Geum.ru

Учебно-методический комплекс дисциплина «физика» Кафедра общей и экспериментальной физики

Вид материалаУчебно-методический комплекс

Содержание


Согласовано: утверждаю
Рабочая программа
Гуревич С.Ю., проф. д.т.н. / /
1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины.
Общая трудоёмкость дисциплины
Самостоятельная работа (СРС)
4.2. Содержание разделов и тем дисциплины
Тема 1. КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
Тема 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ
Механической энергии
И термодинамики
Тема 13 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ
Электромагнитное поле и электромагнитные волны
5.1. Таблица 4 – Состав и объём лабораторных работ
6. Практические занятия 6.1 Таблица 5 – Состав и объем практических занятий
Динамика материальной точки. Закон сохранения импульса
Работа. Закон сохранения энергии.
Кинематика вращательного движения. Контрольная работа № 1
Динамика вращательного движения. Работа и энергия при вращательном движении
Закон сохранения момента импульса.
...
Полное содержание
Подобный материал:
  1   2   3


Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»


СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ


УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС


Дисциплина «ФИЗИКА»


Кафедра общей и экспериментальной физики


Челябинск

2010

1. Фрагмент ГОС высшего профессионального образования

по направлению подготовки 020800 –Экология и природопользование,

утв. Минобразования РФ 28.02.2001 г. 514-ТЕХ/ДС



Индекс
Основные разделы
Всего часов

ЕН.Ф.03
Физические основы механики.

Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика. Электричество и магнетизм. Оптика. Атомная и ядерная физика. Физический практикум


200



2. Рабочий учебный план дисциплины на 2010-11 уч. г.


Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Общая и экспериментальная физика”

Направление

020800 –Экология и природопользование

Индекс, наименование дисциплины
Кафедра
Экзамен
Зачет
Курсовой проект
Курсовая работа

(контрольные работы)
Объем работы студента (часов)
Количество часов в неделю
Лекции
Практические
Лабораторные
Курсовые проекты

Всего
С преподавателем
Самостоятельная работа
Недели
Часов
Недели
Часов
Недели
Часов
Недели
Часов

Аудиторные занятия
Индивидуальные

Лекции
Практические, семинары
Лабораторные

Первый семестр


ЕН.Ф.03

физика
Каф. общей и эксперимент. физики



1


0


0


2


78


17


17


17


0


27


3


1-18


1


1-18


1


1-18


1


0


0

Второй семестр


ЕН.Ф.03

физика
Каф. общей и эксперимент. физики



0


1


0


2


61


17


17


0


0


27


2


1-17


1


1-17


1


1-17


0


0


0

Третий семестр


ЕН.Ф.03

физика
Каф.. ОиФ


1


0


0


0


61


17


17


0


0


27


2

1-18


1

1-18


1


0


0


0


0



3. График учебного процесса дисциплины

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Общая и экспериментальная физика”

Направление 020800 –Экология и природопользование

Структура дисциплины

по видам

занятий
Всего часов
Семестр I
Семестр II
Семестр III

Сен
Окт
Ноя
Дек
Янв
Фев
Мар
Апр
Май
Июн
Сен
Окт
Ноя
Дек
Янв

1. Лекции
51
5
4
4
4



4
5
4
4



5
4
4
4



2. Практические занятия
51
5
4
4
4



4
5
4
4



5
4
4
4



3. Лабораторные занятия
17
4
6
4
4

































4. Консультации
















































5. Рецензирование к.р.
















































6. СРС
81
5
5
5
5
7
5
5
5
5
7
5
5
5
5
7

7. Зачет
















































8. Экзамен
















































9. Итого
200














































Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Кафедра «Общая и экспериментальная физика»


СОГЛАСОВАНО: УТВЕРЖДАЮ:


Зав. выпускающей кафедрой Декан химического

факультета

Авдин В.В. Авдин В.В.


______ ______________г. ______ ______________г.


РАБОЧАЯ ПРОГРАММА


дисциплины Физика, ЕН.Ф.03


направление подготовки 020800 – Экология и природопользование


факультет Химический


кафедра-разработчик Кафедра общей и экспериментальной физики


Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению подготовки

020800 – Экология и природопользование


Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры общей и экспериментальной физики №1 протокола от 31 августа 2010 года.


