Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов»





Скачать 370.82 Kb.
НазваниеРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов»
страница2/3
Дата публикации07.03.2016
Размер370.82 Kb.
ТипРабочая программа
100-bal.ru > Математика > Рабочая программа
1   2   3
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).


  1. СТРУКТУРА И содержание практической части курса

Практические занятия (36час.)

Занятие 1. Кинематика материальной точки и твердого тела (2 час.)

  1. Векторные физические величины. Физический и геометрический смысл векторных величин.

  2. Векторный способ описания кинематики материальной точки.

  3. Координатный способ описания кинематики материальной точки.

Занятие 2. Основное уравнение динамики материальной точки в инерциальных и в неинерциальных системах отсчета(2 час.)

  1. Основное уравнение динамики материальной точки в инерциальных системах. Интегрирование уравнений движения.

  2. Основное уравнение динамики материальной точки в неинерциальных системах отсчета.

  3. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. Принцип эквивалентности сил инерции и сил тяготения.

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.)

  1. Момент инерции. Теорема Штейнера. Вычисление момента инерции однородных твердых тел.

  2. Уравнение динамики поступательного и вращательного движения. Плоское движение твердого тела.

  3. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела, плоского движения твердого тела

  4. Закон сохранения момента импульса. Уравнение моментов.

Занятие 5. Механические колебания и волны (2 час.)

  1. Уравнение гармонических колебаний и его решение

  2. Уравнение затухающих колебаний и его решение. Логарифмический декремент затухания и добротность

  3. Уравнение вынужденных колебаний и его решение установившихся колебаний. Явление резонанса

  4. Уравнения плоской и сферической волн. Волновое уравнение. Фазовая скорость продольных волн и поперечных волн в струне

Занятие 6. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа (2 час.)

  1. Связь между основными кинетическими характеристиками газа: относительная молекулярная масса, молярная масса, число Авогадро, число Лошмидта, концентрация, плотность.

  2. Термометрия. Термометрическое тело, термометрическая величина. Шкала температур.

  3. Уравнение состояния идеального газа. Процессы. Уравнения процессов в интегральной и дифференциальной форме.

  4. Давление газа. Закон Паскаля, барометрическая формула. Градиент температуры по высоте столба газа в однородном поле сил тяжести.

Занятие 7. Молекулярно-кинетическая теория. Распределение Максвелла и Больцмана (2 час.)

  1. Функция распределения вероятностей дискретных и непрерывных значений случайной величины.

  2. Распределение Максвелла по проекциям скоростей, по абсолютным значениям скоростей, в «приведенном» виде.

  3. Функция распределения молекул по кинетическим энергиям. Вычисление характеристических энергий и сравнение их с характеристическими скоростями.

  4. Распределение Больцмана. Распределение молекул в однородном потенциальном поле, в поле инерциальных сил.

Занятие 8. Элементы молекулярно-кинетической теории неравновесных процессов. Явления переноса (2 час.)

  1. Относительное число молекул газа, пролетающих путь S без столкновений. Средняя длина свободного пробега молекул..

  2. Вязкость, теплопроводность и диффузия газов. Коэффициенты вязкости, теплопроводности и диффузии.

Занятие 9. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнения процессов на основе первого начала термодинамики для идеальных газов (2 час.)

  1. Работа, теплота, внутренняя энергия в интегральной и дифференциальной форме. Вычисление этих термодинамических функций.

  2. Теплоемкость. Число степеней свободы.

  3. Использование дифференциальной формы записи первого начала термодинамики для нахождения уравнения процесса и теплоемкости газа.

Занятие 10. Второе начало термодинамики. Энтропия (2 час.)

  1. Расчет к.п.д. тепловых и холодильных машин, в которых идеальный газ совершает циклы, состоящие из различных изопроцессов.

  2. Неравенство Клаузиуса. Изменение энтропии при обратимых квазистатических процессах или основное уравнение термодинамики для обратимых процессов в идеальных газах.

  3. Свободная энергия Гельмгольца и работа идеального газа в квазистатическом изотермическом процессе

  4. Статистический смысл энтропии. Формула Больцмана.

Занятие 11. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Термодинамика реального газа (2 час.)

