ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ Индекс

ТРЕБОВАНИЯ ГОСУДАРСТВЕННОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО СТАНДАРТА К
ОБЯЗАТЕЛЬНОМУ МИНИМУМУ СОДЕРЖАНИЯ ПРОГРАММЫ
Индекс
ЕН.Ф.03
Наименование дисциплины и ее основные разделы
Общая физика. Физические основы механики; колебания и
волны; молекулярная физика и термодинамика; электричество
и магнетизм; оптика; атомная и ядерная физика; физический
практикум.
Всего часов
СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛОВ ДИСЦИПЛИНЫ
Количество часов
лекции
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
Механика. Основные вопросы механики. Относительность движения. Системы
отсчета. Кинематика материальной точки. Траектория, перемещение и путь.
Описание перемещения, скорости и ускорения материальной точки в векторной и
координатной форме. Кинематика движения по окружности. Тангенциальное и
нормальное ускорение.
Кинематика твердого тела. Степени свободы. Поступательное и вращательное
движение. Вектор угловой скорости. Вектор элементарного углового
перемещения. Угловое ускорение. Мгновенная ось вращения.
Динамика материальной точки. Силы и взаимодействия. Виды сил. Уравнения
движения. Второй закон Ньютона в дифференциальной форме. Импульс.
Движение системы материальных точек. Импульс системы материальных точек.
Изолированная система. Закон сохранения импульса. Центр масс. Теорема о
движении центра масс системы
Преобразования Галилея. Инерциальные системы отсчета и принцип
относительности. Неинерциальные системы отсчета. Законы движения в
неинерциальных системах координат. Силы инерции. Силы инерции во
вращающейся системе координат. Силы Кориолиса. Роль сил Кориолиса на
Земле.
Закон всемирного тяготения. Гравитационное поле Земли. Силы, действующие на
тела в гравитационном поле Земли. Учет вращения Земли. Сила тяжести. Зависимость
ускорения свободного падения от широты местности. Вес тела. Невесомость
Работа сил. Консервативные и неконсервативные силы. Кинетическая и
потенциальная энергия. Закон сохранения и изменения механической энергии
системы.
Движение твердого тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси.
Момент силы. Момент инерции тела. Вычисление момента инерции
относительно оси. Теорема Гюйгенса-Штейнера.
Момент импульса. Уравнение моментов.
Закон сохранения момента импульса. Понятие о гироскопах. Кинетическая
энергия вращающегося тела.
Деформация тел. Типы упругих деформаций. Закон Гука для деформаций
растяжения и сдвига. Энергия упругой деформации. Диаграмма растяжения.
Хрупкость и пластичность.
Механика жидкостей и газов. Сжимаемость жидкости и газов. Стационарный
поток. Поле скоростей, линии и трубки тока. Уравнение неразрывности.
Уравнение Бернулли и его следствия.
Течение вязкой жидкости. Внутреннее трение. Число Рейнольдса. Ламинарное и
турбулентное течение. Формула Пуазейля. Обтекание тел жидкостью и газом.
Формула Стокса. Лобовое сопротивление и подъемная сила.
Кинематика колебаний. Гармонические колебания и их представления в
комплексной форме. Скорость и ускорение при гармоническом колебании.
Энергия гармонического осциллятора.
(лаб.
прак
т.)
занят
ия
№
Название темы и ее содержание
п/п
2
2
2
2
2
2
2
3
2
2
2
4
2
4
2
6
2
2
2
3
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
1
2
3
4
5
Упругие колебания. Дифференциальное уравнение свободных гармонических
колебаний.
Математический и физический маятники. Сложение гармонических колебаний с
одинаковой частотой и направлением. Биения. Сложение
взаимноперпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.
Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания. Случай
большого трения. Вынужденные колебания. Резонанс.
Упругие волны. Волны поперечные и продольные. Длина волны. Скорость
распространения волны. Волновое уравнение. Вектор плотности потока энергии.
Интерференция волн. Стоячая волна.
Звук. Звуковые волны. Ультразвук и инфразвук. Распространение звука в
твердых, жидких и газообразных средах. Звучание струны. Тембр звука. Понятие
о теореме Фурье. Эффект Доплера.
