Стандарт предприятия учебно-методический комплекс (стр. 2 )

4.1. Таблица 2 – Разделы дисциплины, виды и объем занятий

№ раздела темы	Наименование разделов, тем дисциплины	Объем в часах по видам
Всего	Л	ПЗ	С	ЛР	СРС
1	Физические основы механики	78	17	17		17	27
2	Колебания и волны
3	Молекулярная физика и термодинамика
4	Электричество и магнетизм	61	17	17			27
5	Оптика	61	17	17			27
6	Атомная физика
Итого		200	51	51		17	81

4.2. Содержание разделов и тем дисциплины

Таблица 3 – Содержание разделов дисциплины

№ лекции	Название раздела	Содержание раздела
4.2.1 4.2.2 4.2.3	Раздел 1. Физические основы механики	Введение Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория, роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в становлении инженеров. Задачи курса физики Тема 1. КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ Система отсчета. Радиус-вектор и координаты материальной точки. Уравнения движения. Траектория. Путь. Перемещение. Вектор скорости, его модуль и направление. Ускорение и его составляющие: тангенциальное и нормальное. Радиус кривизны траектории. Вычисление пройденного пути
Тема 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Сила как векторная характеристика взаимодействия тел. Масса. Принцип независимости действия сил. Третий закон Ньютона. Импульс. Выражение второго закона Ньютона через импульс. Импульс системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Сумма внутренних сил системы. Связь скорости изменения импульса системы с внешними силами. Закон сохранения импульса, условия его выполнения. Закон сохранения проекции импульса. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон его движения.
4.2.4 4.2.5		Тема 3. РАБОТА. ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ Элементарная и полная работа силы. Работа результирующей нескольких сил. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая энергия материальной точки и механической системы как функция импульсов. Консервативные и неконсервативные силы. Силовые поля. Потенциальная энергия системы как функция координат. Связь потенциальной энергии материальной точки, находящейся во внешнем силовом поле, с действующей на нее силой. Закон сохранения механической энергии и условия его выполнения
4.2.6 4.2.7		Тема 4. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА Угловое перемещение. Вектор угловой скорости, его модуль и направление. Угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными скоростями и ускорениями Динамика вращательного движения. Момент силы относительно точки и оси. Момент импульса отдельной частицы относительно неподвижной точки и уравнение, описывающее скорость его изменения Момент импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции тела. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения. Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, и при плоском движении. Работа внешних сил при вращении тела вокруг неподвижной оси Закон сохранения момента импульса механической системы и условия его выполнения. Закон сохранения момента импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, и условия его выполнения
4.2.8 4.2.9 4.2.10	Раздел 2. Механические колебания и волны	Тема 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ Уравнение движения материальной точки, совершающей гармонические колебания. Амплитуда, фаза, начальная фаза, круговая частота, частота, период. Скорость и ускорение колеблющейся материальной точки. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Возвращающая сила. Общее выражение для частоты колебаний материальной точки под действием возвращающей силы. Пружинный, математический и физический маятники Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического колебательного движения материальной точки. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Амплитуда и начальная фаза результирующего колебания. Векторные диаграммы. Биения Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Собственная частота и период колебаний. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Апериодический процесс Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Графический метод определения амплитуды и начальной фазы вынужденных колебаний. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы. Резонанс. Резонансная частота и амплитуда
		Продольные и поперечные механические волны. Волновая поверхность. Плоские синусоидальные волны. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции волн и границы его применимости. Энергия волны
4.2.11 4.2.12 4.2.13 4.2.14 4.2.15 4.2.16	Раздел 3. Молекулярная физика и термодинамика	Тема 6. ЭЛЕМЕНТЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Его сравнение с уравнением Менделеева – Клапейрона. Газовые смеси. Закон Дальтона. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям. Опыт Штерна. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Идеальный газ во внешнем поле. Распределение Больцмана. Барометрическая формула Внутренняя энергия термодинамической системы. Теплота и работа как формы обмена энергией. Первый закон термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Графическое изображение термодинамических процессов и работы Удельная теплоемкость вещества. Молярная теплоемкость идеального газа. Зависимость теплоемкости от вида процесса. Первый закон термодинамики, выраженный через теплоемкость. Изопроцессы идеального газа. Уравнение Майера. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Политропические процессы. Уравнение политропы Обратимые и необратимые процессы. II начало термодинамики. Круговые процессы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД. Энтропия. Энтропия идеального газа. Энтропия и вероятность. Статистическое толкование II начала термодинамики
