Физика_ 1 и 2 модули - Владивостокский государственный

ФИЗИКА
Рабочая программа учебной дисциплины
Министерство образования и науки российской
федерации
Владивостокский государственный университет
экономики и сервиса
ФИЗИКА
Рабочая программа учебной дисциплины
по направлению подготовки
210400.62 Радиотехника. Средства радиоэлектронной борьбы
210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи.
Защищенные системы и сети связи
Владивосток
Издательство ВГУЭС
2014
ББК 22.3
Д 71
Учебная программа по дисциплине «Физика» составлена в
соответствии с требованиями ООП: 210400.62 Радиотехника и
210700.62 Инфокоммуникационные технологии и системы связи на
базе ФГОС ВПО.
Составители: Сёмкин С.В., канд. физ.-мат. наук, доцент
кафедры электроники.
Утверждена на заседании кафедры электроники от 16.02.2011
г., протокол № 5, редакция 2012 г. редакция 2014 г.
(заседание кафедры от 22.04.2014 г. протокол № 8)
Рекомендована к изданию учебно-методической комиссией
Института информатики, инноваций и бизнес-систем ВГУЭС.
© Издательство Владивостокский
государственный университет
экономики и сервиса, 2014
ВВЕДЕНИЕ
Физика – одна из фундаментальных естественных наук, знание
которой необходимо для эффективной, творческой деятельности
современного специалиста любого профиля. Особенно ее роль
возрастает в связи с введением в России фундаментального
базового высшего образования в виде бакалавриата. Качество
знаний будущих дипломированных специалистов, работающих на
производстве, приобретает большое значение в связи с
предстоящим решением задач экономической эффективности
технологических процессов и производств, необходимостью
уменьшения энергопотребления при производстве товаров и услуг,
использовании новых материалов и повышении надежности
современной и конкурентоспособной техники. Понимание
физических законов поможет в решении экологических проблем.
1. ОРГАНИЗАЦИОННО-МЕТОДИЧЕСКИЕ
УКАЗАНИЯ
1.1 Цели освоения дисциплины
Целями
освоения
учебной
дисциплины
являются
формирование у студентов необходимых знаний основных законов
механики,
молекулярной
физики
и
термодинамики,
электромагнетизма, оптики, атомной и ядерной физики. Умение
находить логические и наиболее рациональные пути решения и
анализа физических задач, имеющих практическое применение.
Студент должен решать задачи экономической эффективности
технологических
процессов
и
производств,
уменьшения
энергопотребления, использовании новых материалов.
1.2 Место учебной дисциплины в структуре ООП
(связь с другими дисциплинами)
Место дисциплины в структуре основной образовательной
программы (ООП) ВПО
ООП
210400.62.
Радиотехника.
Средства
радиоэлектрон
ной борьбы
210700.62.
Инфокоммуник
ационные
технологии и
системы связи.
Защищенные
системы и сети
связи
Форм
а
обуч
ения
ОФО
ОФО
Блок
Мод
уль
Труд
оемк
ость
(З.Е.)
Форма
промежут
.
контроля
Б.2/Базовая
часть
1
4
Э
Б.2/Базовая
часть
2
4
Э
1
4
Э
2
4
Э
Б.2/Базовая
часть
Б.2/Базовая
часть
1.3 Компетенции, приобретаемые при изучении
дисциплины
Результатами освоения настоящей дисциплины в процессе ее
изучения является формирование у студентов общекультурных и
профессиональных
компетенций
согласно
требованиям
федеральных государственных образовательных стандартов
высшего профессионального образования (ФГОС ВПО) для
соответствующих
направлений
подготовки
студентов.
Формируемые в процессе изучения настоящей дисциплины
общекультурные (ОК) и (или) профессиональные (ПК)
компетенции, указанные в ФГОС ВПО для соответствующих
направлений подготовки студентов, приведены ниже.
Результаты освоения дисциплины (формируемые компетенции
и ЗУВ)
ООП
Вид компетенций
Общекультурные
210400.62
Радиотехника.
Средства
радиоэлектронной
борьбы
Профессиональны
е
Компетенции
ОК-10 способностью
использовать
основные законы
естественнонаучных
дисциплин в
профессиональной
деятельности,
применять методы
математического
анализа и
моделирования,
теоретического и
экспериментального
исследования
ПК-1 способностью
представлять
адекватную
современному уровню
знаний научную
картину мира на
основе знания
основных положений,
210700.62
Инфокоммуникац
ионные
технологии и
системы связи.
Защищенные
системы и сети
связи
Общекультурные
законов и методов
естественных наук и
математики
ПК-2 способностью
выявлять
естественнонаучную
сущность проблем,
возникающих в ходе
профессиональной
деятельности,
привлекать для их
решения
соответствующий
физикоматематический
аппарат
ОК-9 использовать
основные законы
естественнонаучных
дисциплин в
профессиональной
деятельности,
применять методы
математического
анализа и
моделирования,
теоретического и
экспериментального
исследования
В результате освоения дисциплины студент должен обладать
знаниями и умениями, позволяющими ему владеть необходимыми
навыками и приемами использования современных технических
средств для решения различных задач, в соответствии с
приобретаемыми компетенциями, как показано в приведенной
ниже таблице:
Формируемые знания, умения, владения
ООП
210400.62
Коды
компетенций
ОК-10
Знания, Умения, Владение
Знания:
фундаментальные
Радиотехника.
