Учебные материалы для студентов заочной формы обучения по дисциплине «Физика»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет»

(ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Факультет энергетический

Кафедра физики

УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

для студентов заочной формы обучения

по дисциплине «Физика»

для специальности 21.05.04 Горное дело

специализация Подземная разработка рудных месторождений

Общая трудоемкость дисциплины (модуля)

Виды занятий	Распределение по семестрам	Всего
1 семестр	2 семестр	3 семестр	4 семестр
1	2	3	4	5	6
Общая трудоёмкость	180	180	108	144	612
Аудиторные занятия, в том числе:	14	12	12	12	50
Лекции	6	4	4	4	18
Практические занятия	4	4	4	4	16
Лабораторные работы	4	4	4	4	16
Самостоятельная работа cтудентов	130	132	96	96	454
Форма итогового контроля	Экзамен 36	Экзамен 36	зачет	Экзамен 36	108

Краткое содержание курса

ЛЕКЦИОННЫЕ ЗАНЯТИЯ

№ лекции	Тема лекции	Кол-во часов
1	2	3
1	Установочная лекция.	2
2	Кинематические характеристики поступательного и вращательного движений.	2
3	Динамика. Законы сохранения	2
4	Основные характеристики и свойства электростатического поля.	2
5	Законы постоянного тока	2
6	Основные характеристики и свойства магнитных полей.	2
7	Волновая оптика	2
8	Квантовая теория строения атома.	2
9	Атомная и ядерная физика.	2

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

№ Прак-тического занятия	Тема практического занятия	Кол-во часов
1	2	3
1	Кинематика	2
2	Динамика. Законы сохранения	2
3	Расчет параметров электростатических полей	2
4	Законы постоянного тока	2
5	Расчет параметров магнитных полей	2
6	Элементы квантовой механики	2
7	Строение атома	2
8	Анализ классических и квантовых статистик	2

ЛАБОРАТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ

№ Лаборатор-ные занятия	Тема лабораторного занятия	Кол-во часов
1	2	3
1	Физические измерения, методы обработки результатов эксперимента.	2
2	Изучение основного уравнения динамики вращательного движения.	2
3	Определение емкости конденсатора	2
4	Определение напряженности магнитного поля Земли	2
5	Изучение цепей переменного тока.	2
6	Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки	2
7	Изучение фотоэффекта. Определение постоянной Планка	2
8	Определение энергии ионизации полупроводника	2

Форма текущего контроля

Контрольная работа №_1, 2, 3, 4__

Номер варианта контрольной работы определяется последней цифрой номера зачетной книжки студента. Задачи, входящие в вариант, содержатся в учебном пособии «Основы физики» (№1 в основной литературе). Рекомендации по выполнению заданий, примеры решения задач, основные понятия, законы и теоремы также содержатся в указанном пособии.

Протоколы выполнения лабораторных работ

Протоколы по установленной форме заполняются студентами при выполнении лабораторных работ, подписываются преподавателем и наряду с контрольной работой служат основанием допуска студента к промежуточному контролю.

Форма промежуточного контроля

Зачёт, экзамен:

Перечень примерных вопросов для подготовки к экзамену,

1 семестр

1.КИНЕМАТИКА

1.1. Тело отсчета. Система отсчета. Траектория движения материальной точки.

1.2. Кинематические характеристики движения. Путь. Перемещение. Скорость.

1.3. Кинематические характеристики движения. Ускорение, составляющие ускорения при криволинейном движении.

1.4. Кинематические характеристики вращательного движения: угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение.

2.ДИНАМИКА

2.1. Первый закон Ньютона. Масса. Импульс.

2.2. Второй закон Ньютона.

2.3. Характеристики сил, рассматриваемых в механике. Сила трения. Сила упругости. Сила тяжести. Вес тела.

2.4. Момент силы. Момент импульса..

2.5. Момент инерции твердого тела.

2.6. Основное уравнение вращательного движения.

2.7. Механическая работа в поступательном и вращательном движении.

