Физика (стр. 23 )

7. и др. Термодинамика и молекулярная физика. Элементы статистической физики. Элементы физики конденсированного состояния / , , . – М.:  Машиностроение-1, 2008. – 348 с.

8. и др. Молекулярная физика. Термодинамика. Конденсированные состояния: Учебное пособие / , , . – Рыбинск: РГАТА  имени , 2009. – 170 с.

9. и др. Физические основы механики: Учебное пособие / , , . – Рыбинск: РГАТУ имени , 2013. – 148 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ

1.  Рабочая программа курса  физики

Раздел 1. «Механика»

1.1. Кинематика. Задачи механики. Характерные пространственные и временные масштабы в физике. Задачи кинематики. Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Путь. Неравномерное движение. Ускорение, скорость, путь, перемещение при неравномерном движении.
Движение в пространстве. Вращательное движение. Угловая скорость,
угловое ускорение. Центростремительное ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения.

1.2. Динамика. Задачи динамики. Понятие состояния в классической механике. Принцип относительности Галилея. Импульс. Закон сохранения импульса. Законы Ньютона. Силы в природе. Работа и кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.

1.3. Специальная теория относительности. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Лоренцево сокращение расстояний. Лоренцево замедление времени. Основной закон релятивистской динамики.
Закон взаимосвязи массы и энергии. Формула Эйнштейна для энергии.

1.4. Механика сплошных сред. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Ламинарные и турбулентные течения. Число Рейнольдса.

Раздел 2. «Электричество и магнетизм»

2.1. Электричество. Электрическое взаимодействие. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Циркуляция вектора напряженности. Потенциал. Напряженность как градиент потенциала. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля.

Электрический ток. Сила и плотность тока. Закон Ома для участка и для полной цепи. Сопротивление. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей.

2.2. Магнетизм. Магнитное взаимодействие. Магниты. Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Био – Савара – Лапласа. Связь магнитного поля с электрическим током и открытие Эрстеда. Действие магнитного поля на ток и сила Ампера. Взаимодействие прямолинейных токов. Закон полного тока. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Теорема Гаусса для магнитного поля.

2.3. Электродинамика. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Индуктивность. Самоиндукция. Энергия магнитного поля. Магнитные свойства вещества. Уравнения Максвелла для электромагнитного
поля. Принцип относительности в электродинамике.

Раздел 3. «Колебания и волны»

3.1. Кинематика гармонических колебаний. Гармонические колебания и их характеристики (скорость, ускорение). Уравнение гармонических колебаний. Сложение колебаний: сложение гармонических колебаний одного направления и одного периода. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний одинакового периода.

3.2. Динамика колебаний. Уравнение динамики свободных гармонических колебаний. Математический, физический и пружинный маятники. Колебательный контур. Ангармонический осциллятор.

3.3. Затухающие колебания. Уравнение динамики затухающих
колебаний. Декремент затухания. Добротность.

3.4. Вынужденные колебания. Уравнение динамики вынужденных колебаний. Амплитуда и фаза вынужденных  колебаний. Резонанс. Вынужденные колебания в электрических цепях. Переменный электрический ток. Закон Ома для цепи переменного тока. Мощность в цепи переменного тока.

3.5. Волновые процессы. Уравнение волны. Продольные и поперечные волны. Уравнение плоской волны. Уравнение сферической волны. Волновое уравнение. Интерференция волн.

Раздел 4. «Оптика»

4.1. Электромагнитные волны. Электромагнитные волны и уравнения Максвелла. Шкала электромагнитных волн. Скорость света.

4.2. Геометрическая оптика. Законы преломления и отражения. Полное внутреннее отражение. Линзы. Микроскоп. Телескоп. Бинокль.

4.3. Интерференция света. Интерференция. Опыт Юнга. Расчет интерференционной картины Юнга. Кольца Ньютона. Тонкие пленки.

4.4. Дифракция. Дифракция. Пятно Пуассона. Дифракция Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Элементы Фурье-оптики.

4.5. Взаимодействие света с веществом. Дисперсия. Опыт Ньютона. Рассеяние и поглощение света. Поляризация. Закон Малюса. Угол Брюстера. Двойное лучепреломление.

