М. К. Аммосова программа курса физика для государственных университетов Специальность (011600 биология ) Составитель: к б. н., доцент Алексеев Александр Алексеевич Якутск 2004 г. Рабочая программа
| Вид материала | Программа курса |
- М. К. Аммосова программа курса физика для государственных университетов Специальность, 335.55kb.
- М. К. Аммосова программа к урса строение вещества для государственных университетов, 197.97kb.
- Рабочая программа Специальность 011600 биология Статус дисциплины, 213.17kb.
- М. К. Аммосова рабочая программа курса Математика и информатика Специальность, 020700, 283.67kb.
- М. К. Аммосова биолого-географический факультет кафедра общей биологии рабочая программа, 59.77kb.
- Программа курса физика для государственных университетов Специальность (020802), 181.02kb.
- М. К. Аммосова биолого-географический факультет кафедра общей биологии рабочая программа, 55.7kb.
- Рабочая программа сд 01 Курса статистический практикум для государственных университетов, 1245.62kb.
- Программа курса Для государственных университетов Специальность 0702 История, 120.86kb.
- Программа курса Для государственных университетов Специальность 0702 История, 670.43kb.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Якутский государственный университет им. М.К.Аммосова
ПРОГРАММА
курса
ФИЗИКА
Для государственных университетов
Специальность (011600 - биология)
Составитель: к.б.н., доцент
Алексеев Александр Алексеевич
Якутск 2004 г.
Рабочая программа утверждена на заседании кафедры экспериментальной физики “____” ___________2004 г. Протокол № ____
Зав. кафедрой А.А.Алексеев
Рабочая программа утверждена на заседании Методического совета ФТИ “____”____________2004 г. Протокол №_____
Председатель МС ФТИ Т.И.Степанова
Рабочая программа утверждена на заседании Методического совета БГФ
“____”____________2004 г. Протокол №_____
Председатель МС БГФ А.В.Яковлева
Рабочая программа утверждена на заседании научно-методического совета ЯГУ “____”_____________2004 г. протокол №_____
Председатель научно-методического
совета ЯГУ А.А.Григорьева
Рабочая программа разработана на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по специальности 011600 "Биология", утвержденного 10 марта 2000 г. Номер государственной регистрации 89 ЕН/СП. Специальность утверждена приказом Министерства образования Российской Федерации от 02.03.2000 № 686.
ЕН.Ф. 03 Физика. Физические основы механики; колебания и волны; молекулярная физика и термодинамика; электричество и магнетизм; оптика; атомная и ядерная физика; физический практикум.
Выписка из учебного плана
специальности 011600 - БИОЛОГИЯ,
| Наименование дисциплин | Форма контроля . | Всего часов | Лекции | Практич. Лаборат. | СРС - | Недельная нагрузка по семестрам | ||||
| Экз. | Зачет | 1(18) | 2(18) | 3(18) | 4(18) | |||||
| Физика | 2,4 | 1,3 | 350 | 72 | 144 | 134 | 3 | 3 | 3 | 3 |
I. Требования государственного образовательного стандарта
к знаниям и умениям по физике.
Специалист должен иметь представление о:
1.1. возможностях применения фундаментальных законов физики для обьяснения свойств и поведения многоатомных систем, включая биологические обьекты;
1.2. происхождении и эволюции Вселенной;
1.3. физических методах исследования;
1.4. современных достижениях естественных наук, физических принципах работы современных технических устройств;
Специалист должен знать и уметь использовать:
1.5. физические основы механики: кинематику и законы динамики материальной точки, твердого тела, жидкостей и газов, законы сохранения, основы релятивистской механики;
1.6. физику колебаний и волн: кинематику гармонических колебаний, интерференцию и дифракцию волн, спектральное разложение;
1.7. молекулярную физику и термодинамику: молекулярно-кинетическую теорию, функции распределения частиц по скоростям и координатам, законы термодинамики, элементы термодинамики открытых систем, свойства газов, жидкостей и кристаллов;
1.8. электричество и магнетизм: постоянные и переменные электрические поля в вакууме и веществе, теорию Максвелла, свойства и распространение электромагнитных волн;
1.9. оптику: интерференцию, дифракцию, взаимодействие света с веществом;
1.10. атомную и ядерную физику: состояние частиц в квантовой механике, дуализм волн и частиц, соотношение неопределенностей, строение ядер, атомов, молекул и твердых тел, теорию химической связи.
