Программа по физике

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ  РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Петрозаводский государственный университет»

ПРОГРАММА ПО ФИЗИКЕ

1. Механика

1.1 Кинематика

Механическое движение. Относительность механического движения. Материальная точка. Система отсчета. Траектория. Вектор перемещения и его проекции. Путь.

Скорость. Сложение скоростей. Ускорение.

Прямолинейное равномерное и равнопеременное движение. Зависимость скорости, координат и пути от времени.

Криволинейное движение. Движение по окружности. Угловая скорость. Период и частота обращения. Ускорение тела при равномерном движении по окружности.

Свободное падение тел. Ускорение свободно падающего тела.

1.2 Динамика

Взаимодействие тел. Первый закон Ньютона. Понятие об инерциальных и неинерциальных системах отсчета. Принцип относительности Галилея.

Сила. Сила в механике. Сложение сил, действующих на материальную точку.

Инертность тел. Масса. Плотность.

Второй закон Ньютона. Единицы измерения силы и массы.

Третий закон Ньютона.

Закон всемирного тяготения. Гравитационная постоянная. Сила тяжести.

Силы упругости. Понятия о деформациях. Закон Гука.

Силы трения. Сухое трение: трение покоя и трение скольжения. Коэффициент трения.

Применения законов Ньютона к поступательному движению тел. Вес тела. Невесомость. Применение законов Ньютона к движению материальной точки по окружности. Движение искусственных спутников. Первая космическая скорость.

1.3 Законы сохранения в механике

Импульс (количество движения) материальной точки. Импульс силы. Связь между приращением импульса материальной точки и импульсом силы. Закон сохранения импульса. Реактивное движение.

Механическая работа. Мощность. Энергия. Единицы измерения работы и мощности.

Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия тел вблизи поверхности Земли. Потенциальная энергия упругого деформированного тела.

Закон сохранения механической энергии. Коэффициент полезного действия механизмов.

1.4 Статика твердого тела

Сложение сил, приложенных к твердому телу. Момент силы относительно оси вращения. Правило моментов.

Условия равновесия тела. Центр тяжести тела.

1.5 Механика жидкостей и газов

Давление. Единицы измерения давления: паскаль, мм рт. ст.

Закон Паскаля. Гидравлический пресс. Давление жидкости на дно и стенки сосуда. Сообщающиеся сосуды.

Атмосферное давление. Опыт Торричелли. Изменение атмосферного давления с высотой.

Закон Архимеда. Плавание тел.

Движение жидкостей по трубам. Зависимость давления жидкости от скорости ее течения.

1.6 Механические колебания и волны. Звук

Понятие о колебательном движении. Период и частота колебаний.

Гармонические колебания. Смещение, амплитуда и фаза при гармонических колебаниях.

Свободные колебания. Колебания груза на пружине. Математический маятник. Периоды их колебаний. Превращение энергии при гармоничных колебаниях. Затухающие колебания.

Вынужденные колебания. Резонанс.

Понятие о волновых процессах. Поперечные и продольные волны. Длина волны. Скорость распространения волн.

Интерференция волн. Принцип Гюйгенса. Дифракция волн.

Звуковые волны. Скорость звука. Громкость и высота звука.

2. Молекулярная физика и термодинамика

2.1 Основы молекулярно – кинетической теории

Основные положения молекулярно – кинетической теории и их опытное обоснование. Броуновское движение. Массы и размеры молекул. Моль вещества. Постоянная Авогадро. Характер движения молекул в газах, жидкостях и твердых телах.

Тепловое равновесие. Температура и ее физический смысл. Шкала температур Цельсия.

Идеальный газ. Основное управление молекулярно – кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул и температура. Постоянная Больцмана. Абсолютная температурная шкала.

Уравнение Клапейрона – Менделеева (уравнение состояния идеального газа). Универсальная газовая постоянная. Изотермический, изохорный и изобарный процессы.

2.2 Элементы термодинамики

Термодинамическая система. Внутренняя энергия системы. Количества теплоты и работа как меры изменения внутренней энергии. Теплоемкость тела. Понятие об адиабатическом процессе. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к изотермическому, изохорному и изобарному процессам. Расчет работы газа с помощью pV – диаграмм.

Необратимость процессов в природе. Второй закон термодинамики. Физические основы работы тепловых двигателей. КПД теплового двигателя и его максимальное значение.

2.3 Изменение агрегатного состояния вещества

Преобразование. Испарение, кипение. Удельная теплота парообразования. Насыщенный пар. Зависимость давления и плотности насыщенного пара от температуры. Зависимость температуры кипения от давления.