2.8. Мощность для поступательного и вращательного движения.

2.9. Кинетическая и потенциальная энергия.

2.10. Закон сохранения импульса и момента импульса.

2.11. Закон сохранения и изменения энергии.

3. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ГАЗОВ.

ТЕРМОДИНАМИКА

3.1. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

3.2. Распределение Максвелла по скорости и энергиям.

3.3. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

3.4. Явление переноса. Перенос массы.

3.5. Явление переноса. Перенос импульса.

3.6. Явление переноса. Перенос энергии.

3.7. Распределение энергии молекул по степеням свободы.

3.8 Работа в термодинамике. Внутренняя энергия идеального газа.

3.9 Первое начало термодинамики.

3.10 Теплоемкость. Связь (Ср) и (Сv).

3.11 Изотермический, изохорный и изобарный процессы.

3.12 Адиабатный процесс.

3.13 Круговые (циклические) процессы.

3.14 Цикл Карно: КПД цикла Карно.

3.15 Энтропия.

3.16 Второе начало термодинамики.

4.РЕАЛЬНЫЕ ГАЗЫ И ЖИДКОСТИ

4.1 Уравнение Ван-дер-Ваальса.

4.2 Изотермы Ван-дер-Ваальса. Анализ изотерм.

4.3 Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.

4.4 Фазовые переходы. Диаграмма состояния. Тройная точка.

Перечень примерных вопросов для подготовки к зачёту и экзамену, 2 семестр

5.ЭЛЕКТРОСТАТИКА

5.1. Электростатическое поле. Закон Кулона

5.2. Напряженность электрического поля, принцип суперпозиции.

5.3. Потенциал. Работа электрического поля.

5.4. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса.

5.5. Проводники в электрическом поле. Конденсаторы.

5.6. Электрическое поле в диэлектрике.

5.7. Энергия электростатического поля.

6. ЗАКОНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА

6.1. Характеристики электрического тока. ЭДС.

6.2. Закон Ома и закон Джоуля - Ленца.

6.3. Мощность в цепи постоянного тока.

6.4. Ток в полупроводниках, жидкостях и газах.

6.5. Разветвленные цепи, правила Кирхгофа

7.МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

7.1  Магнитное поле. Контур с током в магнитном поле, его магнитный и вращательный моменты. Магнитная индукция.

7.1 Элемент тока. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Линии индукции, их свойства

7.3  Закон Ампера. Взаимодействие двух длинных параллельных проводников с токами.

7.4  Сила Лоренца и ее свойства. Эффект Холла.

7.5  Циркуляция вектора индукции. Закон полного тока. Соленоид, его магнитное поле.

7.6  Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца.

7.7  Явление самоиндукции. Индуктивность. Индуктивность соленоида.

7.8  Взаимная индукция. Трансформатор.

7.9  Энергия магнитного поля, плотность магнитной энергии.

7.10  Магнитное поле в веществе. Магнитная восприимчивость. Относительная магнитная проницаемость.

7.11  Парамагнетики, диамагнетики, ферромагнетики.

8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

8.1  Свободные незатухающие и затухающие колебания.

8.2  Вынужденные электрические колебания.

8.3  Цепи переменного тока.

8.4  Плоская электромагнитная волна. Энергия волны.

Перечень примерных вопросов при подготовке к зачёту 3 семестр

9.ВОЛНОВЫЕ И КОРПУСКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА СВЕТА

9.1  Волновая природа света. Понятия: световой вектор, интенсивность света.

9.2.  Когерентные волны. Понятие интерференции.

9.3.  Метод получения когерентных волн. Оптическая разность хода. Условия максимума и минимума при интерференции. Зеркала Френеля, бипризма Френеля.

9.4.  Понятие дифракции. Принцип Гюйгенса. Границы применимости геометрической оптики.

9.5  .Дифракция Фраунгофера на узкой и длинной щели.

9.6.  Дифракционная решетка. Условия главных максимумов и минимумов.

