Федеральное агентство по образованию

Югорский государственный университет

Инженерный факультет

Кафедра физики и общетехнических дисциплин

Методические указания к выполнению

контрольной работы для студентов

заочной формы обучения

Дисциплина: Физика

Специальность: 270102 – Промышленное и гражданское строительство

Курс: 2

Семестр: осенний

Учебный год:

2007

Содержание

1. Содержание теоретического раздела дисциплины

2. Методические указания к выполнению и оформлению контрольной работы

3. Тема «1. Физические основы классической механики»

3.1. Основные формулы

3.2. Примеры решения задач

3.3. Задачи для контрольной работе по теме «1. Физические основы классической механики»

4. Тема «2. Молекулярная физика. Термодинамика»

4.1. Основные формулы

4.2. Примеры решения задач

4.3. Задачи для контрольной работе по теме «2. Молекулярная физика. Термодинамика»

5. Справочные данные

6. Литература
Содержание теоретического раздела дисциплины

Наименование темы

Введение.

Физика как фундаментальная естественная наука. Предмет физики. Методы физических исследований: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Понятие состояния в классической механике. Механическое движение как простейшая форма движения материи. Представления о свойствах пространства и време­ни. Скалярные и векторные физические величины. О смысле производной и интеграла в приложении к физическим задачам. Система отсчета.

1. Физические основы механики.

1.1. Кинематика материальной точки.

Скорость и ускорение точки как производная радиус-вектора точки по времени. Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны траектории. Поступательное движение абсолютно твердого тела.

1.2. Кинематика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси.

Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными скоростями и ускорениями точек вращающегося тела.

1.3. Динамика поступательного движения материальной точки и абсолютно твердого тела.

Первый закон Ньютона. Понятие инерциальной системы отсчета. Масса. Импульс. Уравнение движения. Третий закон Ньютона. Принцип относительности Галилея. Система материальных точек. Уравнение движения. Внешние и внутренние силы. Центр инерции системы материальных точек и закон его движения. Неинерциальные системы отсчета. Закон сохранения импульса

1.4. Динамика твердого тела.

Динамика вращательного движения твердого тела. Момент силы и момент импульса механической системы тел относительно неподвижной точки и оси вращения. Момент инерции тела, теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной точки и оси. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела.

1.5. Работа и мощность.

Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия материальной точки во внеш­нем поле. Полная механическая энергия тела. Закон сохранения полной механиче­ской энергии.

1.6. Механические колебания.

Гармонические колебания, линейный гармонический осциллятор. Примеры гармони­ческих осцилляторов: математический маятник, груз на пружине. Свободные колебания. Дифференциальное уравнение гармонического колебания. Энергия гармонического колебания. Движение системы вблизи устойчивого положения равновесия. Затухающие колебания. Вынужденные колебания, резонанс. Ангармонический осциллятор.

1.7. Упругие волны.

Волновой процесс. Упругие волны. Уравнение волны, фаза волны. Волновая поверхность, волновой фронт. Фазовая скорость упругих волн в газах, жидкостях и твердых телах. Бегущие и стоячие волны. Звук. Эффект Доплера.

1.8. Элементы механики сплошных сред.

Кинематическое описание движения жидкости. Уравнения движения и равновесия жидкости. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

1.9. Основы релятивистской механики.

Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразование Лоренца для координат и времени и их следствия. Релятивистский импульс. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца. Полная энергия частицы.

2. Молекулярная физика. Термодинамика.

2.1. Термодинамический и статистический методы изучения макроскопических тел. Термодинамиче­ские параметры (объём, давление, температура). Термодинамические функции состояния. Физические основы молекулярно-кинетической теории. Уравнение состояния идеального газа. Смесь газов. Реальные газы. Средняя энергия молекул, молекулярно-кинетическое толкование абсо­лютной температуры. Число степеней свободы молекул. Закон распределения тепловой энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Теплота. Теплоемкость. Работа газа. Изопроцессы.

2.2. Первое начало термодинамики.

Теплоемкость одноатомных и многоатомных газов. Политропический процесс. Об­ратимые и необратимые процессы, круговые процессы (циклы).

2.3. Статистические распределения.

Распределение молекул идеального газа по абсолютным значениям скоростей, функция распределения Максвелла. Барометрическая формула. Закон Больцмана для распределения частиц во внеш­нем потенциальном поле.

2.4. Закон возрастания энтропии.

Микроскопические и макроскопические состояния. Статистический вес (термодинамическая вероятность) макросистемы. Порядок и беспорядок в природе. Энтропия. Стати­стическое толкование энтропии. Второе и третье начала термодинамики.

