Часть 2. Молекулярная Физика и термодинамика — КиберПедия 

Кормораздатчик мобильный электрифицированный: схема и процесс работы устройства...

Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...

Часть 2. Молекулярная Физика и термодинамика

2017-12-10 263
Часть 2. Молекулярная Физика и термодинамика 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

Кафедра физики и МПФ

 

 

С.П. Михайлов

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ФИЗИКА

 

 

Уровень основной образовательной программы бакалавриат

Для направления подготовки 011200.62 Физика

Профиль подготовки «Фундаментальная физика»

2011-2012 учебный год

 

 

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 011200.62 Физика (утвержден 8 декабря 2009 г. № 711) и учебного плана по направлению подготовки 011200.62 Физика

(профиль «Фундаментальная физика»), утвержденного Ученым советом ГАГУ 27.01.2011 г., протокол № 2

 

 

Горно-Алтайск

 

1. Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины «Элементарная физика» – обобщить школьные знания физики перед изучением общей физики; закрепить умение решать учебные задачи школьной программы по физике.

Задачи дисциплины: освежить в памяти основные понятия, принципы и законы школьного курса физики; закрепить умение грамотно использовать физическую лексику и понятийный аппарат, решать типовые учебные задачи школьной программы по механике, молекулярной физике, электричеству и магнетизму, оптике, физике атома, ядра и элементарных частиц.

2. Место дисциплины в структуре ООП.

Дисциплина «Элементарная физика» изучается в первом семестре и относится к курсам по выбору студента из вариативной части профессионального цикла (Б3.ДВ3).

При освоении дисциплины «Элементарная физика» студенты используют знания, умения, навыки и способы деятельности, сформированные при изучении школьных предметов «Математика» и «Физика». Освоение дисциплины «Элементарная физика» является основой для изучения общей физики.

3. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

- способностью приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников (ОК-16);

- способностью использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);

- способностью применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2).

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- основные понятия, принципы и законы школьного курса физики;

уметь:

- решать типовые учебные задачи школьной программы по физике;

- грамотно использовать физическую лексику и понятийный аппарат.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 часов). Из них аудиторных часов 108 (3 зачетные единицы), на самостоятельную работу 72 часа (2 зачетных единицы), в том числе на подготовку к практическим занятиям и контрольным работам 36 часов (1 зачетная единица) и на подготовку к экзамену - 36 часов (1 зачетная единица). Аудиторные часы делятся пополам: 54 часа лекций и 54 часа практических занятий. Зачёт по практическим занятиям и экзамен по лекционному материалу.

5. Содержание дисциплины

5.1 Содержание разделов дисциплины.

Часть 1. МЕХАНИКА

Физика. Механика. Механика Ньютона. Свойства пространства и времени в механике Нью­то­на (классической ме­ханике). Основные аб­страктные понятия механики: час­ти­ца, твё­р­дое тело (ТТ), система отсчёта, сплошная среда. Опи­сание положения ча­стицы в ко­ор­динатной и векторной форме; связь этих форм. Кине­матика частицы и твёрдого тела. Движение брошенного тела. Относите­ль­ность движения. Теорема сло­же­ния скоростей в случае пос­ту­па­те­ль­ного переносного движения.

Динамика. Основные понятия динамики. Три за­ко­на Нью­тона; две формы записи второго закона. Ине­р­ци­­а­ль­­ная (ИСО) и неине­р­ци­­а­ль­­ная (НСО) система отсчёта. Принцип от­но­си­те­ль­но­сти Галилея. Две задачи динамики.

. Силы в механике. Момент силы (вращающий момент).

Тео­ре­ма об изменении импульса частицы. Система частиц (механи­­­чес­кая система МС). Им­пульс МС. Центр масс МС. Те­орема об изме­не­нии им­пу­ль­са МС. Теорема о движении центра масс. Закон сохранения импульса.

Механическая работа, мощность и энергия. Механическая энергия. Ки­не­­ти­­­че­с­кая энергия частицы и МС; те­о­рема об изменении кинетической энер­гии. Потенциальная энергия; консервативные и диссипативные си­лы. По­­тен­ци­альная эне­р­гия упругого и гравитационного взаимодействий. Кон­сер­ва­ти­в­ная МС. Полная механическая энергия (ПМЭ). Закон сохранения ПМЭ. Тео­ре­­ма об изменении ПМЭ.

