес­­­тве, теорию Максвелла, свойства

и распределение электромагнитных волн.

1.8. состояния частиц в квантовой механике, дуализм волн и частиц, соотношение

неопределенностей, электронное строение атомов, молекул и твердых тел, строение

ядра атома.

4. Принципы и цели курса.

Обучение курсу “ Физика” основывается на следующих принципах дидактики:

а) научности и систематичности,

б) единства конкретного и абстрактного,

в) сознательности и творческой активности обучаемых.

Цели представлены для студентов-природопользователей в двух аспектах: обще­-

интеллектуальном и предметном. По общеинтеллектуальным целям - иметь представле­­ние:

2.1.а) о современных достижениях и развитии физики,

б) о моделировании, реальном и мысленном экспериментах,

в) о физических принципах работы приборов, устройств, применяемых по данной

­ специальности.

По предметным целям - знать:

2.2. а) понятийный аппарат, терминологию физики в объеме программы,

б) фундаментальные и частные законы физики в объеме­ программы,

в) современную физическую картину мира.

- уметь:

2.3.а) использовать законы физики для объяснения механизмов природных и техноген­-

ных явлений и процессов,

б) читать, переводить и использовать графическую, табличную информации,

в) проводить прямые и косвенные измерения физических величин, грамотно обра-­

батывать полученные результаты.

Контролирующие материалы.

Вопросы для экзамена по физике

Физические основы механики

Модели в механике. Система отсчета. Геометрические и кинематические характерис­тики движения. Условия дви­-

жения тела по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Второй закон Ньютона. Уравнение движения. Понятие массы и силы. Виды сил в механике: силы трения, сила упругости, сила тяжести. Закон всемирного тяготе­ния. Вес тела. Невесомость. Напряженность по­ля тяготения. Работа в поле тяготения. Потенциал поля тяготения. Физика приливов на Земле. I и II космическая скорость. Закон сохранения импульса. Центр масс и закон его движе­ния. Уравнение движения тела переменной массы. Удар абсолютно упругих и неупругих тел. Твердое тело - система материальных точек. Момент инерции. Момент силы. Момент импульса. Уравнение моментов. Свободные оси. Понятие о гироскопе. Гироскопический эффект. Принцип работы ги­­рокомпаса. Прецессия земной оси в простран­стве. Зависимость силы тяжести и веса тела от географической широты. Изменение силы тяжести с вы­­сотой и внутри Земли. Аномалии силы тяжести. Изостасия. Гравитационные методы изучения геологичес­кого строения Земли. Де­формация твердого тела. Закон Гука для растяжения, сдвига, кручения. Энергия упругой деформации. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли для идеальной жидкости и его следствия. Реальная жидкость. Вязкость. Ламинарное и турбулентное течения. Движение тела в жидкости и в газе. Неинерциальная система от­счета. Силы инерции. Земля как неинерциальная система отсчета. Сила Кориолиса и ее роль на Земле. Механи­чес­­кая энергия и работа. Закон сохранения энергии. Понятие потенциальной ямы и барьера. Преобразования Галилея. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Основной закон реля­тивистской динамики материальной точки. Закон взаимосвязи массы и энергии.

Электричество и магнетизм

Электрическое поле неподвижных зарядов в вакууме и в веществе. Векторы напря­жен­ности и смещения. Теорема Гаусса для электрического поля в вакууме и в веществе. Циркуляция вектора напряженности электрического поля. Потенциал электрического поля. Электрическая емкость уединенного проводника. Энергия электрического поля. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Сторонние силы. ЭДС. За­кон Ома в дифференциальной форме. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Правила Кирхгофа. Электрический разряд в газах и их виды. Плазма и ее свойства. Атмосферное электричество Земли. Явление элект­ромагнитной индукции. Закон Фарадея. Вращение рамки в магнитном поле. Токи Фуко. Магнитное поле в вакууме и в веществе. Закон Ампера. Индукция и напряженность магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа и его приме­нение. Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме и в веществе. Теорема о полном токе. Магнитное поле движущегося заряда. Действие электрического и магнитного полей на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитное поле Земли. Магнитосфера. Солнечный ветер. Магнитные бури. Радиа­ционные пояса. Типы магнетиков и их при­ро­да. Энергия магнитного поля. Основные положения теории Максвелла. Уравнения Максвелла в интегральной фор­ме. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Электромагнитное поле. Электромагнитная волна и ее свойства. Вектор Пойнтинга.

