Учебно-методический комплекс по дисциплине ЕН. Ф.03 Физика (стр. 5 )

Соответствуют тематическому плану самостоятельной работы (см. 5.1).

5.3 План темы (вопросы для самостоятельного изучения)

1. МЕХАНИКА

Кинематика

Методы исследования физических явлений. Развитие физики и техники и их взаимное влияние друг на друга. Роль физики в становлении инженера. Общая структура и задачи курса физики. Предмет механики. Кинематика и динамика. Отличия классической, релятивистской и квантовой механик.

Кинематика поступательного и вращательного движения

Простейшие виды движения материальной точки. Вращательное движение и его кинематические характеристики.

Динамика частицы и системы частиц

Ускорение свободного падения, сила тяжести и вес, упругие силы, закон Гука, силы деформации, силы трения.

.Динамика вращательного движения

Основное уравнение динамики вращательного движения.

Работа и энергия

Работа при вращательном движении. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.

Закон сохранения энергии, силы инерции

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

Основные положения релятивистской механики

Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистский импульс. Релятивистская энергия. Связь массы и энергии покоя, нулевая масса покоя.

Механические колебания, волны

Гармонические колебания, превращения энергии. Механический, математический, физический маятники. Волны в упругой среде.

2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Основные положения молекулярной физики и термодинамики

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамическая система, температура, параметры состояния, идеальный газ.

Молекулярная физика

Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

Явления переноса

Диффузия, внутреннее трение (вязкость).

Термодинамика, первое начало термодинамики

Внутренняя энергия термодинамической системы. Число степеней свободы.

Второе начало термодинамики

Изопроцессы: изобарный, изохорный, изотермический. Адиабатический процесс и его уравнение. Круговой процесс, КПД кругового процесса. Статистическое толкование энтропии, принцип возрастания энтропии.

Реальные газы

Изменение агрегатного состояния вещества, фазовые переходы, диаграмма состояния и её анализ.

3. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Электростатическое поле и его силовые характеристики

Электрический заряд. Закон Кулона. Электрическое поле. Вектор напряженности электрического поля, линии напряженности, принцип суперпозиции.

Электрическое поле и его энергетические характеристики

Связь между напряженностью и потенциалом. Потенциалы полей простейших конфигураций зарядов. Диполь в однородном и неоднородном электрическом поле.

Электростатическое поле в диэлектриках

Вектор электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике. Сегнетоэлектрики.

Проводники в электростатическом поле

Распределение зарядов в проводнике в отсутствие и при наличие внешнего электростатического поля. Поле заряженного проводника. Электростатическая защита. Электроемкость уединённого проводника.

4. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Характеристики и законы постоянного электрического тока

Сила тока, вектор плотности тока. ЭДС и напряжение.

Электрические токи в металлах и газах

Эмиссионные явления, газовые разряды.

5. МАГНИТОСТАТИКА

Магнитное поле

Особенности магнитного поля. Вектор магнитного момента контура с током. вектор магнитной индукции. Макро и микротоки, вектор напряжённости магнитного поля. Подобие векторных характеристик магнитного и электростатического полей. Поток вектора магнитной индукции, потокосцепление.

Действие магнитного поля на токи и заряды

Действие магнитного поля на контур с током, случай неоднородного магнитного поля.

Магнитное поле в веществе

Виды магнетитов, ферромагнетики.

6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Электромагнитная индукция

Трансформаторы. Ток замыкания и размыкания цепи. Энергия магнитного поля, плотность энергии.

Уравнения Максвелла

Полная система уравнений Максвелла в дифференциальной форме.

Электрические колебания, переменный ток

Мощность, выделяемая в цепи переменного тока, действующие значения тока, напряжения.

7. ОПТИКА

Основные законы геометрической оптики, фотометрия

Линзы. Энергетические и световые величины в фотометрии.

Волновые свойства света, интерференция

Полосы равного наклона, толщины. Кольца Ньютона. Просветление оптики, интерферометры.

Волновые свойства света, дифракция

Разрешающая способность спектральных приборов, дифракционной решетки.

Взаимодействие света с веществом

Поглощение (абсорбция света), виды спектров поглощения.

Поляризация света

Искусственная оптическая анизотропия, эффекты Керра, Коттона - Муттона. Вращение плоскости поляризации, эффект Фарадея.

Тепловое излучение

Закон смещения Вина, формулы Релея-Джинса.

Квантовая природа света

Давление света, эффект Комптона.

8. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ

Элементы квантовых свойств атома

Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору.

Элементы квантовой теории

Уравнение Шредингера для свободной частицы.

