Правила оформления контрольной работы. Методические указания и

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ ПО ФИЗИКЕ

Для студентов заочной формы обучения

 

 

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Целью преподавания курса общей физики является формирование у будущих инженеров современного физического мировоззрения, на котором базируются инженерно-технические специальности, ознакомление студентов с фундаментальными физическими законами и явлениями, лежащими в основе со-временных технологий, развитие навыков самостоятельной работы.

Курс физики состоит из лекций, практических и лабораторных занятий и самостоятельной работы студентов. Самостоятельная работа студентов, являясь одним из важнейших моментов освоения курса, включает в себя изучение раз-делов физики с использованием основной и дополнительной литературы.

В изучении курса физики решение задач имеет исключительно большое значение. Решение и анализ задач позволяют понять и запомнить основные за-коны и формулы физики, развивают навык в использовании общих законов ма-териального мира для решения конкретных вопросов, имеющих практическое значение. Умение решать задачи является лучшим критерием оценки глубины изучения программного материала и его усвоения.

Цель настоящего методического пособия – оказать помощь студентам за-очной формы обучения инженерно-технических специальностей в изучении курса физики. В нем учтены особенности учебных планов инженерно-технических специальностей.

 

 

 

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

Выписка из базовой рабочей программы курса физики

Семестр

Раздел «Физическая картина мира. Физические основы механики».

 

Аннотация. Экспериментальная и теоретическая физика. Физические величины, их измерение и оценка погрешностей. Системы единиц физических величин.

Кинематика. Основные кинематические характеристики криволинейного движения: скорость и ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорение. Кинематика вращательного движения: угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейной скоростью и ускорением. Пространство и время в механике Ньютона. Системы координат и их преобразования.

Динамика. Инерциальные системы отсчета и первый закон Ньютона. Второй закон Ньютона. Масса, импульс, сила. Уравнение движения материальной точки. Третий закон Ньютона и закон сохранения импульса. Закон всемирного тяготения. Силы сопротивления. Интегрирование уравнений движения, роль начальных условий. Центр масс механической системы, закон движения центра масс.

Момент импульса. Момент импульса материальной точки и момент механической системы. Момент силы. Закон сохранения момента механической системы.

Энергия. Сила, работа и потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Работа и кинетическая энергия. Закон сохранения полной механической энергии в поле потенциальных сил. Связь между силой и потенциальной энергией. Градиент скалярной функции. Столкновения тел. Неупругое и абсолютно упругое столкновение.

Элементы механики сплошных сред. Общие свойства жидкостей и газов. Стационарное течение идеальной жидкости. Уравнение Бернулли. Упругие напряжения и деформации в твердом теле. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Кинематическое описание движения жидкости. Векторные поля. Поток и циркуляция векторного поля. Уравнения движения и равновесия жидкости. Энергия упругих деформаций твердого тела. Вязкая жидкость. Силы внутреннего трения. Стационарное течение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное движение. Число Рейнольдса. Лобовое сопротивление при обтекании тел.

Релятивистская механика. Принцип относительности и преобразования Галилея. Экспериментальные обоснования специальной теории относительности (СТО). Постулаты СТО. Взаимосвязь массы и энергии. СТО и ядерная энергетика.

 

 

Раздел «Квантовая физика (включая физику атома и элементы физики твердого тела)».

 

Аннотация. Квантовые свойства электромагнитного излучения. Тепловое излучение и люминесценция. Спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана и закон смещения Вина. Абсолютно черное тело. Формула Релея-Джинса и «ультрафиолетовая катастрофа». Гипотеза квантов. Формула Планка. Квантовое объяснение законов теплового излучения.

Элементы физики твердого тела. Движение электронов в периодическом поле кристалла. Структура зон в металлах, полупроводниках и диэлектриках. Проводимость металлов.

 

Раздел «Основы молекулярной физики и термодинамики (в том числе элементы статистической физики)».

 

Аннотация. Феноменологическая термодинамика. Термодинамическое равновесие и температура. Нулевое начало термодинамики. Эмпирическая температурная шкала. Квазистатические процессы. Уравнение состояния в термодинамике. Обратимые и необратимые процессы. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Уравнение Майера. Изохорический, изобарический, изотермический, адиабатический процессы в идеальных газах. Преобразование теплоты в механическую работу. Цикл Карно и его коэффициент полезного действия.

Энтропия. Связь теплоемкости идеального газа с числом степеней свободы молекул. Политропический процесс и его частные случаи. Термодинамические потенциалы и условия равновесия. Фазовые превращения. Уравнение Клапейрона-Клаузиуса. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическая изотерма. Эффект Джоуля-Томсона. Классическая теория теплоемкости твердых тел. Закон Дюлонга и Пти.

Химический потенциал. Условия химического равновесия. Диаграммы состояний. Фазы и условия равновесия фаз. Термодинамика поверхности раздела двух фаз. Поверхностные энергия и натяжение. Капиллярные явления. Термодинамика необратимых процессов.

Молекулярно-кинетическая теория. Давление газа с точки зрения МКТ. Связь теплоемкости с числом степеней свободы молекул газа. Распределение Максвелла молекул идеального газа. Экспериментальное обоснование распределения Максвелла. Распределение Больцмана и барометрическая формула. Вывод распределений Максвелла и Больцмана из условия равновесного характера движения молекул. Наиболее вероятная, средняя и среднеквадратичная скорости. Определение числа Авогадро методом Перрена.