Физика колебания и волн

Колебание и его причины. Гармоническое колебание, его уравнение и характеристи­ки. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Сло­жение взаимноперпендикулярных колебаний. Дифферен­циальное уравнение свободных затухающих колебаний и его решение. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Резонанс. Пе­ременный ток. Резонанс напряжений и токов. Мощность переменного тока. Упругие волны. Уравнение бегущей волны. Волновое уравнение. Фазовая и группо­вая скорость. Интерференция волн. Стоячие волны. Звуковые волны и ее характеристики. Эффект Допплера в акустике. Инфразвук. Ультразвук. Землетрясение. Эпицентр. Виды сейсмических волн и их распространение. Принцип работы сейсмографа.

Квантовая физика

Тепловое излучение. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело и его излучение. Закон Стефана-Больцмана. Закон Вина. Фор­мулы Рэлея-Джинса и Планка. Понятие кванта энергии. Виды фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Применение фотоэффекта. Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и ее статистический смысл. Общее уравнение Шредингера. Движение свободной частицы. Частица в по­тенциаль­ной яме. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект. Линейный гармони­чес­кий осциллятор. Общие сведения о квантовых статистиках. Функция распределения Ферми-Дирака, Бозе-Эйнштей­на. Вырождение частиц. Вырожденный электронный газ в металлах. Уровни энергии и энергетические зоны. Энер­гия Ферми. Электропроводность твер­дых тел на основе зонных представлений. Контактная разность потен­циалов. Тер­моэлектрические явления и их применение. Атом водорода в квантовой механике. Спектр атома водорода. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Рентгеновские спектры. Молекулярные спектры. Спон­танное и вынужденное излучения. Лазеры. Атомное ядро и его характеристики. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерные силы. Модели ядра атома. Радиоактивное излучение. Закон радиоактивного распада. Правило смещения. Закономерности a-, b-распадов, g-излучения. Эффект Мессбауэра. Методы наблюдения и регистрации радиоактив­ных излучений и частиц. Ядерные реакции и их основные типы. Цепная реакция деления. Ядерные реакторы. Реак­ция синтеза атомных ядер. Космическое излучение: состав и особенности. Типы взаимодействий элементарных частиц. Классификация элементарных частиц.

Молекулярная физика и термодинамика

Модель идеального газа. Основное уравнение МКТ газов. Максвелловское распределение молекул по скоростям и энергиям. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Атмосфера Земли и других планет. Явления пере­носа: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение (вязкость). Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса и его изотермы. Эффект Джоуля-Томсона. Адиабатический процесс. Политропный процесс. Круговые процессы. Обрати­мые и необратимые процессы. Поверхностная энергия. Давление под искривленной поверхностью жидкости. Сма­чи­вание. Капиллярные явления. Внутренняя энергия газа. I начало термодинамики. Теплоемкость газа. Работа газа при различных изопроцессах. Энтропия и ее статистический смысл. II начало термодинамики. Тепловые и холодиль­ные машины. Кпд цикла Карно. Кристаллические и аморфные тела. Плавление, испарение, сублимация и кристаллиза­ция. Диаграмма состояния. Тройная точка.

6. Список литературы по физике.

Основная

1. Трофимова физики. - М.: Высшая школа, 1999.

2. , Яворский физики. - М.: Высшая школа,1989.

3. Общая геофизика: Учебное пособие / Под ред. . М.: Изд-во МГУ,

1995.

4. Волькенштейн задач по общему курсу физики.- М.: Наука, 1985.

Дополнительная литература

1. , Пустовалов курс общей физики. ч. 1.- М.: Изд-во

МГУ, 1981.

2. , Пустовалов курс общей физики. ч.2.- М.: Изд-во МГУ,

1983.

3. Белов курс общей физики. ч.3.- М.: Изд-во МГУ,1981.

4. , Пустовалов курс общей физики. ч.4.- М.: Изд-во МГУ,

1982.

5.  Самсонов практикум по физике.- www. sitim. ***** 2003.

6.  Самсонов рейтинга по физике.- Я.: Изд-во ЯГУ, 1998.