Элементы физики квантовых частиц

Распределение электронов в атоме по состояниям.

Квантовые переходы

Основы зонной теории проводимости. Металлы, диэлектрики, полупроводники.

9. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА

Атомные ядра

Спин ядра и его магнитный момент. Свойства ядерных сил.

Ядерные излучения

Альфа и бэта – распад.

Ядерные реакции

Дозиметрические величины и единицы

5.4 Основные понятия и категории

Основные понятия и категории необходимые для освоения соответствуют дидактическим единицам

Тематическая структура АПИМ

№ ДЕ	Наименование дидактической единицы ГОС	№ за- да- ния	Тема задания
1.	Механика	1	Кинематика поступательного и вращательного движения точки.
2	Динамика поступательного движения.
3	Динамика вращательного движения.
4	Работа и энергия.
5	Законы сохранения в механике.
6	Элементы специальной теории относительности.
2.	Молекулярная физика и термодинамика	7	Распределения Максвелла и Больцмана.
8	Средняя энергия молекул.
9	Второе начало термодинамики. Энтропия. Циклы.
10	I начало термодинамики. Работа при изопроцессах.
3.	Электричество и магнетизм	11	Электростатическое поле в вакууме.
12	Законы постоянного тока.
13	Магнитостатика.
14	Явление электромагнитной индукции.
15	Электрические и магнитные свойства вещества.
16	Уравнения Максвелла.
4.	Механические и электромагнитные колебания и волны	17	Свободные и вынужденные колебания.
18	Сложение гармонических колебаний.
19	Волны. Уравнение волны.
20	Энергия волны. Перенос энергии волной.
5.	Волновая и корпускулярная оптика	21	Интерференция и дифракция света.
22	Поляризация и дисперсия света.
23	Тепловое излучение. Фотоэффект.
24	Эффект Комптона. Световое давление.
6.	Квантовая физика, физика атома	25	Спектр атома водорода. Правило отбора.
26	Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
27	Уравнения Шредингера (общие свойства).
28	Уравнение Шредингера (конкретные ситуации).
7.	Элементы ядерной физики и физики элементарных частиц	29	Ядро. Элементарные частицы.
30	Ядерные реакции.
31	Законы сохранения в ядерных реакциях.
32	Фундаментальные взаимодействия.

5.5 Виды самостоятельной работы

1. Работа с учебными и методическими материалами.

2. Выполнение экспериментальной части лабораторных работ

3. Подготовка рефератов

4. Решение задач демонстрационных тестов.

5.6 Формы контроля

1.Прием отчетов по лабораторным работам и домашним заданиям.

2.Контрольные работы

3.Публичное представление рефератов

4. Зачет

5.Итоговый экзамен

5.7 Список литературы

1. Грабовский физики. / – СпБ.: Лань, 200с.

2. Савельев физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм. – М.: Наука, 1989. – 352 с.

5.8 Виды самостоятельной работы

Работа с учебными и методическими материалами.

5.9 Формы контроля

Проведение коллоквиумов по блокам тематического плана самостоятельной работы.6.1.

5.10 Список литературы

1. Грабовский физики. / – СпБ.: Лань, 200с.

2. Савельев физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм / . – М.: Наука, 1989. – 352 с.

6. ТЕМАТИКА

6.1 Контрольных работ:

Контрольные работы проводятся по тематике и материалам предыдущих лекций.

6.2 Эссе, рефератов:

- не предусмотрены.

6.3 Курсовых работ (проектов):

– не предусмотрены.

7. КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ

7.1. Темы для зачета

1. Механика.

2. Задачи движения тел в поле силы тяжести.

3. Законы вращательного движения.

4. Законы движения физического и математического маятников.

5. Изучение явления резонанса при вынужденных колебаниях.

6. Изучение колебаний струны.

7. Деформация, виды деформации.

8. Молекулярная физика. Основы термодинамики.

9. Теплоемкость воздуха. Метод адиабатического расширения.

10. Определение влажности воздуха психрометром Августа и зеркальным гигрометром.

11. Вязкость жидкости и газа. Поверхностное натяжение.

12. Изменение агрегатного состояния вещества.

13. Линейное и объемное расширение.

14. Законы идеального газа.

7.2. Вопросы к экзамену

ЧАСТЬ 1

1.  Дать определение векторных величин и привести примеры.

2.  Дать определение скалярных величин и привести примеры.

3.  Какие возможны операции над векторами.

4.  Системы отсчета.

5.  Описать положение точки в системе отсчета.

6.  Что означает «Кинематика прямолинейного равномерного движения».

7.  Как описать путь, перемещение, скорость материальной точки.