Зав. кафедрой разработчика Гуревич С.Ю., проф. д.т.н. / /

Ученый секретарь кафедры Шульгинов А.А., доц., к.ф.-м.н. / /

Разработчик программы Андрианов Б.А., доц., к.т.н. / /


Челябинск

2


010


1. Введение:

1.1.Требования к уровню освоения содержания дисциплины.

Курс “Общая физика “является составной частью фундаментальной физико-математической подготовки, необходимой для успешной работы инженера любого профиля. Дипломированный специалист в результате усвоения этой дисциплины должен знать основные понятия, законы и модели механики, электричества и магнетизма, колебаний и волн, квантовой механики, статистической физики и термодинамики, методы теоретического и экспериментального исследования физики. Уметь использовать и применять физические законы в прикладных задачах будущей специальности, достижения физики в практической деятельности. Овладеть методами физического исследования.

1.2. Требования к уровню подготовки для освоения дисциплины.

Предшествующий уровень образования абитуриента – среднее (полное) общее образование. Он должен иметь документ государственного образца о среднем (полном) общем образовании или среднем профессиональном образовании, или начальном профессиональном образовании, если в нем есть запись о получении предъявителем среднего (полного) общего образования, или высшем профессиональном образовании.

2. Цели и задачи преподавания и изучения дисциплины

Целью и задачами преподавания физики являются: изучение основных физических явлений и идей; овладение фундаментальными понятиями, законами и теориями современной и классической физики, а также методами физического исследования. Формирование научного мировоззрения и современного физического мышления. Овладение приемами и методами решения конкретных задач из различных областей физики. Ознакомление с современной научной аппаратурой, формирование навыков физического моделирования прикладных задач будущей специальности.


3. Объем дисциплины и виды учебной деятельности


Таблица 1 – Состав и объем дисциплины


Вид учебной работы
Всего часов
Распределение по семестрам
в часах

с е м е с т р

I
II
III

Общая трудоёмкость дисциплины
200
78
61
61

Аудиторные занятия
119
51
34
34

Лекции (Л)
51
17
17
17

Практические занятия (ПЗ)
51
17
17
17

Лабораторные работы (ЛР)
17
17






Самостоятельная работа (СРС)
81
27
27
27

Подготовка к практическим занятиям и выполнение домашних заданий



12
17
17

Подготовка к лабораторным занятиям и оформление отчетов



10






Работа с конспектом лекций



5
10
10

Вид итогового контроля




Экз.
Зач.
Экз.


4. Содержание дисциплины


4.1. Таблица 2 – Разделы дисциплины, виды и объем занятий


№

раздела

темы
Наименование разделов,

тем дисциплины
Объем в часах по видам

Всего
Л
ПЗ
С
ЛР
СРС

1
Физические основы механики


78


17


17





17


27

2
Колебания и волны

3
Молекулярная физика и термодинамика

4
Электричество и магнетизм
61
17
17






27

5
Оптика
61
17
17






27

6
Атомная физика

Итого



200
51
51



17
81


4.2. Содержание разделов и тем дисциплины
Таблица 3 – Содержание разделов дисциплины




№ лекции
Название раздела
Содержание раздела



4.2.1


4.2.2


4.2.3
Раздел 1. Физические основы механики
Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория, роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в становлении инженеров. Задачи курса физики

Тема 1. КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

Система отсчета. Радиус-вектор и координаты материальной точки. Уравнения движения. Траектория. Путь. Перемещение. Вектор скорости, его модуль и направление. Ускорение и его составляющие: тангенциальное и нормальное. Радиус кривизны траектории. Вычисление пройденного пути

Тема 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

Закон инерции и инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Сила как векторная характеристика взаимодействия тел. Масса. Принцип независимости действия сил. Третий закон Ньютона. Импульс. Выражение второго закона Ньютона через импульс. Импульс системы материальных точек. Внешние и внутренние силы. Сумма внутренних сил системы. Связь скорости изменения импульса системы с внешними силами. Закон сохранения импульса, условия его выполнения. Закон сохранения проекции импульса. Центр масс (центр инерции) механической системы и закон его движения.


