Геология нефти и газа (стр. 2 )

ПЕРВЫЙ СЕМЕСТР (18 часов)

Модуль 1: Физические основы механики (10 часов).

Лекция 1. Основные понятия механики: материальная точка, система отсчета, траектория, путь, перемещение, средняя и мгновенная скорость, ускорение. Преобразования Галилея. Кинематика поступательного движения материальной точки (2 часа).

Лекция 2. Законы Ньютона. Динамика поступательного движения материальной точки. Механическая работа и мощность. Теорема о кинетической энергии. Движение в потенциальном поле (2 часа).

Лекция 3. Закон сохранения полной механической энергии. Закон сохранения импульса. Движение центра масс. Система центра инерции (2 часа).

Лекция 4. Кинематика и динамика вращательного движения абсолютно твердого тела. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Закон сохранения момента импульса. Основное уравнение динамики вращательного движения (2 часа).

Лекция 5. Основы специальной теории относительности. Принцип относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Релятивистская динамика. Законы сохранения энергии и импульса в релятивистской области и их приложение к анализу распада элементарных частиц (2 часа).

Модуль 2: Молекулярная физика и термодинамика (8 часов).

Лекция 6. Основные положения молекулярной физики. Макроскопические и микроскопические параметры состояния. Математическая статистика как аппарат для описания молекулярной физики. Понятие вероятности (2 часа).

Лекция 7. Первое начало термодинамики. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Взаимосвязь среднеквадратичной скорости молекул и температуры газа. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Давление идеального газа. Закон Дальтона (2 часа).

Лекция 8. Функция распределения Максвелла для скоростей молекул. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия газа многоатомных молекул. Теплоемкость (2 часа).

Лекция 9. Второе начало термодинамики. Понятие энтропии. Изопроцессы в идеальном газе. Тепловые машины и холодильники (2 часа).

ВТОРОЙ СЕМЕСТР (19 часов)

Модуль 3: Электричество и магнетизм (13 часов).

Лекция 1. Закон Кулона. Электрическое поле в вакууме. Работа по перемещению заряда. Потенциал и напряженность электрического поля, связь между этими величинами. (2 часа).

Лекция 2. Теорема Гаусса. Расчет электрических полей, создаваемых бесконечной заряженной плоскостью и бесконечной заряженной нитью. Электростатика проводников. Электрические свойства диэлектриков. Полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков в электрическом поле. Теорема Гаусса для диэлектрической среды (2 часа).

Лекция 3. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока. Магнитный момент. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида. Магнитные свойства вещества. Диамагнетики и парамагнетики. Ферромагнетизм (2 часа).

Лекция 4. Закон Ампера. Взаимодействие проводников с током. Сила Лоренца. Движение электрического заряда в магнитном поле (2 часа).

Лекция 5. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Основной закон электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Явление самоиндукции. (2 часа).

Лекция 6. Ток смещения. Уравнения Максвелла и их анализ (3 часа).

Модуль 4: Колебания и волны (6).

Лекция 7. Гармонические колебания. Дифференциальное уравнение и его решение. Сложение гармонических колебаний. Биения. Векторная диаграмма. (2 часа).

Лекция 8. Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение, его решение и анализ. Добротность, логарифмический декремент затухания, коэффициент затухания (2 часа).

Лекция 9. Вынужденные колебания. Резонанс. Волновое уравнение. Бегущие волны. Стоячие волны (2 часа).

ТРЕТИЙ СЕМЕСТР (36 часов).

Модуль 5: Волновая оптика (18 часов).

Лекция 1. Световые волны. Энергия и интенсивность световой волны. Геометрическая оптика. Линзы. (2 часа).

Лекция 2. Когерентность световых волн. Монохроматичность световых волн. Оптическая разность хода. Интерференция от двух когерентных источников. Способы осуществления интерференции (2 часа).

Лекция 3. Интерференция в тонких пластинках. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона. Применение интерференции света. Интерферометры (2 часа).

