 |
Материально-техническое обеспечение
|
|
|
|
Раздел 1. Классическая механика и специальная теория относительности.
1.1.Введение
Предмет физики. Методы физического исследования: эксперимент, гипотеза, теория. Роль модельных представлений в физике. Физические величины и системы единиц физических величин. Измерение физических величин и оценка точности (достоверности) полученных результатов.
Механическое движение. Система отсчета. Основные модели механики: материальная точка, физическое тело, сплошная среда. Инерциальные системы отсчета. Классические постулаты об абсолютности и непрерывности пространства и времени.
1.2.Кинематика материальной точки и абсолютно твердого тела
Тело отсчета. Система отсчета. Радиус-вектор. Траектория. Путь. Перемещение. Скорость. Ускорение. Способы описания движения: линейные и угловые кинематические величины. Взаимосвязь линейных и угловых переменных.
Поступательное движение.
Движение по окружности. Вращательное движение. Частота и период вращения. Нормальное (центростремительное), тангенциальное (касательное) и полное ускорения. Мгновенная ось вращения.
1.3.Динамика движения материальной точки и абсолютно твердого тела
Сила. Принцип суперпозиции. Свободная материальная точка. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Инерция, масса, импульс тела. Второй закон Ньютона. Импульс силы. Центр масс. Третий закон Ньютона. Преобразования Галилея. Правило сложения скоростей в классической механике. Закон всемирного тяготения. Сила тяжести. Вес тела. Реакция опоры. Упругая сила. Сила трения.
Момент импульса и момент силы. Момент инерции материальной точки и твердого тела. Основной закон динамики вращательного движения. Теорема Штейнера.
|
|
|
Условия равновесия твердого тела.
1.4.Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.
1.5.Механическая энергия и работа
Работа. Работа при вращательном движении. Мощность. Энергия. Кинетическая энергия при поступательном и вращательном движении. Потенциальная энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Взаимосвязь между потенциальной энергией и консервативной силой.
1.6.Законы сохранения в механике
Внешние и внутренние силы. Замкнутые (изолированные) системы тел. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Соударение тел. Абсолютно упругий и неупругий центральные удары.
Полная механическая энергия. Закон сохранения и изменения механической энергии.
Всеобщий закон сохранения энергии.
1.7.Элементы специальной теории относительности
Постулаты специальной теории относительности и их экспериментальное обоснование. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца: относительность одновременности и причинность, относительность интервалов времени и длин. Сложение скоростей.
Первый закон Ньютона. Релятивистский импульс. Второй закон Ньютона (основной закон) релятивистской динамики материальной точки. Третий закон Ньютона. Идея близкодействия и дальнодействия.
Работа и энергия в специальной теории относительности. Взаимосвязь массы и энергии. Соотношение между полной энергией и импульсом частицы.
Границы применимости классической (ньютоновской) механики.
Раздел 2.Молекулярная физика и термодинамика
2.1.Равновесные свойства идеального газа
Микроскопические и макроскопические параметры. Статистический и термодинамический методы исследования систем, состоящих из большого числа структурных элементов.
Уравнение состояния идеального газа (уравнение Клапейрона-Менделеева).
Основное уравнение молекулярно-кинетической теории для давления идеального газа. Распределение Максвелла. Характерные скорости движения структурных элементов. Барометрическая формула. Распределение Больцмана.
|
|
|
Внутренняя энергия идеального газа. Теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы структурных элементов.
Работа и теплопередача, как две формы обмена энергией. Первое начало термодинамики. Обратимые и необратимые термодинамические процессы.
Теплоемкость. Работа при изменении объема газа. Уравнение Пуассона. Круговые термодинамические процессы. Цикл Карно.
Статистический вес состояния системы (термодинамическая вероятность). Энтропия. Второе начало термодинамики.
2.2.Реальные газы и жидкости. Фазовые переходы
Уравнение Ван-дер-Ваальса. Фазы и условия равновесия фаз. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Свойства реальных газов. Свойства жидкостей.
2.3.Физика неравновесных процессов
Феноменологические законы явлений переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега структурных элементов. Молекулярно-кинетическая теория явлений переноса. Микроскопические теории диффузии, теплопроводности и вязкости. Зависимость величины коэффициентов переноса в газах от давления и температуры.