  1. Уравнение состояния ван-дер-ваальсовского газа. Постоянные Ван-дер-Ваальса и их физический смысл.

  2. Применение первого начала термодинамики для решения задач с ван-дер-ваальсовским газом.

  3. Эффект Джоуля-Томсона. Вычисление приращения температуры вследствие эффекта Джоуля-Томсона.

Занятие 12. Жидкости. Капиллярные явления (2 час.)

  1. Добавочное (капиллярное) давление в жидкости под произвольной поверхностью. Формула Лапласа.

  2. Приращение свободной энергии поверхностного слоя жидкости. Расчет количества тепла, необходимого для образования единицы площади поверхностного слоя жидкости при изотермическом увеличении ее поверхности.

Занятие 13. Электростатическое поле в вакууме (2 час.)

  1. Напряженность поля точечного заряда. Принцип суперпозиции полей.

  2. Расчет напряженности электростатического поля, создаваемого зарядом, равномерно распределенным по нити (стержню).

  3. Расчет напряженности электростатического поля, создаваемого зарядом, равномерно распределенным по кольцу и сфере.

Занятие 14. Поток вектора напряженности (2 час.)

  1. Теорема Остроградского-Гаусса. Применение теоремы Остроградского-Гаусса к расчету электростатических полей.

  2. Потенциал электрического поля.

  3. Связь напряженности и потенциала.

Занятие 15. Диэлектрики в электростатическом поле (2 час.)

  1. Энергия электростатического поля Поляризация диэлектриков.

  2. Теорема Остроградского-Гаусса для электростатического поля в среде.

  3. Движение заряженных частиц в электрическом поле.

Занятие 16. Проводники в электростатическом поле. Электроемкость. Конденсаторы (2 час.)

  1. Закон Ома для однородного участка цепи.

  2. Правила Кирхгофа.

  3. Характеристики тока. Последовательное и параллельное соединение резисторов

Занятие 17. Постоянный электрический ток (2 час.)

  1. Работа и мощность тока..

  2. Закон Джоуля-Ленца.

  3. Переходные процессы в цепи с конденсатором. Электропроводность металлов.

Занятие 18. Магнитное поле постоянного тока в вакууме (2 час.)

  1. Нахождение магнитного поля заданной конфигурации токов, используя закон Био-Савара-Лапласа и принцип суперпозиции.

  2. Расчет магнитного потока. Расчет индукции магнитного поля с помощью теоремы о циркуляции.

  3. Магнитное поле внутри магнетика

  4. .Электромагнитные колебания


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.)


  1. контроль достижения целей курса

В качестве текущего контроля успеваемости используются контрольные работы по модулям «Физические основы механики», «Молекулярная физика».

Вопросы к экзамену(2 семестр)

  1. Основные представления специальной теории относительности. Гипотеза об эфире. Опыты Майкельсона-Морли. Постулаты Эйнштейна.

  2. Кинематика материальной точки. Способы задания положения точки и ее движения. Перемещение. Связь перемещения с приращением радиус – вектора.

  3. Кинематические характеристики материальной точки. Скорость, ускорение. Нормальное, касательное и полное ускорения, связь между ними.

  4. Кинематические уравнения равномерного и равнопеременного прямолинейного движения.

  5. Системы отсчета. Преобразования Галилея. Преобразования Лоренца.

  6. Следствия из преобразований Лоренца:

  7. Релятивистские преобразования скоростей.

  8. Динамика материальной точки. Сила. Масса. Импульс. Законы Ньютона.

  9. Свободное и несвободное движения материальной точки. Движение тела в однородном силовом поле тяготения.

  10. Система материальных точек, ее импульс. Замкнутые и незамкнутые механические системы. Закон сохранения импульса системы материальных точек.

  11. Движение тел переменной массы. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

  12. Работа. Мощность. Энергия. Кинетическая энергия.

  13. Потенциальные силы. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия сил упругости.

  14. Связь потенциальной силы с потенциальной энергией. Градиент.

  15. Замкнутые и незамкнутые механические системы. Закон сохранения энергии в механике.

  16. Центральный удар шаров. Коэффициент восстановления. Абсолютно упругий удар.

  17. Абсолютно неупругий удар. Удары первого и второго рода.

