Физика (стр. 2 )

2. Содержание дисциплины

2.1. Тематический план

Тема	Лекции (ч.)	Семинары, практ. занятия (ч.)	Самостоятельная работа (ч.)
1. Кинематика материальной точки. Виды движения. Кинематические характеристики.	1	2	4
2. Динамика материальной точки, твердого тела. Законы Ньютона. Динамические характеристики вращательного движения твердого тела.	2	2	8
3. Основные законы сохранения. Движение жидкостей и газов.	2	2	8
4. Основы механики упругих тел.	1	2	4
5. Молекулярно-кинематическая теория газов.	2	2	8
6. Основы термодинамики.	2	2	8
7. Агрегатные состояния вещества.	1	2	4
8. Фазовые равновесия и превращения. Физическая кинетика.	1	2	4
9. Электрическое поле. Проводники, диэлектрики в электрическом поле.	2	2	8
10. Постоянный электрический ток. Электрические цепи.	2	2	8
11. Магнитное поле в вакууме и веществе. Электромагнитная индукция. Переменный ток. Электрические цепи с изменяющимся током.	2	2	8
Итого	18	22	72

2.2. Содержание отдельных тем учебных дисциплин

Тема 1. Кинематика материальной точки. Виды движения. Кинематические характеристики.

Понятие материальной точки. Физические основы механики как науки о простейших формах движения. Механическое движение. Скорость, ускорение. Вращательное движение. Угловая скорость, угловое ускорение. Криволинейное движение. Нормальное, тангенциальное ускорения.

Тема 2. Динамика материальной точки, твердого тела. Законы Ньютона. Динамические характеристики вращательного движения твердого тела.

Три закона Ньютона. Сила. Упругие силы и сила трения. Закон Всемирного тяготения. Движение тел относительно инерциальных и неинерциальных систем отсчета. Момент инерции. Момент силы.

Тема 3. Основные законы сохранения. Движение жидкостей и газов.

Закон сохранения импульса. Движение тел переменной массы. Работа, энергия и мощность. Закон сохранения энергии для замкнутых систем. Линии и трубки тока. Уравнение Бернулли. Вязкое течение. Ламинарный, турбулентный поток. Формула Торричелли.

Тема 4. Основы механики упругих тел.

Упругие и пластические деформации. Закон Гука. Диаграмма деформации. Потенциальная энергия деформации. Виды деформаций.

Тема 5. Молекулярно-кинетическая теория газов.

Основные понятия: давление, объем, температура, идеальный газ. Уравнение Клапейрона–Менделеева. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа. Барометрическая формула. Средняя квадратичная скорость частиц газа. Универсальная газовая постоянная, постоянная Больцмана.

Тема 6. Основы термодинамики.

Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Удельная, молярная теплоемкости. Равновесные процессы. Изопроцессы. Второе начало термодинамики. Энтропия. Третье начало термодинамики (теорема Нернста). Тепловые машины. Цикл Карно.

Тема 7. Агрегатные состояния вещества.

Твердое состояние вещества. Кристаллическая структура твердого тела. Жидкости, их свойства. Поверхностное натяжение. Давление Лапласа. Смачиваемость. Капиллярные явления.

Тема 8. Фазовые равновесия и превращения. Физическая кинетика.

Испарение и компенсация. Критическое состояние. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Плавление и кристаллизация. Диаграммы состояния.

Тема 9. Электрическое поле. Проводники и диэлектрики в электрическом поле.

Электрический заряд. Два рода заряда. Закон Кулона. Напряженность, потенциал электрического поля. Теорема Остроградского–Гаусса. Диполь, поле диполя. Проводники в электрическом поле. Электроемкость, конденсаторы. Энергия электрического поля конденсатора. Последовательное, параллельное соединение конденсаторов.

Тема 10. Постоянный электрический ток. Электрические цепи.

Сила тока. Электродвижущая сила, напряжение. Электрические цепи постоянного тока. Закон Ома для участка цепи, полной цепи, в дифференциальной форме. Закон Джоуля–Ленца. Сложные электрические цепи. Правила Кирхгофа. Электрический ток в различных средах.

Тема 11. Магнитное поле в вакууме и веществе. Электромагнитная индукция. Переменный ток. Электрические цепи с изменяющимся током.

Постоянное магнитное поле. Магнитное поле тока. Закон Био–Савара–Лапласа. Магнитное поле тока различных проводников. Сила Ампера, определение направления силы Ампера. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. Сила Лоренца. Опыты Фарадея по электромагнитной индукции. Вихревые токи. Явление самоиндукции. Получение переменного тока. Резонанс напряжения и тока в цепях с изменяющимся током.