Основные понятия теории колебаний и волн. Механические ко­ле­­бания. Пружинный маятник; его механическая энергия Волна. Механическая волна. Эне­р­гия волны; вектор Умова. Ура­вне­ния плоской и сферической волн. Элементы акустики. Затухание волн; закон Бугера. Дисперсия волн. Интерфе­ре­нция волн; когерентность источников. Сто­ячие волны. Дифракция волн; принцип Гюйгенса

Часть 3. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

Электрический заряд и его основные свойства. Модели распределения за­ряда. Закон Кулона. Теории да­льно- и близкодействия. Электрическое по­ле, его свойства. Нап­ря­­­жён­ность электрического поля, силовые линии. По­ле точечного заряда. При­­нцип суперпозиции. Поле диполя Поле равномерно заряженных плоскости и двух параллельных плоскостей. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда, системы зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряжённости и потенциала. Работа в электростатическом поле. Его потенциальность

Электрическое поле в диэлектрике: поляризация и две модели строения диэлектрика. Смысл диэле­ктри­че­с­кой проницаемости.

Свойства заряженного проводника в электростатике. Проводник в электростатическом поле. Электрическая ёмкость проводника. Конденсаторы. Соединение конде­­нсаторов. Эне­р­­гия заряженного тела. Энергия электрического поля.

Электрический ток. Сила и плотность тока. Электрическое сопротивле­ние. Закон Ома для металлического проводника. Сторонние силы и ЭДС. Закон Ома для участка цепи с ЭДС и для замк­ну­той цепи. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность постоянного тока.

Магнитное поле, его описание. Закон Ампера. Поведение кругового тока в магнитном поле. Магнитный момент витка с током. Сила Лоренца. Движение заряда в однородном магнитном поле. Закон Био-Савара. Поле кругового тока. Поле прямого тока, соленоида, Земли. Магнитное поле в веществе.

Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Два механизма появления индукционного тока. Явление самоиндукции. Индуктивность. Ин­ду­­ктивность соленоида. Явление взаимо­ин­ду­к­ции; трансформатор. Энергия магнитного поля.

Получение переменной ЭДС. Квазистационарный пе­ре­мен­ный ток: сопротивление, индуктивность и ёмкость в цепи такого тока. Метод векторных диаграмм. Закон Ома для переменного тока. Резонанс напряжений. Работа и мо­щ­ность в цепи переменного тока. Де­йствующее значение переменного тока

Собственные колебания последовательного электрического ко­ле­ба­те­льного контура. Ток смещения. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн.

Занятие 1. Основные понятия кинематики частицы и твёрдого тела (ТТ).

Материя. Физика. Фундаментальные понятия. Материальная точка (ча­­­с­ти­ца); твёр­дое тело (ТТ). Микро- и макротела. Механика. Механика Нью­тона (классическая механика). Свойства про­странства и времени в механике Ньютона. Си­с­те­ма отс­чёта.

Кинематика. Траектория. Прямолинейное, круговое, пло­ское и кри­во­линейное дви­же­ния частицы. Векторный, координатный и ес­те­ст­венный способы опи­сания по­ложения частицы в пространстве. Урав­не­ния её движения в этих трёх формах. Указать смысл всех обозначений в форму­лах. (Внимание! ЭТО НАДО БУДЕТ СДЕЛАТЬ ВО ВСЕХ ФОР­МУ­­ЛАХ ВСЕХ СПИ­­С­КОВ, ХОТЯ УПО­МИНАТЬСЯ БОЛЬШЕ НЕ БУ­ДЕТ!)

Вектора перемещения, средней скорости, мгновенной скорости и ус­ко­рения. Пе­ре­мещение, скорость и ускорение в координатной форме. Мо­­дуль и направление векторов пе­ре­мещения, средней и мгновенной ско­рости, ускорения; их смысл. Связь векторной и координатной форм.