2. Принципы и цели курса
Обучение курса “Физика” основывается на следующих принципах дидактики:
а) научности и систематичности,
б) единства конкретного и абстрактного,
в) сознательности и творческой активности обучаемых.
Цели представлены для студентов-биологов в двух аспектах: общеинтеллектуальности и предметности. По общеинтеллектуальным целям - иметь представление:
2.1. а) о современных достижениях и развитии физики,
б) о моделировании, реальном и мысленном экспериментах,
в) о физических принципах работы приборов, устройств, применяемых по данной специальности.
По предметным целям - знать:
2.2. а) понятийный аппарат физики в объеме программы,
б) фундаментальные законы физики и частные законы в объеме программы,
в) современную физическую картину мира.
- уметь:
2.3. а) использовать законы физики для объяснения механизмов природных явлений и процессов,
б) читать и переводить графическую информацию,
в) проводить прямые и косвенные измерения физических величин, грамотно обрабатывать полученные результаты.
3. Структура и содержание курса.
Структура курса регламентируется ГОС и представлена пятью блоками:
1 блок - Физические основы механики . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 ч.
2 блок - Колебания и волны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 ч.
3 блок - Молекулярная физика и термодинамика . . . . . . . . . . . . . . . 12 ч.
4 блок - Электричество и магнетизм . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 ч.
5 блок - Оптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ч.
6 блок - Атомная и ядерная физика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 ч.
Cодержание спецкурса
Лекционные занятия (72 часа)
| лекций | Тема занятий | Соответствует ГОС и целям |
| 1 | 2 | 3 |
| | ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ -16 ч. | |
| 1 | Предмет физики. Методы физического исследования (наблюдение, опыт, гипотеза, закон, теория). Основные единицы физических величин. Связь физики с другими науками. | 1.3, 1.4, 2.1 б) |
| 2 | Кинематика материальной точки. Основные понятия: система отсчета, перемещение, траектория, путь, скорость, ускорение. Прямолинейное и криволинейное движение. Кинематические уравнения движения. | 1.5, 2.2, 2.3 |
| 3 | Динамика материальной точки и системы материальных точек. Взаимодействие тел. Сила. Закон инерции. Инерциальная система отсчета. Масса. Законы Ньютона. Импульс материальной точки и механической системы. Центр масс. Теорема о движении центра масс. Закон сохранения импульса. | 1.5, 2.2 |
| 4 | Работа и энергия. Работа и кинетическая энергия. Мощность. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в механике. | 1.5, 2.2 |
| 5 | Относительность движения. Принцип относительности Галилея. Преобразование Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. Центробежная и кориолисовы силы. | 1.5, 2.2, 2.3 а) |
| 6 | Динамика твердого тела. Поступательное и вращательное движение твердого тела. Угловая скорость и угловое ускорение. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент силы и момент инерции. Теорема о переносе осей. Уравнение моментов и закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращения. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. | 1.5, 2.2 |
| 7 | Деформация тел. Типы упругих деформаций. Закон Гука для деформаций растяжения и сдвига. Энергия упругой деформации. Диаграмма растяжения. | 1.5, 2.2 |
| 8 | Механика жидкостей и газов. Гидростатика несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли и его следствия. Вязкость. Силы внутреннего трения. Закон Ньютона. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное движение. Число Рейнольдса. | 1.5, 2.2 |
| | КОЛЕБАНИЕ И ВОЛНЫ - 6 ч. | |
| 9 | Кинематика колебаний. Гармоническое колебание (амплитуда, частота, период, фаза). Смещение, скорость, ускорение при гармоническом колебании. Сложение одинаково направленных колебаний с одинаковой частотой. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. | 1.6, 2.2 |
| 10 | Динамика колебаний. Упругие колебания. Уравнение свободных колебаний. Математический и физический маятник. Затухающие колебания. Резонанс. | 1.6, 2.2 |
| 11 | Упругие волны. Волны поперечные и продольные. Плоская монохроматическая волна. Частота, скорость распространения и длина волны. Бегущая и стоячие волны. Задачи динамики для волнового движения. Волновое уравнение. | 1.6, 2.2, 2.3 а) |
| | МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА - 12 ч. | |
| 12 | Состояние вещества. Термодинамические системы и термодинамические параметры. Равновесное и неравновесное состояние. Уравнение состояния идеального газа. Равновесные изопроцессы для идеального газа. | 1.7, 2.2 а) |
| 13 | Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота и работа. Работа идеального газа при различных процессах. Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа при изобарном и изохорном процессах. Теорема Майера. Уравнение Пуассона для адиабаты. | 1.7, 2.2 |
| 14 | Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые процессы. Коэффициент полезного действия цикла. Цикл Карно. Тепловые машины. Понятие об энтропии. | 1.7, 2.2, 2.3 а) |