Лекция 4. Понятие о дифракции света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Метод векторных диаграмм (2 часа).

Лекция 5. Дифракция света на круглом отверстии. Дифракция света на круглом экране. Зонные пластинки. Дифракция Фраунгофера на щели и на дифракционной решетке. Разрешающая способность оптических приборов (2 часа).

Лекция 6. Рентгеновское излучение. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Брегга-Вульфа (2 часа).

Лекция 7. Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса (2 часа).

Лекция 8. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды (2 часа).

Лекция 9. Прохождение плоскополяризованного света через кристаллическую пластинку. Анализ поляризованного света. Поляризация света при помощи искусственной анизотропии. Вращение плоскости поляризации (2 часа).

Модуль 6: Основы квантовой физики (18 часов).

Лекция 10. Законы теплового излучения. Теория Планка (2 часа).

Лекция 11. Эффект Комптона. Фотоэффект. Давление света (2 часа).

Лекция 12. Постулаты Бора. Строение атома Резерфорда-Бора. Корпускулярно-волновой дуализм. Волновые свойства электрона. Теория де Бройля (2 часа).

Лекция 13. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера. Волновая функция и ее физический смысл. Электрон в бесконечно-глубокой прямоугольной потенциальной яме. Туннельный эффект (2 часа).

Лекция 14. Линейный квантовый осциллятор. Квантовый ротатор. Атом водорода. Опыт Штерна-Герлаха. Спин электрона (2 часа).

Лекция 15. Функции распределения Ферми-Дирака и Бозе-Эйнштейна. Принцип Паули. Бозе-эйнштейновская конденсация. Квантовые генераторы, сверхпроводимость и сверхтекучесть (2 часа).

Лекция 16. Классическая теория проводимости металлов. Квантовая зонная теория. Металлы, диэлектрики, полупроводники (2 часа).

Лекция 17. Строение атомного ядра. Радиоактивность (2 часа).

Лекция 18. Принципы ядерной энергетики. Ядерный реактор. (2 часа).

6. Содержание практических занятий

1 семестр – 21 час вместе с часами, отведенными на КСР

2 семестр - 19 часов вместе с часами, отведенными на КСР

3 семестр – 3 КРС

Решение задач – эффективное средство усвоения физики, надёжный инструмент для контроля степени понимания физических законов. Для решения задач, как правило, недостаточно формального знания физических законов. Для овладения типичными приёмами решения определённых задач большое значение имеют идеализированные задачи, только моделирующие реальную ситуацию, физический процесс и явления. Особый акцент при выборе задач делается и на задачи с реальным содержанием. Так как нельзя дать рецепта для решения всех задач, основной целью семинарских занятий является обучение грамотному подходу к задаче, который позволит найти её решение.

В начале семинарского занятия студентам напоминаются основные понятия и законы, имеющие отношение к данной теме, а затем разбираются 4-5 задач в порядке возрастания сложности. В конце занятия выдается 5 задач на дом. Большинство задач, приведённых в данном курсе, взято из задачников «Сборник задач по курсу физики» и и др. «3800 задач по физике», и др. «Сборник задач по курсу общей физики» в 2-х частях, «Задачи по общей физике».

В каждом семестре запланированы 1 домашняя и 2 аудиторные контрольные работы.

Часть аудиторного времени отведена для приема задач домашних контрольных работ.

Программа семинарских занятий.

1 семестр (16+5 часов)

Модуль1. Физические основы механики. Модуль 2. Основы молекулярной физики и термодинамики.

Занятие 1. Кинематика и динамика движения материальной точки (2 часа).

Занятие 2. Кинематика и динамика вращательного движения абсолютно твёрдого часа).

Занятие 3. Законы Ньютона (2 часа).

Занятие 4. Законы сохранения в механике (2 часа).

Занятие 6. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов (2 часа).

Занятие 7. Первое начало термодинамики. К. П.Д. тепловой машины (2 часа).

Занятие 8. Энтропия. Второе начало термодинамики. Заключительное занятие (2 часа).

