Учебно-методический комплекс (стр. 2 )

Практические занятия. (решение задач)

№ п/п	Наименование занятия	Номер темы лекции	Объем в часах по очной форме обучения
1	Кинематика и динамика материальной точки	1.1	1
2	Динамика твердого тела	1.2	2
3	Колебательные движения и волны	1.4	1
4	Молекулярная физика, газовые законы, основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов	1.5	2
5	Основы термодинамики	1.7	2
6	Электростатика. закон кулона. Напряженность электрического поля	2.1	1
7	Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского –гаусса	2.2	1
8	Электроемкость. Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость вещества. сегнетоэлектрики	2.4
9	Постоянный ток. ЭДС. Законы постоянного тока	2.5	1
10	Проводимость жидкостей. Законы Фарадея. Электролиз	2.7
11	Магнитное поле постоянного тока.	2.9	1
12	Геометрическая оптика	3.2
13	Тепловое излечение. Квантовая природа света	3.6
14	Опыты Резерфорда. Планетарная модель атома	3.8
15	Естественная радиоактивность. Изотопы	3.10
	Всего		12

3.2.3 Лабораторный практикум

	Тема	Тема лекции	Объем часов
1	Физические измерения и математические методы обработки результатов измерения	1.1	2
2	Экспериментальное изучение вращательного движения твердого тела с помощью прибора Обербека	1.3	2
3	Исследование явления акустического резонанса	1.4	4
4	Экспериментальное определение отношения теплоемкостей ср\ сv для воздуха	1.7	4
5	Экспериментальное определение коэффициента внутреннего трения жидкости	1.9	4
6	Изучение электроизмерительных приборов	2.	4
7	Определение сопротивления методом мостика Витстона	2.5	4
8	Измерение электродвижущей силы методом компенсации	2.5	4
9	Измерение магнитного поля Земли	2.9	4
10	Определение индуктивности катушки, емкости конденсатора	2.12	4
11	Определение фокусных расстояний линз	3.2	4
12	Определение длины волны с помощью колец Ньютона	3.3	4
13	Определение постоянной дифракционной решетки	3.4	4
14	Определение концентрации сахара сахариметром	3.5	4
15	Определение увеличения микроскопа, определение размера микрообъекта	3.2	4
16	Определение загрязненности воздуха радиометром	3.10	4
17	Всего		60
18

4. Содержание разделов, основных тем учебной дисциплины

Лекция 1. Кинематика, динамика материальной точки

Основные понятия: Механика – наука о простейших формах движения материи, состоящей из перемещения тел или их частей относительно друг друга. Для описания движения, нужно договориться относительно какого другого тела происходит перемещение данного тела. Выбранное для этой цели тело или группа тел образует систему отсчета. Практически для этой цели выбирается, декартова система координат.

Координаты тела позволяют определить положение тела в пространстве.

Тело, деформациями которого в условиях данной задачи можно пренебречь, называется абсолютно твердым телом. При рассмотрении движения зачастую пренебрегают размерами тела, в таком случае идет речь о движении материальной точки.

Всякое движение можно разложить на два основных вида – поступательное и вращательное. При поступательном движении любая прямая, связанная с телом, перемещается параллельно самой себе. При вращательном движении все точки тела движутся по окружности.

Механика подразделяется на три раздела: кинематику, статику и динамику.

Кинематика изучает движение тела вне зависимости от тех причин, которые являются причиной этого движения. Статика изучает равновесие тела. Динамика изучает движение совместно с причинами, вызывающими это движение. Основные законы динамики

Первый закон Ньютона. Принцип относительности Галилея.

Всякая материальная точка сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения до тех пор, пока другие тела не выведут ее из этого состояния.

Свойство физического тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения в отсутствии внешних воздействий называется инерцией.

Первый закон Ньютона называют законом инерции, а систему отсчета, в которой он выполняется, инерциальной системой отсчета.

Изучая движения тел в инерциальных системах отсчета, Галилей пришел к выводу: во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково при одинаковых начальных условиях. Это положение носит название механического принципа относительности Галилея.

Второй закон Ньютона.