4.2.17		Тема 7. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ Преобразования Галилея. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Пространственно-временной интервал и его инвариантность относительно преобразований Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей
4.2.18		Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Энергия связи системы. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы
4.2.19 4.2.20 4.2.21 4.2.22	Раздел 4. Электричество и магнетизм	Тема 8. ЭЛЕКТРОСТАТИКА Два рода электрических зарядов. Дискретность электрических зарядов. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Вектор напряженности. Принцип суперпозиции. Графическое изображение поля. Линейная, объемная и поверхностная плотность заряда. Вектор электрического смещения. Поток вектора электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Следствия из теоремы. Применение теоремы Гаусса для расчета полей с центральной, осевой и плоской симметрией Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Циркуляция вектора напряженности. Математическое выражение свойства консервативности сил электростатического поля. Потенциал, разность потенциалов. Связь разности потенциалов и напряженности. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Расчет разности потенциалов полей с центральной, осевой и плоской симметрией Проводники в собственном и внешнем электростатическом поле. Напряженность и потенциал на поверхности и внутри проводника, распределение зарядов в проводнике. Острия. Электростатическое экранирование. Электроемкость. Емкость уединенного проводника. Конденсаторы: плоский, цилиндрический и сферический Энергия электростатического поля. Энергия уединенного заряженного проводника. Энергия плоского конденсатора. Объемная плотность энергии электростатического поля Расчет силы взаимного притяжения пластин плоского конденсатора при постоянстве заряда или напряжения на его пластинах
4.2.23 4.2.24		Диэлектрики в электростатическом поле. Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Способы их экспериментального обнаружения. Электрический диполь и момент силы, действующий на него в электрическом поле. Типы диэлектриков. Электронная, ионная и ориентационная поляризация. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Связь вектора поляризации с поверхностной плотностью связанных зарядов. Напряженность электрического поля внутри диэлектрика. Связь между векторами поляризации, электрического смещения и напряженности электрического поля. Связь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью
4.2.25		Тема 9. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила, разность потенциалов, напряжение и связь между этими понятиями. Закон Ома для однородного, неоднородного участков цепи и для замкнутой цепи. Основы классической теории электропроводности металлов. Связь между плотностью тока, концентрацией и скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике. Вывод закона Ома в дифференциальной форме из электронных представлений. Достоинства и недостатки классической теории электропроводности
4.2.26 4.2.27		Тема 10. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ Постоянное магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Графическое изображение магнитного поля. Закон Ампера. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля постоянных токов. Вектор напряженности магнитного поля. Магнитное поле прямолинейного проводника с током (ограниченного и бесконечно длинного). Сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечных проводников с токами. Определение единицы силы тока в системе СИ Магнитное поле на оси кругового тока. Магнитный момент. Момент сил, действующих на контур с током в однородном магнитном поле. Поведение контура в неоднородном магнитном поле. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного потока и ее следствие. Работа сил Ампера при перемещении в магнитном поле проводника, замкнутого контура и катушки с током
4.2.28 4.2.29		Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме. Закон полного тока в вакууме и его применение для расчета поля длинного соленоида и тороида Действие магнитного поля на движущиеся заряды. Магнитная составляющая силы Лоренца, ее вычисление на основе классической теории электропроводности металлов. Относительный характер кулоновских и амперовых сил, электрического и магнитного полей. Движение частиц в магнитном поле. Практическое использование действия электрического и магнитного полей на движущиеся заряды.
