Темы лекций Кол-во аудиторных часов 1

Вид материала

Лекции

Содержание Библиографический список Лекция 17. Обзорная.

Подобный материал:

• Программа курса «Анализ риска аварий техногенных систем», 143.56kb.
• Темы лекций (с указанием количества аудиторных часов): I. Зарождение контактов в античный, 94.95kb.
• Лекций 15 часов Семинарские занятия 30 часов срс 90 часов Всего аудиторных 45 часов, 357.14kb.
• Лекций 15 часов Семинарские занятия 30 часов Всего аудиторных часов, 357.6kb.
• Учебная программа дисциплина рассчитана на объем 138 часов, из них 76 аудиторных. Примерное, 521.92kb.
• Лекций 32 часа, лабораторно-семинарских занятий 16 часов, всего аудиторных 48 часов,, 71.78kb.
• Лекций 15 Семинарские занятия 30 часов срс 90 часов всего аудиторных часов, 514.3kb.
• Название курса, 106.28kb.
• Курс: 5 Форма обучения: очная Семестр: 10 Количество часов 90 Количество аудиторных, 216.85kb.
• Тематический план изучения дисциплины Наименование темы Лекции (кол-во часов), 55.21kb.

ФИЗИКА

Общие сведения и краткие методические указания

Учебные занятия по курсу физики состоят из лекций, семинаров, контрольных работ, практических занятий в лабораториях и самостоятельной работы в читальном зале или дома. В конце семестра – экзамен.

На лекциях излагается основное содержание предмета. Курс физики тесно связан с другими дисциплинами, преподаваемыми в университете.

На семинарах студент усваивает методы и приобретает навыки решения конкретных физических задач, тем самым закрепляет знания по наиболее важным теоретическим вопросам курса. На семинарах, где учебным планом предусмотрены аудиторные письменные контрольные работы, проверяется степень усвояемости студентом учебного материала.

На практических занятиях в лабораториях студент знакомится с физическими приборами, методикой измерения физических величин и обработкой результатов измерений.

Для успешной работы над курсом физики студенту рекомендуется перед каждой лекцией просматривать по конспекту материал одной – двух предыдущих лекций. Кроме того, проработать по учебникам или учебным пособиям учебный материал плановой лекции. Дома внимательно прочитать сделанный конспект лекций, внести уточнений по учебникам и учебным пособиям. Тщательно выверить правильность формулировок, графиков, конечных формул.

При подготовке к семинару студент должен повторить по конспекту и учебным пособиям соответствующие разделы курса и решить задачи, указанные в настоящем плане. Объем заданий рассчитан в среднем на 2 часа самостоятельной работы перед каждым занятием.

Самостоятельная работа студентов состоит из:

1. Систематической проработки по конспектам лекций, учебникам или учебным пособиям теоретического материала (см. библиографический список к разделу «Лекции»);
   
2. Решение задач, рекомендованных учебным планом (см. раздел «Семинары»);
   
3. Подготовки к контрольным работам, которая заключается в разборе примеров решения задач, приведенных в рекомендованном задачнике и в методических указаниях к семинарским занятиям (см. библиографический список к семинарским занятиям);
   
4. Подготовки к выполнению лабораторных работ. Вся подготовительная выполняется в рабочей тетради (лабораторном журнале) и содержит:
   

а) краткий конспект теории изучаемого с выводом рабочих формул;

б) описание метода проводимого эксперимента;

в) схему лабораторной установки (отдельных ее узлов) и описание к ней;

г) последовательность действий при выполнении работ;

д) таблицу для занесения экспериментальных данных

е) формулы расчета погрешностей;

ж) миллиметровую бумагу для графиков и диаграмм.

Вместе с лабораторным журналом студент представляет заранее заготовленную форму отчета (образец отчета вывешен в лаборатории).

5. Оформление отчета и подготовка к защите выполненной работы.
   
