Законы сохранения импульса и механической энергии

Семестр

Введение

Физика как наука. Наиболее общие понятия и теории. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в образовании. Общая структура и задачи курса физики. - 0,5 часа.

 

Физические основы механики

Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская классическая механика. Кинематика и динамика. Основные физические модели: материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда. - 0,5 часа.

 

Элементы кинематики

Пространственно-временные отношения. Относительность движения. Система отсчета. Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение. Кинематика движения по криволинейной траектории. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Движение по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными характеристиками движения. - 2 часа.

Элементы динамики частиц

Понятие состояния частиц в классической механике. Основная задача динамики. Масса, импульс, сила. Современная трактовка законов Ньютона. Понятие инерциальной и неинерциальной систем отсчета. Уравнения движения. Границы применимости классического способа описания движения частиц. - 1 час.

Законы сохранения импульса и механической энергии

Понятие замкнутой системы. Закон сохранения и изменения импульса. Центр инерции. Закон движения центра масс. Реактивное движение. Уравнение Мещерского. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения и изменения энергии в механике. Законы сохранения и симметрия пространства и времени. - 2 часа.

Элементы механики твердого тела

Движение твердого тела. Кинетическая энергия твердого тела, совершающего поступательное и вращательное движения. Момент инерции твердых тел разной формы. Теорема Штейнера. Момент силы. Уравнения движения твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Момент импульса. Закон сохранения и изменения момента импульса. - 3 часа.

Принцип относительности Галилея

Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Инварианты преобразования. Описание движения в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. - 1 час.

Элементы релятивистской динамики

Постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразования Лоренца для координат и времени. Следствия из преобразований Лоренца. Релятивистский импульс. Инвариантность уравнений движения относительно преобразований Лоренца. Полная энергия частицы. Закон сохранения четырехмерного вектора энергии-импульса. - 3 часа.

Механика колебаний и волн

Общие представления о колебательных и волновых процессах. Единый подход к описанию колебаний и волн различной физической природы.

 

Кинематика гармонических колебаний

Амплитуда, круговая частота и фаза гармонических колебаний. Комплексная форма представления гармонических колебаний. Скорость, ускорение гармонических колебаний. Сложения скалярных и векторных колебаний. Векторные диаграммы. Биения. Фигуры Лиссажу. - 1 час.

 

Гармонический осциллятор

Движение системы вблизи устойчивого положения равновесия. Модель гармонического осциллятора. Примеры гармонических осцилляторов: математический, физический маятники, груз на пружине. Энергия гармонического осциллятора. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент. Добротность. Вынужденные механические колебания. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс. Резонансные кривые. Параметрический резонанс. - 3 часа.

 

Волновые процессы

Волны в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Уравнение плоской волны. Длина волны, волновой вектор, фазовая скорость. Принцип суперпозиции волн. Групповая скорость. Интерференция волн. Стоячие волны. Энергетические характеристики упругих волн. Вектор Умова. Эффект Допплера.

- 2 часа.

Явления переноса

Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Средняя длина свободного пробега молекул, среднее число столкновений. Диффузия. Коэффициент диффузии. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности. Вязкость. Коэффициент вязкости.

- 2 часа.

Элементы термодинамики

Внутренняя энергия. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекулы. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Адиабатический процесс. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Цикл Карно. Коэффициент полезного действия тепловых машин. Энтропия и ее статистический смысл. Энтропия как количественная мера хаотичности. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Второй закон термодинамики. Теорема Нернста. - 4 часа.

Семестр.

Электричество и магнетизм

Предмет классической электродинамики. Границы применимости классической электродинамики.

 

Магнитное поле в вакууме

Магнитное поле тока. Вектор магнитной индукции. Закон Ампера. Магнитное взаимодействие токов. Определение силы тока – ампера. Сила Лоренца. Закон Био-Савара-Лапласа. Принцип суперпозиции. Магнитное поле прямолинейного и кругового тока (циркуляция вектора магнитной индукции). Магнитное поле длинного соленоида. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Контур с током в магнитном поле. Момент сил, действующих на виток с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника с током в магнитном поле. - 6 часов.