Перемещение и скорость в естественной форме; нап­ра­в­ле­­­ние вектора ско­рости; смысл вектора t°. Ускорение в естественной форме; смысл ве­­ктора n°; нормаль­ная и тангенциальная составляющие ве­к­тора уско­ре­ния, их направление, смысл. Полное ускорение; его направление, мо­дуль. Равномерное, равнопеременное и произвольное движения. По­сту­па­те­ль­ное движение ТТ.

По ходу раскрытия списка или в его конце указать единицы всех вво­ди­мых величин. (ВНИ­МА­НИЕ! Это надо будет сделать для ВСЕХ по­нятий ВСЕХ спи­с­ков, хо­тя упоминаться больше не будет!).

Домашнее задание 1.

1. Движущийся равномерно автомобиль на повороте описал половину окружности. На чертеже показать пути и перемещения автомобиля за всё это время и за треть его. Во сколько раз пути, пройден­ные автомобилем за ука­занные отрезки времени, больше модулей соответствующих векторов перемещений? (в p/2 и в p /3 раз)

2. Точка движется так, что х = 4sin(pt/2), у = 3sin(pt/2), где х, у - в ме­т­рах, t - в секундах. Найти: уравнение тра­е­ктории; величину и напра­в­ле­ние скорости и ус­ко­ре­ния точки при t = 2 с; характер и закон движения по тра­е­ктории. Ответ: прямая y = 3x/4; v = 5p/2 м/с, cos(v^ i) = -0.8, cos(v^ j)= -0.6; w = 0: равномерное, где s = 5p t /2.

3. Что известно о характере движения и траектории частицы, если wt =const>0, wn = const? (доказать, что равноускоренное по раскруч­ива­ю­щейся спи­рали)

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р. 17, 25.

Занятие 2. Равномерное вращение ТТ вокруг непо­д­ви­ж­ной оси.

Занятие 10. Газовые законы.

Параметры состояния газа. Молярная масса. Закон Бойля-Мариотта. Уравнение изотермы. График изотермы. Закон Гей-Люссака. Уравнение изобары в трёх видах. График изобары. Ко­эф­фи­ци­ент объёмного ра­с­ши­рения га­за. Закон Шарля. Уравнение изохоры в трех видах. График изо­хоры. За­кон Авогадро. Закон Дальтона.

Домашнее задание 10.

1. При уменьшении объёма газа вдвое давление выросло на 120 кПа, а аб­солютная температура - на 10%. Найти первоначальное дав­ле­ние. (1∙105 Па)

2. Кислород массой 10 г находится под давлением 3 атм при тем­пе­ратуре 100С. После расширения вследствие нагревания при постоянном давлении кислород за­нял объём 10 л. Найти объём газа до расширения и температуру газа после рас­ши­рения. (2.5×10-3 м3; 1130 К)

3. На весы поставлены два одинаковых герметически закрытых со­су­да, один из которых заполнен сухим воздухом, а другой влажным. Давление и температура в сосудах одинаковы. Какой сосуд перетянет? (С сухим воздухом)

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р. 512, 519.

Занятие 11. Применение первого начала термодинамики к раз­лич­ным газовым процессам.

Внутренняя энергия. Работа в термодинамике. Количество теплоты. Удельная теплоёмкость, молярная теплоёмкость вещества.

Первый закон термодинамики. Первый закон при изохорическом, изобарном, изотермическом и адиабатическом процессах. Молярная теплоёмкость при постоянном объ­ё­ме и постоянном давлении.

Домашнее задание 11

1. На сколько изменяется внутренняя энергия 200 г гелия при уве­ли­че­нии температуры на 200С? Принять mHe=0.004 кг/моль. (» 12,5 кДж)

2. Какую работу совершил воздух массой 290 г при его изобарном нагревании на 20 К и какое количество теплоты ему при этом со­об­щи­ли? (А¢ =1,7 кДж, Q = 5,8 кДж)

3. Какая часть количества теплоты, сообщенной одноатомному газу в изобарном процессе, идет на увеличение внутренней энергии и какая часть – на совершение работы? (DU/Qp = 0.6 = 60%; A¢/Qp =0.4 = 40%)

Добавочные задачи для задолжников по практике: Р. 542, 547.

