Проводники в электрическом поле.
Nbsp; . ПРИМЕРНАЯ ПРОГРАММА КУРСА ФИЗИКИ ДЛЯ ТЕХНИЧЕСКИХ НАПРАВЛЕНИЙ ПОДГОТОВКИ Введение Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Физика как культура моделирования. Размерность физических величин. Системы единиц. Основные единицы физических величин в СИ.
Механика
Кинематика.
Механическое 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 ускорения. Радиус кривизны траектории. Поступательное движение твердого тела. Движение материальной точки по окружности. Кинематика твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными величинами.
Динамика.Законы Ньютона.
Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона.Масса, импульс, сила.Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса.Закон всемирного тяготения.
Энергия.
Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия механической системы. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения полной механической энергии системы частиц в поле консервативных сил.
Момент импульса.
Момент импульса материальной точки и механической системы. Момент силы. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса механической системы.
Динамика вращательного движения.
Момент импульса тела относительно неподвижной оси вращения. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Кинетическая энергия вращающегося тела.
Элементы механики сплошных сред.
Общие свойства жидкостей и газов. Уравнение равновесия и движение жидкости. Гидростатика несжимаемой жидкости. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Идеально упругое тело.Упругие напряжения и деформации. Закон Гука. Модуль Юнга.
Релятивистская механика.
Принцип относительности и преобразования Галилея. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности(СТО). Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Понятие одновременности. Относительность длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей. Релятивистский импульс. Уравнение движения релятивистской частицы. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы. Границы применимости классической (ньютоновской) механики.
2. Основы молекулярной физики и термодинамики
Термодинамические системы.Идеальный газ.
Динамические и статистические закономерности в физике. Статистический и термодинамический методы исследования макроскопических явлений.
Тепловое движение молекул. Взаимодействие между молекулами. Идеальный газ. Состояние системы. Термодинамические параметры состояния. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Уравнение состояния идеального газа.
Основы молекулярно-кинетической теории.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов и его сравнение с уравнением Клапейрона-Менделеева. Средняя кинетическая энергия молекул. Молекулярно-кинетическое толкование термодинамической температуры. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.
Закон Максвелла для распределения молекул по скоростям и энергиям теплового движения. Идеальный газ в силовом поле. Больцмановское распределение молекул в силовом поле. Барометрическая формула.
Эффективный диаметр молекул. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Явления переноса.
Основы термодинамики.
Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам и адиабатическому процессу идеального газа. Зависимость теплоемкости идеального газа от вида процесса. Второе начало термодинамики. Тепловой двигатель. Круговые процессы. Цикл Карно, коэффициент полезного действия цикла Карно.
3.Электростатика
Электрическое поле в вакууме.
Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Основные характеристики электрического 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 диэлектриках.
Свободные и связанные заряды. Типы диэлектриков. Электронная и ориентационная поляризации. Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость среды. Вычисление напряженности поля в однородном диэлектрике.
Проводники в электрическом поле.
Поле внутри проводника и у его поверхности. Распределение зарядов в проводнике. Электроемкость уединенного проводника. Взаимная емкость двух проводников. Конденсаторы. Энергия заряженных проводника, конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии.
4. Постоянный электрический ток
Сила тока. Плотность тока. Условия существования тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила источника тока. Закон Ома для неоднородного участка электрической цепи. Правила Кирхгофа. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля – Ленца. Классическая теория электропроводности металлов. Трудности классической теории.
5.Электромагнетизм
Магнитное поле в вакууме.
Магнитное взаимодействие постоянных токов. Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля прямолинейного проводника с током. Магнитное поле кругового тока. Закон полного тока (циркуляция вектора магнитной индукции) для магнитного поля в вакууме и его применение к расчету магнитного поля тороида и длинного соленоида. Магнитный поток. Теорема Остроградского-Гаусса для магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Вращение контура с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
Электромагнитная индукция.
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 электрической цепи, содержащей индуктивность. Энергия катушки с током. Объемная плотность энергии магнитного поля.
Магнитное поле в веществе.
Магнитный момент атомов. Типы магнетиков. Намагниченность. Микро- и макротоки. Элементарная теория диа- и парамагнетизма. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость среды. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Точка Кюри. Спиновая природа ферромагнетизма.
Уравнения Максвелла.
Фарадеевская и Максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме.
6. Колебательное движение
Понятие о колебательных процессах. Единый подход к колебаниям различной физической природы.
Амплитуда, частота, фаза гармонических колебаний. Сложение гармонических колебаний. Векторные диаграммы.
Маятник, груз на пружине, колебательный контур. Свободные затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность.