Состояние вещества. Термодинамические параметры. Равновесное и
неравновесное состояния. Равновесные изопроцессы . Уравнение состояния для
идеального газа.
Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение МКТ газов. Средняя
кинетическая энергия одноатомных молекул и ее связь с температурой.
Распределение молекул по скоростям (Максвелла). Характерные скорости
распределения Максвелла. Распределение Больцмана и барометрическая
формула.
Элементы теории столкновений. Длина свободного пробега молекул. Явления
переноса в газах: диффузия, осмос, теплопроводность, внутреннее трение.
Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия системы. Число степеней
свободы. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Внутренняя
энергия идеального газа. Теплота и работа. Работа идеального газа при
различных процессах.
Теплоемкость газа при постоянном давлении и объеме. Адиабатический процесс.
Политропный процесс. Уравнение политропы.
Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы.
Циклические процессы. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия цикла
Карно. Энтропия. Статистический характер второго начала термодинамики.
Реальные газы. Силы взаимодействия между молекулами. Уравнение Ван-дерВаальса. Изотермы реальных газов. Переход из газообразного состояния в
жидкое. Насыщающие пары и их свойства. Критическое состояние и его
параметры. Метастабильные состояния. Испарение и конденсация. Кипение.
Влажность.
Молекулярные силы в жидкостях. Поверхностное натяжение. Давление под
изогнутой поверхностью жидкости. Смачивание. Капиллярные явления.
Кристаллическое строение твердых тел. Кристаллическая анизотропия.
Теплоемкость твердого тела. Закон Дюлонга и Пти.
Фазы вещества. Фазовые переходы первого и второго рода. Плавление и
кристаллизация. Уравнение Клапейрона- Клаузиуса. Диаграмма состояний.
Тройная точка.
Итого часов:
Электричество и магнетизм.
Электростатическое поле. Закон Кулона. Система единиц СИ. Напряженность
электрического поля. Линии напряженности. Поток напряженности. Теорема
Остроградского-Гаусса.
Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал. Разность
потенциалов. Потенциальное поле точечного заряда. Эквипотенциальные
поверхности. Градиент потенциала и его связь с напряженностью.
Диэлектрики в электрическом поле. Электрический диполь. Поляризация
диэлектриков. Вектор поляризации. Вектор электрической индукции.
Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Сегнетоэлектрики.
Пьезоэлектричество.
Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на
проводниках. Электроемкость. Емкость уединенного шара. Конденсаторы.
Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля.
Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Электродвижущая сила.
Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Разветвленные
электрические цепи. Правила Кирхгофа.
2
3
2
3
2
3
2
3
2
2
2
2
6
2
2
3
2
3
2
3
2
3
2
54
54
2
2
3
2
3
2
3
2
3
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Электропроводность металлов. Классическая электронная теория
проводимости. Зависимость сопротивления металлов от температуры.
Сверхпроводимость. Высокотемпературная сверхпроводимость.
Элементы зонной теории проводимости твердых тел. Понятие об уровнях
энергии и энергетических зонах в твердом теле. Классификация твердых тел по
их электропроводности на основе зонных представлений. Граничная энергия
Ферми. Контактпая разность потенциалов. Термоэлектрические явления.
Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников.
Контактная разность потенциалов. Полупроводниковый диод. Транзистор
Электрический ток в электролитах. Электролитическая диссоциация.
Электропроводность электролитов. Законы электролиза Фарадея.
Магнитное поле. Взаимодействие двух элементов тока. Контур с током в
магнитном поле. Индукция магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа.
Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямого и кругового тока.
Основные законы магнитного поля. Теорема о магнитной циркуляции.
Магнитное поле длинного соленоида. Действие магнитного поля на проводник с
током. Действие электрического и магнитного полей на движущийся заряд.
Сила Лоренца.
Магнетики. Магнитный момент атома. Вектор намагничености. Магнитная
восприимчивость и проницаемость. Напряженность магнитного поля.
Классификация веществ по их магнитным свойствам.
