Руководство по изучению дисциплины

ФИЗИКА

Вопросы к экзамену на 246 стр.

Учебно-методический комплекс по дисциплине

Ульяновск – 2009 г.

УДК 531 (075)

Джабраилов Т.А. Физика. Учебно-методический комплекс по дисциплине. – Ульяновск, УГСХА, 2009. – 251 с.

Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика» разработан с учетом Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальностям 110201 «Агрономия» и 110102 «Агроэкология». Комплекс предназначен для оказания помощи студентам Агрономического факультета в освоении основ указанной дисциплины. В комплекс включены методические рекомендации по изучению дисциплины, краткий курс лекций, вопросы к коллоквиуму и экзамену.

Рецензент: Ю.М. Исаев зав. кафедрой математики,

доктор технических наук, профессор

Рекомендовано к изданию методической комиссией Инженерного факультета. Протокол №5 от 5 февраля 2009 г.

© Т.А. Джабраилов, 2009 г.

© Ульяновская государственная сельскохозяйственная академия, 2009 г.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие ……………………………………………………………………. …6

1. Руководство по изучению дисциплины ……………………………….... 7

Цели, задачи и содержание дисциплины ………………………………… 7

Методические рекомендации по изучению дисциплины ……………… …8

Перечень учебных пособий и методических указаний к лабораторно-практическим и контрольным работам…………………………..…….….10

2. Краткий курс лекций …………………………………………...…… ….12

Лекция 1 Введение. Предмет физики. Научный метод познания. Физика фундамент естественных наук. Экспери­мент и теория. Модели. Физические законы. Математика – язык физики………………………….12

Кинематика материальной точки. Механическое движение. Системы отсчета. Материальная точка. Траектория. Перемещение, скорость и ускорение, тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Связь между векторами линейных и угловых скоростей и ускорений.

Лекция 2. Динамика материальной точки. Первый закон Ньютона. Инерция, сила. Инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Масса. Третий закон Ньютона. Импульс. Закон сохранения импульса. Силы в природе. Реактивное движение. Уравнение движения тела переменной массы. Работа и мощность. Энергия. Закон сохранения энергии ……………………………………………………………………...18

Лекция 3. Динамика вращательного движения. Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движение тела. Центр масс. Момент силы. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси, его момент инерции и кинетическая энергия. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Второй закон динамики для вращательного движения…………………………………………………...28

Лекция 4 Механика жидкостей и газов. Описание движения жидкости и газа. Вязкость жидкостей и газов. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли и выводы из него………………………………………………...33

Лекция 5. Основные характеристики и закономерности колебаний. Гармонические колебания. Сложение гармонических колебаний. Сложение перпендикулярных колебаний. Дифференциальное уравнение колебаний. Свободные колебания. Затухающие колебания. Энергетические соотношения в колебательных процессах. Колебания математического и физического маятников……………………………….37

Лекция 6. Основные характеристики и закономерности волновых процессов. Волны в упругих средах и их виды. Фронт волны, плоские и сферические волны. Энергия волны. Упругие волны в твердом теле…...50

Лекция 7. Молекулярно-кинетическая теория газов. Основные положения МКТ. Опытные законы идеального газа. Основное уравнение МКТ. Уравнение состояния идеального газа. Закон Максвелла для распределения молекул по скоростям. Барометрическая формула………54

Лекция 8. Статистика газов. Микроскопические и макроскопические явления. Статистический и термодинамический методы исследования. Идеальный газ как статистическая система многих частиц. Основы молекулярно-кинетической теории. Давление, объем и температура газа как обобщенные ха­рактеристики состояния газа. Явления переноса в газах. Столкновение молекул. Средняя длина свободного пробега молекул. Диффузия. Осмос. Теплопроводность. Вязкое трение………....65

Лекция 9. Основы термодинамики. Распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия. Первое начало термодинамики. Работа газа при его расширении. Теплоемкость. Уравнение Майера. Адиабатический и политропный процессы. Второе начало термодинамики. Круговые, необратимые и обратимые процессы. Принцип действия тепловой машины. Цикл Карно и его КПД. Энтропия. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. Связь энтропии и вероятности……………………………………………………..75

Лекция 10. Реальные газы, жидкости и твердые тела. Реальные газы, уравнение Ван-дер-Ваальса. Жидкости и их свойства. Основные характеристики и закономерности агрегатных состояний и фазовых переходов. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления. Твердые тела……………………………………………………………………………95

Лекция 11. Электростатика. Электрические свойства тел. Электрический заряд и закон его сохранения. Закон Кулона. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии поля. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение. Работа сил электростатического поля по перемещению зарядов. Потенциал. Разность потенциалов. Связь между напряженностью и потенциалом. Потенциал точечного заряда и сферы. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков. Электрическое смещение. Электрическая емкость. Конденсаторы. Соединения конденсаторов. Электроемкость плоского конденсатора. Энергия электрического поля……………………………………………………….112

Лекция 12. Постоянный электрический ток. Электрический ток. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила источника тока. Сторонние силы. Напряжение. Закон Ома для однородного участка цепи. Сопротивление проводников. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Джоуля – Ленца. Работа и мощность тока. Правила Кирхгофа……………………..130

Лекция 13. Электрический ток в различных средах. Классическая теория электропроводности металлов. Термоэлектронная эмиссия. Электрический ток в вакууме. Электрический ток в газах. Виды газового разряда……………………………………………………………………....138

Лекция 14. Электромагнитные явления. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Вектор магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямолинейного и кругового токов Циркуляция вектора магнитной индукции. Поле соленоида и тороида. Магнитный поток. Теорема Гаусса. Работа перемещения проводника и рамки с током в магнитном поле. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Магнитное поле в веществе. Намагниченность и напряженность магнитного поля. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Виды магнетиков…………………….141

