Содержание лекций и практических заданий по физике содержание дисциплины

Вид материала

Лекция

Содержание Лекция 1 (2ч) Динамика материальной точки Динамика твердого тела. Лекция №2 (2ч) Первое начало термодинамики. Второе начало термодинамики. Лекция №3 (2ч) Неравновесные процессы Лекция №4 (2ч) Проводники в электрическом поле Постоянный электрический ток. На самостоятельное изучение (2ч) Примерная тематика рефератов 2 раздел. Основы молекулярной физики и термодинамики 5 раздел. Основы теории колебаний и волн

Подобный материал:

• Наименование и краткое содержание лекций № Тема лекций. Краткое содержание. Количество, 67.09kb.
• Лекций: 34 Практических: 18 Лабораторных: 0 taс. 9 Теория автоматического управления, 21.9kb.
• Содержание дисциплины наименование тем, их содержание, объем в часах лекционных занятий, 200.99kb.
• Конспект лекций содержание содержание 3 налог на прибыль организаций 5 Плательщики, 795.2kb.
• Наименование и краткое содержание лекций в соответствии с Рабочей программой Тема лекций,, 195.58kb.
• Учебно-методический комплекс для студентов специальности «Менеджмент организации», 2907.52kb.
• Темы лекций по медицинской и биологической физике, 17.25kb.
• Методика обучения физике как педагогическая наука. Задачи методики обучения физике., 28.71kb.
• Стоматологический факультет наименование тем (объем в часах и содержание) лекций, 26.87kb.
• Методические рекомендации по изучению дисциплины «Анализ сельскохозяйственного производства», 515.63kb.

Уважаемые студенты, при самостоятельном изучении курса вам необходимо:

1. изучить курс лекций по заданным темам
   
2. написать реферат, выбрав тему из примерной тематики рефератов
   
3. подготовиться к текущему контролю по соответствующим разделам (вопросы даны)
   
4. решить по две задаче из каждого раздела (на выбор)
   

Содержание лекций и практических заданий по физике


СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

№ п/п	Наименование раздела дисциплины	Содержание раздела
1.	Лекция 1 (2ч) Основы механики материальной точки и абсолютно твердого тела	Кинематика материальной точки. Системы отсчета и координат. Скорость и ускорение как производные. Поступательное и вращательное движения как основные виды движений. Угловые скорость и ускорение, нормальное и тангенциальное ускорения. Динамика материальной точки. Первый и второй законы Ньютона. Импульс, закон сохранения импульса для механической системы, третий закон Ньютона. Общая формулировка закона сохранения импульса. Кинетическая энергия материальной точки, связь ее с компонентами вектора импульса. Работа и потенциальная энергия. Работа перемещения материальной точки по криволинейному пути. Динамика твердого тела. Момент силы. Динамика вращения точки и тела вокруг постоянной оси, понятие о моменте инерции материальной точки и тела. Уравнение движения вращающегося вокруг неподвижной оси тела. Момент импульса, связь его компонент с кинетической энергией вращения. Закон сохранения момента импульса тела и системы тел
2.	Лекция №2 (2ч) Основы молекулярной физики и термодинамики	Элементы статистической и молекулярной физики. Микроскопические и макроскопические явления. Идеальный газ как статистическая система многих частиц. Давление, объем и температура газа как обобщенные характеристики состояния газа. Равновесные и неравновесные состояния газа. Обратимые и необратимые процессы. Экспериментальные газовые законы, обобщенный газовый закон. Первое начало термодинамики. Первое начало термодинамики, изопроцессы, адиабатический процесс, охлаждение газов при адиабатическом расширении и получение низких температур. Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые циклы. Тепловые машины и цикл Карно, второе начало термодинамики.
3.	Лекция №3 (2ч) Основы механики жидкостей и газов	Распределения Максвелла и Больцмана. Физический смысл понятия термодинамической температуры. Распределение энергии по степеням свободы. Распределения Максвелла и Больцмана, барометрическая формула. Неравновесные процессы. Диффузия. Теплопередача. Внутреннее трение. Выражение неравновесных процессов через обобщенные термодинамические силы. Давление газа на стенку сосуда. Среднее число ударов молекул о стенку. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы.
4.	Лекция №4 (2ч) Основы электростатики и электродинамики	Постоянное электрическое поле. Электрический заряд. Электризация тел. Опыт Кулона. Закон Кулона. Природа электрического заряда, элементарный заряд. Поле, дальнодействие и близкодействие. Напряженность электрического поля, силовые линии. Принцип суперпозиции. Потенциал. Эквипотенциальные поверхности. Связь потенциала и напряженности электрического поля. Проводники в электрическом поле. Действие электрического поля на свободные заряды. Емкость, конденсаторы. Емкость шара, емкость Земли. Емкость шарового конденсатора, плоского, системы конденсаторов. Сложение емкостей. Работа внешних сил по заряду плоского конденсатора. Энергия электрического поля, плотность энергии. Постоянный электрический ток. Условие возникновения. Сила тока и плотность тока. Стационарный ток. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление цилиндрического проводника. Дифференциальная форма закона Ома. Обобщенный закон Ома, сторонние силы, поле сторонних сил. Примеры применения. Закон Джоуля-Ленца.
5.	На самостоятельное изучение (2ч) Основы теории колебаний и волн	Колебательное и волновое движение в природе. Кинематика гармонических колебаний, их частота, период, амплитуда и фаза. Связь кинематических параметров гармонических колебаний с физическими характеристиками. Закон сохранения энергии при гармонических колебаниях. Примеры малых колебаний: простой и физический маятник. Затухающие колебания. Вынужденные колебания и явление резонанса. Продольные и поперечные волны. Звуковые волны. Скорость звука в воздухе. Интерференция волн. Огибание волнами препятствий – дифракция волн

. ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА РЕФЕРАТОВ

1. 
   Акустика и ее виды. Звуковые волны, их виды и характеристики.
   
2. Работа и мощность сердца.
   
3. Влияние радиоволн на организм человека.
   
4. Основы дозиметрии.
   
5. Сочленения и рычаги в опорно-двигательной системе организма.
   
6. Ультразвуковая диагностика.
   
7. Оптическая система глаза.
   
8. Влияние токов высокой частоты на организм человека.
   
9. Транспорт через биологические мембраны.
   
10. Влияние инфразвука на организм человека.
    
11. Влияние ультрафиолетового излучения на организм человека.
    
12. Физические модели сердечно-сосудистой системы.
    
13. Поражение электрическим током.
    
14. Устройство аппарата слуха человека.
    
15. Магнитотерапия.
    
16. Электричество в живых организмах.
    
17. Шкала электромагнитных волн.
    
18. Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом.
    
19. Представления о строении вещества в античном мире
    
20. Физика Аристотеля
    
21. Галилей: основные открытия, новый метод проверки гипотез экспериментом.
    
22. Принцип относительности: от Аристотеля до Галилея
    
23. Работы Ньютона по механике.
    
24. Развитие взглядов на природу света: от Гюйгенса до Эйнштейна
    
25. Работы Фарадея по электродинамике. Принцип близкодействия.
    
26. Развитие молекулярно-кинетической теории в 19 веке.
    
27. Создание теории электрослабых взаимодействий
    
28. Развитие волновой оптики в первой половине 19 века
    

Текущий контроль по физике

Проводится по разделам.


1 раздел. Основы механики материальной точки и абсолютно твердого тела

Контроль проводится в два этапа:

1 этап - устный опрос, где проверяются теоретические знания по следующим вопросам:

1. Перечислите компоненты системы отсчета.
   
2. Какие системы координат вы знаете?
   
3. Формулы скорости и ускорения.
   
4. Какие виды движений вы знаете, перечислите основные характеристики.
   
5. Первый, второй и третий законы Ньютона.
   
6. Импульс, закон сохранения импульса для механической системы.
   
7. Какие законы сохранения в механике вы знаете?
   
8. Виды энергии: кинетическая и потенциальная.
   
9. Формула работы перемещения материальной точки по криволинейному пути.
   
10. Момент силы. Динамика вращения точки и тела вокруг постоянной оси, понятие о моменте инерции материальной точки и тела.
    
11. Опишите закон сохранения момента импульса тела и системы тел
    

2 этап – решение задач. Примеры типовых задач

1. Материальная точка движется прямолинейно с начальной скоростью v0=10 м/с и постоянным ускорением а=-5м/с2. Определить, во сколько раз путь Δs, пройденный материальной точкой, будет превышать модуль ее перемещения Δr спустя t=4c после начала отсчета времени.
   
2. Конькобежец, стоя на коньках на льду, бросает камень массой m1=2,5 кг под углом α=30° к горизонту со скоростью v=10 м/с. Какова будет начальная скорость v0 движения конькобежца, если масса его m2=60 кг? Перемещением конькобежца во время броска пренебречь.
   
3. Определить КПД η неупругого удара бойка массой m1=0,5 т, падающего на сваю массой m2=120 кг. Полезной считать энергию, затраченную на вбивание сваи.
   
4. Маховик в виде диска массой m=50 кг и радиусом r=20 см был раскручен до частоты вращения n1=480 мин-1 и затем предоставлен самому себе. Вследствие трения маховик остановился. Найти момент M сил трения, считая его постоянным для двух случаев: 1) маховик остановился через t=50 с; 2) маховик до полной остановки сделал N=200 оборотов.
   
5. Платформа в виде диска радиусом R=1,5 м и массой m1=180 кг вращается по инерции около вертикальной оси с частотой n=10 мин-1. В центре платформы стоит человек массой m2=60 кг. Какую линейную скорость относительно пола помещения будет иметь человек, если он перейдет на край платформы?
   

2 раздел. Основы молекулярной физики и термодинамики

Контроль проводится в два этапа:

1 этап - устный опрос, где проверяются теоретические знания по следующим вопросам:

1. Что такое идеальный газ? Каковы характеристики идеального газа?
   
