Скачать 370.82 Kb.
|
Тема 2. Парадигмы программирования (2час.) Температура и ее физический смысл в молекулярно-кинетической теории. Теплообмен и термодинамическое равновесие. Термометрическое свойство, термометрическая величина. Термодинамическая шкала температур. Теорема Больцмана о равновесном распределении энергии по степеням свободы. Число степеней свободы. Законы идеального газа. Изотермический коэффициент сжимаемости, температурный коэффициент. Графическое представление законов идеального газа. Тема 3. Скорости газовых молекул (2час.) Скорости газовых молекул. Измерение скорости газовых молекул. Опыт Штерна, метод молекулярных пучков. Элементы теории вероятности. Частота и вероятность. Дискретное и непрерывное распределение вероятности. Плотность вероятности. Условие нормировки. Теоремы сложения и умножения. Средние значения случайных величин, флуктуация. Распределение Максвелла (постановка задачи). Вывод функции распределения молекул по проекциям скоростей. Физический смысл параметра функции распределения и постоянной интегрирования Тема 4. Закон Больцмана (2час.) Барометрическая формула и вывод закона Больцмана. Связь между распределениями Максвелла и Больцмана. Распределение Максвелла по значениям кинетической энергии. Распределение Максвелла-Больцмана. Броуновское движение. Расчет среднего квадрата смещения броуновской частицы. Формула Эйнштейна-Смолуховского. Тема 5. Элементы молекулярно-кинетической теории (2 час.) Элементы молекулярно-кинетической теории неравновесных процессов. Равновесное и неравновесное состояния. Релаксационные процессы и явления переноса. Эффективный диаметр и эффективное сечение молекул газа. Средняя длина свободного пробега. Потенциальная кривая межмолекулярного взаимодействия. Температурная зависимость эффективного сечения молекул и средней длины свободного пробега для газов и жидкостей. Формула Сезерленда. Общая теория переноса в газах. Диффузия. Самодиффузия. Коэффициент диффузии, зависимость коэффициента диффузии от температуры и давления. Вязкость или внутреннее трение. Коэффициент вязкости и его зависимость от температуры и давления. Различие температурных зависимостей вязкости газов и жидкостей. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности газов и его зависимость от температуры и давления. Соотношение между коэффициентами переноса Раздел II. Основы термодинамики(8 час.) Тема 1. Теплоемкость (2 час.) Теплоемкость идеального газа. Теплоемкость при постоянном объеме и давлении. Энтальпия. Вывод уравнения Роберта-Майера. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Адиабатный процесс. Вывод уравнения Пуассона. Работа идеального газа при адиабатном процессе. Политропный процесс. Вывод уравнения политропы. Классическая теория теплоемкостей газов и твердых тел (число степеней свободы, теорема Больцмана о равнораспределении кинетической энергии по степеням свободы). Закон Дюлонга-Пти. Недостатки классической теории теплоемкости твердых тел. Элементы квантовой теории теплоемкости. Вывод формулы Эйнштейна. Недостатки теории Эйнштейна Тема 2. Теория теплоемкости твердых тел (2 час.) Теория теплоемкости твердых тел Дебая. Вывод закона Дебая. Характеристическая температура твердого тела или температура Дебая. Развитие теории теплоемкости твердых тел из представления о фононах и фононном газе. Тема 3. Второе начало термодинамики (2 час.) Второе начало термодинамики. Формулировки второго начала термодинамики Клаузиуса, Кельвина и Планка. Цикл Карно. Вывод работы и к.п.д. идеального цикла Карно. Теоремы Карно. Теорема Клаузиуса о приведенной теплоте. Энтропия и термодинамический смысл энтропии в идеальном обратимом процессе. Математическое выражение второго начала термодинамики для обратимых квазистатических процессов. Т-S диаграммы Статистический смысл второго начала термодинамики. Вывод формулы Больцмана для энтропии. Закон возрастания энтропии Клаузиуса. Энтропия необратимых процессов Тема 4. Реальные газы (2 час.) Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Физический смысл постоянных величин уравнения Ван-дер-Ваальса. Теоретические изотермы газа Ван-дер-Ваальса. Критические параметры состояния вещества. Закон соответственных состояний. Термодинамика реального газа. Внутренняя энергия и работа реального газа. Эффект Джоуля-Томсона. Термодинамика эффекта Джоуля-Томсона. Кривая инверсии дифференциального эффекта Джоуля-Томсона. Интегральный эффект Джоуля-Томсона МОДУЛЬ 3.Электричество и магнетизм(12 час.) Раздел I. Электростатика(12 час.) Тема 1. Электростатика (4 часа) Роль электромагнитных взаимодействий в природе. Электризация тел. Понятие о заряде и его свойства. Закон Кулона. Электрическое поле в вакууме. Напряженность поля. Принцип суперпозиции. Поле диполя, квадруполя. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского - Гаусса. Дифференциальная форма теоремы Остроградского - Гаусса. Электрические заряды как источники и стоки электрического поля. Расчет полей. Работа сил электростатического поля. Потенциальный характер электростатического поля. Теорема о циркуляции. Дифференциальная формулировка потенциальности электростатического поля. Потенциал электростатического поля точечного заряда. Нормировка потенциала. Связь разности потенциалов и напряженности поля. Эквипотенциальные поверхности. Поле произвольной заряженной поверхности. Проводники в электростатическом поле. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Емкость уединенного проводника. Системы проводников и их емкость. Конденсаторы. Тема 2. Постоянный электрический ток (2 часа) Движение электрических зарядов. Постоянный электрический ток, основные характеристики тока. Закон Ома в дифференциальной и интегральной формах. Сторонние силы. ЭДС. Закон Ома в замкнутой цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность тока. Природа тока в металлах. Классическая теория электропроводности тел и ее недостатки. Сверхпроводимость. Элементы квантовой теории проводимости проводников. Зонная теория проводимости твердых тел. Полупроводники и их проводимость. Примесная проводимость полупроводников. Явления на границах контакта полупроводников Полупроводниковый диод, транзистор Тема 3. Стационарное магнитное поле. (2 часа) Взаимодействие элементов тока. Закон Ампера. Стационарное магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласса. Расчет магнитных полей (прямого тока, кругового тока).Основные свойства магнитного поля. Теорема Остроградского - Гаусса и теорема о циркуляции в магнитном поле. Силы, действующие на токи в магнитном поле. Сила Лоренца. Эффект Холла.Магнитное поле в веществе. Магнитный момент атома. Прецессия Лармора. Природа диа- и парамагнетизма. Опыты Эйнштейна- де Хааза, Барнетта. Тема 4. Электромагнитная индукция и квазистационарные переменные токи (2 часа). Квазистационарное магнитное поле. Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Закон Фарадея. 1-я гипотеза Максвелла. Самоиндукция и взаимная индукция. Бетатроны. Квазистационарные токи. Получение переменного тока. Цепи переменного тока, содержащие сопротивление, индуктивность, емкость. Закон Ома для цепи переменного тока. Резонанс в электрической цепи переменного тока. Тема 5. Уравнения Максвелла и основные свойства электромагнитных. (2 часа) Энергия магнитного поля. 2-я гипотеза Максвелла. Ток смещения. Взаимообусловленность электрических и магнитных полей. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла. Физический смысл отдельных уравнений. Электромагнитные волны. Поперечность электромагнитных волн. Софазность и ортогональность электромагнитных волн. Свойства электромагнитных волн. Вектор Умова – Пойтинга. Экспериментальное исследование электромагнитных волн и их получение. Вибратор Герца. Излучение линейного осциллятора. Картина электромагнитного поля линейного осциллятора. Диаграмма направленности излучения. Шкала электромагнитных волн. Принцип радиосвязи. Модуль 4.Оптика (20 час.) Раздел I. Предмет и задачи оптики(20 час.) Тема 1Волновое уравнение (4 час.) Предмет и задачи оптики. Развитие представлений о природе света: релятивистская формулировка корпускулярно-волнового дуализма света. Шкала электромагнитных волн и оптический диапазон. Волновое уравнение и его решение (вывод). Уравнение плоской световой волны, свойства, характеристики и структуры световых волн (естественный и поляризованный свет). Тема 2Электромагнитные волны.