Магнитное поле в веществе

Магнетики. Молекулярные токи. Магнитные моменты атомов. Намагниченность. Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость. Диа-, пара- и ферромагнетики. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков. - 4 часа.

Электромагнитные колебания

Колебательный контур. Свободные затухающие колебания. Коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность контура. Вынужденные колебания в электрических цепях. - 1,5 часа.

Семестр

Волновая оптика

Развитие представлений о природе света. Шкала электромагнитных волн.

 

Интерференция света

Понятие о когерентности. Расчет интерференционной картины от двух источников света. Пространственная и временная когерентность. Способы наблюдения интерференции. Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины и равного наклона. Применение интерференции. - 3 часа.

Дифракция света

Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на простейших преградах. Дифракция Френеля на щели. Расчет распределения интенсивности. Дифракционная решетка. Спектральное разложение. Дисперсия и разрешающая способность дифракционной решетки. Дифракция рентгеновских лучей. Принцип голографии. - 4 часа.

Квантовая физика

Тепловое излучение

Спектральные характеристики теплового излучения. Закон Кирхгофа. Законы излучения абсолютно черного тела. Противоречия классической физики. Квантовая гипотеза Планка.

– 3 часа

 

 

Атом

Модель атома Резерфорда и ее недостатки. Закономерности в спектре излучения атома водорода. Постулаты Бора. Теория Бора для водородоподобных систем.

Водородоподобные системы в квантовой механике. Квантовые числа, их физический смысл. Энергетичные уровни. Спектр излучения. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона в атоме водорода. - 3 часа.

Многоэлектронные атомы

Спин электрона. Спиновое квантовое число. Неразличимость тождественных частиц в квантовой механике. Бозоны и фермионы. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Рентгеновские спектры. Природа сплошного и характеристического рентгеновских спектров. - 2 часа.

Итого: 270 365 635

 

3. Направления подготовки бакалавров: 551300, 551500. Направления подготовки дипломированных специалистов: 653700, 654500, 650900.

Разделы дисциплины	Аудиторные занятия	СРС	Всего
Лекции	Практ.	Лабор
I семестр 1. Физические основы механики 2. Механика колебаний и волн 3. Статистическая физика и термодинамика Итого за семестр
II семестр 1. Электричество 2.Магнетизм Итого за семестр
III семестр 1. Волновая оптика 2. Квантовая физика ядра, атома, молекулы и твердого тела Итого за семестр
Итого

4. Направление подготовки дипломированных специалистов: 653900.

Разделы дисциплины	Аудиторные занятия	СРС	Всего
Лекции	Практ.	Лабор
I семестр 1.Физические основы механики 2. Механика колебаний и волн 3. Статистическая физика и термодинамика Итого за семестр
II семестр 1. Электричество 2. Магнетизм Итого за семестр
III семестр 1. Волновая оптика 2. Квантовая физика ядра, атома, молекулы и твердого тела Итого за семестр
Итого
1. Теория электромагнитного поля

Итого: 258 292 550

 

5. Направления подготовки бакалавров: 550700. Направления подготовки дипломированных специалистов: 654100.

Разделы дисциплины	Аудиторные занятия	СРС	Всего
Лекции	Практ.	Лабор
I семестр 1. Физические основы механики 2. Механика колебаний и волн 3. Статистическая физика и термодинамика Итого за семестр
II семестр 1. Электричество 2.Магнетизм Итого за семестр
III семестр 1. Волновая оптика 2. Квантовая физика ядра, атома, молекулы и твердого тела Итого за семестр
Итого

 

3.3.Темы практических занятий

Распределение часов по темам занятий

3.3.1. Физические основы механики -12 часов.

3.3.1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения (2 часа).

3.3.1.2. Динамика поступательного движения. Законы сохранения (4 часа).