Природа диамагнетизма. Ларморова прецессия. Парамагнетизм. Зависимость
парамагнитной восприимчивости от температуры. Закон Кюри.
Ферромагнетизм. Температура Кюри. Домены. Кривая намагничения.
Магнитный гистерезис. Понятие о антиферромагнетизме, ферримагнетизме.
Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца. Явление
самоиндукции и взаимоиндукции. Индуктивность. Индуктивность длинного
соленоида. Энергия магнитного поля. Трансформаторы.
Электрические колебания. Колебательный контур. Дифференциальное
уравнение собственных электрических колебаний в контуре. Формула Томсона.
Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс
напряжений. Добротность контура.
Переменный ток. Квазистационарные токи. Закон Ома для цепей переменного
тока с омическим сопротивлением , емкостью, индуктивностью. Мощность
переменного тока.
Электромагнитное поле. Основные положения теории Максвелла. Вихревое
электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла в интегральной
форме. Свойства электромагнитных волн. Шкала электромагнитных волн.
Итого часов
1
Оптика
Электромагнитная природа света. Характеристика оптического диапазона
электромагнитных волн. Основные законы геометрической оптики с точки
зрения волновой оптики.
2
3
2
3
2
3
2
3
2
3
2
2
2
2
3
2
2
3
2
3
2
36
36
2
2
Интерференция света. Когерентные источники света. Оптическая разность
хода. Интерференция света от двух когерентных источников и способы ее
осуществления.
2
2
3
Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и полосы равной
толщины. Кольца Ньютона. Применение интерференции света.
Интерферометры Майкельсона и Релея.
2
2
4
Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Графическое
вычисление амплитуды. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом
экране. Зонная пластинка.
2
2
5
Дифракция Фраунгофера на 1 щели и 2 щелях. Дифракционная решетка.
Дифракционный спектр. Дисперсия и разрешающая способность решетки.
Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Закон Вульфа и
Бреггов.
2
2
6
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Степень
поляризации. Поляризатор и анализатор. Закон Малюса. Поляризация при
отражении и преломлении. Закон Брюстера.
2
2
7
Двойное лучепреломление. Поляризационные приспособления.
Интерференция поляризованных лучей. Искуственная анизотропия. Вращение
плоскости поляризации.
2
2
8
Взаимодействие света с веществом. Дисперсия. Зависимость показателя
преломления света от длины волны. Нормальная и аномальная дисперсия.
Понятие об электронной теории дисперсии. Поглощение света. Рассеяние
света.
Тепловое излучение. Равновесное излучение. Закон Кирхгофа. Абсолютно
черное тело. Зависимость испускательной способности абсолютно черного
тела от длины волны. Закон Стефана-Больцмана. Закон смещения Вина.
Формула Планка.
Люминесценция. Закон Стокса.Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта.
2
2
2
2
2
2
9
10
ОСНОВНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1. Сивухин Д.В. Общий курс физики , т.1-5, М., Наука, 1977.
2. Савельев И.В. Курс общей физики 1,2,3 тома, М., Наука, 1989.
3. Лабораторные работы общего физического практикума. Разделы: Механика , Молекулярная физика,
Электричество и магнетизм, Оптика. Методические разработки коллектива преподавателей кафедры
общей физики КГУ, Казань, 1981-2002.
ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
1.Стрелков С.П. Механика М., Наука, 1975.
2. Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика М., Наука, 1976.
2. Калашников С.Г. Электричество М., Наука, 1970.
3. Ландсберг Г.С. Оптика М., Наука, 1976.
БИЛЕТЫ К ЭКЗАМЕНАМ
Билет №1
1. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент силы. Момент инерции.
2. Теплоемкость газа при постоянном давлении и объеме.
3. Напряженность электрического поля. Линии напряженности. Поток напряженности. Теорема
Гаусса.
Билет №2
1. Потенциальные силы. Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения и изменения
механической энергии системы
2. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Смачивание. Капиллярные явления.
3. Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на проводниках. Электроемкость.
Эмкость уединенного шара.