8.  Что означает «Кинематика прямолинейного равнопеременного движения».

9.  Путь, средняя скорость прямолинейного равнопеременного движения.

10.  Мгновенная скорость, ускорение.

11.  Уравнение координаты точки при прямолинейном равнопеременном движении.

12.  Каковы условия свободного падения. Запись уравнения координаты точки при свободном падении.

13.  Что означает «Кинематика криволинейного движения».

14.  Скорость при криволинейном движении.

15.  Нормальное ускорение при криволинейном движении.

16.  Тангенциальное ускорение при криволинейном движении.

17.  Движение по окружности, привести примеры.

18.  Угловая скорость при движении по окружности.

19.  Угловое ускорение.

20.  Связь между линейной и угловой скоростью при движении по окружности.

21.  Период вращательного движения.

22.  Частота вращательного движения.

23.  Масса. Единицы измерения массы.

24.  Закон сохранения массы в физике, химии, биологии, экологии.

25.  Сила, как результат взаимодействия двух тел. Единицы измерения силы.

26.  Равнодействующая нескольких сил. Разложение сил на составляющие.

27.  Момент силы. Правило моментов. Рычаг.

28.  Равновесие тела. Типы равновесия.

29.  Условия равновесия тел.

30.  Законы Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

31.  Закон всемирного тяготения.

32.  Сила тяжести. Вес тела.

33.  Невесомость перегрузки.

34.  Деформация. Виды деформации. Закон Гука.

35.  Количество движения. Импульс силы.

36.  Закон сохранения количества движения.

37.  Реактивное движение. Примеры реактивного движения в биологии.

38.  Динамика вращательного движения.

39.  Момент инерции при вращательном движении.

40.  Закон сохранения момента инерции.

41.  Работа. Единицы измерения работы.

42.  Понятие энергии. Единицы измерения энергии.

43.  Энергия кинетическая, потенциальная.

44.  Полная энергия системы. Закон сохранения энергии.

45.  Мощность. Единицы измерения мощности.

46.  Особенности механики жидкостей и газов. Закон Архимеда.

47.  Закон Паскаля.

48.  Давление. Единицы давления.

49.  Гидравлический пресс.

50.  Проявления законов гидро - и аэродинамики в биологических системах.

51.  Законы Бернулли.

52.  Периодические процессы в физике, биологии.

53.  Свободные колебания. Математический маятник. Гармонические колебания.

54.  Период, частота гармонических колебаний.

55.  Амплитуда колебаний. Уравнение координаты.

56.  Фаза колебаний. Циклическая (круговая) частота.

57.  Вынужденные колебания. Резонанс.

58.  Колебания в упругой среде – волны. Продольная, поперечная, стоячая волна.

59.  Звуковые волны.

60.  Ультразвук, инфразвук.

61.  Громкость звука, высота тона, обертон. Шум.

62.  Основные положения молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории.

63.  Чем отличаются состояния и поведения молекул и атомов в твердых телах, жидкостях и газах.

64.  Особенности строения кристаллов и аморфных тел.

65.  Свойства жидкостей: поверхностное натяжение, капиллярность

66.  Изменения агрегатного состояния вещества: плавление, испарение.

67.  Влажность абсолютная и относительная. Методы определения влажности.

68.  Идеальный газ. Статистические закономерности.

69.  Изобарический, изохорический, изотермический, адиобатический процессы. Уравнение состояния идеального газа.

70.  Реальные газы.

71.  Термодинамические параметры системы. Внутренняя энергия. Теплоемкость газов.

72.  Тепловые машины. КПД.

73.  Первый закон термодинамики.

74.  Необратимые процессы. Закон возрастания энтропии.

75.  Второй закон термодинамики для теплообмена.

76.  Энтропия и вероятность состояния.

ЧАСТЬ 2

1.  Электрические заряды. Закон сохранения зарядов. Закон Кулона.

2.  Напряженность электрического поля. Силовые линии.

3.  Электрическая емкость. Конденсаторы. Соединение конденсаторов.

4.  Работа перемещения заряда в электрическом поле.

5.  Потенциал поля. Биологические потенциалы.

6.  Диполь в электрическом поле. Поляризация диэлектрика.

7.  Постоянный электрический ток в металле, условия существования тока.

8.  Закон Ома для участка цепи.

9.  Источники тока. ЭДС. Закон Ома для полной цепи.

10.  Законы Кирхгофа.

11.  Работа, мощность электрического тока, закон Джоуля – Ленца. К. П.Д.

12.  Переменный ток, его характеристики.

13.  Магнитное поле тока. Рамка с током в магнитном поле. Индукция. Силовые линии.

