1. Основные кинематические характеристики движения частиц. Скорость и ускорение частицы при криволинейном движении. Движение частицы по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Поступательное и вращательное движения абсолютно твердого тела. Основная задача динамики. Первый закон Ньютона. Понятие инерциальной системы отсчета. Сила. Масса. Второй закон Ньютона. Уравнение движения. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Центр инерции. Закон движения центра инерции. Реактивное движение. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия и энергия взаимодействия. Внутренняя энергия. Закон сохранения энергии в механике. Общефизический закон сохранения энергии. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея.
2. Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразование Лоренца для координат и времени и их следствия. Релятивистский импульс. Полная энергия частицы. Уравнения движения и равновесия твердого тела. Момент импульса. Момент силы. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов. Кинетическая энергия твердого тела, совершающего поступательное и вращательное движение. Уравнение движения твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции твердого тела относительно оси. Вращательный момент. Гироскоп. Общие свойства газов и жидкостей. Кинематическое описание движения жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука.
3. Динамические и статистические закономерности в физике. Термодинамический и статистический методы. Элементы молекулярно-кинетической теории. Макроскопическое состояние. Физические величины и состояния физических систем. Макроскопические параметры как средние значения. Тепловое равновесие. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о температуре. Явления переноса. Диффузия. Теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Вязкость. Коэффициенты вязкости газов и жидкостей. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Максимальный к. п.д. тепловой машины. Фазы и условия равновесия фаз. Поверхностная энергия и натяжение. Капиллярные явления. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Критическая точка. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Микроскопические параметры. Распределение Максвелла. Средняя кинетическая энергия частицы. Распределение Больцмана.
4. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь. Работа электростатического поля. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. Идеальный проводник в электростатическом поле. Поверхностные заряды. Электростатическая защита. Коэффициенты емкости и взаимной емкости проводников. Конденсаторы. Емкость конденсаторов.
5.Условия существования тока. Проводники и изоляторы. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Сила Лоренца. Сила Ампера. Магнитная индукция. Движение заряженных частиц в электрическом и магнитном полях. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле длинного соленоида. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности. Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Явления самоиндукции. Поляризация диэлектрика. Поляризованность. Электрическое смешение. Диэлектрическая проницаемость. Намагничивание вещества. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Плотность потока энергии электромагнитного поля. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн.
6. Амплитуда, круговая частота и фаза гармонических колебаний. Сложение колебаний. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: маятник, груз на пружине, колебательный контур. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания. Резонанс. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Вынужденные колебания в электрических цепях. Волновое движение. Плоская стационарная волна. Плоская синусоидальная волна. Бегущие и стоячие волны. Длина волны, волновой вектор и фазовая скорость. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах, жидкостях и твердых телах. Вектор Умова. Эффект Допплера. Плоские электромагнитные волны. Поляризация. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя.. Принцип суперпозиции для волн. Интерференция плоских волн.
Основные понятия и категории
Система отчета. Скорость и ускорение. Угловая скорость и угловое ускорение. Поступательное и вращательное движения. Первый закон Ньютона. Понятие инерциальной системы отсчета. Сила. Масса. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Центр инерции. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Принцип относительности в релятивистской механике. Преобразование Лоренца. Релятивистский импульс. Полная энергия частицы. Момент импульса. Момент силы. Закон сохранения момента импульса. Уравнение движения твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции твердого тела относительно оси. Гироскоп. Уравнение Бернулли. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Потенциал электростатического поля. Конденсаторы. Емкость конденсаторов. Проводники и изоляторы. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Сила Лоренца. Сила Ампера. Магнитная индукция. Закон Био-Савара-Лапласа. Коэффициенты индуктивности и взаимной индуктивности. Электромагнитная индукция. Правило Ленца. Явления самоиндукции. Поляризация диэлектрика. Поляризованность. Электрическое смешение. Диэлектрическая проницаемость. Намагничивание вещества. Молекулярные токи. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла. Плотность потока энергии электромагнитного поля. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн. Амплитуда, круговая частота и фаза гармонических колебаний. Модель гармонического осциллятора. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания. Резонанс. Вынужденные колебания гармонического осциллятора под действием синусоидальной силы. Волновое движение. Плоская синусоидальная волна. Бегущие и стоячие волны. Длина волны, волновой вектор и фазовая скорость. Одномерное волновое уравнение. Вектор Умова. Эффект Допплера. Плоские электромагнитные волны. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Термодинамический и статистический методы. Элементы молекулярно-кинетической теории. Макроскопическое состояние. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о температуре. Диффузия. Теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности. Вязкость. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второе начало термодинамики. Цикл Карно. Максимальный к. п.д. тепловой машины. Фазы и условия равновесия фаз. Поверхностная энергия и натяжение. Капиллярные явления. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Критическая точка. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Микроскопические параметры. Распределение Максвелла. Средняя кинетическая энергия частицы. Распределение Больцмана.
