Программа дисциплины ен. Ф. 8 Физика Разделы: Механика, Колебания и волны, Термодинамика для студентов специальности 140307 " Радиационная безопасность человека и окружающей среды" направление подготовки 140300 «Ядерные физика и технологии»

Вид материала

Программа дисциплины

Содержание Программа дисциплины 1. Цели и задачи дисциплины. 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины. 3. Содержание дисциплины Второй семестр 3.2. Семинарские занятия Первый семестр 3.3. Лабораторный практикум Второй семестр 3.4. Курсовые проекты (работы) Второй семестр 3.6. Самостоятельная работа 4.1. Рекомендуемая литература

Подобный материал:

• Программа дисциплины, 137.66kb.
• Программа дисциплины ен. Ф. 6 Физика Разделы Механика, Колебания и волны, Термодинамика, 170.38kb.
• Программа дисциплины ф. 7 Физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная, 138.74kb.
• Программа дисциплины ф. 8 Общая физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная, 113.79kb.
• Программа дисциплины опд. Ф детали машин и основы конструирования для студентов специальности, 82.61kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины «Физика конденсированного состояния, термодинамика,, 223.9kb.
• Методические разработки кафедры «Физика», 155.63kb.
• Учебно-методический комплекс дисциплина «физика» Кафедра общей и экспериментальной, 611.05kb.
• Программа по физике для 10-11 классов общеобразовательных, 75.87kb.
• Рабочая программа учебной дисциплины Ф. 03. 03. 04 1-21/01 утверждаю, 313.98kb.

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)

	УТВЕРЖДАЮ
	Проректор по учебной работе С.Б. Бурухин
	“______”____________ 200__ г.

ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


ЕН. Ф.8 Физика

Разделы: Механика, Колебания и волны, Термодинамика


для студентов специальности 140307 " Радиационная безопасность человека и окружающей среды"

направление подготовки 140300 «Ядерные физика и технологии»

Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом

Вид учебной работы	Всего часов	Семестры
		1	2
Общая трудоемкость дисциплины	350	175	175
Аудиторные занятия	204	102	102
Лекции	68	34	34
Практические занятия и семинары	68	34	34
Лабораторные работы	68	34	34
Курсовой проект (работа)		-	-
Самостоятельная работа	146	73	73
Расчетно-графические работы		-	-
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)		Зач.экз	ЗЗач. экз

Обнинск 2008

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 140300 «Ядерные физика и технологии»

Программу составил:


____________________________М.М.Троянов, доцент


Программа рассмотрена на заседании кафедры ОиСФ (протокол № __ от __.__.200_ г.)


Заведующий кафедрой ОиСФ__________________ Ю.А.Коровин


“____”_____________ 200__ г.


СОГЛАСОВАНО

Начальник Учебно – методического управления ___________________ Ю.Д. Соколова “____”_____________ 200__ г.

Декан факультета естественных наук ___________________ Н.Б.Эпштейн “____”_____________ 200__ г.

1. Цели и задачи дисциплины.


Изучение теории по темам: механика, элементы релятивистской механики, колебания и волны; молекулярная физика. Развитие навыков решения задач по данным темам. Освоение постановки и проведения физических экспериментов, а также получение практических навыков по обработке и интерпретации результатов экспериментов на основе выполнения лабораторных работ, подготовить их к успешному освоению специальных дисциплин на старших курсах.


2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студент должен

знать: теоретический материал в объеме утвержденной программы;

уметь: применять его к решению задач на соответствующие темы;

иметь навыки: проведения физического эксперимента на оборудовании имеющемся в лабораторном практикуме, иметь навыки обработки и представления результатов экспериментов.


3. Содержание дисциплины


3.1. Лекции

Первый семестр


1.Механика точки.(12 ч) [1,2,3,6]

Введение. Предмет механики. Модели механики. Границы применимости классической механики.

Кинематика материальной точки. Системы отсчета, системы координат. Векторный, координатный, естественный способы задания движения. Перемещение, скорость, ускорение. Проекции скорости и ускорения в декартовой системе координат. Траектория точки. Проекции ускорения на нормаль и тангенциаль к траектории. Путь. Вычисление пути, проходимого точкой при неравномерном движении.