Для вывода из состояния покоя или изменения движения тела необходимо внешнее воздействие. В физике вместо внешнего воздействия принято высказывание «внешнее тело действует на точку с некоторой силой». При этом под силой понимается количественная характеристика взаимодействия. Если под действием тела А изменяется состояние материальной точки, то мы говорим, что на эту точку со стороны тела А действует сила F. В общем случае силу F мы рассматриваем как физическую величину, характеризующее действие одного тела на другое. Это векторная величина определяется численной величиной или модулем, направлением в пространстве и точкой приложения.

Третий закон Ньютона.

Силы, с которыми какие-либо тела действуют друг на друга, всегда равны по величине и противоположны по направлению. Третий закон говорит о том, что силы возникают попарно, что нет одностороннего действия, что силы носят характер взаимодействия. Аналитически можно записать F12 = - F21

Законы Ньютона применимы к силам любой природы. Взаимодействие может осуществляться либо: при непосредственном соприкосновении; либо когда тела находятся на расстоянии друг от друга. Ньютон придерживался теории близкодействия. Современная физики связывает тела с полями, через которые и осуществляется взаимодействие.

Лекция 2

Работа, энергия, закон сохранения энергии, закон всемирного тяготения

Окружающий нас мир состоит из движущейся материи. Причем движение может передаваться от одного тела к другому. Процесс передачи механического движения от одного материального объекта к другому или перехода механического движения в другие формы движения называется работой. Меру этого процесса называют величиной работы. Величина работы измеряется скалярным произведением вектора силы, действующей на материальную точку на вектор ее перемещения. A = F ∆r = F ∆r cos(F,^ ∆r) , Если угол между вектором силы и вектором перемещения меньше 90°, то работа положительна, если же этот угол в пределах от 90° до 180° , то работа отрицательна. При равенстве угла в 90° работа равна 0. Если сила переменна, то перемещения следует разбить на такие элементарные перемещения, чтобы в пределах перемещения силу можно было считать величиной постоянной. Тогда на каждом элементарном перемещении ∆Ai = Fi ∆ri, полная работа A = ∑∆Ai = ∑Fi ∆ri Переход к пределу при ∆r → 0 получаем A =∫F dr, так как dr =ds, то A =∫Fsds/

Кинетическая энергия. Как показывает опыт, тела часто оказываются в состоянии совершать работу над другими телами. Физическая величина, характеризующая способность тела или системы тел совершать работу, называется энергией. Энергия тела может быть обусловлена причинами двоякого рода: во-первых, движением тела с некоторой скоростью и, во-вторых, нахождением тела в потенциальном поле сил. В первом случае мы имеем дело с кинетической энергией, во втором с потенциальной.

Пусть тело массой m под действием силы F, двигаясь поступательно, изменило свою скорость от v0 до v. Из второго закона Ньютона следует F = m dv/dt, умножим обе части равенства скалярно ds и возьмем интегралы

∫F ds = ∫m dvds/dt =∫m v dv = mv2 /2 – mv20 /2 или A = mv2 /2 – mv02 /2 , если начальная скорость равна 0 , т. е. тело массой m двигаясь со скоростью v обладает кинетической энергией Eк = mv2 /2 . Определим кинетическую энергию вращающегося тела, т. к. v=ωr, E = mr2 ω2 /2.

Потенциальная энергия. Энергия, зависящая от взаимного расположения тел или частей тела, называется потенциальной.

Найдем потенциальную энергию упруго деформируемого тела. Мерой ее изменения будет та работа, которую необходимо совершить, чтобы деформировать тело.

По закону Гука Fу =- kx, работу совершает внешняя сила F =- Fу, тогда dA = Fdx= kxdx.

Полная работа при растяжении от х0 до х будет A=k∫xdx= kx2 /2 – kx02 /2 . Если начальное абсолютное удлинение равно 0 , то А=кх2 /2. Это величина и является мерой потенциальной энергией упруго деформированного тела. Еп = кх2 /2.

Подсчитаем изменение потенциальной энергии системы тел, связанных силами тяготения.

Пусть тело массой m находится на высоте h0 над землей. Действуя с силой F поднимем его по произвольному пути на высоту h. На тело действуют две силы P и F. Напишем уравнение движения mdv/dt = P +F, умножим скалярно на перемещение dr.