2. Какие виды состояния газа вы знаете?
   
3. Перечислите особенности обратимого и необратимого процессов.
   
4. Какие газовые законы вы знаете?
   
5. Что такое изопроцессы?
   
6. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики, к изопроцессам.
   
7. Опишите цикл Карно?
   

2 этап – решение задач. Примеры типовых задач

1. Сколько атомов содержится в ртути: количеством вещества ν=0,2 моль; массой m=1 г?
   
2. Определить количество вещества ν водорода, заполняющего сосуд объемом V=3 л, если концентрация молекул газа в сосуде n=2*1018 м-3.
   
3. В баллоне находится газ при температуре Т1=400 К. До какой температуры T2 надо нагреть газ, чтобы его давление увеличилось в 1,5 раза.
   
4. Вычислить плотность ρ азота, находящегося в баллоне под давлением p=2 МПа и имеющего температуру T=400 К.
   

3 раздел. Основы механики жидкостей и газов

1 этап - устный опрос, где проверяются теоретические знания по следующим вопросам

1. Что описывают распределения Максвелла и Больцмана?
   
2. В чем состоит физический смысл понятия термодинамической температуры.
   
3. Перечислите характеристики равновесных и неравновесных процессов.
   
4. Описать явление диффузии.
   
5. Описать явление теплопередачи.
   
6. Что такое внутреннее трение?
   

2 этап – решение задач. Примеры типовых задач.

1. Количество вещества гелия ν=1,5 моль, температура T=120 К. Определить кинетическую энергию Ек поступательного движения всех молекул этого газа.
   
2. При какой температуре средняя кинетическая энергия <εп> поступательного движения молекулы газа равна 4,14*10-21 Дж?
   
3. Определить среднюю кинетическую энергию <εк> поступательного движения и <εвр> вращательного движения молекулы азота при температуре Т=1 кК. Определить также полную кинетическую энергию Ек молекулы при тех же условиях.
   
4. Определить среднюю длину свободного пробега молекулы азота в сосуде вместимостью V=5 л. Масса газа m=0,5 г.
   

4 раздел. Основы электростатики и электродинамики

1 этап - устный опрос, где проверяются теоретические знания по следующим вопросам

1. Виды зарядов, взаимодействие зарядов.
   
2. Опишите закон сохранения электрического заряда.
   
3. Опыт Кулона. Закон Кулона.
   
4. Перечислите характеристики электрического поля.
   
5. Какие поверхности называются эквипотенциальными?
   
6. Что такое конденсатор? Соединения конденсаторов.
   
7. Каковы условия существования постоянного электрического тока.
   
8. Опишите закон Ома для участка цепи и для полной цепи.
   
9. Что описывает закон Джоуля-Ленца.
   

2 этап – решение задач. Примеры типовых задач.

1. Четыре одинаковых заряда Q1=Q2=Q3=Q4=40 нКл закреплены в вершинах квадрата со стороной a=10 см. Найти силу F, действующую на один из этих зарядов со стороны трех остальных.
   
2. Электрическое поле создано зарядами Q1=2 мкКл и Q2=-2 мкКл, находящимися на расстоянии a=10 см друг от друга. Определить работу сил поля, совершаемую при перемещении заряда Q=0,5 мкКл из точки 1 в точку 2.
   
3. Электрон, обладавший кинетической энергией Т=10 эВ, влетел в однородное электрическое поле в направлении силовых линий поля. Какой скоростью будет обладать электрон, пройдя в этом поле разность потенциалов U=8 В?
   
4. Конденсатор емкостью C1=10 мкФ заряжен до напряжения U=10 В. Определить заряд на обкладках этого конденсатора после того, как параллельно ему был подключен другой, незаряженный, конденсатор емкостью С2=20 мкФ.
   

5 раздел. Основы теории колебаний и волн

1 этап - устный опрос, где проверяются теоретические знания по следующим вопросам:

1. Какие колебания называются гармоническими?
   
2. Перечислите основные характеристики гармонических колебаний.
   
3. Какие виды маятников вы знаете?
   
4. Какие колебания называются затухающими?
   
5. Что такое резонанс?
   
6. Каковы условия резонанса?
   
7. Какие волны продольные, а какие – поперечные?
   
8. Что такое звук, какова скорость звука в воздухе?
   
9. Опишите интерференция и дифракцию волн.
   

2 этап – решение задач. Примеры типовых задач

1. Некоторая точка движется вдоль оси x по закону x = a sin2 (ωt - π/4). Найти:
   

а) амплитуду и период колебаний; изобразить график x (t);

б) проекцию скорости vx как функцию координаты x; изобразить график vx (x).

2. Частица движется вдоль оси x по закону x = a cos ωt. Найти путь, который она пройдет за промежуток времени от t = 0 до t.
   
3. Частица массы m находится в одномерном потенциальном поле, где ее потенциальная энергия зависит от координаты x как U (x) = U0 (1 - cos ax), U0 и a — некоторые постоянные. Найти период малых колебаний частицы около положения равновесия.