Темы лекции по курсу общей физики для специальности Технология машиностроения

Содержание

Ведение

1. Общая структура и задачи курса физики.
   

Кинематика и динамика материальной точки

1. Перемещение, скорость, ускорение при равномерном прямолинейном движении.
   
2. Криволинейное движение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Угловая скорость и угловое ускорение, и их связь с линейными характеристиками движения.
   
3. Основная задача динамики. Понятие ИСО. Взаимодействие материальных тел. Законы Ньютона.
   
4. Силы в классической механике. Свойства сил тяжести, упругости, трения. Закон всемирного тяготения.
   

Законы сохранения импульса и энергии в механике

1. Понятие замкнутой системы. Импульс материальной точки, системы материальных точек.
   
2. Закон сохранения импульса.
   
3. Работа, мощность, КПД.
   
4. Кинетическая и потенциальная энергии.
   
5. Консервативные и неконсервативные силы. Закон сохранения энергии.
   

Механика твердого тела

1. Момент силы. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.
   
2. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент инерции. Теорема Штейнера.
   
3. Кинетическая энергия твердого тела, совершающего вращательное и поступательное движения.
   
4. Сопоставление основных величин и формул, определяющих поступательное и вращательное движения тел.
   

Механика жидкостей

1. Давление в жидкости и газе. Закон Архимеда.
   
2. Описание движения в жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли и следствия из него.
   
3. Вязкость. Методы определения вязкости.
   
4. Ламинарное и турбулентное течения жидкости. Число Рейнольдса.
   

Механические колебания и волны

1. Механические, гармонические колебания и их характеристики.
   
2. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники.
   
3. Волны. Уравнение волны. Бегущие и стоячие волны.
   
4. Землетрясения: причины, последствия прогноз.
   

Специальная теория относительности

1. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея.
   
2. Постулаты СТО. Преобразования Лоренца для координат и времени и их следствия.
   
3. Релятивистский импульс. Полная энергия и энергия покоя частицы.
   
4. Основной закон релятивистской динамики материальной точки.
   
5. Релятивистский импульс. Полная энергия и энергия покоя частицы.
   

Молекулярно – кинетическая теория идеальных газов

1. Предмет и методы молекулярной физики. Статистический и термодинамический подходы. Основные положения МКТ строения вещества.
   
2. Основное уравнение МКТ идеальных газов.
   
3. Газ в равновесном состоянии. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям.
   
4. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
   
5. Явления переноса в неравновесных системах. Диффузия. Теплопроводность. Вязкость.
   

Элементы термодинамики

1. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Работа. Количество теплоты.
   
2. Теплоемкость. Уравнение Майера.
   
3. Число степеней свободы молекулы. Закон Больцмана о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекулы.
   
4. Адиабатический процесс. Показатель адиабаты.
   
5. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия.
   
6. 2 и 3 начала термодинамики.
   
7. Тепловые двигатели. Цикл Карно. КПД тепловой машины.
   

Реальные газы, жидкость, твердые тела

1. Силы и энергия межмолекулярного взаимодействия.
   
2. Уравнение Ван-дер-Вальса. Изотермы Ван-дер-Вальса.
   
3. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение. Явления на границе жидкость и твердое тело.
   
4. Кристаллы. Типы кристаллических твердых тел.
   
5. Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.
   

Электростатика

1. Предмет классической электродинамики. Электрический заряд и его дискретность. Идея близкодействия. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Электростатическое поле.
   
2. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.
   
3. Основное уравнение электростатики в вакууме. Поток и циркуляция электростатического поля
   
4. Потенциал электростатического поля и его связь с напряженностью. Эквипотенциальные поверхности.
   

5. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Напряженность поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Теорема Гаусса для электрического поля в диэлектрике.
   
6. Условия на границе раздела двух электрических сред.
   
7. Проводники в электрическом поле. Поверхностные заряды. Электростатическое поле в полости идеального проводника. Электростатический генератор.
   
8. Электрическая емкость уединенного проводника. Конденсаторы.
   
9. Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля.
   

Постоянный электрический ток

1. Электрический ток, сила и плотность тока.
   
2. Сторонние силы. ЭДС и напряжение. Источники ЭДС.
   
3. Законы Ома и Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной формах.
   
4. Закон Ома для неоднородного участка цепи.
   
5. Разветвленные цепи. Правила Кирхгофа.
   

Электропроводность в различных средах

1. Элементарная классическая теория электропроводности металлов.
   
2. Проводимость в электролитах. Закон Фарадея для электролиза.
   
3. Полупроводники. Собственная и примесная проводимость п/п.
   
4. Токи в газах. Ионизация газов. Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряды. Понятие о плазме.
   

Магнитное поле

1. Магнитное поле тока. Основные характеристики магнитного поля (магнитная индукция, магнитный момент, напряженность магнитного поля, магнитная проницаемость).
   
2. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитного поля.
   
3. Взаимодействие параллельных токов. Закон Ампера.
   
4. Магнитное поле движущегося заряда. Действие магнитного поля на движущийся заряд. Сила Лоренца.
   
5. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
   

6. Теорема о циркуляции вектора магнитной индукции.
   
7. Поток вектора магнитной индукции через замкнутую поверхность.
   
8. Магнитные поля соленоида и тороида.
   
9. Радиационный пояс Земли (магнитное поле Земли, ее значение).
   
10. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле.
    

Электромагнитная индукция

1. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Правило Ленца.
   
2. Вращение рамки в магнитном поле.
   
3. Индуктивность. Самоиндукция. Взаимоиндукция. Трансформатор.
   

Электромагнитные колебания, переменный ток

1. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля.
   
2. Колебательный контур. Свободные гармонические колебания в контуре. Формула Томсона.
   
3. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Явление электромагнитного резонанса.
   
4. Переменный ток. Закон Ома с активным сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Реактивное сопротивление.
   
5. Генераторы переменного тока.
   

Электромагнитные волны

1. Электромагнитные волны и их свойства. Скорость распространения электромагнитных волн.
   
2. Энергетические характеристики электромагнитных волн. Вектор Пойтинга.
   
3. Принцип относительности в электродинамике.
   
4. Шкала электромагнитных волн.
   

Элементы геометрической оптики

1. Развитие взглядов на природу света. Скорость света.
   
2. Основные фотометрические величины и их единицы.
   
3. Законы геометрической оптики.
   

Интерференция света

1. Когерентность и монохроматичность световых волн.
   
2. Интерференция света. Условия интерференционных максимумов и минимумов.
   
3. Интерференция света в тонких линзах. Полосы равного наклона и равной толщины.
   

Дифракция света

1. Принцип Гюгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля от простейших преград.
   
2. Дифракция Фраунгофера. Дифракция на щели. Дифракционная решетка.
   
3. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллической решетке. Формула Вульфа-Брегга.
   

Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

1. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная теории дисперсии.
   
2. Поглощение света. Закон Бугера.
   
3. Излучение Вавилова-Черенкова.
   
4. Метод спектральной отражательной способности почв – диагностика эродированных и загрязненных нефтью почв.
   

Поляризация света

1. Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса.
   
2. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков. Закон Брюстера.
   
3. Поляризация света при двойном лучепреломлении. Поляризационные призмы.
   

Тепловое излучение

1. Тепловое излучение и его характеристики.
   
2. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и смещение Вина.
   
3. Формулы Релея-Джинса и Планка.
   

Квантовая природа излучения

1. Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта.
   
2. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Применение фотоэффекта.
   
3. Масса и импульс фотона. Давление света. Опыты Лебедева.
   
4. Эффект Комптона.
   
5. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения.
   

Строение атома

1. Опыты Резерфорда по рассеянию альфа частиц.
   
2. Закономерности в атомных спектрах. Планетарная модель атома.
   
3. Элементарная боровская теория водородного атома.
   

Элементы квантовой механики

1. Гипотеза де-Бройля. Волновые свойства вещества. Соотношение неопределенностей. Уравнение Шредингера.
   
2. Атомы водорода и щелочных металлов. Спин электрона. Квантовые числа. Принцип Паули.
   
3. Рентгеновское излучение. Закон Мозли.
   

4. Природа химической связи в молекулах.
   
5. Спонтанное и вынужденное излучения. Лазеры.
   
6. Понятие о зонной теории твердых тел.
   

Физика атомного ядра

Физика элементарных частиц

1. Методы наблюдения и регистрации элементарных частиц. Космическое излучение.
   
2. Типы взаимодействия элементарных частиц. Кварки.
   
3. Частицы и античастицы.
   

Наука и будущее человечества

1. Научно-технический прогресс.
   
2. Виды и запасы энергетических ресурсов на Земле.
   
3. Единая физическая картина мира.