| 15 | Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение кинетической теории идеальных газов. Средняя кинетическая энергия одноатомных молекул и ее связь с температурой. Число степеней свободы молекул. Закон равнораспределения по степеням свободы. Распределение Максвелла и Больсмана. | 1.7, 2.2 |
| 16 | Реальные газы. Взаимодействие между молекулами. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. Испарение и конденсация. Насыщающие пары и их свойства. Критическое состояние и его параметры. | 1.7, 2.2 |
| 17 | Молекулярные силы в жидкостях. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью жидкости. Смачивание. Капиллярные явления | 1.7, 2.2 |
| | ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ - 18 ч. | |
| 17 | Электростатика. Электрический заряд, закон Кулона, электрическое поле. Напряженность электрического поля. Линии напряженности Принцип суперпозиции. Поток напряженности. Теорема Гаусса и ее следствие. Работа электрического поля. Разность потенциалов и потенциал. Теорема о циркуляции напряженности электрического поля. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряженности и потенциала. | 1.8, 2.2 |
| 18 | Диэлектрики в электрическом поле. Электрический диполь. Поляризация диэлектриков. Электрическая индукция. Связь индукции и напряженности электрического поля. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Поляризованность. Электрическое смеще-ние. Теорема Гаусса для э/поля в диэл-ке. Сегнетоэлектрики | 1.8, 2.2 |
| 19 | Постоянный электрический ток. Закон сохранения заряда. Сила и плотность тока. Условие стационарности тока. Линии тока. Закон Ома и Закон Джоуля-Ленца. Дифференциальная форма законов Ома и Джоуля Ленца. Первое правила Кирхгофа. Электродвижущая сила (э.д.с.). Закон Ома для участка цепи с э.д.с. и для полной цепи. Второе правило Кирхгофа. | 1.8, 2.2 |
| 20 | Магнитное поле. Взаимодействие двух элементов тока (закон Ампера). Индукция магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о циркуляции магнитной индукции. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Лоренца. Магнитный момент контура с током. Контур с током в магнитном поле. Теорема Гаусса для магнитных полей. | 1.8, 2.2 |
| 21 | Электромагнитная индукция. Закон э/магнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Вихревые токи. Явление самоиндукции. Индуктивность. Взаимоиндукция. Энергия магнитного поля. | 1.8, 2.2 |
| 22 | Переменный ток. Квазистационарные токи. Синусоидальный переменный ток. Закон Ома для цепец переменного тока (метод векторных диаграмм). Мощность в цепи переменного тока. Эффективные значения тока и напряжения. | 1.8, 2.2 |
| 23 | Электрические колебания. Колебательный контур. Уравнение собственных электрических колебаний. Формула Томсона. Затухающие колебания. Вынужденные колебания в контуре. Резонанс напряжений. Добротность контура. | 1.8, 2.2 |
| 24 | Электромагнитное поле. Основные положения. Основные положения теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. Излучение диполя. Свойства электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Опыты Герца. | 1.8, 2.2 |
| | ОПТИКА - 10 ч. | |
| 25 | Интерференция света. Когерентные источники света. Оптическая разность хода. Интерференция света от двух когерентных источников и способы ее осуществления. Интерференция в тонких пластинках. Полосы равного наклона и полосы равной толщины. Кольца Ньютона. Влияние протяженности источника и немонохроматичности излучения на интерференционную картину. | 1.9, 2.2, 2.3 а) |
| 26 | Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и круглом диске. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракционный спектр. Дисперсия и разрешающая способность решетки. Критерий Релея. Понятие о голографии. | 1.9, 2.2, 2.3 а) |
| 27 | Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Вращение плоскости поляризации. Интерференция поляризованных световых волн. | 1.9, 2.2, 2.3 а) |
| 28 | Взаимодействие света с веществом. Дисперсия. Нормальная и аномальная дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Рассеяние света. | 1.9, 2.2, 2.3 а) |
| 29 | Тепловое излучение. Равновесное излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа. Закон Стефана-Больсмана. Закон смещения Вина. Формула Планка. Фотоны. Принцип работы лазера. | 1.9, 2.2, 2.3 а) |
| | АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА – 10 ч. | |
| 30 | Основы физики атома. Модели атома Томсона и Резерфорда. Спектр атома водорода. Модель атома водорода по Бору. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Волновая функция и ее статистический смысл. Уравнение Шредингера. Атом водорода. Квантовые числа. Спин электрона. Принцип Паули. Заполнение электронных оболочек. Периодическая система элементов Менделеева. | 1.10, 2.2 |
| 31 | Состав атомного ядра. Ядерные силы. Капельная модель ядра. Энергия связи ядер. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность. Альфа и бета распады. Реакции деления ядер. Гамма излучение. | 1.10, 2.2 |
4. Структура деятельности студентов.
