Учебно-методический комплекс дисциплины (ЕН. Ф. 03) Физика
Скачать 452.38 Kb.
|
Часть 1. Физические основы классической механикиМеханическое движение как простейшая форма движения материи. Представления о свойствах пространства и времени, лежащие в основе классической (Ньютоновской) механики. Элементы кинематики материальной точки. Скорость и ускорение точки как производные радиуса-вектора по времени. Нормальное и тангенциальное ускорение. Радиус кривизны траектории. Поступательное движение твердых тел. Динамика материальной точки и поступательное движение твердого тела. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Законы динамики материальной точки и системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс механической системы и закон его движения (Теорема Кенига). Закон сохранения импульса. Работа переменной силы мощность. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил приложенных к системе. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Законы динамики материальной точки и системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр массы (центр инерции) механической системы и закон его движения. Закон сохранения импульса. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа переменной силы. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе. Поле как форма материи, осуществляющая силовое взаимодействие между частицами вещества. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Понятие о градиенте скалярной функции координат. Поле центральных сил. Потенциальная энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Диссипация энергии. Закон сохранения и превращение энергии как проявление неуничтожимости материи и ее движения. Применение закона сохранения энергии к столкновению упругих и неупругих тел. Элементы кинематики вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными скоростями и ускорениями точек вращающегося тела. Момент силы и момент импульса механической системы. Момент силы относительно оси. Момент импульса тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции тела относительно оси. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения момента импульса и его связь с изотропностью пространства. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Часть 2. Элементы специальной (частной) теории относительности Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Опыт Майкельсона и Морли. Постулаты специальной теории относительности. Преобразование Лоренца. Понятие одновременности. Относительность длин и промежутков времени. Интервал между событиями и его инвариантность по отношению к выбору инерциальной системы отсчета как проявление взаимосвязи пространства и времени. Релятивистский закон сложения скоростей. 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. Границы применимости классической (Ньютоновской) механики. Основные идеи общей теории относительности. Часть 3. Основы молекулярной физики и термодинамики Опытные газовые законы. Уравнение состояния идеального газа. Вывод уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа для давления и его сравнение с уравнением Клайперона –Менделеева. Средняя кинетическая энергия молекул. Скорости газовых молекул. Опыт Штерна. Распределение молекул по скоростям – уравнение Максвелла. Средне-квадратичная, вероятная и среднеарифметические скорости молекул. Барометрическая формула – распределение Больцмана для частиц в поле потенциальных (консервативных) сил. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Вакуум. Явления переноса в термодинамических неравновесных системах. Опытные законы диффузии, теплопроводности и внутреннего трения. Молекулярно-кинетическая теория этих явлений. Реальные газы. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия. Эффективный диаметр молекул. Уравнения состояния реальных газов. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл констант Ван-дер-Ваальса. Идеальные и реальные изотермы Ван-дер-Ваальса. Критические состояния вещества- фазовые переходы. Внутренняя энергия реального газа. Термодинамический метод исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Теплоемкость. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам и адиабатному процессу в газах. Зависимость теплоемкости от изопроцессов в газах- формула Майера. Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Второе начало термодинамики. Независимость КПД цикла Карно от природы рабочего тела. Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Формула Больцмана. Часть 4. Электростатика Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Сила Кулона. Основные характеристики электростатического поля - напряженность и потенциал. Напряженность как градиент потенциала. Расчет электростатических полей методом суперпозиции. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского- Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Остроградского- Гаусса к расчету поля. Электрическое поле в веществе. Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Типы диэлектриков. Электронная, ориентационная и ионная поляризации. Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость среды. Вычисление напряженности поля в диэлектрике. Сегнетоэлектрики. Проводники в электрическом поле. Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Электроемкость уединенного проводника. Конденсаторы. Энергия заряженного проводника, конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии. Часть 5. Постоянный электрический ток. Постоянны электрический ток, его характеристики и условия существования. Вывод закона Ома в дифференциальной форме. Закон Ома в интегральной форме. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Правила Кирхгофа для тока. Часть 6. Электромагнетизм Магнитное поле. Магнитная индукция. Закон Ампера. Магнитное поле тока. Закон Био – Савара – Лапласа и его применение к расчету магнитного поля. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока. Магнитный момент витка с током. Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока (циркуляция вектора магнитной индукции) для магнитного поля в вакууме и его применение к расчету магнитного поля тороида и длинного соленоида. Действие магнитного поля на движущий заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Принцип действия циклических ускорителей заряженных частиц. Эффект Холла. МГД- генератор. Контур с током в магнитном поле. Магнитный поток. Теорема Остроградского – Гаусса. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея). Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции и его вывод из закона сохранения энергии. Явление самоиндукции. Индуктивность. Токи при замыкании и размыкании цепи. Явление взаимной индукции. Взаимная индуктивность. Энергия системы проводников с током. Объемная плотность энергии магнитного поля. Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты атомов. Типы магнетиков. Намагниченность. Микро- и макротоки. Элементарная теория диа- и парамагнетизма. Магнитная восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость среды. Ферромагнетики. Опыты Столетова. Кривая намагничивания. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Домены. Спиновая природа ферромагнетизма. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля в интегральной и дифференциальной форме. Часть 7 . Механические и электромагнитные колебания и волны Гармонические механические и электромагнитные колебания и их характеристики. Кинематические характеристики гармонических механических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний механических и электромагнитных колебаний. Математический и физический маятники. Колебательный контур. Дифференциальное уравнение затухающих механических и электромагнитных колебаний и его решение. Логарифмический декремент затухания. Дифференциальное уравнение вынужденных механических и электромагнитных колебаний и его решение. Резонанс. Резонанс тока. Энергия гармонических колебаний. Сложение колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу. Волновые процессы. Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Синусоидальные (гармонические) волны. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Волновое уравнение. Фазовая скорость и дисперсия волн. Энергия волны. Вектор Умова. Принцип суперпозиции волн и границы его применимости. Волновой пакет. Групповая скорость. Когерентность. Интерференция волн. Образование стоячих волн. Уравнение стоячей волны. Электромагнитные волны. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Энергия электромагнитной волны. Поток энергии. Вектор Умова- Пойтинга. Излучение диполя. Часть 8. Волновая оптика Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Оптическая длина пути. Интерференция света в тонких пленках. Интерферометры. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон. Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Фраунгофера, дифракция Френеля. Дифракционная решетка. Дифракция на объемных решетках. Формула Вульфа-Брегга. Голография. Дисперсия света. Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии света. Эффект Доплера. Излучение Вавилова- Черенкова. Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Поляроиды и поляризационные призмы. Закон Малюса. Интерференция поляризованных лучей. Часть 9. Квантовая природа излучения Тепловое излучение. Черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка. Оптическая пирометрия. Внешний фотоэффект и его законы. Фотоны-кванты энергии. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснения давления света. Эффект Комптона и его теория. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения. Часть 10. Элементы атомной физики и квантовой механики. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества. Формула де Бройля. Соотношение неопределенности как проявлении корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Волновая функция и ее статистический смысл. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Свободная частица. Туннельный эффект. Частица в одномерной прямоугольной «потенциальной яме».Квантование энергии и импульса частицы. Понятие о линейном гармоническом осцилляторе. Атом водорода, квантовые числа. Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Понятие об энергетических уровнях. Спектры атомов и молекул. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучение. Понятие о лазерах. Голография. Часть 11. Элементы квантовой статистики и физики твердого тела. Фазовое пространство. Элементарная ячейка. Плотность состояний. Понятие о квантовой статистики Бозе-Эйнштейна. Распределение фононов по энергиям. Теплоемкость кристаллической решетки. Квантовая статистика Ферми-Дирака. Энергия Ферми. Уровень Ферми.. Теория теплоемкости по Эйнштейну, по Дебаю. Сверхпроводимость. Магнитные свойства сверхпроводника. Энергетические зоны в кристаллах. Распределение электронов по энергетическим зонам. Валентная зона, зона проводимости, запрещенная зона. Металлы, диэлектрики и полупроводники. Эффективная масса электрона в кристалле. Электронные и дырочные полупроводники. Контактные явления. Контакт электронного и дырочного полупроводника (р-п –переход) и его вольт- амперная характеристика. Фотоэлектрические явления в полупроводниках. Люминесценция твердых тел. Часть 12. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц. Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа.. Момент импульса ядра и его магнитный момент. Состав ядра. Нуклоны. Взаимодействие нуклонов и понятие о свойствах и природе ядерных сил. Закономерности и происхождение альфа-, бета- и гамма излучений атомных ядер. Дефект массы и энергия связи ядра. Ядерные реакции и законы сохранения. Цепные реакции. Ядерная энергетика. Термоядерные реакции. Проблемы управления термоядерными реакциями. Элементарные частицы. Их классификация и взаимная превращаемость. Четыре типа фундаментальных взаимодействий: сильное, электромагнитное, слабое и гравитационное. Проблемы физики и астрофизики. Черная дыра. Белый карлик. Квантовомеханическое давление 4. Материалы, определяющие порядок и содержание проведения промежуточных и итоговых аттестаций в соответствии с требованиями ГОС Материалы, определяющие порядок и содержание проведения промежуточных и итоговых аттестаций, соответствуют требованиям ГОС, приказам, распоряжениям и рекомендациям МО РФ, учебно-методического управления КемГУ и учебно-методического отдела НФИ КемГУ. Контроль знаний студентов проводится по следующей схеме:
Материалы, определяющие порядок и содержание промежуточных и итоговой аттестаций, включают:
5. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Список учебников и учебных пособий Основная литература: Основной учебник 1. Савельев И.В. Курс общей физики. т.1,2,3. М., "Наука", 1989-1990 гг. 2. Трофимова Т.И. Курс физики, М., "Высшая школа", 1999г. Учебники: 3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики, т.1,2,3, М., "Высшая школа", 1979 . 4. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.,"Наука", 1985 и др. 5. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М.,"Высшая школа", 1988 Дополнительная литература: 6. Стрелков С.П. Механика. М., "Наука", 1975. 7. Кикоин И.К., Кикоин А.К. Молекулярная физика. М., "Наука", 1976 г. 8. КалашниковГ.С. Электричество М., "Наука", 1977г. 9. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике, вып. 1-10, М., "Мир", 1977г. 10. Геворкян Р.Г. Курс физики. М., "Высшая школа", 1986г. 11. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. М., "Высшая школа", 1977 г. 12. Новодворская Е.М., Дмитриев Э.М. Методика проведения упражнений по физике во втузе. М., "Высшая школа", 1981 г. |
Похожие:
 | Учебно-методический комплекс дисциплины «физика» Маллабоев У. М. Физика. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов направления 050100. 62 Педагогическое образование,... | | Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф. 7 Физика: оптика;... ... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050202. 65 Информатика Канск Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Физика» для студентов очной формы обучения по специальности 050202. 65 «Информатика»... | | Учебно-методический комплекс дисциплины ен. Ф 3 физика: оптика. Квантовая... ... |
| Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика» Дисциплина входит в федеральный компонент цикла общих математических и естественнонаучных дисциплин специальности и является обязательной... | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050203 «Физика» Специальность: 050203 – «Физика» с дополнительной специальностью 050202 «Информатика» |
| Учебно-методический комплекс дисциплины красноярск 2012 пояснительная... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психодиагностика» для студентов заочной формы обучения (3,5 года обучения) по специальности... | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность 100110. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информационная культура» состоит из следующих элементов |
| Учебно-методический комплекс Рабочая учебная программа для студентов специальностей «Физика» Учебно-методический комплекс предназначен для первого и второго курса обучения английскому языку для студентов физических специальностей.... | | Учебно-методический комплекс дисциплины специальность: 050706. 65 «Педагогика и психология» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 5-го заочного отделения... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины «история приморья» Специальность – 050202. 65 Информатика с дополнительной специальностью 050203. 65 Физика | | Учебно-методический комплекс дисциплины Специальность 050203. 65 Физика с дополнительной специальностью 050202. 65 Информатика Форма подготовки очная |
| Учебно-методический комплекс дисциплины Специальность 050202. 65 Информатика с дополнительной специальностью 050203. 65 Физика Форма подготовки очная | | Учебно-методического комплекса дисциплины рабочая программа учебной... Учебно-методический комплекс дисциплины «Физика» разработан для студентов 1,2 курса по специальности 240902. 65 «Пищевая биотехнология»... |
| Учебно-методический комплекс дисциплины специальность : 040101. 65... Учебно-методический комплекс дисциплины (умкд) «Информатика» для студентов очной формы обучения по специальности 040101. 65 социальная... | | Учебно-методический комплекс дисциплины по выбору направление 050700. 62 «Педагогика» Настоящий учебно-методический комплекс дисциплины по выбору (умкд) «Психолого-педагогическая коррекция» для студентов 4-го курса... |