  18. Законы Кеплера. Сила взаимодействия между Солнцем и планетами солнечной системы. Закон всемирного тяготения. Опыт Кавендиша.

  19. Потенциал и напряженность гравитационного поля, связь между ними. Эквивалентность инертной и гравитационной масс. Экспериментальная проверка эквивалентности.

  20. Космические скорости. Расчет 1 и 2 скоростей. 3 космическая скорость.

  21. Понятие о моменте силы и моменте импульса относительно оси и точки. Уравнение моментов механической системы относительно точки. Закон сохранения момента импульса механической системы относительно точки и оси.

  22. Поступательное и вращательное движения твердого тела. Центр масс и закон его движения. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса твердого тела.

  23. Кинетическая энергия вращательного движения твердого тела. Теорема Гюйгенса-Штейнера.

  24. Свободные оси. Гироскоп. Гироскопический эффект. Прецессия гироскопа. Скорость прецессионного движения.

  25. Виды и типы деформаций. Напряжение и усилие. Модули Юнга и сдвига. Коэффициент Пуассона. Диаграмма растяжения.

  26. Линии и трубки тока, уравнение неразрывности.Уравнение Бернулли.

  27. Ламинарное и турбулентное течения. Число Рейнольдса. Ламинарное течение вязкой жидкости в круглых трубах. Формула Пуазейля.

  28. Методы определения вязкости жидкости. Формула Стокса.

  29. Колебания. Гармонические колебания. Скорость, ускорение и силы при гармонических колебаниях. Энергия гармонических колебаний.

  30. Физический и математический маятники, периоды их колебаний. Приведенная длина физического маятника.

  31. Сложение гармонических колебаний:

  32. Затухающие колебания. Декремент, логарифмический декремент и коэффициент затухания колебаний. Добротность. Их физический смысл.

  33. Вынужденные колебания. Амплитудная и фазовая резонансные кривые.

  34. Волны в сплошной среде. Фронт волны и волновая поверхность. Уравнение волны и волновое уравнение.

  35. Интерференция волн. Стоячие волны. Координаты узлов и пучностей.

  36. Молекулярно-кинетическая теория вещества. Характеристики молекул и количества вещества и связи между ними. Постоянные Авогадро и Лошмидта.

  37. Агрегатные состояния вещества и их признаки. Статистический и термодинамический методы в молекулярной физике.

  38. Эмпирические газовые законы, расширение твердых тел. Идеальный газ. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа.

  39. Давление идеального газа. Вывод основного уравнения молекулярно-кинетической теории идеального газа.

  40. Температура и ее физический смысл в молекулярно-кинетической теории (теплообмен и термодинамическое равновесие, термометрическое свойство и термометрическая величина). Термодинамическая шкала температур.

  41. Вывод уравнения состояния идеального газа. Изопроцессы и соответствующие им законы идеального газа. Изотермический коэффициент сжимаемости, температурный коэффициент.

  42. Скорости газовых молекул. Измерение скорости газовых молекул (опыт Штерна, метод молекулярных пучков).

  43. Элементы теории вероятности: случайные события и случайные величины, частота и вероятность, дискретное и непрерывное распределение вероятности, плотность вероятности, условие нормировки, теоремы сложения и умножения, средние значения случайных величин, флуктуации.

  44. Распределение Максвелла. Определение функции распределения молекул по проекциям скоростей (вывод). График функции распределения молекул по проекциям скоростей.

  45. Распределение Максвелла. Определение функции распределения молекул по абсолютным значениям скоростей (вывод). Геометрическое истолкование полученной функции.

  46. Распределение Максвелла в приведенном виде. Характерные скорости молекул при распределении Максвелла: наивероятнейшая скорость средняя и средне квадратичная скорости, средняя скорость по проекции, среднее значение модуля проекции скорости, средняя относительная скорость. Связь между характерными скоростями.

  47. Распределение Больцмана. Барометрическая формула и закон Больцмана (вывод).

  48. Распределение Максвелла по значениям кинетической энергии. Связь между распределением Максвелла и Больцмана. Распределение Максвелла-Больцмана. Распределение Больцмана для дискретного спектра значений энергии.

  49. Броуновское движение. Расчет среднего квадрата смещения броуновской частицы (вывод формулы Эйнштейна-Смолуховского).