В течение учебного процесса студент посещает лекции, выполняет лабораторные работы. Каждый семестр студент выполняет 6 лабораторных работ (всего 24 лабораторных работ). Выполняет 8 контрольных работ. По итогам выполнения контрольных и лабораторных работ в течение семестра 3 раза проводится аттестация и в конце 1 и 3 семестров – зачет. Студент, сдавший 6 лабораторных работ получает допуск к зачету и экзамену. Экзаменационный билет содержит 3 вопроса – по лекционным вопросам и физическому практикуму.
5. Контролирующие материалы
Перечень контролирующих материалов:
1. Основные вопросы по лабораторным работам.
2. Домашние задания
3. Контрольные работы по проверке текущих знаний студентов
4. Контрольные работы по проверке остаточных знаний студентов
5. Экзаменационные билеты
Принцип и содержание построения контролирующих заданий следует из указанных выше целей курса.
ТЕМЫ И ВОПРОСЫ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
| | Темы |
| 1 | Кинематика материальной точки. Свободное падение тел. Тело брошенное вертикально вверх. Движение тела брошенного под углом к горизонту. |
| 2 | Динамика материальной точки. Уравнение движения тела переменной массы. |
| 3 | Виды сил. Сила тяжести. Вес. Упругие силы. Силы трения. Гравитационные силы. |
| 4 | Работа и энергия. Энергия, работа, мощность. Импульс. Удар абсолютно упругих и неупругих тел. |
| 5 | Механика твердого тела. Момент инерции. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. . Момент импульса и закон его сохранения. Свободные оси. Гироскоп. |
| 6 | Механика деформируемых тел. Типы деформаций. Деформации и напряжения. Закон Гука. Модуль Юнга. Диаграмма состояний деформированного тела. |
| 7 | Механика жидкостей и газов. Закон Паскаля. Закон Архимеда. Условия плавания тел. Измерение давления. Методы определения вязкости. Движение тел в жидкостях и газах. Подъемная сила крыла самолета. Эффект Магнуса. |
| 8 | Механические колебания. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Автоколебания. |
| 9 | Упругие волны. Стоячие волны. Звуковые волны. Высота тембр, громкость звука. Область слышимости. Эффект Доплера. Ультразвук и его применение. Инфразвук. |
| 10 | Электростатика. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей в вакууме Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред. Сегнетоэлектрики. |
| 11 | Проводники в электрическом поле. Условия равновесия зарядов на проводниках. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. |
| 12 | Постоянный электрический ток. Электрический ток, сила и плотность тока. Сопротивление проводников. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение. Закон Ома. Сопротивление проводников. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. |
| 13 | Магнитное поле. |
| 14 | Геометрическая оптика. Экспериментальные законы. Полное внутреннее отражение. |
| 15 | Строение атома. Спектральные аппараты. Спектральный анализ. Лазеры. Электронный микроскоп. Элементы квантовой механики. Опыты Девиссона и Джермера. Частицы в одномерной прямоугольной потенциальной яме. Принцип причинности в квантовой механике. Линейный гармонический осциллятор. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект. Распределение электронов по состояниям. Рентгеновские спектры. Понятие о квантовых генераторах. |
| 16 | Строение и свойства ядер. Взаимодействие ионизирующего излучения с веществом. Биологическое действие ионизирующего излучения. Детекторы ионизирующих излучений. Основы дозиметрии. Понятие о ядерных реакциях. Нейтрон. Искусственная радиоактивность. Деление тяжелых ядер. Цепная реакция. Реакция синтеза. Элементарные частицы и их квалификация. Космическое излучение и радиационные пояса Земли. |
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ ПО ФИЗИЧЕСКОМУ ПРАКТИКУМУ
| | Название работы |
| | 1 семестр |
| 1 | Измерение линейных величин |
| 2 | Изучение нормального закона распределения случайных величин |
| 3 | Изучение закона сохранения импульса |
| 4 | Изучение закона сохранения энергии |
| 5 | Изучение законов вращательного движения твердого тела |