Леккция 15. Электромагнитная индукция и переменный ток. Явление электромагнитной индукции. Явление самоиндукции. Энергия магнитного поля. Электромагнитная теория Максвелла. Переменный ток…………………………………………………………………………...151

Лекция 16. Геометрическая оптика и фотометрия. Основные законы геометрической оптики. Полное внутренне отражение света. Отражение и преломление света на сферической поверхности. Линзы. Основные фотометрические величины и их единицы……………………………….171

Лекция 17. Волновая оптика. Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световыхволн. Оптическая длина пути и оптическая разность хода лучей. Способы получения интерференционных картин. Интерференция в тонких пленках. Просветление оптики. Дифракция света и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракционная решетка. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа-Бреггов Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации. Дисперсия света. Поглощение (абсорбция) света…………………………………………………………………………181

Лекция 18. Квантовая природа света и фотоэффект. Квантовая природа излучения. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана и Вина. Виды фотоэлектрического эффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Масса и импульс фотона. Давление света. Эффект Комптона………….215

Лекция 19. Атомы и их спектры. Элементы атомной физики. Модели атома Томсона и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора. Опыты Франка и Герца. Спектр атома водорода по Бору………………………………………………………………………….225

Лекция 20 Строение ядра и ядерные реакции. Атомное ядро. Ядерные силы. Энергия связи ядер. Дефект массы. Реакции деления ядер. Термоядерный синтез. Радиоактивность. Законы радиоактивного распада………………………………………………………………………230

3. План-график самостоятельной работы…………………………………. 242

4. План-график проведения лабораторно-практических занятий ……. 243

5. Перечень вопросов для подготовки к коллоквиуму ……………… …243

6. Перечень экзаменационных вопросов ………………………………….246

7. Правила и образец оформления лабораторной работы …………… …248

Предисловие

Изучение дисциплины «Физика» занимает важное место в подготовке специалистов в соответствии с требованиями, отраженными в государственных образо­вательных стандартах для указанных специальностей. Особенность дисциплины состоит в ее фундаментальном характере и поэтому ее целью является не только сообщение студентам определенной суммы конкретных сведений, но и форми­рования у них физического мировоззрения с развитием соответствующего способа мышления.

В условиях интенсивного научно-технического про­гресса от дипломированных специалистов требуется высокий уровень естест­веннонаучного образования, поэтому макси­мальное внимание должно быть уделено изучению в вы­сших учебных заведениях любого профиля дисциплин, составляющих фундамент современного учения об окру­жающем мире.

В этом смысле физика занимает особое положение. Именно на ее основе развиваются все направления техни­ки. В недрах физики появились многие основополагаю­щие идеи современной химии и биологии. На стыке физи­ки и математики родилась кибернетика. Достижения фи­зики последних десятилетий стимулировали появление новой науки - синергетики. Изуче­ние физики расширяет кругозор, развивает крити­ческий подход к анализу явлений в живой и не­живой природе.

По­стоянное оперирование моделями при изучении физики вырабатывает способность к абстрактному мышлению, выделению в том или ином явлении главного, а широкое применение математического аппарата приучает к строго­му научному методу. Современный специалист любого профиля встречается в своей практике с большим числом разнообразных приборов, моделей и методов исследо­вания. Понять принципы и работу большинства из них невозможно без подготовки по общей физике.

Цель пособия – оказать методическую помощь студентам в подготовке к коллоквиуму, защите лабораторных работ и экзамену, а также в процессе выполнению индивидуальных заданий (контрольных работ) по дисциплине «Физика».

Цели, задачи и содержание дисциплины.

Дисциплина «Физика» занимает важное место в подготовке специалистов для указанных специальностей. Особенность дисциплины состоит в ее фундаментальном характере и поэтому ее целью является не только сообщение студентам определенной суммы конкретных знаний, но и форми­рования у них физического мировоззрения, как способа мышления.

На изучение всего курса отводится 200 часов трудоем­кости, включая самостоятельную работу студента. Учебный процесс осуществляется в течение двух семестров первого курса.

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

Разделы дисциплины	Аудиторные занятия, ч	Самостоятельная работа, ч	Всего, ч
Лекции	практ. занятия	лабор. занятия	итого
1 семестр + 2 семестр
1. Физические основы механики		-
1.1. Кинематика материальной точки		-
1.2. Динамика материальной точки		-
1.3. Динамика вращательного движения		-
1.4. Механика жидкостей и газов
2. Колебания и волны		-
2.1. Основные характеристики и закономерности колебаний		-
2.2. Основные характеристики и закономерности волновых процессов		-
3. Молекулярная физика и термодинамика		-
3.1. Молекулярно-кинетическая теория газов		-
3.2. Статистика газов		-
3.3. Основы термодинамики
3.4. Реальные газы, жидкости и твердые тела
4. Электричество и магнетизм		-
4.1. Электростатика		-
4.2. Постоянный электрический ток
4.3. Электрический ток в различных средах
4.4. Электромагнитные явления
4.5. Электромагнитная индукция и переменный ток
5. Оптика		-
5.1. Геометрическая оптика и фотометрия.		-
5.2. Волновая оптика		-
5.3. Квантовая природа света и фотоэффект
6. Атомная и ядерная физика		-	-
6.1. Атомы и их спектры.		-	-
6.2. Строение ядра и ядерные реакции.		-	-
Индивидуальные задания (КР)
Всего по дисциплине

Дата добавления: 2014-12-10