3.3.1.3. Твердое тело в механике (4 часа).

3.3.1.4. Кинематика и динамика гармонических колебаний. Механические волны (2 часа).

3.3.2. Статистическая физика и термодинамика - 4 часа.

3.3.2.1. Законы идеального газа. Элементы молекулярно-кинетической теории (2 часа).

3.3.2.2. Законы термодинамики (2 часа).

3.3.3. Электричество - 6 часов.

3.3.3.1. Электростатическое поле в вакууме и в веществе (4 часа).

3.3.3.2. Законы постоянного тока (2 часа).

3.3.4. Магнетизм - 8 часов.

3.3.4.1. Магнитное поле в вакууме и в веществе. Явление электромагнитной индукции (6 часов).

3.3.4.2. Электромагнитные колебания и волны (2 часа).

3.3.5. Волновая оптика

3.3.5.1. Интерференция света, дифракция света, поляризация света (4 часа).

3.3.6. Квантовая физика ядра, атома, молекулы и твердого тела

3.3.6.1. Тепловое излучение, фотоэффект, давление света (2 часа)

3.3.6.2. Атом водорода по теории Бора. Закономерности в атомных спектрах (2 часа).

3.3.6.3. Волновые свойства микрочастиц. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Квантовые состояния. Уравнение Шредингера (4 часа).

3.3.6.4. Строение атомного ядра, радиоактивность (2 часа).

 

Перечень лабораторных работ.

В течение каждого семестра студенты выполняют по 8 лабораторных работ из нижеприведенного перечня, включая работы по моделированию физических процессов (см. п.3.5).

1 семестр:

1. “ Определение моментов инерции твердых тел методом трифилярного подвеса ”

2. “ Изучение законов сохранения момента импульса и энергии ”

3. “ Изучение законов вращательного движения твердых тел ”

4. “ Определение момента инерции твердых тел с помощью крутильных колебаний ”

5. “ Определение моментов инерции тел произвольной формы ”

6. “ Изучение законов поступательного движения ”

7. “ Изучение упругого и неупругого столкновений шаров ”

9. “ Определение ускорения свободного падения с помощью математического и физического маятников ”

10. “ Изучение колебаний пружинного маятника ”

11. “ Определение скорости звука в воздухе методом стоячих волн ”

12. “ Определение ускорения силы тяжести при свободном падении тела ”

13. “ Изучение закона сохранения механической энергии ”

14. “ Наклонный маятник ”

16. “ Определение коэффициента Пуассона воздуха методом адиабатического расширения ”

17. “ Экспериментальная проверка уравнения состояния и законов идеального газа ”

21. “ Исследование температурной зависимости удельной теплоемкости алюминия методом охлаждения

23. “ Определение коэффициента вязкости воздуха и кинематических характеристик теплового движения его молекул ”

28. “ Определение удельной теплоты плавления олова и изменения его энтропии при нагревании и плавлении ”

116. “ Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и объеме ”

119. “ Определение отношения теплоемкостей газа при постоянном давлении и постоянном объеме резонансным методом ”

122. “ Определение теплоты парообразования воды ”

123. “ Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом ”

124. “ Определение молярной массы и плотности газа методом откачки ”

125. “ Определение теплоемкости твердых тел ”

127. “ Определение коэффициента теплопроводности газа методом нагретой нити ”

128. “ Определение изменения энтропии твердого тела при его нагревании и плавлении ”

130. “ Определение коэффициента взаимной диффузии воздуха и паров воды по скорости испарения жидкости ”

2 семестр:

31. “ Исследование электростатического поля ”

32. “ Изучение законов постоянного тока ”

33. “ Изучение законов постоянного тока исследование зависимости КПД источника тока от сопротивления нагрузки ”

35. “ Изучение явления термоэлектронной эмиссии и определение удельного заряда электрона ”

36. “ Изучение термоэлектронной эмиссии металлов. Определение работы выхода электрона ”

37. “ Изучение процессов заряда и разряда конденсатора ”