Средства
радиоэлектронной
борьбы
ПК-1
законы природы и
основные
физические законы
в области механики,
термодинамики,
электричества и
магнетизма, оптики
и атомной физики
применять
физические законы
Умения:
для решения
практических задач
навыками
аналитического и
экспериментального
исследования
основных
физических законов
и технологических
Владения:
процессов
навыками
практического
применения законов
физики
терминологией
физических законов
фундаментальные
законы природы и
основные
физические законы
Знания: в области механики,
термодинамики,
электричества и
магнетизма, оптики
и атомной физики
применять
физические законы
для решения
Умения: практических задач
самостоятельно
анализировать
физическую и
ПК-2
естественнонаучную
литературу,
использовать
методы научного
познания в
профессиональной
области
навыками
практического
применения законов
Владения:
физики
терминологией
физических законов
применять
физические законы
для решения
практических задач
самостоятельно
анализировать
физическую и
Умения: естественнонаучную
литературу,
использовать
методы научного
познания в
профессиональной
области
методами
проведения
физических
измерений,
методами
корректной оценки
Владения: погрешностей при
проведении
физического
эксперимента
навыками
практического
применения законов
физики
Знания:
210700.62
Инфокоммуникацион
ные технологии и
ОК-9
системы связи.
Защищенные системы
и сети связи
Умения:
основные
физические явления
фундаментальные
понятия, законы и
теории
классической и
современной
физики
выделять
конкретное
физическое
содержание в
прикладных задачах
будущей
деятельности
1.4 Основные виды занятий и особенности их
проведения
Объем и сроки изучения дисциплины:
Общая трудоемкость дисциплин составляет (модуль 1, модуль
2) 8 (4, 4) зачетных единиц, 288 (144, 144) часа. Из них 136 (68,
68) часов – аудиторной работы,
60 (30, 30) часов –
самостоятельной работы. Удельный вес занятий, проводимых в
интерактивных формах, составляет
30 (17 часов) процентов
аудиторных занятий.
Основные виды занятий и особенности их проведения при
изучении дисциплины
Программой курса предусмотрено
проведение лекционных и лабораторных занятий, выполнение двух
индивидуальных домашних контрольных работ, консультации,
экзамены.
Лекционные занятия по дисциплине проводятся с
использованием мультимедийного оборудования, лабораторные
работы проводятся с использованием персональных компьютеров и
экспериментальных лабораторных установок. Лекции являются
основным видом занятий, в которых должны быть реализованы
поставленные цели и задачи по приобретению студентами
соответствующих компетенций. Главная опора должна быть
сделана на ведущие концептуальные представления естественных
наук, упорядоченные в соответствии с общепринятой типовой
программой, рекомендованной НМС по физике Минобразования.
Практикуются активные (проблемные) лекции, предполагающие
активность обучающихся, сравнимую с активностью лектора. Это
лекции отличают проблемное содержание и поддержание контакта
с аудиторией в диалогической форме. Лекции проводятся с
применением информационных технологий. В частности,
используется комплекс презентаций по курсу.
Необходимым элементом при изучении курса, помимо лекций,
являются практические, семинарские занятия и лабораторные
работы. Основной их целью является не только активизация
изучения лекционного материала курса, но и стимулирование
самостоятельной работы, ознакомление с библиотечной базой вуза
и города, умением самостоятельно отыскать материал по заданной
теме. Взаимосвязь аудиторной и самостоятельной работы
обеспечивается проведением семинарских занятий, которые
призваны углубить и расширить полученные на лекциях сведения,
не обязательно повторяя лекционный материал. Этим же целям
служат выполняемые студентами лабораторные работы в рамках
лабораторного практикума.
Таким образом, семинары учат студентов умению четко
излагать свои мысли, аргументировать свои суждения, вести
полемику. Кроме этого в ходе семинара выявляются недостаточно
понятые и усвоенные вопросы, положения.
Коллоквиум
–
вид
учебно-практических
занятий,
представляющий собой групповое обсуждение под руководством
преподавателя достаточно широкого круга практических проблем,
например, относительно самостоятельного большого раздела
лекционного курса. Одновременно это и разновидность массового
устного опроса, позволяющего преподавателю в сравнительно
небольшой временной промежуток выяснить уровень знаний
студентов целой академической группы по конкретному разделу
курса.
1.5 Виды контроля и отчетности по дисциплине
Тестирование
(текущее,
промежуточное)
призвано
систематизировать полученную информацию, выявить умения,
владения
и возможность применить знания при решения
конкретно-практических проблем, является необходимым этапом
компетентностного подхода в обучении.
Текущий контроль включает устный опрос студентов
(групповой или индивидуальный) на практических занятиях и
тестирование
(письменное
или
компьютерное)
по
соответствующим разделам дисциплины. Суммированные баллы,
начисляемые по результатам регулярной проверки усвоения
учебного материала, вносятся в аттестационную ведомость (на 8-й
и 16-й неделе семестра). При выведении аттестационной отметки
учитывается посещение студентом аудиторных занятий.
Промежуточный (семестровый) контроль предусмотрен в
форме экзамена. Для успешной сдачи экзамена студент должен
посещать занятия, выполнять задания, получить положительные
оценки на текущих аттестациях. Экзамен проводится в форме
электронного тестирования (СИТО либо ФЭПО). Для получения
допуска к экзамену студент очной формы обучения должен в
течение семестра набрать в результате текущих аттестаций не
менее 41 балла. Обязательным условием допуска студента заочной
формы обучения к экзамену является выполнение письменной
контрольной работы, которая сдаётся в сроки, установленные
графиком учебного процесса для соответствующего направления
подготовки.
2. СТРУКТУРА, СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
И ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА
В соответствии с учебными планами для всех направлений
подготовки общая трудоемкость дисциплины «Физика» составляет
8
зачетных единицы (з.е.) (1 и 2 модуль), что соответствует 288
часам.
Распределение нагрузки по темам и видам занятий. Средства
текущего контроля.