Влажность. Относительная влажность.

Кристаллическое и аморфное состояние вещества. Удельная теплота плавления.

Уравнение теплового баланса.

3. Электродинамика

3.1 Электростатика

Электрические заряды. Элементарный электрический заряд. Закон сохранения электрического заряда. Взаимодействие электрически заряженных тел. Точечный заряд. Закон Кулона.

Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Линии напряженности электрического поля (силовые линии). Однородное электрическое поле. Напряженность электрического поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.

Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Потенциал и разность потенциалов. Связь разности потенциалов с напряженностью электростатического поля. Потенциал поля точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности.

Проводники и диэлектрики в электростатическом поле. Диэлектрическая проницаемости вещества. Электроемкость. Конденсаторы. Поле плоского конденсатора. Электроемкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля заряженного конденсатора.

3.2 Постоянный ток

Электрический ток. Сила тока. Условия существования постоянного тока в цепи. Электродвижущая сила (ЭДС). Напряжение. Измерение силы тока и напряжения.

Закон Ома для участка цепи. Омическое сопротивление проводника. Удельное сопротивление. Зависимость удельного сопротивления от температуры. Сверхпроводимость. Последовательное и параллельное соединение проводников.

Закон Ома для полной цепи.

Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Электрический ток в металлах.

Электрический ток в электролитах. Законы электролиза.

Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электронная лампа - диод.

Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Зависимость проводимости полупроводников от температуры, p-n-переход и его свойства. Полупроводниковый диод. Транзистор. Термистор и фоторезистор.

Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Понятие о плазме.

3.3.  Магнетизм

Магнитное поле. Действие магнитного поля на рамку с током. Индукция магнитного поля (магнитная индукция). Линии магнитной индукции. Картины линий индукции магнитного поля прямого тока и соленоида. Понятие о магнитном поле Земли.

Сила, действующая на проводник с током в магнитном поле. Закон Ампера.

Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.

Магнитные свойства вещества. Гипотеза Ампера. Ферромагнетики.

3.4.Электромагнитная индукция

Магнитный поток. Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Вихревое электрическое поле. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца.

Самоиндукция. Индуктивность. ЭДС самоиндукции.

Энергия магнитного поля.

3.5.Электромагнитные колебания и волны

Переменный электрический ток. Амплитудное и действующее (эффективное) значение периодически изменяющегося напряжения и тока.

Получение переменного тока с помощью индукционных генераторов. Трансформатор. Передача электрической энергии.

Колебательный контур. Свободные электромагнитные колебания в контуре. Превращения энергии в колебательном контуре. Формула Томсона для периода колебаний. Затухающие электромагнитные колебания.

Вынужденные колебания в электрических цепях. Активное, емкостное и индуктивное сопротивления в цепи гармонического тока. Резонанс в электрических цепях.

Открытый колебательный контур. Опыты Герца. Электромагнитные волны. Их свойства. Шкала электромагнитных волн. Излучение и прием электромагнитных волн. Принципы радиосвязи.

4. Оптика

Геометрическая оптика

Развитие взглядов на природу света. Закон прямолинейного распространения света.

Законы отражения света. Построение изображений в плоском зеркале.

Законы преломления света. Абсолютный и относительный показатели преломления. Ход лучей в призме. Явление полного (внутреннего) отражения.

Тонкие линзы. Фокусное расстояние и оптическая сила линзы. Построение изображения в собирающих и рассеивающих линзах. Формула линзы. Увеличение, даваемое линзами.

Оптические приборы: лупа, фотоаппарат, проекционный аппарат, микроскоп. Ход лучей в этих приборах. Глаз.

4.2.  Элементы физической оптики

Волновые свойства света. Поляризация света. Электромагнитная природа света.

Скорость света в однородной среде. Дисперсия света. Спектроскоп. Инфракрасное и ультрафиолетовое излучения.

Интерференция света. Когерентные источники. Условия образования максимумов и минимумов в интерференционной картине.

Дифракция света. Опыт Юнга. Принцип Гюйгенса. Дифракционная решетка.

Поляризация света.

Корпускулярные свойства света. Постоянная Планка. Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Фотон. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Давление света. Опыты Лебедева по измерению давления света.

Постулаты теории относительности (Постулаты Эйнштейна). Связь между массой и энергией.

5. Атом и атомное ядро

Опыты Резерфорда по рассеянию  б  - частиц. Планетарная модель атома. Квантовые постулаты Бора. Испускание и поглощение энергии атомом. Непрерывный и линейчатый спектры.

Экспериментальные методы регистрации заряженных частиц: камера Вильсона, счетчик Гейгера, пузырьковая камера, фотоэмульсионный метод.