Вынужденные колебания при синусоидальном воздействии. Амплитуда и фаза при вынужденных колебаниях. Резонансные кривые. Вынужденные колебания в электрических цепях.
7. Волны
Механизм образования волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Плоская синусоидальная волна. Бегущие и стоячие волны. Фазовая скорость, длина волны, волновое число. Одномерное волновое уравнение. Групповая скорость и дисперсия волн. Энергетические соотношения. Вектор Умова. Плоские электромагнитные волны. Поляризация волн. Энергетические соотношения. Вектор Пойнтинга. Излучение диполя. Диаграмма направленности
.
8. Волновая оптика
Интерференция света.
Когерентность и монохроматичность световых волн. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Опыт Юнга. Интерференция света в тонких пленках. Интерферометры.
Дифракция света.
Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера на одной щели. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Понятие о голографическом методе получения и восстановлении изображения.
Поляризация света.
Естественный и поляризовнный свет. Поляризация при отражении. Закон Брюстера. Анализ линейно-поляризованного света. Закон Малюса. Двойное лучепреломление. Искусственная оптическая анизотропия. Электрооптические и магнитооптические эффекты.
Дисперсия света.
Области нормальной и аномальной дисперсии. Электронная теория дисперсии света.
9. Квантовая природа излучения
Тепловое излучение.
Характеристики теплового излучения. Поглощательная способность. Черное тело. Закон Кирхгофа для теплового излучения. Закон Стефана-Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка.
Квантовая природа света.
Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Фотоны. Масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева. Квантовое и волновое объяснение давления света. Корпускулярно-волновой дуализм света.
10. Элементы атомной физики и квантовой механики
Строение атома.
Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа-частиц. Модель атома по Резерфорду. Модель атома по Бору. Постулаты Бора. Трудности боровской модели.
Элементы квантовой механики.
Гипотеза де Бройля. Опыты Дэвиссона и Джермера. Принцип неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция, ее статистический смысл и условия, которым она должна удовлетворять. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Свободная частица. Частица в одномерной прямоугольной “потенциальной яме”. Квантование энергии и импульса частицы. Атом водорода. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа.
Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Фермионы и бозоны. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Спектры атомов. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучения. Понятие об оптических квантовых генераторах.
11.Элементы физики атомного ядра
Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Состав ядра. Нуклоны. Взаимодействие нуклонов, понятие о свойствах и природе ядерных сил. Дефект массы и энергии связи ядра. Закономерности и происхождение альфа-, бета- и гамма-излучений атомных ядер. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядер. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энергетике. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций.
ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
Учебная работа студентов-заочников по изучению физики складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, решения задач, выполнения контрольных и лабораторных работ, сдачи зачетов и экзаменов.
I. Указания к самостоятельной работе по учебным пособиям
1. Изучать курс систематически в течение всего учебного процесса. Изучение физики в сжатые сроки перед экзаменом не даст глубоких и прочных знаний.
2. Выбрав какое-либо учебное пособие в качестве основного для определенной части курса, придерживаться данного пособия при изучении всей части или, по крайней мере, ее раздела. Замена одного пособия другим в процессе изучения может привести к утрате логической связи между отдельными вопросами. Но если основное пособие не дает полного или ясного ответа на некоторые вопросы программы, необходимо обращаться к другим учебным пособиям.
3. При чтении учебного пособия составлять конспект, в котором записывать законы и формулы, выражающие эти законы, определения физических величин и их единиц, делать чертежи и решать типовые задачи. При решении задач следует пользоваться Международной системой единиц (СИ).
4. Самостоятельную работу по изучению физики подвергать систематическому контролю. Для этого после изучения очередного раздела следует ставить вопросы и отвечать на них. При этом надо использовать рабочую программу по физике.
5. Прослушать курс лекций по физике, организуемый для студентов-заочников. Пользоваться очными консультациями преподавателей, а также задавать вопросы в письменном виде.
II. Указания к выполнению контрольных работ
1. В контрольной работе студент должен решить восемь задач, последняя цифра номера которых совпадает с последней цифрой учебного шифра студента-заочника.
2. Каждую контрольную работу выполнять отдельно в обычной школьной тетради, на обложке которой привести сведения о себе (Ф.И.О., шифр, домашний адрес, № контрольной работы по физике).
3. Каждую задачу начинать на новой странице. Условие задачи переписать полностью, без сокращений. Оставить поля для замечаний преподавателя.
4. Дать чертеж, поясняющий содержание задачи (в тех случаях, когда это возможно); выполнить его аккуратно, c помощью чертежных инструментов. Все слова писать полностью, четким ясным почерком.