38. “ Изучение электрических свойств твердых диэлектриков ”

39. “ Определение электродвижущей силы источника ”

41. “ Изучение газового разряда ”

42. “ Определение емкости конденсатора методом перезарядки ”

43. “ Изучение диэлектрических свойств сегнетоэлектриков ”

45. “ Определение ЭДС источника тока ”

46. “Определениеудельного заряда электрона методом магнетрона”

47. “Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли”

48. ”Исследование затухающих колебаний в колебательном контуре”

49. ‘Изучение вынужденных колебаний в электрическом контуре”

50. ‘Изучение электронно-лучевого осциллографа”

52. “Изучение свойств ферромагнетиков и явления магнитного гистерезиса для железа”

53. “ Изучение магнитного поля соленоида ”

54. “ Изучение явления взаимной индукции ”

56. “ Изучение эффекта Холла ”

57. “ Изучение вихревого электрического поля ”

58. “ Изучение электрических процессов в простых линейных цепях ”

59. “ Изучение электрических колебаний в связанных контурах ”

60. “ Изучение магнитного поля прямолинейного тока ”

3 семестр:

61. “ Изучение интерференции света”

62. “ Определение показателей преломления жидких и твердых тел”

64. “ Экспериментальное изучение законов теплового излучения”

65. “ Определение длины световой волны с помощью дифракционной решетки”

66. “ Изучение поляризованного света и внутренних напряжений в твердых телах оптическим методом”

67. “ Изучение дисперсии света”

68. “ Изучение поглощения света веществом”

69. “ Изучение дифракции света на двумерной дифракционной решетке”

70. “ Изучение вращения плоскости поляризации в растворах оптически активных веществ”

71. “ Изучение законов теплового излучения”

73. “ Изучение дифракции света на простейших преградах и дифракционной решетке”

76. “ Изучение спектра водорода”

77. “ Качественный и полуколичественный спектральный анализ сплавов”

78. “ Исследование полупроводникового диода”

79. “ Изучение статических характеристик и определение коэффициента усиления транзистора”

80. “ Исследование температурной зависимости сопротивления металлов и полупроводников”

81. “ Изучение характеристики счетчика Гейгера-Мюллера и поглощения радиоактивного излучения в веществе”

84. “ Опыт Франка и Герца ”

85. “ Дифракция электронов”

86. “ Исследование зависимости теплового излучения абсолютно черного тела от температуры”

87. “ Изучение принципа работы туннельного диода”

88. “ Исследование космического излучения”

89. “ Изучение пробега β-частиц в воздухе”

92. “Экспериментальное определение соотношения неопределенностей для фотонов”

93. “ Изучение явления внешнего фотоэффекта”

 

3.5. Перечень лабораторных работ, выполняемых на ПЭВМ

1.Анализ движения тела, брошенного под углом к горизонту с учетом силы сопротивления воздуха.

2.Моделирование процесса столкновения двух шаров.

3.Изучение механических колебаний.

4.Моделирование опыта Перрена.

5.Изучение явления эффузии.

6.Моделирование стахостических траекторий движения молекул в газе.

7.Тепловые машины и цикл Карно.

8.Изучение числовых характеристик протона, ускоренного в линейном ускорителе.

9.Опыт Штерна по определению скоростей атомов.

10.Силовые линии электрического поля.

11.Механические Колебания.

12.Анализ характеристик электрического поля точечных зарядов.

13.Моделирование движения заряженных частиц во взаимно перпендикулярных полях.

14.Расчет зависимости поляризации сегнетоэлектриков от напряженности электрического поля при критических температурах.

15.Расчет параметров траектории движения заряженной частицы в однородном магнитном поле.

16.Расчет зависимости намагниченности ферромагнетика от напряженности магнитного поля.

17.Моделирование опыта Миллекена.

18.Электрические колебания.

19.Дифракция.

20.Дисперсия.

21.Фотоэффект.

22.Интерференция.

23.Моделирование явления интерференции.