Билет №3
1. Второй закон Ньютона в дифференциальной форме. Импульс. Закон сохранения импульса.
2. Адиабатический процесс.
3. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямого и кругового тока.
1.
2.
3.
1.
2.
3.
Билет№4
Вязкость. Число Рейнольдса. Ламинарное и турбулентное течение.
Основное уравнение МКТ газов. Средняя кинетическая энергия одноатомных молекул и ее связь с
температурой.
Ферромагнетизм. Температура Кюри. Домены. Кривая намагничения. Магнитный гистерезис.
Билет№5
Упругие волны. Волны поперечные и продольные. Длина волны. Скорость распространения волны.
Уравнение бегущей волны.
Явления переноса в газах: внутреннее трение.
Закон Ома. Зависимость сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость.
3.
Билет №6
Упругие колебания. Дифференциальное уравнение свободных гармонических колебаний.
Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Закон возрастания
энтропии.
Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия электростатического поля.
1.
2.
3.
Билет№7
Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Понятие о гироскопах.
Молекулярные силы в жидкостях. Поверхностное натяжение.
Контур с током в магнитном поле. Магнитный момент контура с током. Индукция магнитного поля.
1.
2.
3.
Билет №8
Интерференция волн. Стоячая волна.
Равновесные изопроцессы для идеального газа. Уравнение состояния для идеального газа.
Диамагнетизм. Парамагнетизм
1.
2.
3.
Билет №9
Тангенциальное и нормальное ускорение. Кинематика движения по окружности.
Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия системы. Внутренняя энергия идеального газа.
Теплота и работа.
Сегнетоэлектричество. Пьезоэлектричество.
1.
2.
3.
Билет №10
Сложение гармонических колебаний одного направления. Биения.
Явления переноса в газах: диффузия, теплопроводность.
Работа перемещения заряда в электрическом поле. Потенциал. Разность потенциалов.
1.
2.
1.
2.
3.
Билет№11
Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли.
Распределение молекул по скоростям (Максвелла).
Потенциальное поле точечного заряда. Эквипотенциальные поверхности. Градиент потенциала и его
связь с напряженностью
1.
2.
3.
1.
2.
3.
Билет №12
Скорость и ускорение при гармоническом колебании. Энергия гармонического осциллятора.
Барометрическая формула. Распределение Больцмана
Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Вектор электрической индукции. Диэлектрическая
восприимчивость и проницаемость.
Билет№13
Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
Давление под изогнутой поверхностью жидкости.
. Понятие об уровнях энергии и энергетических зонах в твердом теле. Классификация твердых тел по
их электропроводности на основе зонных представлений. Граничная энергия Ферми.
1.
2.
3.
Билет №14
Затухающие колебания.
Смачивание. Капиллярные явления.
Контактпая разность потенциалов. Термоэлектрические явления.
1.
2.
3.
Билет№15
Вращательное движение. Угловая скорость и угловое ускорение.
Кристаллы. Анизотропия кристаллов. Закон Дюлонга и Пти.
Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников.
1.
2.
3.
Билет№16
Силы трения. Сухое и вязкое трение.
Фазовые переходы. Плавление и кристаллизация.
Р-п переход. Полупроводниковый диод.
1.
2.
3.
1.
2.
3.
1.
2.
3.
1.
2.
3.
Билет №17
Гравитационные силы. Сила тяжести и вес.
Испарение и конденсация. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса.
Электропроводность электролитов. Законы электролиза Фарадея.
Билет№18
Центр масс. Теорема о движении центра масс системы
Диаграмма состояний. Тройная точка.
Колебательный контур. Дифференциальное уравнение собственных электрических колебаний в
контуре. Формула Томсона.
Билет№19
Звучание струны. Тембр звука. Понятие о теореме Фурье.
Реальные газы. Силы взаимодействия между молекулами. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы
реальных газов.
Вынужденные колебания в контуре. Резонанс напряжений. Добротность контура.
Билет№20
Эффект Доплера
Насыщающие пары и их свойства. Критическое состояние и его параметры. Метастабильные
состояния.
Теорема о магнитной циркуляции. Магнитное поле длинного соленоида.