СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ

СТЕРЛИТАМАКСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО
ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«БАШКИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Утверждаю
Ректор БашГУ
____________ Морозкин Н.Д.
__ __________ 2014 г.
Программа
по физике, для поступающих на базе высшего профессионального
образования на первый год обучения, на направление магистратуры
03.04.02 Физика
Программа «Вычислительная физика и компьютерные технологии»
Составитель:
Зав каф.
Декан
д.ф.-м.н., профессор Гималтдинов И.К.
д.ф.-м.н., профессор Гималтдинов И.К.
д.ф.-м.н., профессор Мустафина С.А.
Стерлитамак 2014 г.
Общие указания
Настоящая
программа
составлена
на
основе
программы
государственных экзаменов по специальности «Физика и математика» и
«Прикладная математика и информатика»
Порядок проведения вступительных испытаний
Вступительные испытания проводятся в виде письменного экзамена на
основе билетов. В каждом экзаменационном билете по 2 теоретических
вопроса и 1 задача.. Подготовка к ответу составляет 1 академический час (60
минут) без перерыва с момента раздачи билетов.
Решение заданий оценивается от 1 до 5 баллов в зависимости от
полноты ответов и правильности решения задачи.
Структура программы
Программа вступительных испытаний состоит из девяти разделов:
1. Механика
2. Молекулярная физика
3. Электричество и магнетизм
4. Оптика
5. Физика атомов и атомных явлений
6. Физика атомного ядра и частиц
7. Математический анализ
8. Информатика
9. Численные методы
Абитуриенты должны знать:
- физические законы;
- методику решения физических задач;
- основные понятия математического анализа;
- численные методы решения задач физики;
- основные приемы написания программных кодов;
уметь:
- применять физические законы при решении задач;
- решать дифференциальные уравнения, описывающие физические
процессы;
- разрабатывать программные коды для решения физических задач;
В конце программы приведен список рекомендуемой литературы.
2
СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ
ПО ФИЗИКЕ
МЕХАНИКА
1. Динамика материальной точки. Сила. Первый и третий законы Ньютона.
Масса. Импульс. Импуль с силы. Различные формулировки второго закона
Ньютона.
2. Работа силы. Связь работы и энергии. Кинетическая энергия
поступательного движения. Потенциальная энергия деформации. По
тенциальная энергия в однородном поле силы тяжести. Закон сохранения
механической энергии.
3. Момент силы и момент импульса относительно оси. Уравнение
вращательного движения твердого тела. Момент инерции.
4. Момент силы и момент импульса относительно точки. Уравнение
моментов. Закон сохранения момента импульса системы.
5. Гармонические колебания. Колебания математического маятника и груза
на пружине. Уравнения колебания и их решения. Изменения смещения,
скорости, ускорения и энергии в процессе колебаний (графики).
6. Вынужденные колебания. Амплитудно - частотная и фазочастотная
характеристики. Резонанс.
7. Механика деформируемых тел. Основные типы деформаций. Зависимость
напряжения от относительного удлинения для деформации растяжения
(график). Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Напряжения и
деформации при сдвиге и кручении. Законы Гука для деформации сдвига и
кручения. Модуль сдвига.
8. Основы гидро-и аэростатики. Законы Паскаля и Архимеда. Динамика
стационарного течения жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкость жидкости.
Формула Пуазейля. Число Рейнольдса.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
1. Идеальный газ. Основное уравнение кинетической теории газов.
Физический смысл абсолютной температуры.
2. Явления переноса в газах. Вывод формулы коэффициента
теплопроводности газов.
3. I начало термодинамики. Применение I на чала термодинамики к
рассмотрению различных процессов в идеальных газах.
4. II начало термодинамики. Понятие об энтропии. Закон возрастания
энтропии.
5. Термодинамические потенциалы и их физический смысл.
6. Фазовые превращения I рода. Уравнение Клайперона -Клаузиуса.
7. Правило фаз. Диаграмма состояния трехфазной системы. Тройная точка.
8. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Уравнение Лапласа.
Капиллярность.
3
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
1. Электрическое поле в вакууме. Заряд, напряженность электрического поля,
принцип суперпозиции полей. Теорема Гаусса.