(4 час.) Излучение электромагнитных волн. Диаграмма излучения. Мощность излучения (вывод). Уравнение сферической волны (вывод). Строится волновая зона, в которой решаются уравнения Максвелла и выводится уравнение сферической волны. На основе уравнения сферической волны строится диаграмма излучения и рассчитывается мощность излучения. Законы геометрической оптики, установленные на основе опытных данных. Принцип Ферма как принцип наименьшего времени. Вывод законов геометрической оптики на основе электромагнитной теории света (волновых представлений). Физический смысл коэффициента преломления Тема 3 теория Френеля.(4 час.) Основные положения теории Френеля отражения и преломления световых волн на границе двух сред. Соотношения амплитуд падающей, отраженной и преломленной световых волн при падении света на границу двух сред, вывод формул Френеля. Анализ формул Френеля по амплитудам. Закон Брюстера. Механизм поляризации света при отражении и преломлении на границе двух сред. Соотношения амплитуд падающей, отраженной и преломленной световых волн при нормальном и скользящем падении света на границу двух сред (вывод). Введение коэффициентов падения и отражения из формул Френеля. Анализ формул Френеля по фазам. Графическое представление формул Френеля. Тема 4 Явление отражения.(2 час.) Явление полного внутреннего отражения Теоретическое исследование явления полного внутреннего отражения Эйхенвальда, показывающее, что световая волна проникает во вторую среду и существует в очень тонком слое. Экспериментальное подтверждение теории Эйхенвальда Мандельштамом. Анализ формул Френеля при полном внутреннем отражении. Волоконная оптика. Тема 5 Интерференция света.(4 час.) Интерференция света. Условия возникновения интерференционной картины или условия когерентности (вывод). Вывод условий максимумов и минимумов интерференционной картины на языке разности фаз и оптической разности хода. Связь разности фаз и оптической разности хода при сложении двух когерентных волн. Структура идеального волнового интерференционного поля, получаемого от двух точечных когерентных источников. Определения пространственной и временной когерентности. Видимость интерференционной картины и ее связь со степенью когерентности интерферирующих лучей света. Ширина интерференционной полосы и размытость интерференционной полосы. Зависимость интерференционной картины от а) положения экрана; б) протяженности источника; в) степени монохроматичности света. Тема 6Дифракция.(2 час.) Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля (вывод). Определение максимумов и минимумов дифракционной картины по методу зон Френеля. Условия дифракции Френеля и Фраунгофера. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске (качественное получение дифракционных картин). Пятно Пуассона. Зонная пластинка (амплитудная дифракционная картина и фазовая дифракционная картина). Дифракция Фраунгофера на щели (графическое получение дифракционной картины). Вывод условий максимумов и минимумов дифракционной картины. Влияние ширины щели и размеров источника на дифракционную картину. Теория дифракционной решетки (дифракционная картина как результат многолучевой интерференции; представление результирующих колебаний дифрагированного света на экране в комплексном виде; метод геометрической прогрессии). Анализ распределения интенсивности в дифракционной картине (условия главных максимумов, главных минимумов и побочных минимумов).
Практические занятия (36час.) Занятие 1. Кинематика материальной точки и твердого тела (2 час.)
Занятие 2. Основное уравнение динамики материальной точки в инерциальных и в неинерциальных системах отсчета(2 час.)
Занятие 3. Законы сохранения импульса, энергии (2 час.) 1.Закон сохранения импульса. Центр масс и система центра масс (на примере системы из двух частиц). Уравнение движения центра масс. 2. Работа и мощность силы. Работа упругой силы. Работа гравитационной силы и работа однородной силы тяжести. Работа силы трения. 3.Закон сохранения и превращения полной механической энергии. Занятие 4. Динамика твердого тела (2 час.)