5. Указать основные законы и формулы, на которых базируется решение, и дать словесную формулировку этих законов, разъяснить буквенные обозначения формул. Если при решении задач применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон или не являющаяся определением какой-нибудь физической величины, то ее следует вывести.
6. Решить задачу до конца в общем виде, т.е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи.
7. Проверить размерность расчетной формулы и убедиться, что единица измерения правой части соответствует искомой величине.
8. Выразить все величины в единицах системы СИ, сделать подстановку в расчетную формулу и получить результат. Записать его в виде произведения десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 записать 3,52×103 или вместо 0,00129 записать 1,29×10-3 и т.п. Трех значащих цифр достаточно.
9. Оценить правдоподобность численного ответа. Для этого можно обратиться к таблицам и справочникам или просто сопоставить ответ с условиями задачи, вспомнить смысл полученной величины.
10. В конце контрольной работы указать, какие учебниками или учебными пособиями студент использовал при изучении физики (название учебника, автор, год издания). Это делается для того, чтобы рецензент мог указать, что следует студенту изучить для завершения контрольной работы.
III. Порядок зачета контрольных работ
1. Зачет по контрольной работе может быть получен только после собеседования студента с преподавателем, т.е. защиты работы.
2. Защита проводится во время сессии в специально отведенное время или в течение семестра по расписанию.
3. К защите допускаются работы, в основном выполненные верно и не требующие серьезных доработок. При этом в рецензии преподавателя указано “к защите”.
4. Если в рецензии отмечены недостатки, которые требуют устранения, сделаны замечания, студент должен внимательно ознакомиться с рецензией и выполнить все требования преподавателя. На защиту должна быть представлена прорецензированная работа и исправления к ней, сделанные после рецензии.
5. Защита работы по физике предполагает выявление понимания студентом физической сути явлений, законов, процессов, о которых идет речь в задачах контрольной работы. Студент должен быть готов, как к объяснению решения, так и к решению тех же задач в присутствии преподавателя.
Библиографический список
Основная литература
1. Трофимова, Т.И. Курс физики [Текст] : учеб. пособие / Т.И.Трофимова. – 13- е изд., стер. – М. : Академия, 2007. – 560 с. : ил.
2. Детлаф, А.А. Курс физики [Текст] : учеб. пособие / А.А.Детлаф. – 8-е изд., стер. – М. : Академия, 2009. – 719 с.
3. Савельев, И.В. Курс общей физики. [Текст] : учеб. пос.: В 3 т. / И.В.Савельев.-5-е изд., стер. – СПб. : Лань.- Т 1 : Механика. Молнкулярная физика. – 2006. – 432 с. : ил.
4. Савельев, И.В. Курс общей физики. [Текст] : учеб. пос.: В 3 т. / И.В.Савельев.-5-е изд., стер. – СПб. : Лань.- Т 2 : Электричество и магнетизм. Волны. Оптика.. – 2006. – 496 с. : ил.
5. Чертов, А.Г. Задачник по физике [Текст] / А.Г.Чертов, А.А.Воробьев. – 8-е изд., перераб. и доп. – М. : Физматлит, 2009. -640 с.
6. Трофимова, Т. И. Сборник задач по курсу физики с решениями. [Текст] : учеб. пособие / Т.И.Трофимова.- 8.-е изд., перераб. – М. : Высш. Шк.. 207. -589 с. .
Дополнительная литература
1. Трофимова, Т.И. Физика. 400 основных законов и формул [Текст]: справ. / Т.И.Трофимова. – М.: Высш. шк., 1993.- 46 с.
2. Геворкян, Р.Г. Курс физики [Текст]: Учеб. пособие / Р.Г.Геворкян. –М. : Высш. шк., 1979. -656 с.
3. Матвеев, А.Н. Механика и теория относительности [Текст] : учеб. / А.Н.Матвеев. -3-е изд. - М.: ОНИКС 21 век : Мир и Образование, 2003. – 432 с.
4. Матвеев, А.Н. Молекулярная физика [Текст] : учеб. / А.Н.Матвеев. -3-е изд. - М.: ОНИКС 21 век : Мир и Образование, 2006. – 360 с. ил.
5. Матвеев, А.Н. Электродинамика [Текст] : учеб. / А.Н.Матвеев. -2-е изд.,перераб. и доп. - М.: Высш шк., 1980. – 383 с. : ил.
6. Чертов А.Г. Единицы физических величин [Текст] : учеб. пособие / А.Г.Чертов. – М. : Высш. шк., 1977. – 287 с. – Библиогр. : с. 220-221
ТАБЛИЦЫ
Некоторых физических величин
Таблица 1
Дата добавления: 2018-09-22; просмотров: 270; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!