Раздел 3. Электричество и магнетизм
3.1.Электростатика
Закон Кулона. Электрический заряд. Свойства заряда. Закон сохранения электрического заряда
Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии электростатического поля и их свойства.
Принцип суперпозиции. Расчет напряженностей электрических полей неточечных зарядов.
Теорема Гаусса для электростатического поля. Применение теоремы Гаусса для расчета полей неточечных зарядов.
Работа сил электростатического поля. Потенциал. Циркуляция вектора напряженности. Взаимосвязь напряженности электростатического поля и потенциала поля. Электрический диполь.
Диэлектрик. Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость. Диэлектрическая проницаемость среды. Вектор индукции электрического поля (вектор электрического смещения). Теорема Гаусса для индукции электрического поля. Расчет электрических полей зарядов в веществе.
|
|
|
Типы диэлектриков.
Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов в проводниках. Электрическая емкость уединенного проводника. Электрическая емкость конденсатора. Энергия электрического поля. Объемная плотность энергии электрического поля.
3.2.Постоянный электрический ток
Электрический ток, его характеристики и условия существования. Сила тока, разность потенциалов, электродвижущая сила, электрическое напряжение. Закон Ома для участка цепи в интегральной и дифференциальной формах. Закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для замкнутой цепи. Правила Кирхгофа. Работа электрического тока. Закон Джоуля-Ленца в интегральной и дифференциальной форме.
Электропроводящие свойства материалов. Проводники, диэлектрики, полупроводники. Электрический ток в твердых телах, жидкостях, газах и вакууме.
Содержание лабораторного физического практикума
1. Определение плотности твердых тел.
2. Определение ускорения свободного падения.
3. Измерение момента инерции твердого тела с помощью маятника Обербека.
4. Определение показателя адиабаты воздуха.
5. Определение коэффициента теплопроводности воздуха.
6. Определение ЭДС источника тока.
7. Определение емкости конденсатора.
Примерное содержание практических занятий
1. Механика.
1.1.Кинематика материальной точки.
1.2.Динамика материальной точки.
1.3.Механическая энергия и работа. Законы сохранения в механике.
1.4.Вращательное движение твердого тела.
2. Молекулярная физики и термодинамика.
2.1.Законы идеального газа. Статистика Максвелла-Больцмана.
2.2.Первое начало термодинамики и его применение к идеальному газу.
3. Электростатика и постоянный ток.
3.1.Закон Кулона. Расчет напряженности электрических полей. Потенциал. Работа сил электростатического поля. Электроемкость. Энергия заряженного проводника. Энергия электрического поля.
3.2.Постоянный ток. Законы постоянного тока. Законы Кирхгофа.
5. ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
В преподавании дисциплины используются следующие формы:
|
|
|
· лекции; практические занятия, на которых отрабатывается теоретический материал; лабораторные и контрольные работы, коллоквиумы;
· самостоятельная работа студентов, включающая усвоение теоретического материала, написание рефератов, тезисов, статей, работа в компьютерном классе, подготовка к текущему контролю знаний, промежуточным аттестациям, зачету;
· научно-исследовательская работа, включающая занятия студентов в студенческом научном обществе, участие в конференциях, олимпиадах;
· консультирование студентов по вопросам учебного материала, написания рефератов, тезисов, статей, докладов на конференции.
6. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ДЛЯ ТЕКУЩЕГО КОНТРОЛЯ УСПЕВАЕМОСТИ, ПРОМЕЖУТОЧНОЙ АТТЕСТАЦИИ ПО ИТОГАМ ОСВОЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ И УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ РАБОТЫ СТУДЕНТОВ
Вопросы и темы рефератов для самостоятельной работы студентов и для подготовки к практическим занятиям
1. Измерение коэффициента трения качения.
2. Гироскоп и его применение в технике.
3. Стохастические колебания при трении.
4. Динамическое виброгашение.
5. Граничное трение твердых тел.
6. Современные методы измерения силы трения и изнашивании тел при трении.
7. Газодинамические методы ускорения тел. Легкогазовые пушки.
8. Течение жидкости в узких щелях. Гидро- и газодинамические опоры.
9. Инерционный привод шпинделя в сверхточных металлорежущих станках.
10. Измерение малых токов, напряжений и зарядов.
11. Электрические токи в атмосфере и грозы.
