Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление
| Вид материала | Учебно-методический комплекс |
- Учебно-методический комплекс по дисциплине опд. Р. 01 Программные средства измерительных, 504.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине ен. Ф. 03 Физика специальность/направление, 1647.21kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине дс. В. 10 Физика сверхпроводимости специальность/направление, 400.51kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Молекулярная физика для специальности 010701, 480.43kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине Физика Конденсированного Состояния Для специальности, 322.8kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Юридическая психология специальность «Юриспруденция», 970.99kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Физика атома и атомных явлений», 803.75kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине этика и эстетика, 1176.92kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Ботаника» Направление подготовки, 1843.23kb.
- Учебно-методический комплекс по дисциплине «Криминалистика» специальность, 1507.34kb.
3. ПРОГРАММА ЛЕКЦИОННЫХ ЗАНЯТИЙ
3.1. Тематический план лекций
| №№ п/п раздела | №№ п/п темы | Наименование разделов и тем | Кол-во часов |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| | | 2 СЕМЕСТР, час | 36 |
| 1 | | МЕХАНИКА | |
| | 1.1 | Кинематика Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое, упругое тело. Векторные и скалярные величины. Операции с векторами. | 2 |
| | 1.2 | Кинематика поступательного и вращательного движения Вектор перемещения, скорость, ускорение. Разложение векторов перемещения, скорости, ускорения по координатным осям. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения. | 2 |
| | 1.3 | Динамика частицы и системы частиц Центр масс механической системы и закон его движения. Силы в механике: гравитационные силы, закон всемирного тяготения. | 2 |
| | 1.4 | Динамика вращательного движения Момент силы. Момент импульса. Момент инерции относительно оси. Законы изменения и сохранения момента импульса. | 2 |
| | 1.5 | Работа и энергия Работа силы. Консервативные и неконсервативные (диссипативные) силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. | 2 |
| | 1.6 | Закон сохранения энергии, силы инерции Закон сохранения энергии в механике. Абсолютно упругий и неупругий удар. | 2 |
| | 1.7 | Основные положения релятивистской механики Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея, преобразования Лоренца. Постулаты СТО. Относительность единовременности, релятивистское изменение длин и промежутков времени. | 4 |
| | 1.8 | Механические колебания, волны Затухающие и вынужденные колебания, резонанс. Сложение одинаково направленных колебаний, взаимно перпендикулярных колебаний. Биения, фигуры Лиссажу. | 4 |
| 2 | | МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА | |
| | 2.1 | Основные положения молекулярной физики и термодинамики Уравнение состояния. Законы идеальных газов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона. | 3 |
| | 2.2 | Молекулярная физика Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Средняя квадратичная скорость молекул. | 3 |
| | 2.3 | Явления переноса Средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность. | 2 |
| | 2.4 | Термодинамика, первое начало термодинамики Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы (закон равнораспределения). Первое начало термодинамики. | 2 |
| | 2.5 | Второе начало термодинамики Работа газа при его расширении, равновесные процессы. Молярная теплоёмкость. Теплоёмкость при постоянном давлении, объёме и уравнение Майера. Обратимые и необратимые процессы, энтропия. Изменение энтропии, неравенство Клаузиуса. второе начало термодинамики. | 4 |
| | 2.6 | Реальные газы Уравнение Ван-дер-Ваальса. Жидкости и их описание. Поверхностное натяжение, смачивание, капиллярные явления. | 2 |
| | | 3 СЕМЕСТР, час | 36 |
| 3 | | ЭЛЕКТРОСТАТИКА | |
| | 3.1 | Электростатическое поле и его силовые характеристики Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и её применение к вычислению напряженностей полей простейших конфигураций зарядов. | 2 |
| | 3.2 | Электрическое поле и его энергетические характеристики Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Потенциальность электростатического поля, циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля, разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности. | 4 |
| | 3.3 | Электростатическое поле в диэлектриках Свободные и связанные заряды, полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков, вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость. | 2 |
| | 3.4 | Проводники в электростатическом поле Конденсаторы, емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля. | 4 |
| 4 | | ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК | |
| | 4.1 | Характеристики и законы постоянного электрического тока Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи, сопротивление. Разветвленные цепи, правила Кирхгофа. Мощность тока, закон Джоуля - Ленца. | 4 |
| | 4.2 | Электрические токи в металлах и газах Ток в металле, основные положения классической теории электропроводности металлов, закон Ома, Видемана-Франца. | 2 |
| 5 | | МАГНИТОСТАТИКА | |
| | 5.1 | Магнитное поле Закон Био – Савара – Лапласа. Вычисление магнитного поля прямого, кругового тока. Магнитное поле одного движущегося заряда. Закон Ампера для двух параллельных токов. Магнитная постоянная, единицы магнитной индукции и напряжённости магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вычисление магнитного поля соленоида, тороида. | 5 |
| | 5.2 | Действие магнитного поля на токи и заряды Закон Ампера в дифференциальной форме, сила взаимодействия двух параллельных токов. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла. | 2 |
| | 5.3 | Магнитное поле в веществе Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Вектор намагничения, вычисление магнитного поля в веществе. Теорема о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля. | 2 |
| 6 | | ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ | |
| | 6.1 | Электромагнитная индукция Опыты и закон Фарадея. ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Вращение рамки с током в магнитном поле. Явление самоиндукции, индуктивность контура, индуктивность соленоида. | 3 |
| | 6.2 | Уравнения Максвелла Вихревое электрическое поле. Ток смещения Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме. | 2 |
| | 6.3 | Электрические колебания, переменный ток Электрический колебательный контур. Незатухающие, затухающие, вынужденные колебания, резонанс. Переменный ток, условие квазистационарности. Переменные токи, текущие через цепи с R, L, C, Переменный ток, текущий через цепь с R+ L+ C. | 4 |
| | | 4 СЕМЕСТР, час | 34 |
| 7 | | ОПТИКА | |
| | 7.1 | Основные законы геометрической оптики, фотометрия Геометрическая оптика, основные законы, закон преломления и отражения, полное внутреннее отражение | 2 |
| | 7.2 | Волновые свойства света, интерференция Принцип Гюйгенса. Монохроматичность и когерентность. Интерференция света. Способы получения когерентных волн и наблюдения интерференции в оптике. Расчет интерференционной картины от двух щелей. | 4 |
| | 7.3 | Волновые свойства света, дифракция Дифракция света, принцип Гюйгенса- Френеля. Зоны Френеля. Дифракция в сходящихся лучах (дифракция Френеля). Дифракция в параллельных лучах (Фраунгофера), на дифракционной решетке. Дифракция на пространственной решетке, формула Вульфа - Брэгга. | 4 |
| | 7.4 | Взаимодействие света с веществом Дисперсия света и основы её электронной теории. | 2 |
| | 7.5 | Поляризация света Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении, Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды. | 2 |
| | 7.6 | Тепловое излучение Виды оптических излучений. Тепловое излучение и его характеристики, абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана. | 2 |
| | 7.7 | Квантовая природа света Гипотеза Планка, фотоэффект, законы фотоэффекта. Масса и импульс фотона, единство корпускулярных и волновых свойств света. | 2 |
| 8 | | ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ | |
| | 8.1 | Элементы квантовых свойств атома Строение атома. Модели атома Томаса и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора. | 2 |
| | 8.2 | Элементы квантовой теории Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и её свойства. Уравнение Шредингера общее и для стационарных состояний. | 2 |
| | 8.3 | Элементы физики квантовых частиц Линейный гармонический осциллятор. Атом водорода и квантовые числа, правила отбора. Спин электрона. Принцип неразличимости тождественных частиц, фермионы и бозоны. Понятия о квантовых статистиках. Бозе – Эйнштейна, Ферми – Дирака. Принцип Паули. | 4 |
| | 8.4 | Квантовые переходы Спонтанное и вынужденное излучение, принцип работы твёрдотельного лазера. | 2 |
| 9 | | ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА | |
| | 9.1 | Атомные ядра Атомные ядра и их описание. Дефект массы и энергия связи ядра. | 2 |
| | 9.2 | Ядерные излучения Модели атомного ядра. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада, правила смещения. | 2 |
| | 9.3 | Ядерные реакции Античастицы и их аннигиляция, гамма-излучение. Ядерные реакции и их основные типы. Реакции деления ядра, цепная реакция. Реакция синтеза атомных ядер. | 2 |
| | | ИТОГО, час. | 106 |
3.2 Номер и наименование темы в соответствии с тематическим планом лекций
Номера тематического плана лекций соответствуют номеру и наименованию темы
3.3 Планы тем
1.МЕХАНИКА
Кинематика
План темы. Физические модели: материальная точка, система материальных точек, абсолютно твердое, упругое тело. Векторные и скалярные величины. Операции с векторами.