4.2.4


4.2.5



Тема 3. РАБОТА. ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ
МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Элементарная и полная работа силы. Работа результирующей нескольких сил. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Кинетическая энергия материальной точки и механической системы как функция импульсов. Консервативные и неконсервативные силы. Силовые поля. Потенциальная энергия системы как функция координат. Связь потенциальной энергии материальной точки, находящейся во внешнем силовом поле, с действующей на нее силой. Закон сохранения механической энергии и условия его выполнения

4.2.6


4.2.7



Тема 4. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Угловое перемещение. Вектор угловой скорости, его модуль и направление. Угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными скоростями и ускорениями

Динамика вращательного движения. Момент силы относительно точки и оси. Момент импульса отдельной частицы относительно неподвижной точки и уравнение, описывающее скорость его изменения


Момент импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент инерции тела. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения.

Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, и при плоском движении. Работа внешних сил при вращении тела вокруг неподвижной оси

Закон сохранения момента импульса механической системы и условия его выполнения. Закон сохранения момента импульса тела, вращающегося вокруг неподвижной оси, и условия его выполнения

4.2.8


4.2.9


4.2.10
Раздел 2. Механические колебания и волны
Тема 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

Уравнение движения материальной точки, совершающей гармонические колебания. Амплитуда, фаза, начальная фаза, круговая частота, частота, период. Скорость и ускорение колеблющейся материальной точки. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Возвращающая сила. Общее выражение для частоты колебаний материальной точки под действием возвращающей силы. Пружинный, математический и физический маятники

Кинетическая, потенциальная и полная энергия гармонического колебательного движения материальной точки. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Амплитуда и начальная фаза результирующего колебания. Векторные диаграммы. Биения

Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Собственная частота и период колебаний. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Апериодический процесс

Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Графический метод определения амплитуды и начальной фазы вынужденных колебаний. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы. Резонанс. Резонансная частота и амплитуда







Продольные и поперечные механические волны. Волновая поверхность. Плоские синусоидальные волны. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Принцип суперпозиции волн и границы его применимости. Энергия волны

4.2.11


4.2.12


4.2.13


4.2.14


4.2.15


4.2.16
Раздел 3. Молекулярная физика

и термодинамика
Тема 6. ЭЛЕМЕНТЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ
И ТЕРМОДИНАМИКИ

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображение на термодинамических диаграммах. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Его сравнение с уравнением Менделеева – Клапейрона. Газовые смеси. Закон Дальтона. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы

Закон Максвелла для распределения молекул идеального газа по скоростям и энергиям. Опыт Штерна. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Идеальный газ во внешнем поле. Распределение Больцмана. Барометрическая формула

Внутренняя энергия термодинамической системы. Теплота и работа как формы обмена энергией. Первый закон термодинамики. Работа газа при изменении его объема. Графическое изображение термодинамических процессов и работы

Удельная теплоемкость вещества. Молярная теплоемкость идеального газа. Зависимость теплоемкости от вида процесса. Первый закон термодинамики, выраженный через теплоемкость. Изопроцессы идеального газа. Уравнение Майера. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона. Политропические процессы. Уравнение политропы

Обратимые и необратимые процессы. II начало термодинамики. Круговые процессы. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД. Энтропия. Энтропия идеального газа. Энтропия и вероятность. Статистическое толкование II начала термодинамики




4.2.17



Тема 7. ЭЛЕМЕНТЫ СПЕЦИАЛЬНОЙ ТЕОРИИ

ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ

Преобразования Галилея. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца. Пространственно-временной интервал и его инвариантность относительно преобразований Лоренца. Релятивистский закон сложения скоростей

4.2.18



Релятивистский импульс. Основной закон релятивистской динамики материальной точки. Релятивистское выражение для кинетической энергии. Взаимосвязь массы и энергии. Энергия связи системы. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы

4.2.19


4.2.20


4.2.21


4.2.22
Раздел 4. Электричество и магнетизм
Тема 8. ЭЛЕКТРОСТАТИКА

Два рода электрических зарядов. Дискретность электрических зарядов. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле. Вектор напряженности. Принцип суперпозиции. Графическое изображение поля. Линейная, объемная и поверхностная плотность заряда.