6.3 Виды самостоятельной работы
1. Изучение теоретического материала.
2. Подготовка к выполнению и защите лабораторных работ.
3. Решение задач.
4. Подготовка к зачету и экзамену.
6.4 Формы контроля
1. Проверка лабораторных работ.
2. Проверка задач.
3. Коллоквиумы.
4. Зачет
5. Экзамен
6.5 Список литературы
1. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Изд. 10-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 1: Механика. Молекулярная физика. – 2008. – 432 с.: ил.
2. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Иэд. 7-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – 2007. – 498 с.: ил.
3. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Иэд. 9-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – 2008. – 317 с.: ил.
4. Детлаф, физики: Учеб. пособие для втузов / , . – 4-е изд., испр. – М.: Высш. Шк., 2002. – 717, [1] с.: ил.
5. Трофимова, физики: учеб. пособие для инженерно-техн. специальностей вузов / . – 17-е изд., стер. – М.: Academia, 2008. – 557.[1] c.: ил. – (Высшее профессиональное образование)
6. Курс физики: учебное пособие для вузов по техн. специальностям и направлениям: [в 2 т.] / [ и др.]: под ред . – Изд. 6-е, испр. и доп. – СПб. и др.: Лань. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – (Победитель конкурса учебников)
Т. 1. – 2009. – 572 с.
7. Курс физики: учебное пособие для вузов по техн. специальностям и направлениям: [в 2 т.] / [ и др.]: под ред . – Изд. 6-е, испр. и доп. – СПб. и др.: Лань. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – (Победитель конкурса учебников)
Т. 2. – 2009. – 600 с.: ил.
7 ТЕМАТИКА
7.1 Контрольных работ (коллоквиумов)
1. Кинематика поступательного и вращательного движения
2. Динамика вращательного движения. Законы сохранения
3. Термодинамика и молекулярная физика
4. Электростатика
5. Электромагнетизм
6. Поле в веществе. Уравнения Максвелла.
7. Колебания и волны
7.2 Эссе, рефератов
Учебным планом рефераты не предусмотрены.
7.3 Курсовых работ (проектов)
Учебным планом курсовые работы не предусмотрены.
8 КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ СТУДЕНТОВ
Контроль знаний студентов осуществляется в соответствии с графиком учебного процесса, включает защиту лабораторных работ, задач, сдачу коллоквиумов в виде тестов и устного собеседования, сдачу зачета и экзамена.
9 УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ
Список литературы
Основная литература
1. Детлаф, физики: Учеб. пособие для втузов / , . – 4-е изд., испр. – М.: Высш. Шк., 2002. – 717, [1] с.: ил.
2. Трофимова, физики: учеб. пособие для инженерно-техн. специальностей вузов / . – 17-е изд., стер. – М.: Academia, 2008. – 557.[1] c.: ил. – (Высшее профессиональное образование)
3. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Изд. 10-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 1: Механика. Молекулярная физика. – 2008. – 432 с.: ил.
4. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Иэд. 7-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 2: Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – 2007. – 498 с.: ил.
5. Савельев, общей физики: [учебн. пособие для студентов вузов по техн. (550000) и технол. (650000) направлениям: в 3 т.] / . - Иэд. 9-е, стер. – СПб. и др.: Лань. – (Лучшие классические учебники). – (Классическая учебная литература по физике). – (Знание. Уверенность. Успех!)
Т. 3: Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – 2008. – 317 с.: ил.
6. Чертов, по физике: [Учеб. пособие для втузов] / , . – 8-е изд., перераб. и доп. – М.: Физматлит, 2006. – 640 с.: ил.
7. Андреев тетрадь для лабораторных работ по электричеству и оптике/. – Йошкар-Ола, МарГУ, 1998. – 73 с.
8. Андреев тетрадь для лабораторных работ по молекулярной физике и термодинамике /. – Йошкар-Ола, МарГУ, 1998. – 55 с.
9. Кропинов тетрадь для лабораторных работ по электричеству/. - Йошкар-Ола, МарГУ, 1998. – 59 с.
10. Чарская тетрадь для лабораторных работ по механике /. - Йошкар-Ола, МарГУ, 1998. – 60 с.
11. Косова тетрадь для лабораторных работ по оптике и ядерной физике / . - Йошкар-Ола, МарГУ, 1998. – 50 с.