6. Подготовка к допуску. Для получения допуска к лабораторной работе студент должен быть готовым ответить на вопросы по существу выполняемой лабораторной работы. Перечень вопросов приведен в пособии «Лабораторный практикум по физике», ч.I. Допуск фиксируется преподавателем в маршрутном листе.
   

Во время выполнения лабораторных работ студент производит измерения, заносит их в лабораторный журнал и производит необходимые вычисления. Результат измерений и вычислений предъявляется преподавателю. После записи преподавателя в маршрутном листе о выполнении работы студент приступает к оформлению отчета. Отчет вместе с лабораторным журналом представляется при защите лабораторной работы. На защите студент должен показать понимание теории, знание эксперимента, умение записывать и обрабатывать результаты измерений. Отметка о защите делается преподавателем в маршрутном листе. Подготовка к лабораторной работе рассчитана на 2 часа.

Итоговая (рейтинговая) оценка выставляется на последнем семинарском занятии по результатам выполненных контрольных работ, домашних заданий, по работе студента на семинаре и в лаборатории. К итоговому занятию студент предъявляет маршрутный лист, где сделаны отметки о выполнении лабораторного практикума студента. Вместе с маршрутным листом студент предъявляет тетрадь со всеми решенными задачами (дома и на семинарах). В случае успешной работы на семинарах (зачтены все контрольные точки) и сданных (защищенных) лабораторных работ, студент получает допуск к экзамену ( при условии, что общая сумма баллов по физике за семестр не менее 35).

Раздел курса заканчивается экзаменом по теоретическим вопросам и задачам.


Библиографический список


Основной

1. 
   Трофимова Т.И. Курс физики. М., Высшая школа, 2009
   
2. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике М. Физматлит 2007, с.640
   

Дополнительный

1. Макаров Е.Ф., Озеров Р.П.Физика для химико-технологических специальностей. М.,2002,с. 612.

2. Кузнецов В.М. Концепции мироздания в современной физике, Академкнига, 2006, с.144.

3. Егоров Б.В., Кузнецов В.М. Элементы статистической физики атомных и молекулярных систем, РХТУ им.Д.И. Менделеева, М., 2000, с. 52.


ЛЕКЦИИ


Лекция 1. Предмет физики. Роль курса физики в химико-технологическом вузе. Предмет кинематики. Система отсчета. Векторная и координатная формы описания движения материальной точки. Перемещение, скорость, ускорение. Кинематическое уравнение равноускоренного движения. Кинематика движения по криволинейной траектории. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения. Вращательное движение твердого тела. Кинематические характеристики вращательного движения (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение) и их связи с соответствующими линейными характеристиками. Частота вращения.

Лекция 2. Предмет динамики. Инерциальные системы отсчета. Первый закон Ньютона. Масса. Сила. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Понятие о фундаментальных силах. Силы в механике. Закон всемирного тяготения. Гравитационные силы. Силы упругости. Закон Гука. Силы трения. Эмпирические законы сухого и вязкого трения. Движение тела под действием переменной силы. Движение тела переменной массы. Уравнения Мещерского. Формула Циолковского.

Лекция 3. Работа постоянной и переменной силы. Мощность. Энергия. Консервативные силы. Центральные силы и их консервативный характер. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Связь силы с изменением потенциальной энергии. Закон сохранения энергии в природе. Закон сохранения механической энергии в поле консервативных сил. Понятие о внутренней энергии. Упругий и неупругий удары шаров.

Лекция 4. Вращательное движение твердого тела относительно неподвижной оси. Момент силы и момент импульса относительно оси. Основной закон динамики вращательного движения. Момент инерции материальной точки и твердого тела. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия тела, вращающегося относительно неподвижной оси. Закон сохранения момента импульса механической системы. Понятие о моменте силы и моменте импульса относительно точки. Жесткий ротатор как модель двухатомной молекулы. Приведенная масса. Приведенный момент инерции.