Вектор электрического смещения. Поток вектора электрического смещения. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Следствия из теоремы. Применение теоремы Гаусса для расчета полей с центральной, осевой и плоской симметрией

Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Циркуляция вектора напряженности. Математическое выражение свойства консервативности сил электростатического поля. Потенциал, разность потенциалов. Связь разности потенциалов и напряженности. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности. Расчет разности потенциалов полей с центральной, осевой и плоской симметрией

Проводники в собственном и внешнем электростатическом поле. Напряженность и потенциал на поверхности и внутри проводника, распределение зарядов в проводнике. Острия. Электростатическое экранирование. Электроемкость. Емкость уединенного проводника. Конденсаторы: плоский, цилиндрический и сферический

Энергия электростатического поля. Энергия уединенного заряженного проводника. Энергия плоского конденсатора. Объемная плотность энергии электростатического поля Расчет силы взаимного притяжения пластин плоского конденсатора при постоянстве заряда или напряжения на его пластинах

4.2.23


4.2.24



Диэлектрики в электростатическом поле.

Свободные и связанные заряды в диэлектриках. Способы их экспериментального обнаружения. Электрический диполь и момент силы, действующий на него в электрическом поле. Типы диэлектриков. Электронная, ионная и ориентационная поляризация. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость вещества. Связь вектора поляризации с поверхностной плотностью связанных зарядов. Напряженность электрического поля внутри диэлектрика. Связь между векторами поляризации, электрического смещения и напряженности электрического поля. Связь между диэлектрической проницаемостью и диэлектрической восприимчивостью

4.2.25



Тема 9. ПОСТОЯННЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Сила и плотность тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила, разность потенциалов, напряжение и связь между этими понятиями. Закон Ома для однородного, неоднородного участков цепи и для замкнутой цепи. Основы классической теории электропроводности металлов. Связь между плотностью тока, концентрацией и скоростью упорядоченного движения зарядов в проводнике. Вывод закона Ома в дифференциальной форме из электронных представлений. Достоинства и недостатки классической теории электропроводности

4.2.26


4.2.27



Тема 10. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ

Постоянное магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Графическое изображение магнитного поля. Закон Ампера. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля постоянных токов. Вектор напряженности магнитного поля. Магнитное поле прямолинейного проводника с током (ограниченного и бесконечно длинного). Сила взаимодействия двух прямолинейных бесконечных проводников с токами. Определение единицы силы тока в системе СИ

Магнитное поле на оси кругового тока. Магнитный момент. Момент сил, действующих на контур с током в однородном магнитном поле. Поведение контура в неоднородном магнитном поле. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного потока и ее следствие. Работа сил Ампера при перемещении в магнитном поле проводника, замкнутого контура и катушки с током

4.2.28


4.2.29



Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме. Закон полного тока в вакууме и его применение для расчета поля длинного соленоида и тороида

Действие магнитного поля на движущиеся заряды. Магнитная составляющая силы Лоренца, ее вычисление на основе классической теории электропроводности металлов. Относительный характер кулоновских и амперовых сил, электрического и магнитного полей. Движение частиц в магнитном поле. Практическое использование действия электрического и магнитного полей на движущиеся заряды.

4.2.30



Тема 11. ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ

Явление электромагнитной индукции. Опыты Фарадея. Правило Ленца. Закон электромагнитной индукции. Природа электромагнитной индукции (объяснение для двух важнейших случаев: 1 – контур движется в постоянном магнитном поле; 2 – контур покоится в изменяющемся магнитном поле). Явление самоиндукции. Индуктивность. ЭДС самоиндукции

Примеры проявления самоиндукции: токи при замыкании и размыкании цепи. Взаимная индукция. Взаимная индуктивность, ее знак. Энергия магнитного поля и ее объемная плотность

4.2.31



Тема 12. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ

Магнитное поле в веществе. Диа- и парамагнетики. Природа магнитных свойств вещества. Магнитные моменты атомов. Намагниченность. Магнитная восприимчивость. Ее связь с магнитной проницаемостью. Ферромагнетизм. Зависимость намагниченности, магнитной индукции и магнитной проницаемости ферромагнетиков от напряженности внешнего магнитного поля. Гистерезис. Остаточный магнетизм. Коэрцитивная сила. Магнитомягкие и магнитотвердые материалы, их техническое использование

4.2.32



Тема 13 ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ



Колебательный контур: уравнение колебаний для заряда на обкладках конденсатора и его анализ для различных случаев (свободные, вынужденные, затухающие колебания). Резонанс

4.2.33


4.2.34



Тема 14 . ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Свойства этих уравнений Электромагнитные волны. Свойства электромагнитных волн.


