Цели и задачи изучения курса физики

Учебное пособие

И ТЕРМОДИНАМИКА

МЕХАНИКА, МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

ФИЗИКА. Часть 1

КУРС ЛЕКЦИЙ

Редактор Л.Б. Морева

Темплан 2000., поз. № 65

Лицензия ЛР № 020251 от 16.04.1996г.

Подписано в печать _______________. Формат 60х84 1/16.

Бумага газетная. Печать офсетная. Усл. печ.л. 6,28

Уч.-изд.л. 6,19. Тираж 300. Заказ ____.

Волгоградский государственный технический университет.

400131 Волгоград, просп. им. В.И.Ленина, 28.

РПК “Политехник” Волгоградского государственного

Курс физики в вузе совместно с курсами высшей математики и теоретической механики составляет основу теоретической подготовки инженеров и играет роль фундаментальной базы, без которой невозможна успешная деятельность инженера любого профиля. Физика является обеспечивающей дисциплиной для многих общеинженерных курсов, например: сопротивления материалов, электротехники, теплотехники, гидравлики и других, а также для многих спецкурсов различных инженерных специальностей. Кроме того, курс физики способствует формированию научного мировоззрения студентов. Как известно, мировоззрение - есть система взглядов и представлений о явлениях в природе и обществе. Каждый взрослый человек имеет мировоззрение, но наша страна заботится о том, чтобы инженеры, которым предстоит работать в эпоху научно-технической революции, имели научное мировоззрение. Основу научного мировоззрения составляет марксистско-ленинская философия, а физика является естественно-научной базой философии. С другой стороны, физика, как и любая другая наука, исходит из философских законов, так что связь физики и философии двоякая. Курс физики в вузе призван углубить, расширить, а главное - обобщить и систематизировать знания по физике, полученные ранее в средней школе, ПТУ или техникуме. Наибольшее обобщение и систематизация возможна на основании раскрытия в курсе физики современной научной физической картины мира (ФКМ). Что такое ФКМ? Начиная с первых шагов зарождения научных знаний, людям было свойственно стремление понять не только отдельные явления природы, но и создавать представления о мире в целом. С развитием физики на основе опытных данных создавались различные физические теории, каждая из которых успешно описывала свой круг явлений. В настоящее время в физике выделяют пять фундаментальных теорий, каждая из которых объединяет вокруг себя ряд родственных теорий. К фундаментальным теориям относятся: механика, электродинамика, статистическая физика, квантовая физика, космология. Современная наука установила существование глубоких связей между фундаментальными теориями, показала наличие наряду со специфическими для каждой теории и общефизических идей, понятий, моделей, законов. ФКМ - система общефизических и специфических для каждой теории идей, понятий, моделей, законов, раскрывающая представления об окружающем мире с физической точки зрения на современном уровне развития физики. Учебный курс физики (рис 1), направленный на раскрытие содержания ФКМ, включает в себя сначала изложение общефизических представлений, а затем основ пяти фундаментальных теорий. При этом план изучения каждой теории состоит из краткого рассмотрения экспериментальных основ теории, ее фундаментальных идей, понятий, моделей, законов, а также применения теории к решению важнейших физических задач.

Рис. 1. Структура курса физики

Глава 1. ОБЩЕФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ

Рассмотрим идеи, понятия, модели, законы, которые справедливы для всех физических явлений и называются поэтому общефизическими.

Все, что существует в окружающем мире, называют материей. Опыт убеждает людей в том, что материя испытывает непрерывные изменения и превращения, при которых,однако, не происходит ни исчезновения, ни появления материи из ничего. Всякое изменение материи называют ее движением.

Движение (изменение) материи происходит в пространстве и времени, свойства которых связаны между собой и со свойствами материи. Пространство и время - формы существования материи, обладающие непрерывностью, однородностью, изотропностью, относительностью. Непрерывность пространства и времени означает отсутствие разрывов в них, причем время течет в одну сторону: от прошлого к будущему. Однородность пространства означает физическую эквивалентность всех точек пространства, однородность времени - физическую эквивалентность всех моментов времени. Изотропность пространства означает физическую эквивалентность всех направлений в пространстве. Влияние свойств материи на свойства пространства и времени сказывается, например, в том, что вблизи массивных тел (звезд и других) пространство несколько искривляется, а течение времени замедляется. Так, экспериментально установлено, что луч света, проходящий от звезды к Земле вблизи края Солнца, откланяется на 1⁰75”.

Весь материальный мир условно делится на три пространственные структурные области: мегамир , макромир , микромир . В каждой из этих областей изучаются определенные материальные объекты. В мегамире - это галактики, скопления звезд, межзвездная материя; в макромире - звезды галактики, планетные системы звезд, Солнечная система, тела на Земле, электромагнитные и гравитационные поля; в микромире - молекулы, атомы, ядра атомов, элементарные частицы.

Одной из фундаментальных общефизических идей является идея о дискретном строении материальных объектов. Так, считается, что Вселенная состоит из совокупности крупных материальных объектов, каждый из которых состоит из совокупности более мелких, а каждый из более мелких состоит, в свою очередь, из еще более мелких объектов и т.д. до элементарных частиц, являющихся наименьшими материальными объектами.

Другой общефизической идеей является идея о единстве всего материального мира. Оно проявляется в том, что все материальные объекты состоят из большого числа по-разному сгруппированных и взаимодействующих, но одинаковых протонов, нейронов, электронов, фотонов и некоторых других элементарных частиц.

Одним из фундаментальных понятий в физике является понятие взаимодействия. Благодаря взаимодействию возможно существование больших и малых объектов, протекание различных процессов. Всякое взаимодействие - есть совокупность большого числа элементарных актов взаимодействия элементарных частиц. Каждый элементарный акт состоит в том, что две взаимодействующие элементарные частицы обмениваются третьей элементарной частицей. Среди большого разнообразия взаимодействий в природе выделяют четыре вида фундаментального взаимодействия: сильное, электромагнитное, слабое, гравитационное, каждое из которых характеризуется своим типом обмениваемых элементарных частиц. В таблице 1.1 приведены относительные интенсивности видов взаимодействия, пространственные области их действия, материальные объекты, подверженные этим взаимодействиям.

Таблица 1.1

Дата добавления: 2014-11-16