  50. Элементы молекулярно-кинетической теории неравновесных процессов: равновесное и неравновесное состояния, процессы релаксации и процессы переноса.

  51. Эффективный диаметр и эффективное сечение молекул газа. Средняя длина свободного пробега (вывод) и распределение свободных пробегов частиц.

  52. Потенциальная кривая межмолекулярного взаимодействия и зависимость эффективного диаметра и длины свободного пробега молекул от температуры и давления для газов и жидкостей.

  53. Общая теория процессов переноса в газах. Диффузия и самодиффузия. Коэффициент диффузии и его зависимость от температуры и давления.

  54. Общая теория процессов переноса в газах. Вязкость или внутреннее трение. Коэффициент вязкости и его зависимость от температуры и давления.

  55. Общая теория процессов переноса в газах. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности и его зависимость от температуры и давления.

  56. Нулевое начало термодинамики. Термодинамические процессы: равновесные или квазистатические, обратимые и необратимые, круговые или циклические.

  57. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия, работа и теплота. Принцип эквивалентности теплоты и работы.

  58. Теплоемкость идеального газа. Теплоемкость газа при постоянном объеме и постоянном давлении. Энтальпия. Число степеней свободы. Вывод уравнения Роберта-Майера.

  59. Адиабатный процесс. Вывод уравнения Пуассона. Работа при адиабатном процессе.

  60. Политропный процесс. Вывод и анализ уравнения политропы.

Вопросы к экзамену (3 семестр)

  1. Классическая теория теплоемкости газов и твердых тел. Закон Дюлонга-Пти. Недостатки классической теории теплоемкости.

  2. Элементы квантовой теории теплоемкости твердых тел. Теория и формула Эйнштейна. Теория и закон Дебая. Температура Дебая и физический смысл температуры Дебая.

  3. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Формулировки второго начала термодинамики Клаузиуса, Кельвина и Планка. КПД тепловой и холодильной машины.

  4. Идеальный обратимый (квазистатический) процесс. Цикл Карно. Работа цикла Карно (вывод). КПД цикла Карно (вывод).

  5. Теорема Клаузиуса о приведенной теплоте. Энтропия и термодинамический смысл энтропии в идеальном обратимом процессе.

  6. Математическое описание квазистатическихизопроцессов на основе второго начала термодинамики. Т-S диаграммы.

  7. Статистический смысл второго начала термодинамики. Вывод формулы Больцмана для энтропии. Закон возрастания энтропии Клаузиуса. Энтропия необратимых процессов.

  8. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Расчет поправок на объем и давление реального газа. Физический смысл постоянных в уравнении Ван-дер-Ваальса.

  9. Теоретические изотермы реального газа Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние вещества и критические параметры состояния вещества. Опалесценция. Закон соответственных состояний.

  10. Эффект Джоуля-Томсона. Внутренняя энергия реального газа. Термодинамика эффекта Джоуля-Томсона. Расчет дифференциального эффекта Джоуля-Томсона. Интегральный эффект Джоуля-Томсона.

  11. Явления на границе жидкости. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью.

  12. Смачивание и несмачивание. Капиллярные явления. Формула Лапласа.

  13. Роль ЭЛМ взаимодействия в природе. Понятие заряда, его свойства. Взаимодействие зарядов, закон Кулона.

  14. Электрическое поле в вакууме. Напряженность поля. Принцип суперпозиции полей. Поле диполя.

  15. Понятие силовой линии. Поток вектора напряженности. Теорема Остроградского-Гаусса в интегральной и дифференциальной формах. Электрические заряды как источники и стоки электрического поля. Применение теоремы для расчета электрических полей (плоскости, конденсатора, шара).

  16. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Потенциальный характер электростатического поля. Теорема о циркуляции.

  17. Дифференциальная формулировка потенциальности электростатического поля.

  18. Электрическое поле произвольной заряженной поверхности.

  19. Понятие потенциала. Нормировка потенциала. Потенциал поля точечного заряда. Разность потенциалов. Связь разности потенциалов и напряженности поля. Понятие эквипотенциальной поверхности.

  20. Проводники в электрическом поле. Равновесное распределение зарядов в проводнике. Емкость проводников. Конденсаторы, соединение конденсаторов.