Дополнительная литература
1. Курс физики: учебное пособие для вузов по техн. специальностям и направлениям: [в 2 т.] / [ и др.]: под ред . – Изд. 6-е, испр. и доп. – СПб. и др.: Лань. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – (Победитель конкурса учебников)
Т. 1. – 2009. – 572 с.
2. Курс физики: учебное пособие для вузов по техн. специальностям и направлениям: [в 2 т.] / [ и др.]: под ред . – Изд. 6-е, испр. и доп. – СПб. и др.: Лань. – (Учебники для вузов. Специальная литература). – (Победитель конкурса учебников)
Т. 2. – 2009. – 600 с.: ил.
3. Трофимова, курс физики с примерами решения задач: учебное пособие / . – М.: КноРус, 2007. – 279 с.: ил.
4. Трофимова, физики. Задачи и решения: учеб. пособие для студентов втузов / , . – М.: Academia, 2004. – 590 с.: ил. - (Высшее профессиональное образование)
5. Волькенштейн, задач по общему курсу физики: Для студ-ов техн. вузов / . – 3-е изд. испр. и доп. – СПб.: Книжный мир, 2004. – 327 с.: ил.
6. Ахматов практикум по физике/, , и др. – М.: Высш школа, 1980. – 360 с.
Список авторских методических разработок
1. Физика: Программа и контрольные задания для студентов инженерно-технических специальностей заочной формы обучения/ , .- Й-Ола, МарГТУ, 2005. – 56 с.
2. Механика. Методические указания к выполнению лабораторных работ/ , , и др. - Й-Ола, МарГТУ, 2003. – 64 с.
Перечень технических и электронных средств обучения, иллюстрированных материалов, лабораторного оборудования
1. Лабораторные установки для выполнения работ по механике, молекулярной физике и термодинамике. Ауд. 407.
2. Лабораторные установки для выполнения работ по электричеству, оптике и ядерной физике. Ауд. 420.
3. Лаборатория технологии программного обеспечения.. Ауд. 411.
II МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ УЧЕБНОЙ ДИСЦИПЛИНЫ
Физика принадлежит к числу фундаментальных наук, составляющих основу теоретической подготовки ученых и инженеров, без которой невозможна их деятельность в любой области современной науки и техники.
Отличительными чертами современного естествознания являются стремительный рост объема информации и все более усиливающаяся интеграция научных исследований. Такая тенденция делает все более условным деление естествознания на конкретные разделы. Но главенствующая роль физики, изучающей простейшие и вместе с тем, наиболее общие свойства материального мира, остается.
Основной формой обучения студента являются самостоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы кафедры физики вузов организуют чтения лекций, практические занятия и лабораторные работы. Поэтому процесс изучения физики состоит из следующих этапов:
1) проработка лекций;
2) самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями;
3) работа на практических занятиях;
4) лабораторный практикум;
5) зачеты и экзамены.
При самостоятельной работе над учебным материалом необходимо:
1) составлять конспект, записывая в нем законы и формулы, выражающие эти законы, определения основных физических понятий, сущность физических явлений и методов исследования;
2) для более глубокого изучения предмета при составлении конспекта использовать не только материал лекций, но и учебников и учебных пособий;
3) изучать курс физики систематически, т. к. в противном случае материал будет усвоен поверхностно.
Практические занятия. Знание законов физики предполагает умение не только формулировать эти законы, но и применять их в конкретных случаях при решении задач.
Решение задач является проверкой степени усвоения студентом теоретического курса. Для решения задач, как правило, недостаточно формального знания физических законов. В некоторых случаях необходимо знание специальных методов, приемов, общих для решения определенных групп задач. В других случаях таких методов не существует. Тогда главным, что помогает решить задачу (кроме знания теории), становится способность аналитического мышления, т. е. умение рассуждать, которая и развивается с помощью преподавателя на практических занятиях. Для успешной работы на практических занятиях студенту необходимо:
1) прежде всего, приступить к решению задачи, понять ее содержание и поставленные вопросы;
2) внимательно ознакомиться с примерами решения задач по данной теме, уравнениями и формулами, справочными материалами;
3) заданные в задаче физические величины выписать отдельно, при этом все числовые величины должны быть переведены в одну систему единиц;
4) для пояснения решения задачи, там, где это нужно, сделать чертеж;
5) решение задачи и используемые формулы должны сопровождаться пояснениями;
6) при получении расчетной формулы для решения конкретной задачи приводить ее вывод;
7) задачу рекомендуется решить сначала в общем виде, т. е. в буквенных обозначениях, и только потом подставлять заданные числовые величины в расчетную формулу. Все необходимые числовые значения величин должны быть выражены в СИ.