Динамика материальной точки. Две основные задачи динамики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Масса и импульс тела. Второй закон Ньютона, как основное уравнение динамики точки. Нахождение закона движения точки по заданным силам и начальным условиям. Единицы и размерности физических величин. Третий закон Ньютона. Конечная скорость распространения взаимодействий. Виды взаимодействий. Фундаментальные силы. Силы трения. Сухое и жидкое трение. Трение покоя. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея.

Неинерциальные системы отсчета. Понятие относительного движения. Основное уравнение динамики относительного движения точки. Силы инерции. Силы инерции в поступательно движущейся системе отсчета. Силы инерции во вращающейся системе отсчета. Центробежная сила инерции. Сила инерции Кориолиса.

Сила тяготения, сила тяжести, вес. Невесомость. Зависимость ускорения свободного падения от широты местности.


2.Законы сохранения в механике. (11 ч) [1.2.3.6]

Понятие системы тел. Силы внутренние и внешние. Замкнутая система. Теорема об изменении импульса системы тел. Закон сохранения импульса. Центр масс (центр инерции). Теорема о движении центра масс.

Движение тела с переменной массой. Уравнение Мещерского.

Работа силы. Мощность силы. Энергия. Механическая энергия. Элементарная работа силы. Работа на конечном перемещении. Мощность силы.

Кинетическая энергия материальной точки и системы материальных точек. Теорема об изменении кинетической энергии системы тел.

Понятие силового поля. Потенциальное поле сил. Силы консервативные и неконсервативные.

Потенциальная энергия частицы в поле. Потенциальная энергия и сила поля.

Полная механическая энергия частицы. Полная механическая энергия системы частиц. Теорема об изменении полной механической энергии системы. Закон сохранения энергии в механике. Условия равновесия механической системы. Потенциальная яма. Потенциальный барьер.

Соударение тел. Центральный удар. Абсолютно упругий удар (на примере столкновения двух шаров). Абсолютно неупругий удар (на примере столкновения двух шаров).

Момент силы и момент импульса материальной точки относительно точки. Момент импульса механической системы относительно точки. Уравнение моментов. Теорема об изменении момента импульса системы тел. Закон сохранения момента импульса.

Связь законов сохранения со свойствами пространства и времени.


3.Механика твердого тела.(7ч) [1,2,3,6]

Поступательное движение.

Вращательное движение. Вектор элементарного угла поворота. Угол поворота. Угловая скорость, угловое ускорение. Связь угловой скорости тела с линейной скоростью точки. Момент импульса твердого тела относительно оси вращения. Осевой момент инерции. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Уравнение динамики твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг закрепленной оси. Работа, совершаемая моментами сил при вращении твердого тела.

Плоскопараллельное движение. Разложение перемещения тела на поступательное и вращательное. Скорость произвольной точки тела при плоском движении. Мгновенная ось вращения Уравнения динамики плоскопараллельного движения. Кинетическая энергия тела при плоскопараллельном движении. Качение цилиндра с наклонной плоскости.

Гироскоп (приближенная теория). Прецессия гироскопа.

4.Элементы релятивистской механики. (6ч) [1,2,3,6]

Постулаты СТО. Принцип относительности Эйнштейна. Принцип постоянства скорости света.

Преобразования Лоренца для координат и времени.

Следствия из преобразований Лоренца. Относительность одновременности. Относительность одновременности и причинность. Длина движущегося тела (лоренцево сокращение длины). Собственная длина. Длительность событий в разных системах отсчета (замедление хода движущихся часов). Собственное время.

Интервал. Инвариантность интервала. Времениподобные и простраственноподобные интервалы. Представление о четырехмерном пространстве Минковского. Мировая точка. Мировая линия.

Основное уравнение динамики для релятивистской частицы. Импульс релятивистской частицы. Полная и кинетическая энергия свободной релятивистской частицы. Энергия покоящейся частицы. Взаимосвязь массы и энергии системы частиц.

Второй семестр


1.Механические колебания. (8ч) [1,2,3.6]

Гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний. Амплитуда, частота, период, фаза колебания. Векторная диаграмма гармонического колебания.

Сложение гармонических колебаний одного направления. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу.

Гармонический осциллятор.

Математический и физический маятники. Пружинный маятник.

Собственные (свободные) колебания. Дифференциальное уравнение собственных колебаний и его решение. Частота собственных колебаний. Амплитуда и начальная фаза. Роль начальных условий.

Энергия гармонического осциллятора.