2 семестр (15+4 часов)

Модуль 3. Электричество и магнетизм. Модуль 4. Колебания и волны.

Занятие 1. Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Теорема Гаусса (2 часа).

Занятие 2. Потенциал. Потенциальная энергия. Ёмкость проводника (2 часа).

Занятие 3. Постоянный электрический ток (2 часа).

Занятие 4. Закон Ампера. Сила Лоренца (2 часа).

Занятие 5. Электромагнитная индукция (2 часа).

Занятие 6. Свободные, вынужденные и затухающие колебания. Резонанс (2 часа).

Занятие 7. Волновые процессы (3 часа).

3 семестр (3 часа на КСР)

Модуль 5. Оптика. Модуль 6. Атомная и ядерная физика.

Практические занятия не предусмотрены.

7. Программа лабораторного практикума

1 семестр – 15 часов

2 семестр - 19 часов

3 семестр - 15 часов

Лабораторный практикум осуществляется студентами в соответствующих лабораториях в присутствии преподавателя и лаборанта. На первом занятии студенты проходят инструктаж по технике безопасности. На последующих - готовят допуск к выполнению лабораторных работ, выполняют лабораторные работы (снимают показания приборов, записывают данные) в присутствии лаборанта, обрабатывают данные, подготавливают отчет о проделанной работе и сдают преподавателю.

Для выполнения лабораторного практикума подготовлены установки (приборы и оборудование). Занятия проводятся с соблюдением всех правил о норм техники безопасности.

Лабораторные работы обеспечивают формирование высокого уровня знаний, умений и навыков, профессиональных компетенций.

Лабораторные работы помогают овладеть понятиями о фундаментальных законах физики, проверить их на практике; пронаблюдать экспериментальные эффекты в области механических, тепловых, электромагнитных явлений; формировать целостность естественно-научного мировоззрения, общих интеллектуальных умений.

1 семестр

Модуль 1. Физические основы механики. Модуль 2. Основы молекулярной физики и термодинамики.

В первом семестре студент выполняет 4 лабораторных работы, по две работы в первом и втором модулях.

Модуль 1.

1. Изучение упругих свойств тел. Определение модуля Юнга.

Контрольные вопросы:

1.Дать определение понятиям: деформация, напряжение, относительное удлинение. Назовите виды деформаций.

2.Сформулируйте закон Гука. Когда он справедлив?

3.Каков физический смысл модуля Юнга?

4.Что такое пределы пропорциональности, упругости, прочности?

5.Дать описание экспериментального метода определения модуля Юнга.

2. Определение моментов инерции и эллипсоида инерции твёрдых тел.

Контрольные вопросы:

1.Дать определение понятиям: момент силы, момент импульса, момент инерции материальной точки (все моменты относительно неподвижной оси).

2.Как усовершенствовать данный эксперимент, чтобы получить более точные результаты?

3.Чему равен момент инерции системы материальных точек?

4.Записать основное уравнение вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

5.Дать описание экспериментального метода определения момента инерции твердого тела.

6.Написать план проведения эксперимента по определению момента инерции твердого тела.

3.Изучение вращательного движения тела.

Контрольные вопросы:

1.Дать определения момента инерции твердого тела относительно оси, момента силы, угловой скорости, углового ускорения.

2.Почему при выполнении эксперимента грузы на крестовине должны располагаться симметрично относительно оси вращения?

3.Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера.

4. Изучение законов равноускоренного движения при помощи машины Атвуда.

Контрольные вопросы:

1. Полученная погрешность должна быть минимальной. Благодаря чему?

2. Как усовершенствовать данный эксперимент, чтобы получить более точные результаты?

3. Дать определение пути, перемещения, средней скорости, ускорения, мгновенной скорости, ускорения.

4. Постройте графики зависимости координаты, скорости, ускорения в случае равномерного равноускоренного движения.

5. Сформулируйте законы Ньютона.