Кафедра физики и МПФ

 

 

С.П. Михайлов

 

 

Рабочая программа ДИСЦИПЛИНЫ

 

ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ФИЗИКА

 

 

Уровень основной образовательной программы бакалавриат

Для направления подготовки 011200.62 Физика

Профиль подготовки «Фундаментальная физика»

2011-2012 учебный год

 

 

Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО по направлению подготовки 011200.62 Физика (утвержден 8 декабря 2009 г. № 711) и учебного плана по направлению подготовки 011200.62 Физика

(профиль «Фундаментальная физика»), утвержденного Ученым советом ГАГУ 27.01.2011 г., протокол № 2

 

 

Горно-Алтайск

 

1. Цели и задачи дисциплины

Цель дисциплины «Элементарная физика» – обобщить школьные знания физики перед изучением общей физики; закрепить умение решать учебные задачи школьной программы по физике.

Задачи дисциплины: освежить в памяти основные понятия, принципы и законы школьного курса физики; закрепить умение грамотно использовать физическую лексику и понятийный аппарат, решать типовые учебные задачи школьной программы по механике, молекулярной физике, электричеству и магнетизму, оптике, физике атома, ядра и элементарных частиц.

2. Место дисциплины в структуре ООП.

Дисциплина «Элементарная физика» изучается в первом семестре и относится к курсам по выбору студента из вариативной части профессионального цикла (Б3.ДВ3).

При освоении дисциплины «Элементарная физика» студенты используют знания, умения, навыки и способы деятельности, сформированные при изучении школьных предметов «Математика» и «Физика». Освоение дисциплины «Элементарная физика» является основой для изучения общей физики.

3. Требования к результатам освоения дисциплины.

Процесс изучения дисциплины направлен на формирование следующих компетенций:

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности базовые знания в области математики и естественных наук (ОК-1);

- способностью приобретать новые знания, используя современные образовательные и информационные технологии (ОК-3);

- способностью использовать в познавательной и профессиональной деятельности навыки работы с информацией из различных источников (ОК-16);

- способностью использовать базовые теоретические знания для решения профессиональных задач (ПК-1);

- способностью применять на практике базовые профессиональные навыки (ПК-2).

В результате изучения дисциплины студент должен знать:

- основные понятия, принципы и законы школьного курса физики;

уметь:

- решать типовые учебные задачи школьной программы по физике;

- грамотно использовать физическую лексику и понятийный аппарат.

4. Объем дисциплины и виды учебной работы.

Общая трудоемкость дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 часов). Из них аудиторных часов 108 (3 зачетные единицы), на самостоятельную работу 72 часа (2 зачетных единицы), в том числе на подготовку к практическим занятиям и контрольным работам 36 часов (1 зачетная единица) и на подготовку к экзамену - 36 часов (1 зачетная единица). Аудиторные часы делятся пополам: 54 часа лекций и 54 часа практических занятий. Зачёт по практическим занятиям и экзамен по лекционному материалу.

5. Содержание дисциплины

5.1 Содержание разделов дисциплины.

Часть 1. МЕХАНИКА

Физика. Механика. Механика Ньютона. Свойства пространства и времени в механике Нью­то­на (классической ме­ханике). Основные аб­страктные понятия механики: час­ти­ца, твё­р­дое тело (ТТ), система отсчёта, сплошная среда. Опи­сание положения ча­стицы в ко­ор­динатной и векторной форме; связь этих форм. Кине­матика частицы и твёрдого тела. Движение брошенного тела. Относите­ль­ность движения. Теорема сло­же­ния скоростей в случае пос­ту­па­те­ль­ного переносного движения.

Динамика. Основные понятия динамики. Три за­ко­на Нью­тона; две формы записи второго закона. Ине­р­ци­­а­ль­­ная (ИСО) и неине­р­ци­­а­ль­­ная (НСО) система отсчёта. Принцип от­но­си­те­ль­но­сти Галилея. Две задачи динамики.

. Силы в механике. Момент силы (вращающий момент).

Тео­ре­ма об изменении импульса частицы. Система частиц (механи­­­чес­кая система МС). Им­пульс МС. Центр масс МС. Те­орема об изме­не­нии им­пу­ль­са МС. Теорема о движении центра масс. Закон сохранения импульса.