Свободные затухающие колебания. Дифференциальное уравнение свободных колебаний с затуханием и его решение в случае малого затухания. Частота и амплитуда затухающих колебаний. Время релаксации, логарифмический декремент затухания, добротность.

Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Установившийся режим вынужденных колебаний. Частота, амплитуда и начальная фаза вынужденных колебаний в установившимся режиме. Явление резонанса.

Автоколебания.


2.Волны в упругих средах. (8ч)[1,2,3,5,6]

Распространение волн в упругой среде. Поперечные и продольные волны. Фронт волны. Длина волны.

Уравнение плоской гармонической волны, распространяющейся в произвольном направлении. Амплитуда, частота, фаза волны. Волновое число и волновой вектор. Фазовая скорость.

Стоячая волна. Амплитуда стоячей волны. Узлы и пучности стоячей волны.

Волновое уравнение. Скорость распространения волны.

Упругие поперечные волны в твердом теле ( на примере распространения волны в струне). Скорость звуковой волны в стержне.

Собственные колебания струны. Частота собственных колебаний. Колебания основного тона. Обертон.

Энергия волны. Объемная плотность кинетической и потенциальной энергии. Поток энергии. Плотность потока энергии. Вектор Умова. Интенсивность волны.

Эффект Доплера для звуковых волн.


3.Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. (8ч) [1,2,4,6]

Предмет молекулярной физики. Молекулярно-кинетические представления о веществе. Агрегатные состояния. Модель идеального газа.

Методы молекулярной физики: молекулярно-кинетический (статистический) и термодинамический.

Молекулярно-кинетическое толкование давления газа. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов. Закон Дальтона.

Молекулярно-кинетическое толкование температуры. Средняя энергия хаотического движения молекул идеального газа. Число степеней свободы молекул. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы.

Уравнение состояния. Уравнение Менделеева - Клапейрона.

Распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла).

Барометрическая формула. Распределение Больцмана.

Столкновение молекул. Эффективное сечение столкновений. Число столкновений между молекулами в единицу времени. Средняя длина свободного пробега молекулы.

Явления переноса. Вязкость, теплопроводность, диффузия. Уравнение переноса. Газокинетическая трактовка вязкости, теплопроводности, диффузии.


4.Элементы термодинамики. (8 ч) [1,2,4,6]

Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа, совершаемая газом. Количество теплоты.

Теплоемкость. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов и ее ограниченность.

Изобарический, изохорический, изотермический и адиабатный процессы. Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном газе. Политропический процесс.

Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Тепловые двигатели и холодильные машины. КПД тепловой машины. Цикл Карно, его КПД. Второе начало термодинамики

Неравенство Клаузиуса. Энтропия. Второе начало термодинамики. Энтропия идеального газа.

Формула Больцмана. Статистический характер второго начала термодинамики.

Третье начало термодинамики.


5.Реальные газы. (2ч) [1,2,6]

Силы межмолекулярного взаимодействия. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние.

6.Свойства жидкостей и твердых тел. (2ч) [1,2.6]

Особенности молекулярного строения жидкостей. Явления переноса в жидкостях. Поверхностное натяжение. Смачивание и не смачивание. Капиллярные явления.

Кристаллические твердые тела. Теплоемкость простых кристаллических тел. Закон Дюлонга-Пти.


3.2. Семинарские занятия

Разделы	Тема практического или семинарского занятия	Литература	Число часов
1.Механика точки.	1.Кинематика материальной точки	1,2,3,6	2
	2.Димамика материальной точки	1,2,3,6	4
2.Законы сохранения в механике.	4.Закон сохранения импульса	1,2,3,6	1
	5.Работа и энергия. Закон сохранения полной механической энергии.	1,2,3,6	3
	6.Абсолютно упругий и неупругий удары тел.	1,2,3,6	1
	7. Закон сохранения момента импульса.	1,2,3,6	1
3.Механика твердого тела.	5.Вращение твердого тела вокруг закрепленной оси.	1,2,3,6	2
	6. Плоскопараллельное движение твердого тела.	1,2,3,6	2
4.Элементы релятивистской механики.	7. Элементы релятивистской механики.	1,2,3,6	2