Раздел 5. «Квантовая механика»

5.1. Квантовые свойства света. Проблема теплового излучения. Формула Планка. Фотоэффект. Эффект Комптона. Световое давление. Опыт Лебедева. Корпускулярно-волновой дуализм электромагнитного излучения.

5.2. Волновые свойства вещества. Дифракция электронов. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества. Формула де Бройля. Принцип и соотношение неопределенностей Гейзенберга.

5.3. Квантово-механическое описание. Волна де Бройля. Квантовые состояния. Принцип суперпозиции. Уравнение Шредингера. Стационарные решения. Частица в потенциальной яме. Квантовый осциллятор. Операторы физических величин. Опыт Штерна – Герлаха. Момент импульса. Магнитный момент. Спин.

5.4. Атомы и молекулы в квантовой механике. Описание состояния атома. Энергетический спектр. Квантовые числа. Принцип запрета Паули. Таблица Менделеева. Молекулы. Природа химической связи.

5.5. Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Ядерная модель атома. Протоны, нейтроны и кварки. Адроны и
лептоны. Фундаментальные взаимодействия. Частицы – переносчики взаимодействий.

Раздел 6. «Термодинамика»

6.1. Термодинамическое описание состояния системы. Термодинамическая система. Параметры состояния. Уравнение состояния. Изопроцессы.

6.2. Первое начало термодинамики. Работа. Внутренняя энергия. Теплота. Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс. Политропный процесс.

6.3. Второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно. Формула Карно. Второе начало термодинамики по Кельвину и по Клаузиусу. Приведенная теплота. Интеграл Клаузиуса. Энтропия. Неравновесные системы. Необратимость. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и второе начало термодинамики. Третье начало термодинамики. Термодинамические функции состояния. Фазовые превращения и фазовое равновесие. Элементы неравновесной термодинамики.

6.4. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Эндрюса. Пары. Влажность.

Раздел 7. «Статистическая физика»

7.1. Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение МКТ. Связь энергии и температуры. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Явления переноса. Диффузия. Вязкость. Теплопроводность.

7.2. Распределения Больцмана и Максвелла. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение молекул по скоростям. Функция распределения. Распределение Максвелла. Наиболее вероятная скорость. Среднеарифметическая скорость.

7.3. Квантовые и классические распределения. Постановка задачи в классической статистике. Микро-  и макросостояния. Термодинамическая вероятность. Статистическое истолкование энтропии. Формула Больцмана. Распределение Больцмана. Квантовая статистика. Распределение Ферми – Дирака. Распределение Бозе – Эйнштейна.

Раздел 8. «Физика конденсированного состояния»

8.1. Тепловые свойства твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Закон Дюлонга-Пти. Теория Эйнштейна. Теория Дебая. Формула Дебая.

8.2. Электрические свойства твердых тел. Классическая теория электропроводности. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники с точки зрения зонной теории. Проводимость полупроводников. Р-n переход. Полупроводниковый диод. Понятие о нанотехнологиях.

2.  Пример оформления контрольной работы

ВАРИАНТ 1

Задача № 1

В подвешенный на нити длиной  = 1,8 м  деревянный шар массой m = 8 кг  попадает горизонтально летящая пуля массой  m1 = 4 г.  С какой скоростью летела пуля, если нить с шаром и застрявшей в ней пулей отклонилась от вертикали на угол  α = 3°?  Размером шара пренебречь. Удар пули считать прямым центральным.

Дано: = 1,8 м m2 = 8 кг m1 = 4 г = 0,004 кг α = 3° g = 9,8 м/с2	Решение:
υ1 – ?

Запишем закон сохранения импульса для системы тел «Пуля и шар»:

,

где  – общая скорость шара и пули после неупругого удара.

В проекции на ось  x  имеем:

.  (1)

Из уравнения (1) выразим  υ1:

.  (2)

Запишем закон сохранения энергии для системы тел после неупругого соударения (полная механическая энергия остается величиной постоянной):

.

Из рисунка видно, что:

.  (3)

Подставляя (3) в (2), получаем: