Методические указания

Вопросы

Кинематика вращательного движения. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между линейными и угловыми кинематическими характеристиками.
Основные задачи динамики. Первый закон Ньютона и понятие инерциальной системы отсчета. Масса. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона.
Виды сил в механике: силы упругости, силы трения, сила тяготения, сила тяжести. Вес тела.
Работа как количественная мера превращения энергии. Работа постоянной и переменной силы. Выражение работы через криволинейный интеграл. Мощность. Единицы измерения.
Момент силы. Плечо силы.
Кинетическая энергия при вращательном движении тела и произвольном движении.
Работа силы при вращении. Основной закон динамики вращательного движения.
Аналогия законов поступательного и вращательного движения.
Вязкая жидкость. Вязкость. Закон Ньютона для вязкой жидкости. Зависимость коэффициента вязкости от температуры у жидкостей и газов.
Статистический и термодинамический методы исследования. Макроскопические параметры.
Экспериментальные газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона.
Первое начало термодинамики. Теплоемкость вещества, удельная и малярная теплоемкости. Уравнение Майера.
Применение первого начала термодинамики к изопроцессам.
Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс (цикл). Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его КПД для идеального газа.
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Средняя кинетическая энергия молекул.
Электрические свойства тел. Элементарный заряд. Закон сохранения электрического заряда.
Диэлектрики в электрическом поле, дипольный момент. Поляризованность, диэлектрическая проницаемость веществ, ее физический смысл.
Электрический ток. Сила тока. Плотность тока. Подвижность зарядов. Закон Ома в дифференциальной форме.
Закон Ома для участка цепи. Сопротивление участка цепи. Последовательное и параллельное соединение проводников.
Источники тока. ЭДС источника. Закон Ома для замкнутой цепи.
Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца.
Магнитное поле и его основные характеристики (индукция магнитного поля и напряженность). Единицы их измерения. Силовые линии магнитного поля.
Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Причины возникновения ЭДС индукции в движущихся и неподвижных проводниках.
Поток магнитной индукции, способы изменения магнитного потока. Единица измерения магнитного потока.
Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Соленоида.
Гармонические колебания. Амплитуда, период и частота колебаний. Уравнение колебаний.
Закон отражения и преломления света. Абсолютный и относительный показатель преломления вещества.
Линза и ее характеристики (фокус, оптическая сила, увеличение).
Дифракция световых волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция рентгеновских лучей на кристаллах.
Тепловое равновесное излучение. Абсолютно черное тело. Закон Кирхгофа.
Фотоэлектрический эффект. Основные законы фотоэффекта.
Корпускулярные свойства излучения. Фотоны. Энергия, импульс, масса фотона. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Доноры и акцепторы. Примесная проводимость. Явления на границе полупроводника с металлом. Контакт двух полупроводников различных типов (р-п переходы). Полупроводниковые диоды.
Сущность явления радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Период полураспада.
Типы радиоактивного распада. Основные характеристики α-распада. Спектр β-частиц. Нейтрино. Γ-излучение.
Понятие о ядерных реакциях. Законы сохранения в ядерных реакциях.

ЗАДАЧИ
КИНЕМАТИКА

Методические указания

и особенности решения задач
При решении задач на эту тему рекомендуется:

– выбрать систему отсчета (тело отсчета, систему координат и начало отсчета времени). При выборе направлений координатных осей следует учитывать направление векторов перемещений, скоростей и ускорений;

– изобразить траекторию движения частицы (материальной точки) в выбранной системе отсчета) показать на рисунке направления векторов перемещений, скоростей и ускорений;

– записать закон движения и вытекающие из него уравнения в векторной форме а затем записать эти уравнения в проекциях на оси координат и получить систему уравнений в скалярной форме. В случае необходимости, дополнить полученную систему уравнений соотношениями, вытекающими из условия задачи.

– решить систему уравнений и определить искомые величины;

– при графическом решении задачи использовать графики зависимости координат или скорости (перемещения или пути) от времени, определить на основании этих графиков неизвестные величины. Следует помнить, что графические зависимости кинематических величин могут оказаться очень полезными как при анализе условия задачи, так и при проверке результатов ее решения.