  21. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация двух типов диэлектриков. Вектор поляризации. Поле в диэлектриках.

  22. Теорема Гаусса в диэлектриках. Сегнетоэлектрики. Пьезоэффект.

  23. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Собственная энергия заряда. Энергия электрического поля.

  24. Постоянный электрический ток. Основные характеристики поля постоянного тока. Теорема о непрерывности линий тока. Закон Ома в дифференциальной форме.

  25. Интегральная форма закона Ома. Сторонние силы. ЭДС. Правила Кирхгофа.

  26. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. КПД источника тока.

  27. Проводимость в металлах. Опыты Толмена и Стюарта. Классическая теория проводимости твердых тел (Лоренца-Друдэ) и ее затруднения.

  28. Элементы квантовой теории проводимости проводников. Сверхпроводимость. 17.Зонная теория проводимости твердых тел. Проводимость проводников, полупроводников, диэлектриков.

  29. Примесная проводимость полупроводников. Явления на границах полупроводников.

  30. Полупроводниковый диод, триод.

  31. Взаимодействие элементов тока в вакууме. Закон Ампера.

  32. Стационарное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласса. Расчет магнитного поля прямого тока, кругового тока.

  33. Силы, действующие на токи в магнитном поле. Магнитный момент рамки с током. Сила Лоренца.

  34. Эффект Холла.

  35. Свойства магнитного поля. Теорема Остроградского - Гаусса и теорема о циркуляции в магнитном поле. Понятие монополя.

  36. Теория магнетиков. Магнитный момент атомов. Прецессия Лармора. Природа диа-, парамагнетизма. Опыты Эйнштейна- де-Хааса, Барнетта.

  37. Классическая теория поля в магнетиках: вектор намагничивания, магнитная восприимчивость, молекулярные токи. Магнитное поле в магнетиках. Теорема Остроградского - Гаусса и теорема о циркуляции в магнетиках.

  38. Классификация магнетиков. Ферромагнетики. Элементы квантовой природы ферромагнетизма. Постоянные магниты.

  39. Квазистационарное магнитное поле. Явление ЭЛМ индукции. Закон Фарадея - Ленца. Объяснение опытов Фарадея. 1-я гипотеза Максвелла. Явления само- и взаимоиндукции. Бетатрон (принцип действия).

  40. Квазистационарные токи. Получение тока. Цепь переменного тока с индуктивностью. Метод векторных диаграмм. Импеданс. Закон Ома в такой цепи.

  41. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

  42. Цепь переменного тока с емкостью. 2-я гипотеза Максвелла. Ток смещения. Уравнение полных токов.

  43. Цепь переменного тока, содержащая R, L, C. Закон Ома в цепи переменного тока. Импеданс. Резонанс в цепи переменного тока.

  44. Электромагнитное поле. Уравнение Максвелла.

  45. ЭЛМ волны. Свободные электромагнитные волны. Поперечность ЭЛМ волн. Скорость распространения ЭЛМ волн. Софазность.

  46. Экспериментальное получение и исследование ЭЛМ волн. Вибратор Герца. Излучение линейного осциллятора. Картина ЭЛМ поля осциллятора.

  47. Энергия ЭЛМ волн. Вектор Умова - Пойтинга. Диаграмма направленности излучения диполя.

  48. Шкала ЭЛМ волн. Применение ЭЛМ волн. Принцип радиосвязи.

  49. Свободное электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла для свободного электромагнитного поля. Вывод уравнения плоской электромагнитной волны. Свойства электромагнитных волн (вывод).

  50. Излучение электромагнитных волн (диполь Герца, атомный линейный осциллятор). Вывод уравнения сферической электромагнитной волны. Волновая зона, диаграмма излучения. Средняя мощность излучения (вывод).

  51. Шкала электромагнитных волн. Свет, природа света. Световая волна: уравнение световой волны, ее характеристики и свойства.

  52. Законы геометрической оптики. Принцип Ферма. Вывод законов геометрической оптики на основе электромагнитной теории света.

  53. Соотношение амплитуд световых волн при отражении и преломлении на границе раздела двух сред. Формулы Френеля (вывод, общий случай).

  54. Анализ формул Френеля по амплитудам. Явление полной поляризации света при отражении, закон Брюстера. Механизм поляризации света при отражении и преломлении.