Виды учебной
деятельности,
включая СРС,
№
СеСредства
Наименование
и трудоемкость
п/
мест
текущего
тем
(в часах)
п
р
контроля
Ле Пра Ла СР
к
к
б
С
1
2
3
4
6
7
8
1 Введение.
1
4
2
8
текущее
Основы
тестировани
кинематики
е
поступательног
ои
вращательного
движений.
2
3
4
5
6
Динамика
поступательног
о
и
вращательного
движений.
Законы
Ньютона.
Законы
сохранения
импульса,
момента
импульса
и
механической
энергии.
Специальная
теория
относительност
и
Основы
молекулярной
физики. Основы
кинетической
теории. Первое
начало
термодинамики.
Энтропия.
Второе и третье
начала
термодинамики.
Свойства
реальных газов,
жидкостей и
твердых тел.
Электростатика.
Потенциал
электростатичес
кого поля.
Электрическое
поле в
веществе.
Проводники в
электростатичес
1
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
1
4
2
8
текущее
тестировани
е
1
4
2
8
текущее
тестировани
е,
проверка
выполнения
лаб. работ
1
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
7
8
9
10
11
12
ком поле.
Постоянный
электрический
ток.
Электрические
цепи. Работа и
мощность тока.
Электрический
ток в различных
средах.
Магнитное
поле. Закон
Био-СаварраЛапласа.
Свойства
магнитного
поля.
Электромагнит
ная индукция.
Магнитные
поля в
веществе.
Электромагнит
ные колебания.
Цепи
переменного
тока. Уравнения
Максвелла.
Свободные и
вынужденные
колебания,
сложение.
Волны.Уравнен
ие волны.
Энергия,перено
с энергии
волной.
Геометрическая
оптика.
Волновые
свойства света.
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
2
4
2
8
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работы
текущее
тестировани
е
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
13
14
15
16
17
Квантовая
теория
излучения.
Корпускулярны
е свойства
света.
Тепловое
излучение,
фотоэффект
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
2
4
2
9
Теория
строения атома.
Элементы
квантовой
механики.
Квантовая
теория твердых
тел. Элементы
физики
атомного ядра.
Радиоактивност
ь. Ядерные
реакции.
Элементы
физики
элементарных
частиц,
Использование
атомной
энергии.
2
4
2
8
текущее
тестировани
е, проверка
выполнения
лаб. работ
текущее
тестировани
е
2
4
2
8
текущее
тестировани
е
2
4
2
8
текущее
тестировани
е
2.1 Темы лекций
Тема 1. Введение. Основы кинематики
поступательного и
вращательного движений (4 часа)
Тема 2. Динамика поступательного и вращательного движений.
Законы Ньютона. Законы сохранения импульса, момента импульса
и механической энергии (4 часа)
Тема 3. Специальная теория относительности (4 часа)
Тема 4. Основы молекулярной физики. Основы кинетической
теории. Первое начало термодинамики (4 часа)
Тема 5. Энтропия. Второе и третье начала термодинамики (4 часа)
Свойства реальных газов, жидкостей и твердых тел.
Тема 6. Электростатика. Потенциал электростатического поля.
Электрическое поле в веществе. Проводники в электростатическом
поле (4 часа)
Тема 7. Постоянный электрический ток. Электрические цепи.
Работа и мощность тока. Электрический ток в различных средах (4
часа)
Тема 8. Магнитное поле. Закон Био-Саварра-Лапласа. Свойства
магнитного поля. Электромагнитная индукция (4 часа)
Тема 9. Магнитные поля в веществе. Электромагнитные колебания.
Цепи переменного тока. Уравнения Максвелла (4 часа)
Тема 10. Свободные и вынужденные колебания, сложение (4 часа)
Тема 11. Волны.Уравнение волны. Энергия,перенос энергии
волной (4 часа)
Тема 12. Геометрическая оптика. Волновые свойства света (4 часа)
Тема 13. Квантовая теория излучения. Корпускулярные свойства
света (4 часа)
Тема 14. Тепловое излучение, фотоэффект (4 часа)
Тема 15. Теория строения атома. Элементы квантовой механики (4
часа)
Тема 16. Квантовая теория твердых тел. Элементы физики
атомного ядра (4 часа)
Тема 17. Радиоактивность. Ядерные реакции. Элементы физики
элементарных частиц, Использование атомной энергии (4 часа)
2.2 Перечень тем лабораторных занятий
Тема 1. Движение с постоянным ускорением (4 часа;
виртуальная лабораторная работа)
Тема 2. Движение под действием постоянной силы (4 часа;
виртуальная лабораторная работа)
Тема 3. Механические колебания (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 4. Упругие и неупругие удары (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 5. Соударения упругих шаров (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 6. Движение с постоянным ускорением (4 часа;
виртуальная лабораторная работа)
Тема 7. Движение под действием постоянной силы (4 часа;
виртуальная лабораторная работа)
Тема 8. Механические колебания (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 9. Упругие и неупругие удары (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 10. Соударения упругих шаров (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 11. Адиабатический процесс (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 12. Диффузия в газах (4 часа; виртуальная лабораторная
работа)
Тема 13. Движение заряженной частицы в электрическом поле
(4 часа; виртуальная лабораторная работа)
Тема 14. Электрическое поле точечных зарядов (4 часа;
виртуальная лабораторная работа)
Тема 15. Цепи постоянного тока (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 16. Электромагнитная индукция (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
Тема 17. Свободные колебания в контуре (4 часа; виртуальная
лабораторная работа)
2.3 Самостоятельная работа студентов
Тема 1. Изучение явления дифракции на дифракционной
решетке (4 часа)
Тема 2. Изучение дифракции на препятствии.