^ Задачи для самостоятельного решения
1.1. Тело движется в положительном направлении оси Х со скоростью 3 м/с. В начальный момент времени х -координата тела равна 5 м. Определить х -координату тела спустя 4 с после начала отсчета времени.

Ответ: 17.
1.2. При движении вдоль оси Х координата тела меняется по закону х =(2+3t) м, где t – время в секундах. Какой путь проходит тело за 3 с движения?

Ответ: 9.
1.3. Двеавтомашины движутся по дороге с постоянными скоростями 10 м/с и 15 м/с. Начальное расстояние между машинами равно 1 км. За сколько секунд вторая машина догонит первую?

Ответ: 200.
1.4. Одну треть времени автомобиль двигался со скоростью 60 км/ч, вторую треть – со скоростью 30 км/ч, а остальное время стоял. Определить в км/ч среднюю скорость автомобиля.

Ответ: 30.
1.5. Автомобиль проходит по проселочной дороге 150 км за 4 часа, а оставшиеся 100 км по шоссе – за 1 час. Определить в км/ч среднюю скорость автомобиля.

Ответ: 50.
1.6. Половину пути тело движется со скоростью 1 м/с, а оставшийся путь – со скоростью 3 м/с. Определить среднюю скорость тела.

Ответ: 1,5.
^ ЗАКОНЫ СОХРАНЕНИЯ В МЕХАНИКЕ
Методические указания

и особенности решения задач
При решении задач на закон сохранения импульса рекомендуется:

– сделать рисунок, указать на нем все силы действующие на тела, входящие в рассматриваемую систему, изобразить на нем импульсы скорости для всех тел системы до и после взаимодействия, выбрать систему отсчета, определить направления координат осей;

– если система тел, рассматриваемая в задаче замкнутая или взаимодействие тел системы происходит очень быстро (взрыв, удар, выстрел), то использовать закон сохранения импульса: () _{до взаим.}= ()_{после взаим.}, и закон изменения импульса , если система тел незамкнутая;

– записать векторные уравнения в проекциях на оси координат и получить систему уравнений в скалярной форме. При этом необходимо следить, чтобы импульсы всех тел были выражены в одной системе отсчета;

– в случае необходимости использовать кинематические и динамические уравнения, решить полученную систему уравнений и определить искомые величины.
При решении задач на закон сохранения энергии рекомендуется:

– сделать рисунок, выбрать уровень отсчета потенциальной энергии, изобразить на рисунке все силы, действующие на тела системы, а также скорости (импульсы) тел и их расположение в начальной и конечном состояниях, выбрать систему отсчета, определить направление координатных осей;

– если система тел замкнута или в ней действуют только потенциальные силы, то использовать закон сохранения механической энергии: Е _{нач.сост.}= Е _{конеч.сост.}, где Е=Т+U – сумма кинетической Т и потенциальной U энергий системы;

– если при переходе системы из начального состояния и конечное на тело действовали внешние силы, а между телами системы есть силы трения, то использовать закон изменения механической энергии системы: DЕ=А+А_тр, где DЕ – изменение механической энергии системы, А – работа внешних сил, А_тр – работа сил трения;

– при необходимости дополнить полученные уравнения кинематическими или динамическими соотношениями, решить эти уравнения и определить искомые величины.
^ Задачи для самостоятельного решения
1.1. Какую работу совершает постоянная сила по перемещению на 5 м тела массой 3 кг по гладкой горизонтальной поверхности, если модуль ускорения тела равен 2 м/с²?
Ответ: 30.
1.2. Тело движется по горизонтальной поверхности под действием постоянной силы 5 Н, совпадающей по направлению с направлением перемещения. Определить среднюю мощность этой силы, если за время 2 с тело проходит путь 5 м.
Ответ: 12,5.
1.3. Тело массой 2 кг скатывается с наклонной плоскости с углом при основании 30⁰. Определить мощность силы тяжести в момент, когда модуль скорости тела равен 3 м/с.
Ответ: 30.
1.4. Тело движется по горизонтальной поверхности под действием горизонтальной силы в 15 Н. определить работу этой силы при перемещении тела на 3 м в направлении действия силы.
Ответ: 45.
1.5. Лежащий на ленте транспортера кирпич массой 2 кг поднимается на высоту 1 м без ускорения. Определить работу силы трения, действующей на кирпич со стороны ленты.
Ответ: 20.