24.Интерференция Юнга.

25.Законы отражения и преломления.

26.Моделирование дифракции Фраунгофера на одной щели.

27.Расчет распределения энергии излучения в спектре абсолютно черного тела.

28.Атом Бора.

29.Частицы (лептоны, спектры). Формула Мозли.

30.Радиоактивный распад.

31.Эффект Мессбауэра.

32.Одномерные задачи квантовой физики.

33.Моделирование дифракции рентгеновских лучей на кристаллических решетках кубической сингонии.

34.Расчет волновой функции радиального распределения электронной плотности в случае водородоподобных атомов.

35.Моделирование работы камеры Вильсона.

36.Принцип работы лазера.

37.Определение скорости звука методом стоячей волны.

38.Моделирование опыта Майкельсона.

39.Моделирование движения системы взаимодействующих частиц методом молекулярной динамики.

40.Принцип Гюйгенса и законы геометрической оптики.

 

3.6. Внеаудиторная самостоятельная работа

 

Назначением самостоятельной работы студентов является закрепление сведений, полученных ими в ходе лекционных, практических и лабораторных занятий. Реальная самостоятельная работа является исключительно важным моментом в деле эффективного усвоения материала.

В процессе самостоятельной работы у студента наиболее четко возникает необходимость целостного, системного восприятия содержания разных видов аудиторных занятий, потребность привлечения дополнительных сведений из рекомендованной учебной и методической литературы, просмотра и изучения записей, сделанных на всех видах аудиторных занятий.

 

3.6.1 Виды самостоятельной работы

3.6.1.1. Изучение теоретического материала, вынесенного на СРС.

3.6.1.2. Подготовка к практическим занятиям, выполнение домашних заданий.

3.6.1.3. Подготовка к выполнению лабораторных работ. Оформление отчетов по лабораторным работам, расчеты физических величин, расчеты их погрешностей, подготовка к защите лабораторных работ.

 

3.6.2. Перечень тем, выносимых на самостоятельное изучение

Семестр

1. О смысле производной и интеграла в приложении к физическим задачам

2. Система центра инерции. Движение в центральном поле. Законы Кеплера.

3. Элементы механики сплошных сред. Общие свойства жидкостей и газов. Уравнения равновесия и движения жидкости. Идеальная и вязкая жидкость. Гидростатика несжимаемой жидкости. Уравнение Бернулли. Гидродинамика вязкой жидкости. Коэффициент вязкости. Течение по трубе. Формула Пуазейля. Закон подобия. Формула Стокса.

4. Идеально упругое тело. Упругие деформации и напряжения. Закон Гука. Пластические деформации. Предел прочности.

5. Параметрические колебания осциллятора. Энергетические соотношения. Параметрический резонанс. Автоколебания.

Семестр

1. Электрический ток в сплошной среде. Заземление линий электропередач.

2. Электрический ток в вакууме. Применение термоэлектронной эмиссии.

3. Электрический ток в газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Электропроводность слабоионизированных газов. Самостоятельный газовый разряд и его виды.

4. Граничные условия на поверхности раздела двух магнетиков.

5. Типы жидких кристаллов. Поведение в электрическом и магнитном полях. Применение жидких кристаллов.

6. Квазистационарное электромагнитное поле. Условие малости токов смещения. Токи Фуко. Квазистационарные явления в линейных проводниках. Установление и исчезновение тока в цепи. Генератор переменного тока.

7. Преобразование и детектирование электрических колебаний. Автоколебания. Обратная связь. Регенерация. Фазовая плоскость генератора, предельные циклы. Понятие о релаксационных колебаниях.

8. Релятивистское преобразование полей, зарядов, токов. Относительность магнитных и электрических полей.

Семестр

1. Применение интерференции: интерференционная рефрактометрия, контроль за чистотой обрабатываемой поверхности, просветление оптики, создание высокоотражающих покрытий.

2. Элементы нелинейной оптики: самофокусировка света, генерация оптических гармоник, многофотонные процессы.