Теория ошибок и методы обработки результатов измерений (4 часа)
Тема 3. Изучение законов колебаний физического и
математического маятников (4 часа)
Тема 4. Определение ускорения силы тяжести оборотным
маятником (4 часа)
Тема 5. Определение радиуса кривизны вогнутой поверхности
методом катающегося шарика (4 часа)
Тема 6. Определение момента инерции однородного диска
методом колебаний (4 часа)
Тема 7. Определение горизонтальной составляющей
напряженности магнитного поля Земли (4 часа)
Тема 8. Определение главного фокусного расстояния тонких
собирающей и рассеивающей линз (4 часа)
Тема 9. Изучение явления интерференции света на
плоскопараллельной стеклянной пластине (4 часа)
Тема 10. Изучение явления дифракции на дифракционной
решетке (4 часа)
Тема 11. Изучение дифракции на препятствии (4 часа)
Тема 12. Вынужденные колебания в RLC-контуре
(виртуальная лабораторная работа) (4 часа)
Тема 13. Дифракция и интерференция (виртуальная
лабораторная работа) (4 часа)
Тема 14. Дифракционная решетка (виртуальная лабораторная
работа) (4 часа)
Тема 15. Внешний фотоэффект (виртуальная лабораторная
работа) (4 часа)
3.ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
При
проведении
занятий
используются
следующие
образовательные технологии:
Лекции проводятся в традиционной форме с использованием
компьютерных презентаций.
Практические занятия, проводятся в интерактивной форме (17
часов).Интерактивные методы – дискуссии, анализ конкретных
ситуаций, анализ вариантов решения проблемы, моделирование
реальных ситуаций профессиональной деятельности.
Лабораторные работы проводятся в активной (17 часов ) и в
интерактивной формах (17 часов) – это выполнение и защита
лабораторных работ, обсуждение результатов.
Самостоятельная работа студентов проходит с использованием
электронных источников, баз данных и тестирующих материалов
для самоконтроля усвоения дисциплины.
4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
4.1 Перечень и тематика самостоятельных работ
студентов по дисциплине
Самостоятельная
работа
студентов
по
дисциплине
предполагает изучение дополнительного материала по тематике
лекционных занятий. В ходе изучения дисциплины студенты
выполняют по 2 индивидуальных домашних задания в виде
контрольных работ, в которые включены задачи и качественные
вопросы из следующих разделов курса: первое ИДЗ – механика,
молекулярная физика, электростатика, второе ИДЗ – электричество
и магнетизм, оптика и атомная физика. Варианты заданий
(контрольных работ приводятся в практикуме по физике изданном
в 2004 и 2005г).
4.2 Контрольные вопросы для самостоятельной
оценки качества освоения учебной дисциплины
1. Назовите физические модели, используемые в механике.
2. Что характеризует тангенциальная и нормальная составляющая
ускорений? Каковы их модули? Возможны ли движения, при
которых отсутствует нормальное ускорение? тангенциальное
ускорение? Приведите примеры.
3. Сколько степеней свободы имеет материальная точка? твердое
тело?
4. Что такое инертность тела? масса тела?
5. Что в физике понимают под термином «сила»?
6. Сформулируйте законы Ньютона. Запишите уравнение 2-го
закона Ньютона. Напишите математическое выражение для 3-го
закона Ньютона. Могут ли силы компенсировать друг друга при
взаимодействии двух тел?
7. Напишите уравнение равномерного движения материальной
точки по окружности. Как направлена равнодействующая сил,
приложенных к точке?
8. Что такое центр масс?
9. Частица массой m, движущаяся со скоростью vr , ударяется о
неподвижную стенку под углом a к нормали и отскакивает от нее
без потери скорости. Найдите изменение импульса частицы и
импульс силы, действующий на стенку в результате удара частицы.
10. Запишите законы сохранения импульса и энергии для
абсолютно упругого взаимодействия двух частиц.
11. Запишите законы сохранения импульса и энергии для
абсолютно неупругого взаимодействия двух частиц.
12. Что в физике понимается под работой силы?
13. Как рассчитать работу переменной силы?
14. Запишите уравнения динамики, описывающие качение твердого
тела без проскальзывания.
15. Сформулируйте закон сохранения момента импульса?
16. Найдите кинетическую энергию шара радиуса R и массой m,
катящегося без проскальзывания по горизонтальной плоскости с
частотой вращения n.
17. Дайте определение потенциальной энергии системы тел.
18. Проведите расчет потенциальной энергии частицы в поле силы
тяжести, в поле силы тяготения, в поле силы упругости. Запишите
математическое выражение закона сохранения механической
энергии для стационарного потока идеальной жидкости (уравнение
Бернулли). Где на практике учитывают закон Бернулли? Какова
природа сил упругости? Назовите виды деформаций. Что такое
относительная деформация тела? напряжение? Сформулируйте
закон Гука. Каков физический смысл модуля Юнга? коэффициента
Пуассона? Как определяется энергия упругих деформаций?
19. Что такое периодический процесс? Приведите примеры
периодических процессов.
20. Какие колебания материальной точки называют свободными?
гармоническими?
21. Напишите дифференциальное уравнение гармонического
осциллятора.
22. Напишите дифференциальное уравнение затухающих
колебаний.
23. Напишите дифференциальное уравнение вынужденных
колебаний.
24. Какое явление называется резонансом? Запишите условие
резонанса.
25. Чему равна энергия гармонического осциллятора?
26. Опишите распространение волн в упругой среде. Запишите
уравнение
бегущей волны. Чему равна энергия, переносимая упругой волной.
27.
Запишите
преобразования
Галилея.
Сформулируйте
механический
принцип относительности.
28. Сформулируйте постулаты СТО. Запишите преобразования
Лоренца.
29. Что такое термодинамические параметры? Назовите известные
Вам термодинамические параметры.