3. Информационное обеспечение учебной дисциплины

3.1. Вопросы к экзамену

Механика

1. Механическое движение. Модели пространства.

2. Кинематические характеристики механического движения: траектория, перемещение, скорость, ускорение.

3. Виды движения. Поступательное движение, его характеристики.

4. Вращательное движение, его кинематические характеристики. Колебательное движение.

5. Тангенциальное, нормальное ускорения.

6. Взаимодействие, мера взаимодействия.

7. Инертность, мера инертности.

8. Законы динамики. Импульс силы, импульс.

9. Энергия, работа, мощность.

10. Вращательное движение твердого тела: момент силы, момент инерции.

11. Момент количества движения. Закон сохранения момента количества движения.

12. Идеальная жидкость. Теорема неразрывности струи.

13. Уравнение Бернулли, формула Торричелли.

Молекулярная физика

1.  Законы идеального газа.

2.  Графическое представление изопроцессов.

3.  Шкала температуры Кельвина.

4.  Объединенный газовый закон.

5.  Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газа.

6.  Универсальная газовая константа, постоянная Больцмана, их физический смысл.

7.  Реальный газ. Анализ уравнения Ван-дер-Ваальса.

8.  Первое начало термодинамики.

9.  Теплоемкость, удельная теплоемкость.

10. Работа при изотермическом процессе.

11. Адиабатный процесс.

Электричество и магнетизм

1. Два рода зарядов, их свойства.

2. Электрическое поле: силовой и энергетический характер поля.

3. Теорема Остроградского–Гаусса.

4. Диполь. Поле диполя.

5. Электроемкость, конденсаторы: последовательное, параллельное соединение конденсаторов.

6. Постоянный электрический ток. Закон Ома для участка цепи, полной цепи, в дифференциальной форме.

7. Работа, мощность в цепи постоянного тока, закон Джоуля–Ленца.

8. Электрический ток в электролитах. Фарадея для электролиза.

9. Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа.

10. Магнитное поле тока. Закон Био–Савар–Лапласа.

11. Электромагнитная индукция. Получение переменного тока.

12. Резистор, конденсатор, индуктивность в цепи переменного тока.

13. Резонанс напряжения, резонанс тока в цепях переменного тока

3.2. Варианты контрольных работ

Вариант 1

Механика

1.  Первую четверть пути мотоцикл проехал со скоростью 10 м/с, вторую – со скоростью 15 м/с, третью – со скоростью 20 м/с и последнюю – со скоростью 5 м/с. Определить среднюю скорость мотоциклиста на всем пути.

2.  Какой путь пройдет тело за время 10 сек от начала движения, если уравнения его движения: x = 2t2 +3t+4, y=3t2+4t–2, z =0 [м]?

3.  Определить угловое ускорение маховика, частота вращения которого за время 20 полных оборотов возросла равномерно от 1 об/с до 5 об/с.

Молекулярная физика

. 4. Газ нагревается в открытом сосуде при нормальном атмосферном давлении до температуры от 27 °С до 327 °С. Какое приращение получит при этом число молекул в единице объема газа?

5. В закрытом сосуде вместимостью 20 дм3 содержится одноатомный газ, плотность которого равна 0,2 кг/м3. Количество теплоты, необходимое для нагревания газа на 80 К при этих условиях, равно 997 Дж. Найти молярную массу этого газа.

Электричество и магнетизм

6. Определить работу по перемещению заряда 10–8 Кл в электрическом поле между двумя точками, находящимися на расстояниях 10 и 20 см от заряда 10–7 Кл.

7. Можно ли вместо двух параллельно соединенных электроплиток мощностью 500 Вт каждая включить электрокамин, который потребляет ток в 12,5 А при напряжении в 127 В, если предохранитель рассчитан на ток, потребляемый электроплитками?

Вариант 2

Механика

1. Камень брошен со скоростью 12 м/с под углом 30° к горизонту. На каком расстоянии от места бросания камень упадет на землю?

2. Автомобиль идет по закруглению шоссе, радиус кривизны которого равен 200 м. Коэффициент трения колес о покрытие дороги – 0,1. При какой скорости автомобиля начнется его занос?

3. Маховое колесо, имеющее момент инерции равный 125 кг·м2, вращается, делая 15 об/с. После того как на колесо перестал действовать вращающий момент сил, оно остановилось, сделав 300 оборотов. Найти момент сил трения.

Молекулярная физика

1. Кислород был нагрет при неизменном объеме 50 л. При этом давление газа изменилось на 0,5 МПа. Найти теплоту, сообщенную газу.