Механическая работа, мощность и энергия. Механическая энергия. Ки­не­­ти­­­че­с­кая энергия частицы и МС; те­о­рема об изменении кинетической энер­гии. Потенциальная энергия; консервативные и диссипативные си­лы. По­­тен­ци­альная эне­р­гия упругого и гравитационного взаимодействий. Кон­сер­ва­ти­в­ная МС. Полная механическая энергия (ПМЭ). Закон сохранения ПМЭ. Тео­ре­­ма об изменении ПМЭ.

Основные понятия теории колебаний и волн. Механические ко­ле­­бания. Пружинный маятник; его механическая энергия Волна. Механическая волна. Эне­р­гия волны; вектор Умова. Ура­вне­ния плоской и сферической волн. Элементы акустики. Затухание волн; закон Бугера. Дисперсия волн. Интерфе­ре­нция волн; когерентность источников. Сто­ячие волны. Дифракция волн; принцип Гюйгенса

Часть 2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

Основные положения молекулярно-кинетической теории и их опытное обо­снование. Идеальный газ. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеального газа. Абсолютная температура и ее статистический смысл Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менде­ле­ева). Универсальная газовая постоянная. Изотермический, изохорический и изобарический процессы. Экспериментальное доказательство справедливости основного урав­не­ния МКТ.

Предмет и метод термодинамики. Внутренняя энергия с точки зрения МКТ. Работа в термодинамике. Количество теп­ло­ты. Теплоёмкость вещества. Первое начало термодинамики и применение его к различным про­цес­сам, протекающим в газах. Уравнение теплового баланса. Фазовые превращения. Энергетическое опи­сание фазовых превращений на примере диаграммы фазовых пе­ре­хо­дов.

Часть 3. ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ.

Электрический заряд и его основные свойства. Модели распределения за­ряда. Закон Кулона. Теории да­льно- и близкодействия. Электрическое по­ле, его свойства. Нап­ря­­­жён­ность электрического поля, силовые линии. По­ле точечного заряда. При­­нцип суперпозиции. Поле диполя Поле равномерно заряженных плоскости и двух параллельных плоскостей. Потенциал. Потенциал поля точечного заряда, системы зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Связь напряжённости и потенциала. Работа в электростатическом поле. Его потенциальность

Электрическое поле в диэлектрике: поляризация и две модели строения диэлектрика. Смысл диэле­ктри­че­с­кой проницаемости.

Свойства заряженного проводника в электростатике. Проводник в электростатическом поле. Электрическая ёмкость проводника. Конденсаторы. Соединение конде­­нсаторов. Эне­р­­гия заряженного тела. Энергия электрического поля.

Электрический ток. Сила и плотность тока. Электрическое сопротивле­ние. Закон Ома для металлического проводника. Сторонние силы и ЭДС. Закон Ома для участка цепи с ЭДС и для замк­ну­той цепи. Закон Джоуля-Ленца. Работа и мощность постоянного тока.

Магнитное поле, его описание. Закон Ампера. Поведение кругового тока в магнитном поле. Магнитный момент витка с током. Сила Лоренца. Движение заряда в однородном магнитном поле. Закон Био-Савара. Поле кругового тока. Поле прямого тока, соленоида, Земли. Магнитное поле в веществе.

Опыты Фарадея. Явление электромагнитной индукции. Закон электромагнитной индукции. Правило Ленца. Два механизма появления индукционного тока. Явление самоиндукции. Индуктивность. Ин­ду­­ктивность соленоида. Явление взаимо­ин­ду­к­ции; трансформатор. Энергия магнитного поля.

Получение переменной ЭДС. Квазистационарный пе­ре­мен­ный ток: сопротивление, индуктивность и ёмкость в цепи такого тока. Метод векторных диаграмм. Закон Ома для переменного тока. Резонанс напряжений. Работа и мо­щ­ность в цепи переменного тока. Де­йствующее значение переменного тока

Собственные колебания последовательного электрического ко­ле­ба­те­льного контура. Ток смещения. Электромагнитные волны. Шкала электромагнитных волн.


Поделиться с друзьями:

Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...

История создания датчика движения: Первый прибор для обнаружения движения был изобретен немецким физиком Генрихом Герцем...

Своеобразие русской архитектуры: Основной материал – дерево – быстрота постройки, но недолговечность и необходимость деления...

Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.062 с.