12. Электреты, их свойства, применение в технике.
13. Емкостный датчик механических перемещений.
14. Электростатический реактивный двигатель
15. Нелинейные электрические цепи.
16. Принцип виброизоляции.
17. Теорема Нернста и её следствия.
18. Диссипативные пространственные структуры.
19. Самоорганизация в физических системах.
20. Динамический хаос.
21. Измерение мощности в электрических цепях.
22. Влияние шумов на точность измерений.
23. Фазовые переходы второго рода.
7. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
Основная литература
1.Кудин Л.С. Курс общей физики в вопросах и задачах: учебное пособие для вузов [Гриф УМО] / Л. С. Кудин, Г. Г. Бурдуковская. - 2-е изд., испр. и доп. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2013. - 319 с.
2.Кузнецов С. И. Курс физики с примерами решения задач [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов [Гриф Минобразования РФ]. Ч. 1: Механика. Молекулярная физика. Термодинамика / С. И. Кузнецов. - 3-е изд., перераб. и доп. - Электрон. текстовые дан. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2014. – 463 с.
|
|
|
3. Кузнецов С. И. Курс физики с примерами решения задач [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов [Гриф Минобразования РФ]. Ч. 2: Электричество и магнетизм. Колебания и волны / С. И. Кузнецов; [под ред. В. В. Ларионова]. - 4-е изд., перераб. и доп. - Электрон. текстовые дан. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2015. - 411 с.
4. Кузнецов С. И. Курс физики с примерами решения задач [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов [Гриф Минобразования РФ]. Ч. 3: Оптика. Основы атомной физики и квантовой механики. Физика атомного ядра и элементарных частиц / С. И. Кузнецов; [под ред. В. В. Ларионова]. - 4-е изд., перераб. и доп. - Электрон. текстовые дан. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2015. - 335 с.
5. Трофимова В.И. Курс общей физики. - М: Наука, 2011. – 205 с.
6. Ивлиев А.Д. Физика: Учебное пособие для вузов. – СПб.: Лань, 2009. – 672 с.
7. Ивлиев А.Д. Физика. Квантовая механика. Физика атомов и молекул. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц: Учебное пособие для вузов. – Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2005. – 247 с.
8. Ивлиев А.Д. Классическая механика. Специальная теория относительности. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика: Учебное пособие для вузов. – Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2004. – 617 с.
9. Ивлиев А.Д. Физика: Классическая механика. Специальная теория относительности. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Молекулярная физика и термодинамика: Учебное пособие для вузов. – Екатеринбург: Издательство УГТУ-УПИ, 2005. – 617 с.
10. Задачи курсу физики: учебно-методическое пособие / Л.В. Гулин, С.В. Анахов. Екатеринбург: Изд-во рос. гос. проф.-пед. ун-та, 2015. 104 с.
11.Физика. Практикум по решению задач [Электронный ресурс]: учебное пособие для вузов / Л. Л. Гладков [и др.]. - 2-е изд., испр. - Электрон. текстовые дан. - Санкт-Петербург; Москва; Краснодар: Лань, 2014. - 282 с.
Дополнительная литература
1. Арсентьев В. В [и др.] Курс физики. В 2 т. Т. 1: Учебник для вузов. – СПб.: Лань, 2007. – 572 с.
2. Багдасарян Д.А., Сабирзянов А.А. Сборник задач и вопросов по электричеству и магнетизму: Учебное пособие для вузов. – Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 2007. – 295 с.
МАТЕРИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ДИСЦИПЛИНЫ
Реализация учебной дисциплины требует наличия учебно-лекционного кабинета. Оборудование учебного кабинета - демонстрационные средства обучения. Технические средства обучения - видеопроекционное оборудование с ноутбуком, лабораторный автоматизированный комплекс, оргтехника; доступ к сети Интернет (во время самостоятельной подготовки).
Рабочая программа дисциплины
«Физика»
Подписано в печать _______. Формат 60´84/16. Бумага для множ. аппаратов.
Печать плоская. Усл. печ. л. ___. Уч.-изд. л.____. Тираж __ экз. Заказ № ____.
ФГАОУ ВО «Российский государственный профессионально-педагогический университет». Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.
Ризограф ФГАОУ ВО РГППУ. Екатеринбург, ул. Машиностроителей, 11.
|
|
|