Состав ядра атома. Изотопы. Энергия связи атомных ядер. Понятие о ядерных реакциях. Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений и их свойства. Цепные ядерные реакции. Термоядерная реакция.

Биологическое действие радиоактивных излучений. Защита от радиации.

Основная литература

1. Кабардин . Справочник школьника: учебн.-справ. пособие. М.:АСТ:Астрель, 2008.

2. Касаткина для старшеклассников и абитуриентов: интенсивный курс подготовки к ЕГЭ. – Москва:Омега-Л, 2012

3. , , Сотский . Учебник для 10 класса средней школы. –М., 2008.

4. , , Сотский . Учебник для 11 класса средней школы. –М., 2008.

5. ЕГЭ. Физика: Раздаточный материал тренировочных тестов. – СПб.:Тригон, 2008.

6. , , Сараева по элементарной физике. - М.: Физматлит, 2000 и предшествующие издания.

Дополнительная литература

1. Элементарный учебник физики /под ред. . В 3-х кн. - М.: Физматлит. 2000 и предшествующие издания.

2. , Селезнев . Справочное пособие. Для поступающих в вузы. - М.: Физматлит, 2000 и предшествующие издания.

3. , Кондратьев . В 3-х кн. М.: Физматлит, 2001.

4. Павленко . Полный курс для школьников и поступающих в вузы: Учебн. пособие. - М.: Большая Медведица. 2002.

5. Сборник задач по физике /под ред. - М.: Просвещение, 2000 и предшествующие издания.

6. Гольдфарб . Задачник. 9-11 кл.: Пособие для общеобразоват. учеб. заведений. - М.: Дрофа, 2000 и предшествующие издания.

Демонстрационный вариант

Десятичные приставки

Наименование	Обозначение	Множитель	Наименование	Обозначение	Множитель
мега	М	10 6	милли	м	10– 3
кило	к	10 3	микро	мк	10 – 6
гекто	г	10 2	нано	н	10– 9
деци	д	10– 1	пико	п	10– 12
санти	с	10– 2	фемто	ф	10– 15

Физические константы

Ускорение свободного падения на Земле	g = 10 м/с2
Гравитационная постоянная	G = 6,7·10–11 Н·м2/кг2
Газовая постоянная	R = 8,31 Дж/(моль·К)
Постоянная Больцмана	k = 1,38·10–23 Дж/К
Постоянная Авогадро	NА = 6·1023 1/моль
Скорость света в вакууме	с = 3·108 м/с
Коэффициент пропорциональности в законе Кулона	k = = 9·109 Н·м2 /Кл2
Заряд электрона	e = – 1,6·10–19 Кл
Постоянная Планка	h = 6,6·10–34 Дж·с

Поезд длиной 600 м двигается прямолинейно и равномерно со скоростью 14 м/c. Рядом с поездом по направлению его движения едет автомобиль со скоростью  20 м/c. Сколько времени понадобится автомобилю, чтобы проехать мимо поезда?

1) 30 с;  2) 50 с;  3) 18 с;  4) 100 с.

Частица двигается по окружности с постоянной по величине скоростью. Укажите правильное утверждение относительно силы, действующей на частицу:

1) на нее не действуют никакие силы;

2) силы, действующие на частицу, скомпенсированы;

3) результирующая сила направлена к центру окружности;

4) результирующая сила направлена по касательной к окружности.

С неподвижной лодки массой 50 кг на берег прыгнул мальчик массой 40 кг со скоростью 1 м/c, направленной горизонтально. Какую скорость приобрела лодка относительно берега?

1) 1 м/с;  2) 0,8 м/с;  3) 1,25 м/с;  4 ) 0  м/с.

Три мячика одинаковой массы бросают одновременно с одинаковой скоростью с вышки следующим образом: первый мячик – вертикально вверх, второй – вертикально вниз, третий – в горизонтальном направлении. Тогда наибольшую скорость в момент падения будет иметь:

1) первый мячик;  3) второй мячик;

2) третий мячик;  4) все мячики имеют одинаковую скорость.

На тело действуют одинаковые по величине силы F1, F2, F3 и F4, приложенные в точке А. Момент какой силы относительно точки О будет иметь максимальное значение?

1) F1;  2) F2;  3) F3;  4) F4.

Известно, что все вещества состоят из атомов и молекул. Наименьшая упорядоченность в расположении частиц характерна для

1) газов;  2) жидкостей;  3) кристаллов;  4) аморфных тел.