9.7.  Показатель преломления. Явление дисперсии света.

9.8.  Понятие поляризации света. Виды поляризации. Неполяризованный и частично поляризованный свет.

9.9.  Тепловое излучение, его характеристики (излучательная и поглощательная способность, энергетическая светимость). Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.

9.10.  Излучение абсолютно черного тела. Закон Стефана-Больцмана и Вина. Квантовая гипотеза Планка.

9.11  Внешний эффект, квантовая теория фотоэффекта, уравнение Эйнштейна.

9.12.  Фотоны, их масса, импульс, энергия. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств света.

Перечень примерных вопросов при подготовке к экзамену, 4 семестр

10.  ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ И ФИЗИКИ АТОМА.

10.1.  Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Спектры излучения атома водорода.

10.2.Постулаты Бора. Спектр излучения атома водорода по Бору. Ограниченность теории Бора и ее значение.

10.3.Гипотеза Де-Бройля. Волновые свойства вещества. Дифракция электронов.

10.4.Принцип неопределенности Гейзенберга.

10.5.Волновая функция, ее физический смысл, условия нормировки.

10.6.Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

10.7.Частицы в бесконечно глубокой одномерной потенциальной яме.

10.8.Состав ядра, размеры атома и ядра. Изотопы, изобары. Ядерные силы и их свойства.

10.9.Масса ядра. Дефект массы. Энергия связи ядра.

10.10.Зависимость удельной связи ядра от массового числа. Реакция деления и синтеза ядер.

10.11.Понятие радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Время полураспада.

10.12.Три вида радиоактивного излучения, их характеристики.

10.13.Классификация элементарных частиц. Античастицы.

Оформление письменной работы согласно МИ 4.2-5/47-01-2013

·  Контрольная работа состоит из двух частей - теоретической и практической.

·  Т р е б о в а н и я к о ф о р м л е н и ю :

1)  Тексты задач должны быть приведены полностью

2)  Теоретическая часть может непосредственно предшествовать решению каждой задачи, либо оформляться в отдельной тетради

3)  Теоретическая часть представляет собой словарик к каждой задаче, где указывается

а) сущность явления, описанного в тексте задачи

(кратко, 1-2 предложения);

б) смысл специфических терминов (типа: «когерентные волны», «абсолютно черное тело», «колебательный контур» и т. п.);

в) формулировка законов, описывающих рассматриваемое явление, или определения основных используемых физических величин словами и аналитически (в виде формулы с расшифровкой всех буквенных обозначений);

г) поясняющие рисунки с обозначениями фигурирующих в формулах углов, расстояний, направлений векторов, а также графики, иллюстрирующие закономерности рассматриваемого явления

4) Практическая часть – краткая запись условия и ход решения задачи

с обоснованием каждого шага решения, например:

- на основании закона…….. по определению……...

- из геометрических соображений, следующих из рисунка……

- используя таблицу…… .. используя график……..

- направления векторов определяем согласно правилу……. ….. и т. п.

Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины

Таблица

№ п/п	Авторы	Название	Место и год издания
1	2	3	4
Основная литература
1	, ,	Основы физики (часть 1)	Чита 2015
2	, ,	Основы физики (часть2)	Чита 2015
3	.	Курс общей физики, т. 1, 2, 3	СПб., 2007
4		Курс физики с примерами решения задач, т.1,2	М., 2010
Дополнительная литература
5	,	Справочник по физике	М., 2005
6		Курс общей физики, т.1,2,3	СПб., 2007
7		Задачи по общей физике	Р н/д, 2005

Собственные учебные пособия

8	, ,	Физика, пособие для бакалавров, книга 1	Чита, 2010
9	,	Физика, пособие для бакалавров, книга 2	Чита, 2011
10	, - ва,	Физика: учебные материалы и контрольные работы. Часть 1.	Чита,2007
11	, ,	Физика: учебные материалы и контрольные работы. Часть 2.	Чита,2008

Ведущий преподаватель

Заведующий кафедрой