4.2.35


4.2.36


4.2.37


4.2.38
Раздел 5. Оптика
Тема 15. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Время и длина когерентности. Пространственная когерентность. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Использование этих понятий для формулировки условий получения интерференционных максимумов и минимумов. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников. Интерференция волн от большого числа источников

Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля на примере дифракции сферических волн на круглом отверстии. Дифракция плоских волн на одной щели и на дифракционной решетке.

Разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа – Брэгга. Понятие о голографии

Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризаторы. Закон Малюса. Поляризация света при отражении. Закон Брюстера. Окно Брюстера

Двойное лучепреломление. Одноосные кристаллы. Дихроизм. Поляризационная призма Николя. Прохождение поляризованного света через анизотропные среды. Интерференция поляризованных лучей. Искусственная оптическая анизотропия. Эффект Керра. Вращение плоскости поляризации. Эффект Фарадея


4.2.39


4.2.40



Тема 16. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ

Тепловое излучение и его характеристики: поток излучения, энергетическая светимость, спектральная плотность энергетической светимости, поглощательная способность тела. Закон Кирхгофа. Абсолютно черное тело. Закон Стефана – Больцмана. Распределение энергии в спектре абсолютно черного тела. Закон смещения Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка

Внешний фотоэффект и его законы. Ожидаемые закономерности фотоэффекта с позиций классической теории и их сравнение с экспериментом. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта и объяснение на его основе всех экспериментально установленных закономерностей данного явления.

4.2.41



Фотоны. Опыты Иоффе и Добронравова. Масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева. Расчет светового давления с позиций квантовой физики. Объяснение давления света классической теорией. Эффект Комптона и его теория. Диалектическое единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения



4.2.42
Раздел 6. Атомная и ядерная физика
Тема 17. ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ МЕХАНИКИ

Гипотеза де Бройля Формула де Бройля. Волновые свойства микрочастиц. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма свойств вещества: дифракция электронов и других микрочастиц. Электронография и нейтронография. Электронный микроскоп. Соотношение неопределенностей Гейзенберга как проявление корпускулярно-волнового дуализма свойств материи. Статистическое толкование волн де Бройля.

4.2.43



Основные идеи и представления квантовой механики. Главное, орбитальное и магнитное квантовые числа

Опыт Штерна и Герлаха. Спин электрона. Спиновое квантовое число. Принцип Паули и правила заполнения электронных орбит атомов элементов периодической системы Менделеева. Строение молекул и молекулярные спектры Комбинационное рассеяние света. Понятие о парамагнитном резонансе. Спонтанное и вынужденное излучение. Физические основы работы лазеров. Свойства лазерного излучения и его применение


4.2.44


4.2.45


Тема 19. АТОМНОЕ ЯДРО

Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое числа. Момент импульса ядра и его магнитный момент. Спин и магнитный момент нуклона. Состав ядра. Взаимодействие нуклонов. Свойства ядерных сил и их природа. Объяснение кажущегося нарушения закона сохранения энергии при обменном взаимодействии нуклонов на основе соотношения неопределенностей. Дефект массы и энергия связи ядра. Зависимость удельной энергии связи от массового числа

Закономерности и происхождение  - ,  - и  - излучения атомных ядер. Закон радиоактивного распада. Альфа-распад как пример проявления туннельного эффекта. Спектр энергии  - частиц. Три разновидности бета-распада: электронный и позитронный  - распад, электронный захват. Энергетический спектр  - электронов. Первоначальные трудности объяснения  - распада с позиций законов сохранения энергии и момента импульса и их преодоление. Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления ядра. Реакция синтеза атомных ядер. Понятие о ядерной энергетике.



5. Лабораторные работы

5.1. Таблица 4 – Состав и объём лабораторных работ




№ лаб. работы
№ раздела
Наименование и краткое содержание

лабораторной работы
Количество часов

1
1
Изучение закона сохранения импульса. Проверка закона сохранения импульса. Определение коэффициента восстановления механической энергии при упругом и неупругом ударах


2

2
1
Определение скорости пули с помощью крутильно-баллистического маятника. Закон сохранения момента импульса. Статистическая оценка случайной погрешности прямых измерений. Оценка погрешности косвенных измерений


2

3
1
Изучение закона динамики вращательного движения с помощью маятника Обербека. Проверка законов вращательного движения. Графическое представление результатов и их обработка

2

4
1
Определение моментов инерции тел. Проверка теоремы Штейнера. Графическое представление результатов и их обработка