2. Работа в электростатическом поле. Потенциал. Связь вектора
напряженности электрического поля с потенциалом.
3. Постоянный электрический ток. ЭДС. Законы Ома и Джоуля - Ленца.
Правила Кирхгофа.
4. Природа носителей тока в металлах. Теория Друде-Лоренца. Основы
квантовой теории твердых тел. Полупроводники.
5. Квазистационарные переменные токи. Закон Ома переменного тока.
Резонанс токов и напряжений.
6. Закон взаимодействия токов в вакууме. Закон Био-Савара-Лапласа.
Теорема о циркуляции вектора H.
7. Описание поля в магнетиках. Условия на границе двух магнетиков. Закон
Ампера. Типы магнетиков.
8. Электромагнитная индукция. Явление самоиндукции. Токи при замыкании
и размыкании в цепи с индуктивностью. Энергия магнитного поля.
9. Электромагнитное поле. Вихревой характер электрического поля. Ток
смещения. Уравнения Максвелла электромагнитного поля.
ОПТИКА
1. Интерференц ия волн. Способы получения когерентных волн делением
волнового фронта (примеры) и делением амплитуды (полосы равного
наклона, полосы равной толщины, кольца Ньютона).
2. Принцип Гюйгенса –Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от
круглого отверстия и от круглого диска.
3. Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракция света от двух щелей.
Дифракционная
решетка.
Дифракция
рентгеновских
лучей
на
кристаллической решетке.
4. Поляризация света. Закон Малюса. Закон Брюстера. Интерференция
поляризованных лучей.
5. Излучательная и поглощательная способности тел. Законы теплового
излучения (Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина). Формулы Рэлея -Джинса и
Планка.
6. Виды фотоэффекта. Законы фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для
внешнего фотоэффекта. Применение фотоэффекта.
ФИЗИКА АТОМОВ И АТОМНЫХ ЯВЛЕНИЙ
1. Волновые свойства частиц. Волны де Бройля. Экспериментальные
подтверждения волновых свойств частиц.
2. Дискретность атомных состояний. Опыт Франка и Герца.
3. Боровская теория атома водорода. Спектр излучения атома водорода.
Обобщенная формула Бальмера.
4. Частица в прямоугольной потенциальной яме. Собственные функции и
собственные значения энергии.
4
5. Уравнение Шредингера для стационарных состояний. Водородоподобный
атом в свете квантовой теории. Физический смысл квантовых чисел
электрона. Схема уровней энергии.
6. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Понятие о пространственном
квантовании.
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЧАСТИЦ
1. N -Z диаграмма атомных ядер. Масса и энергия связи ядра. Спин ядра.
2. Свойства нуклон - нуклонного взаимодействия. Дейтрон. Изоспин.
3. Модели атомных ядер: капельная, оболочечная.
4. Закон радиоактивного распада. Альфа - распад. Бета - распад.
5. Ядерные реакции. Классификация. Законы сохранения в ядерных
реакциях. Механизмы ядерных реакций.
6. Размеры и структура ядер. Структура нуклона.
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
1. Понятие производной функции в точке. Геометрический и механический
смысл производной функции в точке. Уравнение касательной и нормали к
графику функции в точке.
2. Дифференцируемость функции в точке. Правила дифференцирования суммы,
произведения и частного двух дифференцируемых функций.
3. Дифференцирование сложной и обратной функции.
4. Производные основных элементарных функций (тригонометрических,
логарифмической, показательной и степенной функций).
5. Приведение к каноническому виду дифференциального уравнения второго
порядка от двух независимых переменных. Понятие характеристики.
6. Уравнения гиперболического типа.
7. Уравнения эллиптического типа.
8. Уравнения параболического типа.
ИНФОРМАТИКА
1. Архитектура
ЭВМ.
2. Алгоритм и его свойства. Алгоритмы поиска и сортировки.
3. Реализация ветвлений и циклов в языках программирования.
4. Способы обработки текстовой информации.
5. Обработка табличной информации на ЭВМ.
6. Системы компьютерной графики.