2.5. Явления переноса.

Частота столкновений, время и длина свободного пробега. Диффузия газов. Теплопроводность. Закон Фурье. Явление внутреннего трения. Закон Ньютона. Зависимость коэффициентов переноса от давления газа.

2. Методические указания к выполнению и оформлению контрольной работы

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

2.1. В осеннем семестре студент должен выполнить 1 контрольную работу по физике.

2.2. Номера задач, которые студент должен включить в свою контрольную работу, определяются по таблице вариантов.

Номеру варианта соответствует последняя цифра номера Зачетной книжки студента.

Таблица для выбора варианта контрольной работы

Номер

варианта

Номера задач

Тема 1

Тема 2

0

110

120

140

160

170

210

220

230

260

1

101

111

131

151

161

201

211

221

251

2

102

112

132

152

162

202

212

222

252

3

103

113

133

153

163

203

213

223

253

4

104

114

134

154

164

204

214

224

254

5

105

115

135

155

165

205

215

225

255

6

106

116

136

156

166

206

216

226

256

7

107

117

137

157

167

207

217

227

257

8

108

118

138

158

168

208

218

228

258

9

109

119

139

159

169

209

219

229

259

2.3. Контрольные работы нужно выполнять чернилами в школьной тетради, на обложке которой привести сведе­ния по следующему образцу

2.4. Условия задач в контрольной работе надо перепи­сать полностью без сокращений. Для замечаний препода­вателя на страницах тетради оставлять поля.

2.5. Решения задач следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями; в тех случаях, когда возможно, дать чертеж, выполненный с помощью чертеж­ных принадлежностей.

2.6. Решать задачу надо в общем виде, т. е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин.

2.7. После получения расчетной формулы для проверки правильности ее следует подставить в правую часть фор­мулы вместо символов величин обозначения единиц этих величин, произвести с ними необходимые действия и убе­диться в том, что полученная при этом единица соответ­ствует искомой величине. Если такого соответствия нет, то это означает, что задача решена неверно.

2.8. Числовые значения величин при подстановке их в расчетную формулу следует выражать только в едини­цах СИ.

2.9. При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 надо записать 3,52*103, вместо 0,00129 записать 1,29*10-3 и т. п.

2.10. Вычисления по расчетной формуле надо проводить с соблюдением правил приближенных вычислений (см. в «Задачнике по физике» , А. А. Во­робьева, Приложение о приближенных вычислениях). Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя значащими цифрами.

2.11. Если контрольная работа при рецензировании не, зачтена, студент обязан представить ее на повторную рецензию, включив в нее те задачи, решения которых оказались неверными. Повторную работу необходимо представить вместе с незачтенной.

2.12. Зачтенные контрольные работы предъявляются экзаменатору. Студент должен быть готов во время экза­мена дать пояснения по существу решения задач, входя­щих в контрольные работы.

3. Тема «1. Физические основы классической механики»

3.1. Основные формулы

Средняя путевая скорость

,

где Δs - путь, пройденный точкой за интервал времени Δt.

Модуль мгновенной скорости

Проекция мгновенной скорости на ось х

.

Проекция мгновенного ускорения на ось x

Нормальное ускорение

где - радиус кривизны траектории.

Тангенциальное ускорение

Модуль полного ускорения

Модуль угловой скорости

Модуль углового ускорения

Связь между модулями линейных и угловых величин, характеризующих движение точки по окружности:

где v - модуль линейной скорости; аτ и ап - модули тангенциального и нормального ускорений; ω - модуль угловой скорости; ε - модуль углового ускорения; R - радиус окружности.

Кинематическое уравнение гармонических колебаний материальной точки

где x - смещение; A - амплитуда колебаний; ω - уг­ловая или циклическая частота; φ - начальная фаза.

Скорость и ускорение материальной точки, совершаю­щей гармонические колебания:

v = - Aωsin(ωt + φ); a = - Aω2cos(ωt + φ).

Сложение гармонических колебаний одного направ­ления и одинаковой частоты:

а) амплитуда результирующего колебания

б) начальная фаза результирующего колебания

Траектория точки, участвующей в двух взаимно пер­пендикулярных колебаниях,

x = A1 cosωt; y = A2cos(ωt +φ);

а) если разность фаз φ = 0;

б) если разность фаз φ =±π;

в) если разность фаз φ =± π/2.

Уравнение плоской бегущей волны

где s - смещение любой из точек среды с координатой х в момент t; k – волновое число,

где v – скорость волны в упругой среде.

Связь разности фаз Δφ колебаний с расстоянием Δx между точками среды, отсчитанным в направлении распространения колебаний

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6