2

5
2
Изучение затухающих колебаний. Изучение механических колебаний: собственных, затухающих

2

6
2
Изучение собственных колебаний струны. Изучение волнового процесса
2

7
3
Определение вязкости жидкости. Изучение явления вязкости жидкости. Определение коэффициента вязкости жидкости. Представление результатов в виде таблиц и графиков. Обработка результатов и сравнение их со справочными значениями

2

8
3
Определение показателя адиабаты. Изучение изопроцессов, протекающих в газе. Адиабатический процесс, условие его протекания. Определение постоянной адиабаты и сравнение ее с вычисленной на основе МКТ


2

9
3
Изучение процесса теплопроводности в газах. Определение коэффициента теплопроводности в воздухе и сравнение его с рассчитанным на основе молекулярно-кинетической теории


2

5.2. Контрольные вопросы по лабораторным работам


Контрольные вопросы по всем ЛР опубликованы в пособии [].


6. Практические занятия




6.1 Таблица 5 – Состав и объем практических занятий





№ занятия
№

раздела

Наименование и краткое

содержание практических

занятий
Характер занятий

и цель
Кол-во часов

1
1
Кинематика материальной точки
Освоить основные понятия и законы кинематики и применять при решении задач
2

2
1

Динамика материальной точки. Закон сохранения импульса
Освоить основные понятия и законы динамики и применять их при решении задач
2

3
1

Работа. Закон сохранения энергии.


Научиться применять закон при решении задач
2

4
1

Кинематика вращательного движения.

Контрольная работа № 1
Освоить основные понятия и применять их при решении задач
2

5
1

Динамика вращательного движения. Работа и энергия при вращательном движении
Освоить основные понятия и законы вращательного движения и применять их при решении задач
2

6
1

Закон сохранения момента импульса.


Научиться применять закон при решении задач
2

7
2

Гармонические колебания и волны.

Контрольная работа № 2.
Освоить основные понятия и законы и применять при решении задач
2

8
3

Молекулярная физика. Термодинамика (I начало)
Освоить основные понятия и законы и научиться применять их при решении задач
3

9
4

Напряженность электростатического поля. Теорема Остроградского–Гаусса
Освоить основные понятия и научиться применять теорему Гаусса
2

10
4

Потенциал электрического поля. Работа перемещения зарядов в поле
Освоить основные понятия и научиться применять при решении задач
2

11
4

Электроемкость. Конденсаторы.. Энергия электростатического поля.
Освоить основные понятия и научиться применять при решении задач
2

12
4

Вектор магнитной индукции. Закон Био–Савара–Лапласа. Контрольная работа № 3
Расчет индукции магнитного поля с помощью закона Б – С – Л
2

13
4

Циркуляция вектора магнитной индукции. Действие магнитного поля на движущийся заряд, проводник с током, контур с током


Освоить основные понятия и применять при решении задач
2

14
4

Магнитный поток. Теорема Остроградского–Гаусса. Работа в магнитном поле
Расчет магнитного потока и вычисление работы
2

15
4

Явление электромагнитной индукции и самоиндукции. Энергия магнитного поля. Контрольная работа № 4
Проверить усвоение основных понятий и законов и умение решения задач

2

16
4

Затухающие колебания. Электромагнитные колебания. Резонанс
Освоить основные законы и правила и применять при решении задач
3

17
5
Интерференция света
Оптическая разность хода. Условия усиления и ослабления. Задачи на интерференцию от двух источников, в тонких плёнках, кольца Ньютона
2

18
5
Дифракция света
Дифракция на круглом отверстии и на щели.. Дифракция Вульфа-Брэгга
2

19
5

Поляризация света. Контрольная работа №5
Поляризованный свет. Законы Малюса и Брюстера
2

20
5

Тепловое излучение
Характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина
2

21
5

Фотоэффект. Давление света
Особенности и формулы эффектов.
2

22


Эффект Комптона. Масса и импульс фотона. Контрольная работа №6
Задачи на указанные темы
2

23
6

Соотношение неопределенностей. Волновые свойства частиц
Формула де Бройля. Соотношение неопределённостей для координаты и импульса
2

24
6

Энергия связи. Закон радиоактивного распада. Ядерные реакции
Закон радиоактивного распада. Период полураспада, активность
3



6.2. Контрольные вопросы по практическим занятиям


Контрольная работа № 1


1. Радиус-вектор частицы изменяется в соответствии с формулой

( – орты осей).