30. Какими законами описываются изобарные и изохорные
процессы?
31. Каковы физический смысл числа Авогадро? числа Лошмидта?
32. При некоторых значениях температуры и давления кислород
количеством вещества 4 моль занимает объем 30 л. Какой объем
при
этих же условиях займет водород количеством 3 моль?
33. В чем заключается молекулярно-кинетическое толкование
давления
газа? термодинамической температуры?
34. В чем содержание основного уравнения молекулярнокинетической
теории?
35. Каков физический смысл функции распределения молекул по
скоростям? по энергиям?
36. Во сколько раз и как изменится средняя скорость движения
молекул при переходе от кислорода к водороду?
37. В чем суть распределения Больцмана?
38. Зависит ли средняя длина свободно пробега газа от
температуры? Почему?
39. Как изменится средняя длина свободного пробега молекул с
увеличением давления?
40. В чем сущность явлений переноса в газах: диффузии,
теплопроводности,
вязкости? При каких условиях они возникают?
41. Объясните физическую сущность законов Фурье? Фика?
Ньютона?
42. В чем суть равнораспределения энергии по степеням свободы
молекул? Почему колебательная степень свободы обладает вдвое
большей
энергией, чем поступательное и вращательное?
43. Что такое внутренняя энергия идеального газа? Какими
параметрами она определяется? В результате каких процессов
может измениться внутренняя энергия системы?
44. Дайте определение теплоемкости газов. Запишите уравнение
Майера.
45. Как объяснить температурную зависимость молярной
теплоемкости водорода?
46. Газ переходит из одного и того же состояния 1 в одно и тоже
состояние
2
в
результате
следующих
процессов:
а)
изотермического; б) изохорного. Рассмотрев эти процессы
графически, покажите: 1) когда работа расширения газа
максимальна; 2) когда газу сообщается максимальное количество
теплоты.
47. Как изменится температура газа при адиабатическом сжатии
газа?
адиабатическом расширении газа?
48. Показатель политропы n > 1. Нагревается или охлаждается
идеальный газ при сжатии?
49. Чем отличаются обратимые и необратимые процессы? Почему
все реальные процессы необратимы?
50. Как может изменяется энтропия замкнутой системы?
Незамкнутой системы?
51. Дайте понятие энтропии. Запишите математическое выражение
энтропии для различных процессов.
52. Представьте цикл Карно в p, V координатах. Укажите какой
площадью определяется: 1) работа, совершенная над газом; 2)
работа, совершенная самим расширяющимся газом. Представьте
графически цикл Карно в переменных T, S.
53. Назовите основные отличия реальных газов от идеальных.
Запишите уравнение состояния газа Ван-дер-Ваальса. Почему
перегретая
жидкость
и
пересыщенный
пар
являются
метастабильными состояниями?
51. Как изменяется температура реального газа при адиабатическом
расширении его в пустоту?
52. Какова суть и причины эффекта Джоуля-Томсона.
53. Почему у всех веществ поверхностное натяжение уменьшается
с повышением температуры?
54. При каком условии жидкость смачивает твердое тело? не
смачивает? В чем суть капиллярных явлений?
55. Чем отличаются монокристаллы от поликристаллов? Как можно
классифицировать кристаллы?
56. Как можно получить закон Дюлонга и Пти исходя из
классической теории теплоемкости?
57. Чем отличаются фазовые переходы 1 рода от фазовых
переходов II рода?
58. Какие сведения о веществе можно ≪вычитать≫ из диаграммы
состояния, используемой для изображения фазовых превращений?
59. При каких условиях силы взаимодействия двух заряженных тел
можно найти по закону Кулона?
60. Как можно практически обнаружить существование
электрического поля?
61. Сформулируйте и запишите теорему Гаусса для
электростатического поля в вакууме.
62. Расчет каких электростатических полей удобно проводить на
основе теоремы Остроградского-Гаусса? Как при этом нужно
выбирать замкнутую поверхность?
63. Точечный заряд +q находится в центре сферической
поверхности. Изменится ли поток Ф вектора напряженности
электростатического поля через поверхность сферы, если заряд
сместить из центра сферы, оставляя его внутри ее?
64. Какие поля называют потенциальными?
65.
От
чего
зависит
работа,
совершаемая
силами
электростатического поля при переносе в нем точечного заряда?
66. Чему равна работа по перемещению заряда вдоль
эквипотенциальной поверхности? Что будет происходить с
диполем при помещении его во внешнее неоднородное поле?
67. Что будет происходить с диполем при помещении его во
внешнее однородное поле?
68. Каковы напряженность и потенциал поля, а также
распределение зарядов внутри и на поверхности заряженного
проводника?
69. Поясните механизм «стекания» зарядов с острия.
70. От чего зависит электрическая емкость уединенного
проводника? Как влияет на электроемкость проводника
приближение к нему другого незаряженного проводника?
71. Три одинаковых конденсатора один раз соединены
последовательно, другой параллельно. Во сколько раз и когда
емкость батареи конденсаторов будет больше?
72. Выведите выражение для объемной плотности энергии
электрического поля.
73. Что общего и в чем различие поляризации диэлектриков с
полярными и неполярными молекулами?
74. Какая физическая величина служит количественной мерой
поляризации диэлектрика и от чего она зависит?
75. Чему равен поток смещения через замкнутую поверхность
проведенную в электростатическом поле?
76. Как диэлектрик влияет на напряженность электростатического
поля? Каков физический смысл относительной диэлектрической
проницаемости среды?
77. В чем состоят особенности диэлектрических свойств
сегнетоэлектриков?
Запишите
условия
возникновения
и
существования электрического тока в проводнике.