  55. Соотношение амплитуд падающей, отраженной и преломленной световых волн на границе раздела двух сред при нормальном и скользящем падении света.

  56. Коэффициенты отражения и преломления света. Графическое представление формул Френеля. Анализ формул Френеля по фазам.

  57. Полное внутреннее отражение света. Анализ поведения отраженной и преломленной световых волн на основе формул Френеля. Оптические волноводы.

  58. Интерференция света. Условия возникновения интерференционной картины от двух электромагнитных волн. Структура интерференционного поля от двух точечных когерентных источников.

  59. Видимость интерференционной картины. Зависимость интерференционной картины от расстояния между источниками и положения экрана наблюдения (опыт Юнга). Зависимость интерференционной картины от протяженности источника. Пространственная когерентность и ее характеристики.

  60. Зависимость интерференционной картины от степени квазимонохроматичности источника света. Временная когерентность и ее характеристики.

  61. Методы осуществления интерференции (деление фронта волны и деление амплитуды волны). Полосы равного наклона и полосы равной толщины. Кольца Ньютона.

  62. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля (вывод). Метод зон Френеля (вывод).

  63. Зависимость числа зон Френеля от радиуса отверстия, от взаимного расположения источника, диафрагмы и экрана наблюдения. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Зонная пластинка.

  64. Дифракция Фраунгофера на щели. Влияние ширины щели на дифракционную картину.

  65. Теория дифракционной решетки. Анализ распределения интенсивности в дифракционной картине Фраунгофера от дифракционной решетки.

  66. Расчет дифракционной картины.

  67. Взаимодействие света с веществом. Нормальная и аномальная дисперсия. Электронная теория дисперсии. Комплексность показателя преломления. Формула Зельмейера (вывод).

  68. Явление поглощения света веществом. Закон Бугера-Ламберта. Закон Бера. Коэффициент поглощения света.

  69. Прохождение света через оптически неоднородную среду. Рассеяние света. Закон Рэлея (вывод). Поляризация рассеянного света.

  70. Вращение плоскости поляризации света оптически активным веществом. Закон Био (вращательная дисперсия). Теория вращательной дисперсии.

  71. Прохождение света через анизотропные среды. Явление двойного лучепреломление. Основы кристаллооптики. Структура плоской монохроматической волны в анизотропной среде.

  72. Теория двойного лучепреломления (закон Френеля, вывод). Правила расчета положения и направления фронта волны на основе принципа Гюйгенса для анизотропной среды.

  73. Искусственная анизотропия: петрография, эффекты Керра, Коттон-Мутона.

  74. Равновесное тепловое излучение. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Зависимость испускательной способности абсолютно черного тела от длины волны. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина (феноменологическая термодинамика теплового излучения).

  75. Равновесное тепловое излучение. Формула Рэлея-Джинса, «ультрафиолетовая катастрофа». Формула излучения Планка.

  76. Квантовые свойства света. Внешний и внутренний фотоэффекты. Законы Столетова. Недостатки классической теории излучения. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

1   2   3

Похожие:

Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) материаловедение направление...
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) менеджмент направление...
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) политология направление...
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) инженерное программное...
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины (рпуд) аналитическая динамика...
Рабочая программа составлена в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего образования,...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconПояснительная записка рабочая программа дисциплины «Иностранный язык...
«Математика и компьютерные науки», 010500. 62 «Математическое обеспечение и администрирование информационных систем», 230100. 62...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа моделирование транспортных процессов направление...
Моделирование транспортных процессов: рабочая программа / авт сост. В. Б. Вилков, спб.: Ивэсэп, 2013. – 21 с
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины «компьютерное моделирование художественных изделий»
Направление подготовки: 261400. 62 Технология художественной обработки материалов
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая 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 (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconРабочая программа учебной дисциплины «теоретическая и прикладная механика»
Рабочая программа предназначена для преподавания дисциплины вариативной части профессионального цикла студентам бакалавриата очной...
Рабочая программа учебной дисциплины (рпуд) физика направление подготовки: 151600. 62 Прикладная механика Профиль подготовки: «Математическое и компьютерное моделирование механических систем и процессов» iconУчебно-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,...


Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
100-bal.ru
Поиск