Определите тангенциальное ускорение частицы для момента времени  = 1 с.

2. Камень брошен со скоростью 0 под углом  к горизонту. Вычислите радиус кривизны в верхней точке траектории.

3. Два тела с массами m1 > m2 падают с одинаковой высоты. Силы сопротивления постоянны и одинаковы для обоих тел. С помощью знаков «>, <, =» сравните времена их падения.

4. Снаряд, летящий горизонтально со скоростью , разрывается на три осколка равной массы, два из которых начинают двигаться в противоположные стороны ортогонально первоначальному направлению полета снаряда с равными по модулю начальными скоростями. Определите начальную скорость и направление движения третьего осколка.

5. Тело массой m начинает двигаться под действием силы

.

Найдите мощность Р(t), развиваемую этой силой в момент времени  = 2 с.


Контрольная работа № 2


1. Колесо вращается так, что зависимость угла его поворота от времени имеет вид  = 3 – 2t + t2. Определите, в каком направлении (по или против часовой стрелки) будет вращаться колесо в момент времени t = 0.

2. Обруч и диск одинаковой массы и радиуса вращаются с одинаковой угловой скоростью. На них подействовали одинаковые тормозящие моменты. Что остановится быстрее?

3. Мяч подлетает к стенке под углом  и упруго отскакивает от нее. Проверьте прямым вычислением, сохраняется ли момент импульса мяча до и после удара относительно точки, лежащей на перпендикуляре к стенке, проведенном через точку удара снаружи стенки.

4. Диск и обруч одинаковой массы и радиуса катятся без проскальзывания вверх по наклонной плоскости. Сравните максимальные значения высот, на которые могут подняться вверх диск и обруч, если скорости у основания наклонной плоскости одинаковы (больше, меньше, равны).

5. Маховик в виде диска массой 50 кг и радиусом 20 см был раскручен до частоты 480 об/мин и, сделав 200 оборотов, остановился под действием силы трения. Найдите тормозящий момент и работу сил торможения.


Контрольная работа № 3

1. К вертикальной бесконечно протяженной равномерно заряженной плоскости прикреплена нить с одноименно заряженным шариком. Как изменится угол отклонения нити при равновесии, если заряд и массу шарика удвоить?

2. Электрон в однородном электрическом поле получает ускорение 1012 м/с2. Найдите разность потенциалов, пройденную электроном за время 10–6 с своего движения. Начальная скорость электрона равна нулю.

3. Плоский конденсатор имеет 4 слоя диэлектриков: 1) 1 = 25, d1 = 5 мм;
2) 2 = 2, d2 = 2 мм; 3) 3 = 4, d3 = 8 мм; 4) 4 = 8, d4 = 8 мм. Конденсатор заряжен. Какой из слоев обладает наибольшей энергией электрического поля?




Контрольная работа № 4 1

1. По проводнику 1 течет ток I1 = 8 А, а по проводнику 2 – ток I2 = 2 А. Определите направление векторов магнитной индукции в точках на биссектрисах прямых углов в квадрантах I и II.


2. В условиях предыдущей задачи определите направление силы Ампера, действующей на проводник МК слева и справа от проводника РС.

3. Найдите модуль и направление вектора вращательного момента. Вектор магнитной индукции лежит в плоскости контура (квадрат со стороной 2 см), а его модуль равен В = 2 мТл; ток I = 3 А.


4. Определите работу, которую надо совершить, чтобы повернуть виток с током I, имеющий форму квадрата со стороной а, на угол 900 от положения равновесия в магнитном поле с индукцией В.

5. Вблизи длинного прямолинейного проводника с током I пролетел электрон перпендикулярно проводу. Определите направление магнитной силы, действующей на электрон.


Контрольная работа № 5

  1. Две одинаковые радиомачты, удалённые друг от друга на расстояние 400 м , работают синфазно на частоте 1,5 МГц. В каких направлениях (под какими углами) будут наблюдаться минимумы излучения?
  2. Выразите угловое расстояние между симметричными дифракционными минимумами порядка при дифракции Фраунгофера на одной щели шириной .
  3. Луч света, идущий в воде, отражается от грани алмаза, погруженного в воду. При каком угле падения отражённый луч максимально поляризован?