78. Что понимают под сторонними силами и какова их роль в цепи
постоянного тока?
79. Поясните физический смысл электродвижущей силы,
напряжения и разности потенциалов на участке электрической
цепи.
80. Каковы правила знаков для силы тока и э.д.с. при записи
обобщенного закона Ома для участка цепи?
81. Запишите закон Ома в интегральной форме для неоднородного
участка цепи, поясните смысл входящих в выражение величин.
82. Запишите закон Джоуля-Ленца в интегральной и
дифференциальной форме.
83. Какова связь между сопротивлением и проводимостью,
удельным сопротивлением и удельной проводимостью?
84. В чем заключается явление сверхпроводимости?
85. На чем основано действие термометров сопротивления?
86. В чем заключается физический смысл удельной тепловой
мощности тока?
87. Проанализируйте обобщенный закон Ома. Какие частные
случаи можно из него получить?
88. Какими опытами была выяснена природа носителей
электрического тока в металлах?
89. Как классическая теория электропроводности металлов
объясняет зависимость сопротивления металлов от температуры?
90. Какие существуют разновидности эмиссионных явлений? Дайте
их определения.
91. Что называется работой выхода электрона?
92. Каков физический смысл постоянной Фарадея?
93. Подчиняется ли электрический ток в электролитах закону Ома?
94. Приведите основные свойства плазмы. Каковы возможности ее
применения?
95. Какая физическая величина измеряется в Веберах?
96. Какая теорема доказывает вихревой характер магнитного поля?
97. Из каких магнитных моментов складывается магнитный момент
атома?
98. Можно ли провести аналогию между намагничиванием
диамагнетика и поляризацией диэлектрика с неполярными
молекулами?
99. Каковы особенности магнитных свойств ферромагнетиков?
100. Какую температуру для ферромагнетиков называют точкой
Кюри?
101. Можно ли провести аналогию между намагничиванием
парамагнетика и поляризацией диэлектрика с полярными
молекулами?
102. Что такое намагниченность? Какая величина может служить ее
аналогом в электростатике?
103. Выведите соотношение между векторами магнитной
индукции, напряженности магнитного поля и намагниченности.
104. Назовите единицы магнитной индукции и напряженности
магнитного поля.
105. Сформулируйте основной закон электромагнитной индукции.
106. Всегда ли при изменении потока магнитной индукции в
проводящем контуре в нем возникает индукционный ток?
107. Сформулируйте правило Ленца.
108. Почему для обнаружения индукционного тока лучше
использовать замкнутый проводник в виде катушки, а не в виде
одного витка провода?
109. В чем заключается физический смысл времени релаксации t?
110. Напряженность магнитного поля возросла в два раза. Как
изменилась объемная плотность энергии магнитного поля?
111. Почему сердечники трансформаторов не делают сплошными?
112.
Обобщением
каких
законов
электростатики
и
электромагнетизма
является
теория
Максвелла
для
электромагнитного поля?
113. Запишите полную систему уравнений Максвелла в
интегральной и дифференциальной формах и объясните их
физический смысл.
114. Почему постоянные электрические и магнитные поля можно
рассматривать обособленно друг от друга?
115. Запишите уравнения Максвелла случая для стационарного
электрического и магнитного поля в интегральной и
дифференциальной формах.
116. Какие процессы происходят при свободных гармонических
колебаниях в колебательном контуре? Чем определяется их
период?
117. Запишите и проанализируйте дифференциальное уравнение
свободных гармонических колебаний в контуре.
118. Какова траектория точки, участвующей одновременно в двух
взаимно перпендикулярных гармонических колебаниях с
одинаковыми периодами? Когда получается окружность? Прямая?
119. Как по виду фигур Лиссажу можно определить отношение
частот складываемых колебаний?
120. Запишите дифференциальное уравнение затухающих
колебаний и его решение.
121. По какому закону изменяется амплитуда затухающих
колебаний?
122. В чем физический смысл логарифмического декремента
затухания?
123. Запишите дифференциальное уравнение вынужденных
колебаний и его решение.
124. Почему добротность является важнейшей характеристикой
резонансных свойств системы?
125. Что называется резонансом?
126. От чего зависит индуктивное сопротивление?
127. От чего зависит емкостное сопротивление?
128. Какая величина называется реактивным сопротивлением?
129. Как сдвинуты по фазе колебания переменного напряжения и
переменного тока, текущего через конденсатор?
130. Как сдвинуты по фазе колебания переменного напряжения и
переменного тока, текущего через катушку индуктивности?
131. Как сдвинуты по фазе колебания переменного напряжения и
переменного тока, текущего через резистор?
132. Нарисуйте и объясните векторную диаграмму для цепи
переменного тока с последовательно включенным резистором,
катушкой индуктивности и конденсатором.
133. Назовите характерные признаки резонанса напряжений.
134. Назовите характерные признаки резонанса токов.
135. Как вычислить мощность, выделяемую в цепи переменного
тока?
4.3 Рекомендации по работе с литературой
Знание физики необходимо для плодотворной творческой
деятельности в любой отрасли народного хозяйства. Подготовка
современного специалиста заключается не в накоплении
фактических сведений о свойствах различных материалов, не в
запоминании существующих технологических рекомендаций, а в
создании физического мышления, помогающего решать вопросы
качества и надёжности в технических вопросах, многообразные
частные физико-химические проблемы.
Предложенная литература поможет студентам приобрести
фундаментальные знания по физике, а лабораторные работы,
индивидуальные задания, контрольные работы и тестирование,
консультации закрепят эти знания.
Савельев И.В. Курс общей физики. Т. 1,2,3. – М.: Наука
2009 – 2010. Курс физики, в котором систематически изложены
основы механики, молекулярной физики и термодинамики, теории
электромагнитных и оптических явлений, а также основы физики
ядра и элементарных частиц.
Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая Школа, 2010.
Учебное пособие написано в соответствии с действующей
программой
курса
физики
для
инженерно-технических
специальностей высших учебных заведений. Пособие состоит из
семи частей. В первой части изложены физические основы
классической механики. Вторая часть посвящена основам
молекулярной физики и термодинамики. В третьей части
изучаются электростатика, постоянный электрический ток и
электромагнетизм. В четвертой части рассмотрены механические и
электромагнитные колебания и волны. В пятой, шестой и седьмой
частях изложены, соответственно, оптика (волновая и
геометрическая), атомная физика и физика ядра и элементарных
частиц.
Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу
физики. – СПб.: Лань, 1999.
Сборник задач по всем основным разделам курса общей
физики.
Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу
физики с решениями. – М.: Высшая школа, 1999.
Данный сборник содержит большое количество задач по курсу
физики, причем большинство задач снабжено краткими
решениями, которые с одной стороны помогают студенту, но с
другой – заставляют его самостоятельно заполнять пустые места и
логические переходы в авторском решении.
5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И
ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
5.1 Основная литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. – Т. 1,2,3. – М.: Наука 2009 –
2010.
2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая Школа, 2010.
3. Волькенштейн Е.С. Сборник задач по общему курсу физики. –
СПб.: Лань, 1999.
4. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с
решениями. – М.: Высшая школа, 1999.
5.2 Дополнительная литература
1. Стрелков С.П. Механика. – М.: Наука, 1975.
2. Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. – М.: Наука, 1977 – 1980. – Т.
1, 2, 3, 4.
4. Детлаф А.А., Яворский Б.М., Милковская Л.Б. Курс физики. Т. 1,
2, 3. – М.: Высшая школа, 1973 – 1979.
5. Шавлюгин А.И., Сёмкин С.В. Общая физика: Лабораторный
практикум. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003.
6. Родкина Л.Р., Смагин В.П., Шавлюгин А.И. Сборник тестовых
вопросов и задач по общей физике. – Владивосток: Изд-во ВГУЭС,
2003.
7. Шавлюгин А.И. Механика и молекулярная физика: Практикум.
– Владивосток: Изд-во ВГУЭС, 2003.
5.3 Полнотекстовые базы данных
Полнотекстовые базы данных, библиотека ВГУЭС
URL:
http://lib.vvsu.ru
5.4 Интернет-ресурсы
Библиотека стандартов ГОСТ [сайт] URL http://www.gost.ru
Библиотека изобретений, патентов, товарных знаков РФ [сайт]
URL: http://www.fips.ru
6. МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ
ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Для проведения лекций рекомендуется использовать
аудитории с мультимедийным оборудованием, позволяющим
демонстрировать на большом экране приемы работы с
персональным компьютером и другой лекционный материал
(технические характеристики компьютера, входящего в состав
мультимедийного
оборудования,
должны
обеспечивать
возможность работы с современными версиями операционной
системы Windows, пакета Microsoft Office, обслуживающих,
прикладных программ и другого, в том числе и сетевого
программного обеспечения).
7. СЛОВАРЬ ОСНОВНЫХ ТЕРМИНОВ
Абсолютный ноль — самая низкая возможная температура, при
которой вещество не содержит тепловой энергии.
Античастица — каждому типу частиц соответствуют свои
античастицы. Когда частица сталкивается с античастицей, они
аннигилируют, оставляя только энергию.
Антропный принцип — принцип, согласно которому мы видим
Вселенную такой, а не иной, потому что, если бы она была иной,
нас бы здесь не было и мы не могли бы ее наблюдать.
Атом — основная единица обычного вещества, которая состоит из
крошечного ядра (сложенного из протонов и нейтронов),
окруженного обращающимися вокруг него электронами.
Большое схлопывание — сингулярность в конце эволюции
Вселенной.
Большой Взрыв — сингулярность в начале эволюции Вселенной.
Вес — сила, порождаемая действием на тело гравитационного
поля. Вес пропорционален массе, однако не тождествен ей.
Виртуальная частица — в квантовой механике частица, которую
невозможно обнаружить непосредственно, но чье существование
порождает измеримые эффекты.
Гамма излучение — электромагнитное излучение с очень
короткой длиной волны, порождаемое радиоактивным распадом и
столкновениями элементарных частиц.
Геодезическая линия — самый короткий (или самый длинный)
путь между двумя точками.
Горизонт событий — граница черной дыры.
Длина волны — расстояние между двумя соседними впадинами
или двумя соседними гребнями волны.
Дуальность — соответствие между различными на первый взгляд
теориями, которое приводит к идентичным физическим
результатам.
Квантовая механика — теория, развитая на основе квантового
принципа Планка и принципа неопределенности Гейзенберга.
Квантовый принцип Планка — представление о том, что свет
(или любые другие классические волны) может испускаться и
поглощаться только дискретными порциями (квантами), энергия
которых пропорциональна длине волны.
Кварк — заряженная элементарная частица, участвующая в
сильном взаимодействии. Протоны и нейтроны состоят из трех
кварков.
Координаты — числа, которые задают положение точки в
пространстве и времени.
Корпускулярно волновой дуализм — в квантовой механике
концепция, согласно которой между волнами и частицами нет
разницы; частицы могут иногда вести себя подобно волнам, а
волны — подобно частицам.
Космологическая
постоянная
—
математическое
приспособление, использованное Эйнштейном, чтобы наделить
пространство время стремлением к расширению.
Космология — наука, изучающая Вселенную как целое.
Красное смещение — покраснение света удаляющейся от нас
звезды, которое обусловленно эффектом Доплера.