Статистическая физика. Макро- и микросостояния. Статистический вес и вероятность макросостояния.

Элементы физической кинетики. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Броуновское движение. Число столкновений и длина свободного пробега молекул идеального газа. Эмпирические уравнения переноса: Фика, Фурье и Ньютона. Релаксация к состоянию равновесия. Связь диффузии с броуновским движением. Чувствительность измерительных приборов. Шумы. Принцип Онзагера.

 

 

Семестр

 

Раздел «Основы электричества и магнетизма».

 

Аннотация. Электростатика. Закон Кулона. Напряженность и потенциал электростатического поля. Теорема Гаусса в интегральной форме и ее применение для расчета электрических полей.

Проводники в электрическом поле. Равновесие зарядов в проводнике. Основная задача электростатики проводников. Эквипотенциальные поверхности и силовые линии электростатического поля между проводниками. Электростатическая защита. Емкость проводников и конденсаторов. Энергия заряженного конденсатора. Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия системы заряженных проводников. Объемная плотность энергии электростатического поля. Диэлектрики в электрическом поле.

Постоянный электрический ток. Сила и плотность тока. Уравнение непрерывности для плотности тока. Закон Ома в интегральной и дифференциальной формах. Закон Джоуля-Ленца. Закон Видемана-Франца. Электродвижущая сила источника тока. Правила Кирхгофа. Классическая теория электропроводности металлов (теория Друде-Лоренца), условия ее применимости и противоречия с экспериментальными результатами. Максвелловская релаксация неоднородности заряда в проводнике.

Электрический ток в газах и жидкостях. Магнитостатика. Магнитное взаимодействие постоянных токов. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Сила Лоренца. Движение зарядов в электрических и магнитных полях. Закон Био-Савара-Лапласа. Теорема о циркуляции (закон полного тока). Магнитное поле движущегося заряда. Поток и циркуляция магнитного поля.

Магнитное поле в веществе. Магнитное поле и магнитный дипольный момент кругового тока. Намагничение магнетиков. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Классификация магнетиков. Вектор намагниченности и его связь с плотностью молекулярных токов. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков.

 

 

Раздел «Колебания, волны, основы оптики».

 

Аннотация. Гармонические колебания. Идеальный гармонический осциллятор. Уравнение идеального осциллятора и его решение. Амплитуда, частота и фаза колебания. Энергия колебаний. Примеры колебательных движений различной физической природы. Свободные затухающие колебания осциллятора с потерями. Вынужденные колебания.

Волны. Волновое движение. Плоская гармоническая волны. Длина волны, волновое число, фазовая скорость. Уравнение волны. Одномерное волновое уравнение. Упругие волны в газах жидкостях и твердых телах. Элементы акустики.

Интерференция волн. Интерференционное поле от двух точечных источников. Опыт Юнга. Интерферометр Майкельсона. Интерференция в тонких пленках. Стоячие волны.

Дифракция волн. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Фраунгофера. Дифракционная решетка как спектральный прибор. Понятие о голографическом методе получения и восстановления изображений.

Элементы оптики анизотропных сред и проводящих сред. Поглощение и дисперсия волн. Феноменология поглощения и дисперсии света. Модель среды с дисперсией. Фазовая и групповая скорость волны. Волновые пакеты. Нормальная и аномальная дисперсия. Классическая теория дисперсии. Рассеяние света.

 

Семестр 3

 

Раздел «Основы атомной и ядерной физики»

 

Аннотация темы 6. Элементы квантовой микрофизики. Состав атомного ядра. Характеристики ядра: заряд, масса, энергия связи нуклонов. Радиоактивность. Виды и законы радиоактивного излучения. Ядерные реакции. Деление ядер. Синтез ядер. Детектирование ядерных излучений. Понятие о дозиметрии и защите

Раздел «Физические измерения и их погрешности

 

Погрешности прямых измерений. Учет инструментальной и случайной погрешностей. Погрешность косвенных измерений. Точность измерительных приборов. Графические методы обработки результатов измерений.

Правила оформления контрольной работы

 

1. За время изучения курса общей физики студент должен выполнить кон-рольную работу в соответствии с планом своей специальности.

2. Номер варианта соответствует последней цифре в зачётной книжке студента.

3. Контрольная работа выполняется в отдельной школьной тетради и подписывается по следующему образцу:

 

Контрольная работа по физике

студента группы АБВз-16

Воткинского филиала УДГУ

Фамилия И.О.

Шифр (№ зачётной книжки)

4. В тетрадь вкладывается лист рецензии, подписанный по образцу:

 

Рецензия на контрольную работу по физике

студента группы АБВз-16

Фамилия И.О.

Шифр (№ зачётной книжки)

5. Решение задач оформляется в соответствии с методическими указаниями к решению задач (см. п. 1.3). Для замечаний преподавателя после решения каждой задачи оставлять место.

6. Если контрольная работа не зачтена, то студент должен выполнить исправления в той же тетради и представить её на повторную проверку.

7. Срок сдачи контрольных работ определяется учебно-методическим планом специальности.

8. Зачтённые контрольные работы хранятся в архиве кафедры и студентам не возвращаются.