Кинематика поступательного и вращательного движения
Вектор перемещения, скорость, ускорение. Разложение векторов перемещения, скорости, ускорения по координатным осям. Нормальная и тангенциальная составляющие ускорения.
Динамика частицы и системы частиц
План темы. Центр масс механической системы и закон его движения. Силы в механике: гравитационные силы, закон всемирного тяготения.
Динамика вращательного движения
План темы. Момент силы. Момент импульса. Момент инерции относительно оси. Законы изменения и сохранения момента импульса.
Работа и энергия
План темы. Работа силы. Консервативные и неконсервативные (диссипативные) силы. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия.
Закон сохранения энергии, силы инерции
Закон сохранения энергии в механике. Абсолютно упругий и неупругий удар.
Основные положения релятивистской механики
План темы. Принцип относительности в механике. Преобразования Галилея, преобразования Лоренца. Постулаты СТО. Относительность единовременности, релятивистское изменение длин и промежутков времени.
Механические колебания, волны
План темы. Затухающие и вынужденные колебания, резонанс. Сложение одинаково направленных колебаний, взаимно перпендикулярных колебаний. Биения, фигуры Лиссажу.
2.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Основные положения молекулярной физики и термодинамики
План темы. Уравнение состояния. Законы идеальных газов: Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Авогадро, Дальтона.
Молекулярная физика
План темы. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов. Средняя квадратичная скорость молекул.
Явления переноса
План темы. Средняя длина свободного пробега молекул. Теплопроводность.
Термодинамика, первое начало термодинамики
План темы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы (закон равнораспределения). Первое начало термодинамики.
Второе начало термодинамики
План темы. Работа газа при его расширении, равновесные процессы. Молярная теплоёмкость. Теплоёмкость при постоянном давлении, объёме и уравнение Майера. Обратимые и необратимые процессы, энтропия. Изменение энтропии, неравенство Клаузиуса. второе начало термодинамики.
Реальные газы
План темы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Жидкости и их описание. Поверхностное натяжение, смачивание, капиллярные явления.
3.ЭЛЕКТРОСТАТИКА
Электростатическое поле и его силовые характеристики
План темы. Поток вектора напряженности. Теорема Гаусса и её применение к вычислению напряженностей полей простейших конфигураций зарядов.
Электрическое поле и его энергетические характеристики
План темы. Работа сил электрического поля при перемещении заряда. Потенциальность электростатического поля, циркуляция вектора напряженности. Потенциал электростатического поля, разность потенциалов. Эквипотенциальные поверхности.
Электростатическое поле в диэлектриках
План темы. Свободные и связанные заряды, полярные и неполярные диэлектрики. Поляризация диэлектриков, вектор поляризации. Диэлектрическая проницаемость.
Проводники в электростатическом поле
План темы. Конденсаторы, емкость конденсаторов различной конфигурации. Соединения конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.
4.ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК
Характеристики и законы постоянного электрического тока
План темы. Закон Ома для однородного и неоднородного участка цепи, сопротивление. Разветвленные цепи, правила Кирхгофа. Мощность тока, закон Джоуля - Ленца.
Электрические токи в металлах и газах
План темы. Ток в металле, основные положения классической теории электропроводности металлов, закон Ома, Видемана-Франца.
5.МАГНИТОСТАТИКА
Магнитное поле
План темы. Закон Био – Савара – Лапласа. Вычисление магнитного поля прямого, кругового тока. Магнитное поле одного движущегося заряда. Закон Ампера для двух параллельных токов. Магнитная постоянная, единицы магнитной индукции и напряжённости магнитного поля. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции. Вычисление магнитного поля соленоида, тороида.
Действие магнитного поля на токи и заряды
План темы. Закон Ампера в дифференциальной форме, сила взаимодействия двух параллельных токов. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Эффект Холла.
Магнитное поле в веществе
План темы. Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Вектор намагничения, вычисление магнитного поля в веществе. Теорема о циркуляции вектора напряжённости магнитного поля.
6. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ
Электромагнитная индукция
План темы. Опыты и закон Фарадея. ЭДС индукции в неподвижных проводниках. Вращение рамки с током в магнитном поле. Явление самоиндукции, индуктивность контура, индуктивность соленоида.
Уравнения Максвелла
План темы. Вихревое электрическое поле. Ток смещения Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме.