4.2.30		Тема 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции. Природа электромагнитной индукции (объяснение для двух важнейших случаев: 1 – контур движется в постоянном магнитном поле; 2 – контур покоится в изменяющемся магнитном поле). Явление самоиндукции. Индуктивность. ЭДС самоиндукции Примеры проявления самоиндукции: токи при замыкании и размыкании цепи. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность, ее знак. Энергия магнитного поля и ее объемная плотность
4.2.31		Тема 12. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ Магнитное поле в веществе. Диа - и парамагнетики. Природа магнитных свойств вещества. Магнитные моменты атомов. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Ее связь с магнитной проницаемостью. Ферромагнетизм. Зависимость намагниченности, магнитной индукции и магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряженности внешнего магнитного поля. Гистерезис. Остаточный магнетизм. Коэрцитивная сила. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы, их техническое использование
4.2.32		Тема 13 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ Колебательный контур: уравнение колебаний для заряда на обкладках конденсатора и его анализ для различных случаев (свободные, вынужденные, затухающие колебания). Резонанс
4.2.33 4.2.34		Тема 14. ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Свойства этих уравнений Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн.
4.2.35 4.2.36 4.2.37 4.2.38	Раздел 5. Оптика	Тема 15. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Использование этих понятий для формулировки условий получения интерференционных максимумов и минимумов. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция волн от большого числа источников Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля на примере дифракции сферических волн на круглом отверстии. Дифракция плоских волн на одной щели и на дифракционной решетке. Разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа – Брэгга. Понятие о голографии Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Закон Малюса. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Окно Брюстера Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Дихроизм. Поляризационная призма Николя. Прохождение поляризованного света через анизотропные среды. Интерференция поляризованных лучей. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея
4.2.39 4.2.40		Тема 16. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ Тепловое излучение и его характеристики: поток излучения, энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, поглощательная способность тела. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Закон Стефана – Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка Внешний фотоэффект и его законы. Ожидаемые закономерности фотоэффекта с позиций классической теории и их сравнение с экспериментом. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и объяснение на его основе всех экспериментально установленных закономерностей данного явления.
4.2.41		Фотоны. Опыты Иоффе и Добронравова. Масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева. Расчет светового давления с позиций квантовой физики. Объяснение давления света классической теорией. Эффект Комптона и его теория. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения
4.2.42	Раздел 6. Атомная и ядерная физика	Тема 17. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ Гипотеза де Бройля Формула де Бройля. Волновые свойства микрочастиц. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества: дифракция электронов и других микрочастиц. Электронография и нейтронография. Электронный микроскоп. Соотношение неопределенностей Гейзенберга как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Статистическое толкование волн де Бройля.
4.2.43		Основные идеи и представления квантовой механики. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули и правила заполнения электронных орбит атомов элементов периодической системы Менделеева. Строение молекул и молекулярные спектры Комбинационное рассеяние света. Понятие о парамагнитном резонансе. Спонтанное и вынужденное излучение. Физические основы работы лазеров. Свойства лазерного излучения и его применение
4.2.44 4.2.45		Тема 19. АТОМНОЕ ЯДРО Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Момент импульса ядра и его магнитный момент. Спин и магнитный момент нуклона. Состав ядра. Взаимодействие нуклонов. Свойства ядерных сил и их природа. Объяснение кажущегося нарушения закона сохранения энергии при обменном взаимодействии нуклонов на основе соотношения неопределенностей. Дефект массы и энергия связи ядра. Зависимость удельной энергии связи от массового числа Закономерности и происхождение a - , b - и g - излучения атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Альфа-распад как пример проявления туннельного эффекта. Спектр энергии a - частиц. Три разновидности бета-распада: электронный и позитронный b - распад, электронный захват. Энергетический спектр b - электронов. Первоначальные трудности объяснения b - распада с позиций законов сохранения энергии и момента импульса и их преодоление. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Реакция синтеза атомных ядер. Понятие о ядерной энергетике.

5. Лабораторные работы