Внутренняя энергия газа в запаянном несжимаемом сосуде определяется главным образом

1) движением сосуда с газом;  3) хаотическим движением молекул газа;

2) взаимодействием молекул газа с Землей;  4) действием внешних сил на сосуд с газом.

При кипении жидкости подводимая энергия расходуется на

1)  увеличение кинетической энергии молекул жидкости;

2) установление динамического равновесия между жидкостью и паром;

3) химические реакции, проходящие в жидкости;

4) совершение работы выхода молекул с поверхности жидкости.

Какие преобразования происходят в тепловой машине?

1) внутренняя энергия рабочего тела переходит в механическую.

2) механическая энергия рабочего тела переходит во внутреннюю.

3) механическая энергия рабочего тела переходит в электрическую.

4) внутренняя энергия рабочего тела переходит в электрическую.

Указать неправильное утверждение об электрических зарядах.

1) Величина заряда любого тела всегда кратна заряду электрона.

2) Одноименные электрические заряды отталкиваются.

3) Точечным зарядом называется заряженное тело бесконечно малых размеров.

4) Сила взаимодействия двух неподвижных точечных зарядов изменяется, если вблизи поместить третий заряд.

Какие из нижеприведенных утверждений не справедливо?

1) Линии напряженности электростатического поля всегда направлены в сторону уменьшения потенциала.
2) В однородном электростатическом поле потенциалы всех точек одинаковы.
3) Потенциальная энергия взаимодействия двух точечных зарядов в вакууме всегда больше, чем в жидком диэлектрике.

4) Потенциальная энергия взаимодействия двух разноименных точечных зарядов отрицательна.

Электросопротивление проводника определяется источником тока; свойствами проводника; зарядом, проходящим через поперечное сечение проводника; работой, совершаемой электрическим полем при перемещении заряда.

На рис. изображен цилиндрический проводник, по которому течет электрический ток. Как направлен вектор магнитной индукции в точке С?

1) на нас;  2) от нас;  3) вправо;  4) вверх.

Какой процесс объясняется явлением электромагнитной индукции?

1) отклонение магнитной стрелки вблизи проводника с током;

2) взаимодействие двух проводников с током;

3) появление тока в замкнутой катушке при опускании в нее постоянного магнита;

4) возникновение силы, действующей на проводник с током в магнитном поле.

Среди приведенных примеров электромагнитных волн максимальной длиной волны обладает

1) инфракрасное излучение Солнца; 

2) излучение γ-радиоактивного препарата;

3) ультрафиолетовое излучение Солнца; 

4) излучение антенны радиопередатчика.

Световой луч падает из воздуха на поверхность воды. На каком рисунке правильно изображен ход луча в воде?

  1)  2)  3)  4)

Явлением дифракции световых волн объясняется возникновение минимумов и максимумов освещенности при наложении волн; огибание волной препятствия; разложение света в спектр при прохождении через призму; то, что при прохождении белого света через красное стекло свет становится красным.
Работа выхода электрона из металла равна 2,4 эВ. Какова кинетическая энергия электрона, «выбитого» из металла фотоном с энергией 6 эВ?

1)  8,4 эВ;  2) 14,4 эВ;  3) 2,5 эВ;  4) 3,6 эВ.

В опыте Резерфорда большая часть α-частиц свободно проходит через фольгу, практически не отклоняясь от прямолинейных траекторий, потому что:

1) ядро атома имеет положительный заряд;

2) электроны имеют отрицательный заряд;

3) ядро атома имеет малые (по сравнению с атомом) размеры;

4) α-частицы имеют большую (по сравнению с ядрами атомов) массу.

Период полураспада ядер атомов радия составляет 1620 лет. Это означает, что в образце, содержащем большое число атомов радия,

1) за 1620 лет атомный номер каждого атома радия уменьшится вдвое;

2) одно ядро радия распадается каждые 1620 лет;

3) половина изначально имевшихся ядер радия распадается за 1620 лет;

4) все изначально имевшиеся ядра радия распадутся через 3240 лет.

Задача 1

Какую работу необходимо совершить, чтобы тело массой 100 г, брошенное вертикально вверх, достигло высоты 2 м? Сила сопротивления воздуха, действующая на тело, постоянна и равна 2 Н.

Задача 2

Гелий массой 20 г нагрели на 20oC при постоянном давлении. Какое количество теплоты сообщили данной массе газа? Молярная масса аргона 4 г/моль.

Задача 3

Электрон с энергией 30 кэВ попадает в электростатическое поле с напряженностью 20 кВ/см и движется вдоль линий напряженности. Определить расстояние, пройденное электроном до остановки.

1 эВ = 1,6⋅10-19 Дж.