Лекция 5. Кинематика гармонических колебаний. Амплитуда, угловая частота и фаза гармонических колебаний. Скорость и ускорение при гармонических колебаниях. Векторная диаграмма. Сложение колебаний одного направления и одинаковой частоты. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Динамика гармонических колебаний. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Энергия гармонических колебаний. Примеры свободных колебательных систем: пружинный маятник, математический маятник, физический маятник. Двухатомная молекула как линейный гармонический осциллятор.

Лекция 6. Понятие о затухающих и вынужденных колебаниях. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний. Зависимость амплитуды колебаний от времени. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент затухания. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты изменения вынуждающей силы. Механический резонанс. Резонансная частота. Резонансная амплитуда.

Лекция 7. Волновое движение. Волны продольные и поперечные. Волновая поверхность. Фронт волны. Плоская и сферическая волна. Скорость распространения колебаний в среде. Уравнение плоской бегущей волны. Длина волны. Волновое число. Графическое изображение волны. Дифференциальное волновое уравнение. Понятие о фазовой и групповой скорости. Энергия, переносимая волной. Поток энергии. Плотность потока энергии. Принцип суперпозиции волн. Стоячая волна. Узлы и пучности стоячей волны.

Лекция 8. Предмет молекулярной физики. Статистический и термодинамический методы. Основные положения молекулярно-кинетической теории. Размеры и сечение столкновения молекул. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Их зависимости от давления температуры и размеров молекул. Число Ван-дер-Ваальса. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Идеальный газ в силовом поле. Распределение Больцмана и его общефизический смысл. Барометрическая формула. Случайные величины и их описание. Функция распределения. Связь функции распределения с вероятностью. Условия нормировки. Средние значения. Понятие о флуктуациях. Распределение Максвелла. Функция распределения молекул по абсолютным значениям скорости. Вероятнейшая, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул. Число ударов молекул о стенку. Распределение молекул по кинетическим энергиям их поступательного движения. Графики функций распределения молекул идеального газа по абсолютным значениям скоростей и кинетическим энергиям их поступательного движения.

Лекция 9. Термодинамический метод в физике. Параметры, характеризующие состояние макросистемы: объем, давление, температура, число молекул или количество вещества. Равновесные состояния. Нулевое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Количество теплоты. Работа, совершаемая термодинамической системой. Теплоемкость системы. Удельная и молярная теплоемкости. Число степеней свободы. Равномерное распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам в идеальных газах. Адиабатный процесс. Уравнение адиабаты. Связь показателя адиабаты с числом степеней свободы. Понятие о политропном процессе. Понятие о равновесных процессах. Обратимые и необратимые процессы. Циклы. Цикл Карно. Второе начало термодинамики. Понятие об энтропии и её статистическое толкование. Возрастание энтропии при необратимых процессах.

Лекция 10. Предмет физической кинетики. Явления переноса. Перенос энергии, импульса и массы на молекулярном уровне. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул идеального газа (вывод). Диффузия. Закон Фика. Коэффициент молекулярной диффузии. Теплопроводность. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности идеального газа. Внутреннее трение (вязкость). Закон Ньютона. Коэффициент динамической вязкости. Связь коэффициентов теплопроводности, вязкости и диффузии идеального газа и их зависимости от давления, температуры и размеров молекул. Особенности явлений переноса в ультраразреженных газах. Тепловое движение молекул в жидкости. Время оседлой жизни молекул. Диффузия в жидкости. Зависимость коэффициента диффузии от температуры. Вязкость жидкости. Зависимость коэффициента вязкости от температуры.

Лекция 11. Реальный газ. Понятие о ван-дер-ваальсовых силах. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазовая диаграмма жидкость-газ. Фазовые переходы. Насыщенный пар. Метастабильные состояния. Критическое состояние. Критические параметры. Общие свойства жидкостей и газов. Идеальная жидкость. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли.