Основное оборудование по дисциплине

Перечень основного оборудования в соответствии с ФГОС ВПО по дисциплине «Механика»

№ п/п	Наименование оборудования	Кол-во	Примечание
1	Оборотный маятник	1
2	Баллистический маятник	1
3	Прибор для соударения тел	1
4	Машина Атвуда	1
5	Маятник Обербека	1
6	Прибор для изучения момента инерции твердых тел	1
7	Прибор для определения коэффициента трения качения	1
8	Прибор для определения модуля Юнга	1
9	Маятник Максвелла	1
10	Гироскоп	1
11	Прибор для изучения вращательного движения тел	1
12	Компьютер	2

Модуль 2.

1.  Определение показателя адиабаты воздуха.

Контрольные вопросы:

1.  Дать определение теплоемкости. Что такое удельная теплоемкость газа?

2.  Как вычислить γ зная число степеней свободы молекулы газа?

3.  Сколько степеней свободы у молекул газа He, Ar, O2, N2, CO2? Какие это степени свободы?

4.  Как зависит теплоемкость двухатомного газа, например Н, от температуры ( изобразить на графике) ?

5.  Что такое изопроцесс?

6.  Получить формулу:

7.  Получить формулу: .

8.  Получить формулу Майера:

2. Определение коэффициента внутреннего трения и средней длины свободного пробега молекул воздуха.

Контрольные вопросы:

1.  Объясните механизм возникновения внутреннего трения.

2.  Выведите формулу Пуазейля.

3.  Получите выражение для коэффициента внутреннего трения (10). Как зависит вязкость от Р и Т?

4.  Выведите общее уравнение переноса и из него получите формулу (10).

5.  Дайте определение длины свободного пробега и получите выражение для средней длины свободного пробега.

3. Определение приращения энтропии нафталина при нагревании.

Контрольные вопросы:

1.  Дать определение первого и второго закона термодинамики.

2.  Что такое энтропия, ее физический смысл?

3.  В каком случае можно считать, что система поглощает небольшое количество тепла?

4.  Какой процесс можно считать квазистатическим?

5.  Объясните принцип измерения температуры термопарой.

4. Определение коэффициента линейного расширения твёрдых тел. (2часа)

Контрольные вопросы:

1.  Физический смысл и единицы измерения коэффициента линейного расширения.

2.  Увеличение объема твердых тел и жидкостей при нагревании. Коэффициент объемного расширения.

3.  Вывод формулы, связывающую коэффициенты линейного и объемного расширения.

4.  Зависимость плотности тела от температуры. Объяснить явление конвекции газа и жидкостей.

5. Определение влажности воздуха.

Контрольные вопросы:

1.  Что называется влажностью воздуха (абсолютной, относительной)?

2.  Что такое точка росы?

3.  Почему давление насыщенных паров увеличивается с ростом температуры?

4.  Вывести расчетную формулу (8).

Основное оборудование по дисциплине

Перечень основного оборудования в соответствии с ФГОС ВПО по дисциплине «Молекулярная физика»

№ п/п	Наименование оборудования	Кол-во	Примечание (сведения о наличии, необходимости обновления, приобретения)
1.	Установка для определения показателя адиабаты воздуха	1
2.	Установка ФПТ-1	1
3.	Вольтметр универсальный В7-16	1
4.	Термопара типа ХК	1
5.	Секундомер	2
6.	Установка для определения коэффициента поверхностного натяжения жидкости	1
7.	Электроплитка	1
8.	Термометр	6
9.	Генератор сигналов низкочастотный Г3-112	1
10.	Частотомер электронно-счетный Ч3-54	1
11.	Установка для определения термического коэффициента упругости воздуха	1
12.	Барометр-анероид	1
13.	Прибор для определения коэффициента линейного расширения твердых тел	2
14.	Стержневые образцы	3
15.	Пробирки	8
16.	Вискозиметр ВУ	2
17.	Измерительный стакан	2
18.	Психрометр	1
19.	Установка для изучения работы холодильника	1
20.	ТКО для лаборатории молекулярной физики	1

2 семестр