Лабораторные работы. Их главная цель не только изучить на опыте важнейшие физические явления, но и научиться обращаться с разнообразными, в том числе и самыми современными физическими приборами, привить необходимые навыки по наладке и проверке аппаратуры, правильному распределению времени эксперимента.
Описания к лабораторным работам не претендуют на то, чтобы создать у студентов полное представление об изучаемых явлениях. Такое представление может возникнуть только в результате проработки лекций и чтения учебников. В описании сообщается тот минимум сведений, без которых невозможно связное изложение экспериментальной методики и сознательная постановка контрольных опытов. Большое внимание уделяется статистическим методам обработки результатов экспериментов.
Алгоритм выполнения лабораторных работ может быть следующим:
1) сначала студент готовит конспект по описанию к лабораторной работе по стандартной форме (дается на кафедре);
2) студент сдает "допуск" к лабораторной работе, т. е. рассказывает о стратегии и тактике физического эксперимента, в результате которого он должен наблюдать некое физическое явление, или проверять некий физический закон, или определять некий физический коэффициент. Результатом работы над "допуском "является точное представление цели работы, методики ее выполнения, ожидаемого результата;
3) студент выполняет физический эксперимент, расчетно-графическую работу, результаты которой вместе с вычисленной погрешностью измерений заносит в стандартную форму отчета;
4) защита лабораторной работы включает и теоретическую и экспериментальную часть. Контрольные вопросы, приводимые в описании лабораторной работы, помогают студенту осознанно рассказывать о проделанной работе, о физических законах и явлениях затронутых в ней.
На экзаменах и зачетах в первую очередь выясняется усвоение основных теоретических положений программы и умение творчески применять полученные знания к решению практических задач. При их сдаче необходимо излагать четко и достаточно подробно физическую сущность явлений, законов, процессов.
Только при выполнении перечисленных видов работ знания по курсу физики могут быть признаны удовлетворительными.
III УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
Демонстрационные тестовые задания для коллоквиумов
Коллоквиум №1 по физике Кинематика поступательного и вращательного движения Содержит 16 заданий |
1. Точка М движется по спирали с постоянной по величине скоростью. При этом величина нормального ускорения 1) не изменяется |
|
2. Диск радиуса R вращается вокруг вертикальной оси равноускоренно по часовой стрелке. Укажите направление вектора угловой скорости |
| ||||
1) 2 | 2) 6 | 3) 3 | 4) 1 | 5) 4 | 6) 5 |
.
3. Обруч катится равномерно со скоростью |
| ||||||
1) 2 | 2) 5 | 3) 1 | 4) 3 | 5) 6 | 6) 8 | 7) 4 | 8) 7 |
4. Колесо радиусом 10 cм вращается вокруг неподвижной оси. Зависимость линейной скорости точек на ободе колеса от времени задается уравнением V=3t+t2 (см/с). Какая функция описывает зависимость угловой скорости от времени?
1) 0,003t+0,001t2 | 2) 3+2t | 3) 30t+10t2 | 4) 0,3t+0,1t2 |
5. Материальная точка M движется по окружности со скоростью |
| |
1) | 2) | 3) |
. На рисунке показан график зависимости 
- единичный вектор, указывающий направление движения). Величина тангенциального ускорения в момент времени 
6. Какое из уравнений описывает движение тела m? 1) |
| |
7. Вдоль оси OX навстречу друг другу движутся 2 частицы. Их параметры: m1=1г, m2=2г, V1=5м/с, V2=4м/с. Как направлена скорость центра масс системы? |
| |
1) вправо | 2) Vс = 0 | 3) влево |
8. Снаряд разорвался на 2 осколка, импульсы которых направлены вдоль линий 3 и 6. Укажите направление полета снаряда до разрыва, если |
| ||||||
1) 7 | 2) 5 | 3) 1 | 4) 3 | 5) 2 | 6) 4 | 7) 8 | 8) 6 |
9. Точка М движется по спирали с постоянной по величине скоростью. При этом величина полного ускорения 1) не изменяется |
|
10. Диск радиуса R вращается вокруг вертикальной оси равноускоренно по часовой стрелке. Укажите направление вектора углового ускорения. |
| ||||
1) 6 | 2) 3 | 3) 1 | 4) 5 | 5) 2 | 6) 4 |
11. Обруч катится равномерно со скоростью |
| ||||||
1) 2 | 2) 1 | 3) 8 | 4) 3 | 5) 4 | 6) 7 | 7) 6 | 8) 5 |
12. Колесо радиусом 10 см вращается вокруг неподвижной оси. Зависимость линейной скорости точек на ободе колеса от времени задается уравнением V=3t+t2 (см/с). Чему равно отношение нормального ускорения к тангенциальному при t=1c (в системе СИ)?
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 |