Занятие 5. Механические колебания и волны (2 час.)
Занятие 6. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа (2 час.)
Занятие 7. Молекулярно-кинетическая теория. Распределение Максвелла и Больцмана (2 час.)
Занятие 8. Элементы молекулярно-кинетической теории неравновесных процессов. Явления переноса (2 час.)
Занятие 9. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнения процессов на основе первого начала термодинамики для идеальных газов (2 час.)
Занятие 10. Второе начало термодинамики. Энтропия (2 час.)
Занятие 11. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Термодинамика реального газа (2 час.)
Занятие 12. Жидкости. Капиллярные явления (2 час.)
Занятие 13. Электростатическое поле в вакууме (2 час.)
Занятие 14. Поток вектора напряженности (2 час.)
Занятие 15. Диэлектрики в электростатическом поле (2 час.)
Занятие 16. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Конденсаторы (2 час.)
Занятие 17. Постоянный электрический ток (2 час.)
Занятие 18. Магнитное поле постоянного тока в вакууме (2 час.)
Лабораторные работы (72час.) Лабораторная работа 1. Проверка второго закона Ньютона (с использование ПК).(4 час.) Лабораторная работа 2. Определение момента инерции тел(4 час.) Лабораторная работа 3. Связанные маятники(4 час.) Лабораторная работа 4. Исследование определение модуля Юнга методом изгиба(4 час.) Лабораторная работа 5. Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости(4час.) Лабораторная работа 6. Определение коэффициента внутреннего трения жидкости методом Стокса(4 час.) Лабораторная работа 7. Определение теплоемкости твердых тел (4 час.) Лабораторная работа 8. Исследование электрического поля(4 час.) Лабораторная работа 9. Определение электродвижущей силы источников постоянного тока(4 час.) Лабораторная работа 10. Определение вертикальной составляющей магнитного поля Земли(4час.) Лабораторная работа 11. Изучение гистерезиса ферромагнитных материалов(4 час.) Лабораторная работа 12. Свойства р-n перехода. Исследование полупроводникового диода(4 час.) Лабораторная работа 13. Изучение магнитного поля соленоида(4 час.) Лабораторная работа 14. Изучение поляризации света и проверка закона Малюса(4 час.) Лабораторная работа 15. Изучение интерференции света с помощью бипризмы Френеля(4час.) Лабораторная работа 16. Определение фокусных расстояний тонких собирательной и рассеивающей линз(4 час.) Лабораторная работа 17. Изучение дифракции света на дифракционной решетке(4 час.) Лабораторная работа 18. Изучение явления поляризации света и процессов прохождения света через анизотропные среды(4 час.)
В качестве текущего контроля успеваемости используются контрольные работы по модулям «Физические основы механики», «Молекулярная физика». Вопросы к экзамену(2 семестр)
Вопросы к экзамену (3 семестр)
|
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) материаловедение направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) менеджмент направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) политология направление... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) химия направление подготовки:... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) культура дискуссий и... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) инженерное программное... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) инженерные web-технологии... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) основы конечно-элементного... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) специальные функции в... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) аналитическая динамика... Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,... | ||
Пояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык... «Математика и компьютерные науки», 010500. 62 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», 230100. 62... | Рабочая программа моделирование транспортных процессов направление... Моделирование транспортных процессов: рабочая программа / авт сост. В. Б. Вилков, спб.: Ивэсэп, 2013. – 21 с | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «компьютерное моделирование художественных изделий» Направление подготовки: 261400. 62 Технология художественной обработки материалов | Рабочая программа учебной дисциплины «основы автоматизированного проектирования» Дисциплина относится к дисциплинам вариативной части профессионального цикла Б. 3 основной образовательной программы подготовки бакалавров... | ||
Рабочая программа учебной дисциплины «теоретическая и прикладная механика» Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентам бакалавриата очной... | Учебно-методический комплекс рабочая программа для студентов очной формы обучения Шармин Д. В. История развития математической науки. Учебно-методический комплекс. Рабочая программа для студентов очной формы обучения,... |