Лекция 12. Предмет электростатики. Электрический заряд. Закон Кулона. Диэлектрическая проницаемость. Напряженность и потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции электрических полей. Связь потенциала с напряженностью. Электрические силовые линии и эквипотенциальные поверхности. Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Остроградского-Гаусса и применение её к расчету электрических полей ,обладающих симметрией.

Лекция 13. Работа сил электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности. Проводники в электростатическом поле. Электростатическая защита. Электроемкость уединенного проводника и конденсатора. Энергия заряженного конденсатора. Объемная плотность энергии электростатического поля. Энергия системы взаимодействующих электрических зарядов.

Лекция 14. Диполь. Потенциал и напряженность поля точечного диполя. Действие внешнего однородного электростатического поля на диполь (механический момент сил, действующих на диполь, и потенциальная энергия диполя). Действие неоднородного электростатического поля на диполь.

Лекция 15. Диэлектрики в электростатическом поле. Полярные и неполярные молекулы. Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в однородном диэлектрике (среднее макроскопическое поле). Поляризованность. Диэлектрическая восприимчивость и связь её с диэлектрической проницаемостью диэлектрика. Деформационная (электронная, атомная) и ориентационная механизмы поляризации. Понятие о локальном электрическом поле. Поляризуемость молекулы. Формулы Клаузиуса-Мосотти, Дебая-Ланжевена и Лоренц-Лоренца.

Лекция 16. Постоянный электрический ток. Условия существования тока. Сила и плотность тока. Связь плотности тока с зарядом, концентрацией носителей заряда и средней скоростью их направленного движения. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах. Электродвижущая сила источника тока.

Лекция 17. Обзорная.


СЕМИНАРЫ


Семинар 1. Некоторые сведения о системе единиц. Порядок решения физических задач. Кинематика. Векторная и координатная формы описания движения материальной точки. Кинематические уравнения движения. Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Кинематические характеристики вращательного движения.


На сем. 1. Решение задач (ауд.): § 1 (20,23,27,47,54).


Семинар 2. Динамика. Второй закон Ньютона. Движение тела под действием переменной силы. Движение тела переменной массы. Закон сохранения импульса. Неупругое и упругое столкновение шаров..

К сем. 2. Решения задач (дома): § 1 (27,43,56); § 2 (3,12,27,81,82).

На сем 2. Решение задач (ауд): § 2 (13,29,36).


Семинар 3. Закон всемирного тяготения. Закон Гука. Силы трения.

К сем. 3. Решение задач (дома): § 2 (6,9); § 4 (5).

На сем 3. Решение задач (ауд): § 4 (10,47).


Аудиторная контрольная работа №1 по темам семинаров 1 и 2.


Семинар 4. Работа постоянной и переменной силы. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии в механике.

К сем.4. Решение задач (дома): § 2 (58,62,63,64,72,76,84,85)

На сем.4. Решение задач (ауд.): § 2 (78,79,80).


Семинар 5. Динамика вращательного движения. Основной закон динамики вращательного движения. Момент инерции. Теорема Штейнера. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.

К сем.5. Решение задач (дома): § 3 (2,8,12,21,23,29,31,45)

На сем 5. Решение задач (ауд): § 3 (13,33,47).


Семинар 6. Кинематика гармонических колебаний.

К сем 6. Решение задач (дома): § 6 (15,18,25)

На сем.6. Решение задач (ауд): § 6 (17,22).


Аудиторная контрольная работа №2 по темам семинаров 4 и 5.


Семинар 7. Динамика гармонических колебаний. Физический маятник. Затухающие и вынужденные колебания.

К сем.7. Решение задач (дома): § 6 (33,36,37,43,44,50,56,66).

На сем.7. Решение задач (ауд.): § 6 (48,49,68).


Семинар 8. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для идеального газа. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Распределения Максвелла.

К сем.8. Решение задач (дома): § 8 (31), § 9 (17), § 10 (5,6,9,17,20,42).

На сем. 8. Решение задач (ауд.): § 8 (39), § 10 (16).