14.  Закон Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. Сила Лоренца.

15.  Магнитные свойства вещества.

16.  Явление электромагнитной индукции.

17.  ЭДС самоиндукции.

18.  Трансформатор.

19.  Емкостное и индуктивное сопротивление.

20.  Резонанс в цепях переменного тока.

21.  Колебательный контур. Электромагнитные волны.

22.  Оптические явления. Квантово-волновой дуализм.

23.  Фотометрические характеристики. Законы освещенности.

24.  Отражение света.

25.  Преломление света.

26.  Дисперсия.

27.  Тонкие линзы, оптические приборы.

28.  Интерференция света.

29.  Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

30.  Поляризация света. Вращение плоскости поляризации.

31.  Квантовые свойства света.

32.  Фотобиологические реакции.

33.  Фотоэффект. Законы фотоэффекта.

34.  Строение атома.

35.  кономерности

36.  Элементарные частицы. Волновые свойства элементарных частиц. Соотношение неопределённостей. Принцип неопределенности Гейзенберга. Волны де Бройля.

37.  Радиоактивность. Методы наблюдения элементарных частиц.

38.  Шкала э/м волн.

7.3. Интернет-экзамен

9. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ

8.1.Список литературы

Основная литература

1. Грабовский физики. / – СпБ.: Лань, 200с.

2.

1. Детлаф физики / , . – М.: Высшая школа, 1989. – 608 с.

2. Савельев физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм / . – М.: Наука, 1989. – 352 с.

3.Трофимова физики / . – М.: Высшая школа, 1990.

- 478 с.

Дополнительная литература

1. Сивухин курс физики / . – М.: Наука, . – Т.1-5.

2. Берклеевский. Курс физики / Берклеевский. – М.: Наука, . – т. 1-5.

3. Феймановские лекции по физике / Р. Фейман, Р. Лейтон, М. Сэндс. – М.: Мир, . – Вып. 1-10.4

5. Ландсберг / . – М.: Наука, 1976.

6. Новый облик оптики. Введение в квантовую электронику и нелинейную оптику / А. Пекара. – М.: Советское радио, 1973.

7. Физический энциклопедический словарь. / Гл. ред. . Ред. кол. , -Бруевич, ­вик-Романов и др. — М.: Сов. энциклопедия, 1984. — 944 с. на CD

Список авторских методических разработок

Методические указания к выполнению лабораторных работ, разработанные и опубликованные преподавателями кафедры физики (см. п. III).

8.2 Технические и электронные средства обучения, иллюстрированные

материалы, лабораторное оборудование

СПИСОК ОБОРУДОВАНИЯ В ЛАБОРАТОРИИ МЕХАНИКИ
И МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ

Приборы	Марка
1	2
1. Физический и математический маятники	РЩ-6П-1
2. Маятник Обербека для изучения вращательного движения	МО 220 (ЭПП)
3. Машина Атвуда для исследования прямолинейного движения тел в поле силы тяжести	–
4. Крутильный маятник для определения модуля сдвига динамическим методом	*
5. Коллекторный двигатель для определения коэффициента силы трения скольжения (трение гибкой ленты)	*
6. Маятник для изучения явлений резонанса при вынужденных колебаниях	*
7. Установка для изучения колебаний струны	*
8. Прибор для определения вязкости жидкости по методу Стокса	*
9. Прибор Менделеева для определения среднего коэффициента линейного расширения	*
10. Индикатор удлинения	–
11. Прибор для измерения теплоемкостей воздуха методом адиабатического расширения	*
12. Психрометр аспирационный для определения влажности воздуха	МВ-4М
13. Насос Камовского для определения универсальной газовой постоянной	–
14. Прибор для определения коэффициента поверхностного натяжения методом отрыва капель	*
15. Прибор для определения удельной теплоты парообразования воды	*
16. Прибор Дюлонга и Пти для определения коэффициента объемного расширения жидкости	*
17. Торсионные весы для определения зависимости коэффициента поверхностного натяжения от концентрации раствора	ВТ-500
18. Весы лабораторные	ВН-4М
19. Набор гирь	МГ3-1110
20. Секундомеры	Sunway SK-741
21. Термометры	–
22. Кипятильник	–
23. Плитка электрическая лабораторная	ПЭЛ
24. Линейки	–
25. Микрометр	МК-25
26. Штангенциркуль	–
27. Лабораторная посуда (колбы, бюретки, стаканчики)	–

СПИСОК ОБОРУДОВАНИЯ В ЛАБОРАТОРИИ ОПТИКИ
И ЭЛЕКТРИЧЕСТВА