| 6 | Определение ускорения свободного падения в Якутске |
| | 2 семестр |
| 7 | Определение декремента затухания упругих колебаний |
| 8 | Определение скорости звука в воздухе |
| 9 | Определение вязкости жидкости методом Стокса |
| 10 | Измерение отношения удельных теплоемкостей воздуха |
| 11 | Определение удельной теплоты плавления льда |
| 12 | Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости методом Ребиндера |
| | 3 семестр |
| 13 | Изучение электростатического поля |
| 14 | Простейшие измерения электрических величин |
| 15 | Измерение сопротивления проводников при помощи моста Уитстона |
| 16 | Определение горизонтальной составляющей индукции магнитного поля Земли |
| 17 | Изучение закона Ома в цепи переменного тока |
| 18 | Изучение законов геометрической оптики |
| | 4 семестр |
| 19 | Исследование интерференции и дифракции света |
| 20 | Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки |
| 21 | Определение концентрации сахарных растворов при помощи поляриметра |
| 22 | Определение показателя преломления жидкостей при помощи рефрактометра |
| 23 | Изучение селенового фотоэлемента |
| 24 | Изучение спектра излучения атомов. Градуировка монохроматора. |
7. Список литературы
Основная литература
1. Т.И.Трофимова. Курс физики. –М., Высшая школа. 2001.
2. В.Ф.Дмитриева, В.Л.Прокофьев. Основы физики. –М., Высшая школа. 2001.
3. Т.И.Трофимова. Сборник задач по курсу физики. – М. Мир и образование. 2003.
Дополнительная литература
1. А.Н.Ремизов, А.Я.Потапенко. Курс физики. –М. Дрофа. 2002.
2. А.А.Детлаф, Б.М.Яворский. Курс физики. - М.: Высшая школа, 2002.
3. Т.И.Трофимова. Краткий курс физики. –М. Высшая школа. 2002.
4. Т.И.Трофимова. Физика в таблицах и формулах. –М. Дрофа. 2002.
5. Лаврова И.В. Курс физики. М.: Просвещение, 1981.
6. Мэрион Дж.Б. Общая физика с биологическими примерами. М., Высшая школа, 1986.
7. Бланк А.Я. Физика. Харьков. Каравелла, 1996.
8. Айзенцон А.Е. Курс Физики. М.; Высшая школа, 1996.
ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ ПО ФИЗИКЕ.
ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ
1. Предмет физики и ее связь с другими науками. Основные единицы физических величин. Методы физического исследования.
2. Скорость. Ускорение и его составляющие. Угловая скорость и угловое ускорение.
3. Первый закон Ньютона. Масса. Сила. Второй и третий законы Ньютона. Виды сил.
4. Центр масс. Закон сохранения импульса.
5. Уравнение движения тела переменной массы. Формула Циолковского.
6. Энергия. Работа и мощность. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии.
7. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Неинерциальные системы отсчета.
8. Силы инерции. Законы движения в неинерциальных системах отсчета.
9. Центробежная и кориолисова силы инерции.
10. Момент силы. Момент инерции. Кинетическая энергия вращения.
11. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Закон сохранения момента импульса.
12. Гидростатика несжимаемой жидкости. Давление в жидкости и газе Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда.
13. Стационарное движение идеальной жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли и его следствия. Формула Торричелли.
14. Вязкость. Формула Ньютона. Формула Пуазейля. Ламинарное и турбулентное течения жидкостей. Число Рейнольдса. Подъемная сила крыла самолета. Эффект Магнуса.
КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
1. Гармоническое колебание. Амплитуда, частота, период, фаза. Смещение, скорость, ускорение при гармоническом колебании.
2. Сложение одинаково направленных колебаний с одинаковой частотой. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний.
3. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники.
4. Затухающие и вынужденные колебания. Автоколебания. Резонанс.
5. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость.
6. Принцип суперпозиции. Групповая скорость. Интерференция волн. Стоячие волны. Пучность и узел стоячей волны.
7. Звуковые волны. Высота, тембр, громкость звука. Область слышимости. Закон Вебера-Фехнера.
8. Эффект Доплера в акустике. Ультразвук и его применение. Инфразвук.
МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
1. Термодинамические системы и термодинамические параметры. Равновесное и неравновесное состояния.
2. Уравнение состояния идеального газа. Равновесные изопроцессы для идеального газа.
3. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов.
4. Средняя кинетическая энергия одноатомных молекул и ее связь с температурой.
5. Распределение молекул по скоростям. Распределение Максвелла.
6. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
7. Среднее число столкновений и длина свободного пробега. Явления переноса. Теплопроводность. Диффузия. Внутреннее трение.
8. Число степеней свободы. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы.
9. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Теплота и работа.
10. Теплоемкость. Теплоемкость идеального газа при изобарном и изохорном процессах. Теорема Майера.
11. Работа идеального газа при различных процессах.
12. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Для адиабаты. Политропный процесс.
13. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Коэффициент полезного действия.
14. Второе начало термодинамики. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его кпд для идеального газа.
15. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью.
16. Взаимодействие между молекулами. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса.
17. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ. Критическое состояние и его параметры.
18. Внутренняя энергия реального газа. Эффект Джоуля-Томсона.
19. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Давление под изогнутой поверхностью. Формула Лапласа.
20. Смачивание. Капиллярные явления.
21. Твердые тела. Моно- и поликристаллы. Типы кристаллических решеток.
22. Теплоемкость твердых тел. Плавление и кристаллизация твердых тел.
23. Фазовые переходы первого и второго рода. Диаграмма состояния. Тройная точка.
ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ
1. Закон сохранения зарядов. Закон Кулона. Электростатическое поле и его напряженность. Принцип суперпозиции. Поле диполя.
2. Поток напряженности. Теорема Гаусса и ее следствие. Циркуляция вектора напряженности электрического поля.
3. Потенциал. Эквипотенциальные поверхности. Связь между потенциалом и напряженностью.
4. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике.
5. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для э/поля в диэлектрике.
6. Электроемкость. Конденсаторы. Энергия электростатического поля.
7. Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Напряжение.
8. Закон Ома для участка цепи. Сопротивление. Зависимость сопротивления проводников от температуры.
9. Закон Ома для полной цепи. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа.
10. Магнитное поле и его характеристики. Закон Био-Савара-Лапласа.
11. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.
12. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
13. Циркуляция и поток вектора В. Теорема Гаусса для поля В.
14. Закон э/магнитной индукции Фарадея. Правило Ленца. Токи Фуко.
15. Самоиндукция. Индуктивность контура. Взаимная индукция. Энергия магнитного поля.
16. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
17. Электромагнитные волны. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны.
18. Энергия электромагнитных волн. Излучение диполя. Шкала электромагнитных волн.
ОПТИКА
1. Волновые и квантовые представления о природе света. Когерентные источники света. Принцип Гюйгенса.
2. Интерференция света. Методы наблюдения. Интерференция света в тонких пленках.
3. Принцип Гюйгенца-Френеля. Метод зон Френеля.
4. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.
5. Дифракция Фраунгофера на одной щели и на дифракционной решетке.
6. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Формула Вульфа- Брэггов.
7. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.
8. Тепловое излучение и его характеристики. Закон Кирхгофа.
9. Закон Стефана-Больцмана.Закон смещения Вина.
10. Квантовая гипотеза Планка.
11. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Масса и импульс фотона. Давление света.
АТОМНАЯ И ЯДЕРНАЯ ФИЗИКА
1. Модель атома Томсона и Резерфорда. Спектр атома водорода. Модель атома водорода по Бору.
2. Гипотеза де Бройля. Опыты Девиссона и Джермера. Соотношение неопределенностей Гейзенберга.
3. Атом водорода. Квантовые числа. Спин электрона. Принцип Паули. Многоэлектронные атомы.
4. Рентгеновские спектры. Рентгеновское излучение. Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли.
5. Понятие о квантовых генераторах. Лазеры.
6. Заряд, размер и состав атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Энергия связи и масса ядра. Ядерные силы.
7. Естественная радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Период полураспада. Активность нуклида. Среднее время жизни радиоактивного ядра.
8. Правила смещения. Альфа- распад. Бета-распад. Позитрон. Нейтрино. Электронный захват.
9. Реакции деления ядер. Гамма излучение.
10. Ядерные реакции и их основные типы. Нейтрон. Искусственная радиоактивность.
11. Реакция деления ядра. Цепная реакция деления. Реакция синтеза атомных ядер. Термоядерная реакция.