Электрические колебания, переменный ток
План темы. Электрический колебательный контур. Незатухающие, затухающие, вынужденные колебания, резонанс. Переменный ток, условие квазистационарности. Переменные токи, текущие через цепи с R, L, C, Переменный ток, текущий через цепь с R+ L+ C.
7. ОПТИКА
Основные законы геометрической оптики, фотометрия
План темы. Геометрическая оптика, основные законы, закон преломления и отражения, полное внутреннее отражение
Волновые свойства света, интерференция
План темы. Принцип Гюйгенса. Монохроматичность и когерентность. Интерференция света. Способы получения когерентных волн и наблюдения интерференции в оптике. Расчет интерференционной картины от двух щелей.
Волновые свойства света, дифракция
План темы. Дифракция света, принцип Гюйгенса- Френеля. Зоны Френеля. Дифракция в сходящихся лучах (дифракция Френеля). Дифракция в параллельных лучах (Фраунгофера), на дифракционной решетке. Дифракция на пространственной решетке, формула Вульфа - Брэгга.
Взаимодействие света с веществом
План темы. Дисперсия света и основы её электронной теории.
Поляризация света
План темы. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении, Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Поляризационные призмы и поляроиды.
Тепловое излучение
План темы. Виды оптических излучений. Тепловое излучение и его характеристики, абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа, Стефана – Больцмана.
Квантовая природа света
План темы. Гипотеза Планка, фотоэффект, законы фотоэффекта. Масса и импульс фотона, единство корпускулярных и волновых свойств света.
8. ОСНОВЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ
Элементы квантовых свойств атома
План темы. Строение атома. Модели атома Томаса и Резерфорда. Линейчатый спектр атома водорода. Постулаты Бора.
Элементы квантовой теории
План темы. Корпускулярно-волновой дуализм. Волны де Бройля. Соотношение неопределенностей. Волновая функция и её свойства. Уравнение Шредингера общее и для стационарных состояний.
Элементы физики квантовых частиц
План темы. Линейный гармонический осциллятор. Атом водорода и квантовые числа, правила отбора. Спин электрона. Принцип неразличимости тождественных частиц, фермионы и бозоны. Понятия о квантовых статистиках. Бозе – Эйнштейна, Ферми – Дирака. Принцип Паули.
Квантовые переходы
План темы. Спонтанное и вынужденное излучение, принцип работы твёрдотельного лазера.
9. ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ ЯДРА
Атомные ядра
План темы. Атомные ядра и их описание. Дефект массы и энергия связи ядра.
Ядерные излучения
План темы. Модели атомного ядра. Радиоактивное излучение и его виды. Закон радиоактивного распада, правила смещения.
Ядерные реакции
План темы. Античастицы и их аннигиляция, гамма-излучение. Ядерные реакции и их основные типы. Реакции деления ядра, цепная реакция. Реакция синтеза атомных ядер.
3.4 Основные понятия и категории
Кинематика поступательного и вращательного движения точки.
Динамика поступательного движения.
Динамика вращательного движения.
Работа и энергия.
Законы сохранения в механике.
Элементы специальной теории относительности.
Распределения Максвелла и Больцмана.
Средняя энергия молекул.
Второе начало термодинамики. Энтропия. Циклы.
I начало термодинамики. Работа при изопроцессах.
Электростатическое поле в вакууме.
Законы постоянного тока.
Магнитостатика.
Явление электромагнитной индукции.
Электрические и магнитные свойства вещества.
Уравнения Максвелла.
Свободные и вынужденные колебания.
Сложение гармонических колебаний.
Волны. Уравнение волны.
Энергия волны. Перенос энергии волной.
Интерференция и дифракция света.
Поляризация и дисперсия света.
Тепловое излучение. Фотоэффект.
Эффект Комптона. Световое давление.
Спектр атома водорода. Правило отбора.
Дуализм свойств микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
Уравнения Шредингера (общие свойства).
Уравнение Шредингера (конкретные ситуации).
Ядро. Элементарные частицы.
Ядерные реакции.
Законы сохранения в ядерных реакциях.
Фундаментальные взаимодействия.
3.5 Список литературы
1. Грабовский Р.И. Курс физики. /Р.И. Грабовский – СпБ.: Лань, 2005.- 608 с.
2. Савельев И.В. Курс физики. Т. 1 Механика, Молекулярная физика, Т. 2 Электричество, магнетизм / И.В. Савельев. – М.: Наука, 1989. – 352 с.
3.Трофимова Т.И. Курс физики / Т.И. Трофимова. – М.: Высшая школа, 1990.
- 478 с.