Кротовая нора — тонкая трубка пространства времени,
соединяющая отдаленные области Вселенной. Кротовые норы
могут также соединять параллельные или зарождающиеся
вселенные и обеспечивать возможность путешествия во времени.
Магнитное поле — поле, ответственное за магнитные силы.
Теперь рассматривается совместно с электрическим полем как
проявление единого электромагнитного поля.
Масса — количество материи в теле; его инерция, или
сопротивление ускорению.
Микроволновое фоновое излучение — излучение, оставшееся от
горячей ранней Вселенной и испытавшее к настоящему времени
столь сильное красное смещение, что из света превратилось в
микроволны (радиоволны с длиной волны несколько сантиметров).
Мост Эйнштейна Розена — тонкая трубка пространства времени,
соединяющая две черные дыры. См. также Кротовая нора.
Нейтрино — чрезвычайно легкая (возможно, безмассовая) частица,
которая подвержена действию только слабых сил и гравитации.
Нейтрон — незаряженная частица, очень похожая на протон.
Нейтроны составляют около половины частиц атомного ядра.
Общая теория относительности — теория Эйнштейна,
основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковыми
для всех наблюдателей, независимо от того, как они движутся.
Дает объяснение гравитационному взаимодействию в терминах
искривления четырехмерного пространства времени.
Отсутствие граничных условий — представление о том, что
Вселенная конечна, но не имеет границ.
Позитрон — положительно заряженная античастица электрона.
Поле — сущность, распределенная в пространстве и времени, в
противоположность частице, которая существует только в одной
точке в каждый момент времени.
Принцип исключения (принцип запрета Паули) — представление,
согласно которому две идентичные частицы некоторых типов не
могут иметь одновременно (в границах, установленных принципом
неопределенности) одинакового положения и скорости.
Принцип неопределенности — принцип, сформулированный
Гейзенбергом и утверждающий, что нельзя одновременно точно
определить и положение, и скорость частицы; чем точнее мы знаем
одно, тем менее точно другое.
Пропорциональность
—
выражение
«Величина
Х
пропорциональна Y » означает, что когда Y умножается на
произвольное число, то же самое происходит с X ; выражение
«величина X обратно пропорциональна Y » означает, что, когда Y
умножается на произвольное число, X делится на это же число.
Пространственное измерение — любое из этих трех измерений,
то есть любое измерение, кроме времени.
Пространство время — четырехмерное пространство, точки
которого являются событиями.
Протон — положительно заряженная частица, очень похожая на
нейтрон. В большинстве атомов протоны составляют около
половины всех частиц в ядре.
Радар — система, использующая импульсы радиоволн для
определения положения объектов путем измерения времени,
которое требуется импульсу, чтобы достичь объекта и,
отразившись,
вернуться
обратно.
Радиоактивность — спонтанный распад атомного ядра,
превращающий его в ядро другого типа.
Световая секунда (световой год) — расстояние, проходимое светом
за одну секунду (один год).
Сильное взаимодействие — самое сильное из четырех
фундаментальных взаимодействий с самым коротким радиусом
действия. Сильное взаимодействие удерживает кварки внутри
протонов и нейтронов, а также удерживает вместе протоны и
нейтроны, благодаря чему образуются атомы.
Слабое взаимодействие — вторая по слабости из четырех
фундаментальных сил с очень коротким радиусом действия. Влияет
на все частицы вещества, но не затрагивает частицы переносчики
взаимодействий.
Событие — точка в пространстве времени, характеризуемая
временем и местом.
Спектр — совокупность частот, составляющих волны. Видимую
часть солнечного спектра можно видеть в радуге.
Специальная теория относительности — теория Эйнштейна,
основанная на идее, что законы физики должны быть одинаковы
для всех наблюдателей независимо от того, как они движутся, при
отсутствии гравитационных явлений.
Темная материя — материя в галактиках, их скоплениях и,
возможно, между скоплениями, которая не может наблюдаться
непосредственно, но может быть обнаружена по ее
гравитационному притяжению. На темную материю может
приходиться до 90% массы Вселенной.
Теория великого объединения — теория, которая объединяет
электромагнитное, сильное и слабое взаимодействия.
Теория струн — физическая теория, в которой частицы
описываются как волны на струнах. Струны имеют длину, но не
обладают другими измерениями.
Ускорение — темп изменения скорости объекта.
Ускоритель элементарных частиц — установка, способная
ускорять движущиеся заряженные частицы, передавая им энергию
при помощи электромагнитов.
Фаза (волны) — положение в цикле волнового процесса в
фиксированный момент времени; мера того, приходится ли
сделанный отсчет на гребень волны, на впадину или на какое то
промежуточное
состояние.
Фотон — квант света.
Частота (волны) — число полных циклов колебания в секунду.
Черная дыра — область пространства времени, которую ничто,
даже свет, не может покинуть из за очень сильной гравитации.
Электрический заряд — свойство частицы, благодаря которому
она может отталкивать (или притягивать) другие частицы,
имеющие заряд того же (или противоположного) знака.
Электромагнитное
взаимодействие
—
взаимодействие,
возникающее между частицами, имеющими электрический заряд;
второе по силе из четырех фундаментальных взаимодействий.
Электрон — частица с отрицательным электрическим зарядом,
которая вращается вокруг ядра атома.
Элементарная частица — частица, которая считается неделимой .
Энергия электрослабого объединения — энергия (около 100
гигаэлектронвольт), выше которой исчезает различие между
электромагнитным и слабым взаимодействиями.
Ядерный синтез — процесс, в котором два ядра сталкиваются и
сливаются, образуя более тяжелое ядро.
Ядро — центральная часть атома, которая состоит только из
протонов и нейтронов, удерживаемых вместе сильным
взаимодействием.