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
1. Численные методы решения задачи Коши
дифференциальных уравнений.
2. Численные методы решения краевых задач
дифференциальных уравнений.
5
для
обыкновенных
для
обыкновенных
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
МЕХАНИКА
1. Матвеев А.Н. Механика и теория относительности. -СПб.: Лань, 2009 .
2. Стрелков С.П. Механика.-СПб.:Изд-во «Лань», 2005.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.1.-М.:Физматлит, 2010.
4. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1.-СПб.:Изд-во «Лань» , 2011.
5. Хайкин С.Э. Физические основы механики.-СПб.: Лань, 2008.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА
1. Матвеев А.Н. Молекулярная физика. -М.: Бином. Лаборатория знаний,
2010.
2. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика. -СПб.:Изд-во «Лань»,
2008.
3. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1. -СПб.:Изд-во «Лань» , 2011.
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.2. Термодинамика и молекулярная
физика. –М.:Физматлит, 2005.
5. Иродов И.Е.Физика макросистем: основные законы. —М.: Бином, 2009.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики, т.3. Электричество. -М.: Физматлит,
2009.
2. Калашников С.Г. Курс общей физики. Электричество. -М.: Наука, 1990.
3. Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. -СПб.: Лань, 2010.
4. Савельев И.В. Курс общей физики. т.3. Электричество и магнетизм.
Колебания и волны. Волновая оптика. -СПб.: Изд-во «Лань» , 2008.
ОПТИКА
1. Матвеев А.Н. Оптика.-М.: Высшая школа, 1985.
2. Годжаев Н.М. Оптика. –М.: Высшая школа, 1977.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика. -М.: Физматлит, 2006.
4. Лансберг Г.С. Оптика. -М: Физматлит, 2006.
ФИЗИКА АТОМОВ И АТОМНЫХ ЯВЛЕНИЙ
1. Матвеев А.Н. Атомная физика. -М.: Оникс, 2007.
2. Шпольский Э.В. Атомная физика. т.1,2. -СПб.: Лань, 2010.
3. Савельев И.В. Курс общей физики. т.3.-СПб.: Изд-во «Лань», 2005.
4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. т.5. Атомная и ядерная физика. М.:Физматлит, 2006.
ФИЗИКА АТОМНОГО ЯДРА И ЧАСТИЦ
1. Широков Ю.М., Юдин Ю.А. Ядерная физика. -М.: Наука, 1980.
2. Мухин К.Н. Экспериментальная ядерная физика.-СПб.:Лань,2009.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики т.5. Атомная и ядерная физика. -М.:
Физматлит, 2006.
6
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Фихтенгольц Г.М. Основы математического анализа. – Лань, 2005г., т.т.
1,2.
Кудрявцев Л.Д, Курс математического анализа. − М.: Высшая школа, 2003,
т. 1.
Кострикин А.И – Введение в алгебру, в 3 частях - Издательство:
ФИЗМАТЛИТ, 2004
Берман Г.Н. – Решебник к сборнику задач по математическому анализу
Бермана Г.Н. Издательство: Лань, Москва, 2008г.
Сабитов К.Б. Уравнения математической физики: Учеб. пособие для вузов.
− М.: Высш. шк., 2003. − 255 с.
Сабитов К.Б. Функциональные, дифференциальные и интегральные
уравнения − М.: Высш. шк., 2005. − 671 с.
Вагапов В.З. Обыкновенные дифференциальные уравнения: Учеб. пособие
для вузов. − Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. акад., 2007. − 191 с.
ИНФОРМАТИКА
1. Семакин И.Г. и др. Информатика. Структурированный конспект базового
курса. – М., 2004.
2. Семакин И.Г., Хеннер Е.К. Информатика и ИКТ (базовый уровень).
М.:БИНОМ. – 2009. – 178 с.
ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ
1. Вержбицкий В.М. Основы численных методов: Учебник для Вузов. − М.:
Высшая школа, 2002.
2. Вагапов В.З. Обыкновенные дифференциальные уравнения: Учеб. пособие
для вузов. − Стерлитамак: Стерлитамак. гос. пед. акад., 2007. − 191 с.
7