Семинар 9. Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам. Теплоемкость идеального газа. Адиабатный процесс.

К сем. 9. Решение задач (дома): § 11 (29,32,39).

На сем. 9. Решение задач (ауд.): § 11 (45,47).


Аудиторная контрольная работа №3 по темам семинаров 8 и 9.


Семинар 10. Второе начало термодинамики . Цикл Карно. Энтропия.

К сем. 10. Решение задач (дома): § 11 (53,54,56,60,61,69,70,71).

На сем. 10. Решение задач (ауд.): § 11 (59,64,72).


Семинар 11. Явление переноса. Диффузия. Теплопроводность, вязкость.

К сем. 11. Решение задач (дома): § 10 (49,52,62,66,68,69,70,71).

На сем. 11. Решение задач (ауд.): § 10 (51,56,57).


Семинар 12. Реальный газ. Уравнение Ван-дер-Ваальса . Критическое состояние вещества. Идеальная жидкость. Уравнение неразрывности. Закон Бернулли. Формула Торичелли.

К сем. 12. Решение задач (дома): § 12 (1, 2, 45).

На сем. 11. Решение задач (ауд.): § 12 (12,52).


Аудиторная контрольная работа №4 по темам семинаров 10 и 11.


Семинар 13. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Принцип суперпозиции электростатических полей. Связь потенциала с напряженностью. Теорема Остроградского-Гаусса и применение ее к расчету электрических полей, обладающих симметрией.

К сем. 13. Решение задач (дома): § 13 (2, 5, 14); § 14 (7, 59*); § 15 (14,24,28).

На сем. 13. Решение задач (ауд.): § 14 (67*, 68*, 69*).


Семинар 14. Работа сил электростатического поля. Энергия системы взаимодействующих электрических зарядов. Движение заряженных частиц в электростатических полях. Поле точечного диполя. Диполь в однородном электрическом поле (механический момент сил, действующих на диполь и потенциальная энергия диполя).

К сем. 14. Решение задач (дома): § 15 (45, 47, 50, 51, 60); § 16 (13, 16).

На сем. 14. Решение задач (ауд.): § 15 (61, 62).


Семинар 15. Диполь в неоднородном электростатическом поле.

К сем. 15. Решение задач (дома): § 16 (17).

На сем. 15. Решение задач (ауд.): § 16 (19).


Аудиторная контрольная работа №5 по темам семинаров 13 и 14.


Семинар 16. Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Поляризованность молекул. Формулы Клаузиуса-Мосотти и Лоренц-Лоренца.

К сем. 16. Решение задач (дома): § 16 (20, 31, 32, 40, 43, 44, 48).

На сем. 16. Решение задач (ауд.): § 16 (49,51).


Семинар 17. Итоговый.

К последнему (итоговому) семинару студент должен представить преподавателю, ведущему семинарские занятия, маршрутный лист с оценкой (в баллах) за проделанные лабораторные работы и тетради с контрольными работами и со всеми решенными домашними задачами в соответствии с учебным планом. Решение задач должно быть аккуратно записано и содержать:

1. Рисунок (чертеж, график, схему), поясняющие физическое содержание задачи;
   
2. Решение задачи в общем виде (т.е. в буквенном выражении);
   
3. Проверку единиц измерения в полученном выражении;
   
4. Перевод в единицы СИ величин, заданных в условии задачи;
   
5. Расчетную формулу с подставленными числовыми значениями физических величин, промежуточными вычислениями (детали вычислений) и числовой ответ, содержащий, как правило, три значащие цифры с указанием единиц измерения. Ответ должен быть записан как в стандартной форме, так и с использованием (если это возможно) кратных и дольных приставок.
   

На итогом семинаре преподаватель, ведущий семинарские занятия, проставляет в ведомость суммарный рейтинговый балл за работу в семестре (домашние задания, работа на семинаре, контрольные работы, лабораторные работы).