Первый семестр


Второй семестр

Раздел(ы)	Тема практического или семинарского занятия	Литература	Число часов
1.Механи ческие колебания.	Гармонические колебания. Сложение гармонических колебаний. Свободные колебания.	1,2,3,5,6	2
	Свободные затухающие колебания. Вынужденные колебания.	1,2,3,5,6	2
2.Волны в упругих средах.	Волны в упругих средах. Бегущие волны.	1,2,3,5,6	2
	Волны в упругих средах. Стоячие волны. Эффект Доплера.	1,2,3,5,6	2
3.Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.	Основное уравнение МКТ. Уравнение состояния идеального газа.	1,2,3,4,6	2
	Распределение молекул газа по скоростям (распределение Максвелла) Распределение Больцмана.	1,2,3,4,6	2
	Явления переноса в идеальном газе.	1,2,3,4,6	2
4.Элементы термодинами ки.	Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Политропические процессы.	1,2,3,4,6	2
	Второе начало термодинамики. КПД цикла. Цикл идеальной тепловой машины (цикл Карно).	1,2,3,4,6	2

3.3. Лабораторный практикум


Первый семестр

Разделы	Тема лабораторной работы	Число часов
Механика точки. Законы сохранения в механике Механика твердого тела.	Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Механика" по индивидуальному плану	18

Второй семестр

Разделы	Тема лабораторной работы	Число часов
Механические колебания. .Волны в упругих средах. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. Элементы термодинамики. Реальные газы. Свойства жидкостей и твердых тел.	Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Колебания. Волны" по индивидуальному плану Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Молекулярная физика" по индивидуальному плану .	8 8

3.4. Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены

5. Формы текущего контроля
   

Первый семестр

Раздел(ы)	Форма контроля	Неделя
Механика точки.	Коллоквиум	7
Законы сохранения в механике Механика твердого тела.	Контрольная работа	11
Элементы релятивистской механики	Контрольная работа	16

Второй семестр

Разделы	Форма контроля	Неделя
Механические колебания. .Волны в упругих средах.	Коллоквиум	7
Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.	Контрольная работа	11
Элементы термодинамики	Контрольная работа	14

3.6. Самостоятельная работа

Первый семестр

1. Движение материальной точки под воздействием центральной силы. Законы Кеплера. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.60-62.Устный опрос.
   
2. Гироскопические явления. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.60-62.Устный опрос.
   
3. Невесомость и перегрузки. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.80-82.Устный опрос.
   
4. Центрифугирование. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.82-84. Устный опрос.
   

Второй семестр.

1. Звук. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.138-145.Устный опрос
   
2. Свойства жидкостей. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г.,стр.243-248 .Устный опрос
   
3. Свойства твердых тел. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г., стр.251-256. Устный опрос
   

4.1. Рекомендуемая литература

4.1.1. Основная литература

1. И.В.Савельев "Курс общей физики", том 1и 2, "Наука",1988. – 590 экз
   
2. А.Н. Ремизов, А.Я. Потапенко "Курс физики", "Дрофа",2002г – 5 экз.
   
3. И.Е. Иродов" Основные законы механики", Москва, "Высшая школа",1977г. – 490 экз.
   
4. И.Е. Иродов" Физика макросистем","Физматлит",2001г – 8 экз.
   
5. И.Е Иродов" Волновые процессы","Физматлит",2001г. – 250 экз.
   
6. ТИ.Трофимова"Сборник задач по курсу физики для втузов", Моск ва,"ОНИКС21 век","Мир и образование",2005. – 64 экз.
   
7. Лабораторный практикум по курсу"Общая физика" раздел "Механика"под редакцией А.Ф.Гурбича.,А.П.Маркина.,Обнинск:ИАТЭ,1999г – 200 экз.
   
8. Лабораторный практикум по курсу"Общая физика" раздел "Колебания и волны" под редакцией М.М. Троянова,Обнинск:ИАТЭ,1998г. – 200 экз.
   
9. Лабораторный практикум по курсу"Общая физика" раздел "Молекулярная физика". под редакцией А.П.Маркина, В.С. Мастерова,Обнинск:ИАТЭ,1998г – 200 экз.
   

4.1.2. Дополнительная литература

1. С.П. Стрелков Механика. Москва,Наука,197г.
   
2. А.К.Кикоин, И.К.Кикоин " Молекулярная физика", "Наука",1976г.
   
3. А.Н. Матвеев "Молекулярная физика", "Высшая школа", 1981г.
   

4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Не предусмотрены

5. Материально-техническое обеспечение дисциплины

1.Лаборатория "Колебания и волны"

2. Лаборатория "Молекулярная физика".