3. Оптическая пирометрия. Типы пирометров: радиационный, цветовой, пирометр с исчезающей нитью.

4. Применение фотоэффекта: фотоэлементы, фотоумножители.

5. Спектры водородоподобных атомов.

6. Исследование кристаллических структур методами рентгено-, электроно-, нейтронографии. Точечные дефекты в кристаллах. Дислокации.

7. Полупроводниковые диоды. Транзисторы.

8. Искусственная радиоактивность. Изотопы. Применение изотопов.

9. Вещество при сверхвысоких температурах и сверхвысоких плотностях. Карликовые белые звезды. Пульсары.

 

 

4. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

4.1. Литература основная

1. Бондарев Б.В., Калашников Н.П., Спирин Г.Г. Курс общей физики. Кн. 1, 2, 3. – М.: Высшая школа, 2003.

2. Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2003.

3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 2002.

4. Савельев И.В. Курс общей физики. Кн. 1, 2, 3, 4, 5. – М.: Наука, 1998-1999.

5. Грибов Л.А., Прокофьева Н.И. Основы физики. – М.: Гардарика, 1998.

6. Волькенштейн В. С. Сборник задач по общему курсу физики. – СПб: Спец.Лит., 2003.

7. Трофимова Т.И., Павлова З.Г. Сборник задач по курсу физики с решениями. – М.: Высшая школа, 2002.

8. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Высшая школа, 1997.

9. Бигаева А.Р., Хайретдинова А.К. Сборник тестовых заданий по разделам «Физические основы механики», «Молекулярная физика и термодинамика» для самостоятельной работы студентов. – Уфа, 1998.

10. Сагитова Э.В., Строкина В.Р. Сборник тестовых заданий по разделу «Электричество и магнетизм» для самостоятельной работы студентов. – Уфа, 1997.

11. Сагитова Э.В., Строкина В.Р., Хайретдинова А.К. Сборник тестовых заданий по разделу «Волновая и квантовая оптика» для самостоятельной работы студентов. – Уфа, 1998.

12. Сагитова Э.В., Строкина В.Р., Хайретдинова А.К. Сборник тестовых заданий по разделам «Элементы квантовой теории», «Основы атомной и ядерной физики». – Уфа, 2003.

13. Трофимова Е. В. Механика. Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. – Уфа, 2003.

14. Шатохин С. А., Сагитова Э.В. Основы молекулярной физики и термодинамики. Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. – Уфа, 2005.

15. Строкина В.Р., Шатохин С. А. Электричество и магнетизм. Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. – Уфа, 2003.

16. Хайретдинова А.К., Шатохин С. А. Волновая и квантовая оптика. Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. – Уфа, 2003.

17. Хайретдинова А.К., Шатохин С. А. Строение атома. Методические указания к практическим занятиям по курсу общей физики. – Уфа, 2005.

 

4.2. Литература дополнительная

1. Епифанов Г.И. Физика твердого тела. – М.: Высшая школа, 1977.

2. Сивухин Д. В. Общий курс физики в 5 томах. – М.: Наука, 1990.

3. Киттель Ч. и др. Берклеевский курс физики в 5 томах. – М.: Наука, 1971-1974.

4. Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. – М.: Мир, 1967-1978.

 

4.3. Методические рекомендации по преподаванию дисциплины

Кафедра физики придерживается линии преподавания единого курса физики для всех технических специальностей университета, основываясь на том, что студенты в процессе изучения курса физики должен приобрести целостную систему знаний, формирующих у них физическую картину мира. Порядок расположения материала в программе соответствует современной структуре физики как науки и отражает мировой педагогический опыт.

При изучении каждого раздела курса физики предусматривается изложение теоретического материала на лекциях. Полученные теоретические знания подкрепляются на практических и лабораторных занятиях. Студенты на практических занятиях должны овладеть практическими навыками в решении задач такой степени, чтобы в дальнейшем использовать их как при освоении общетеоретических и специальных дисциплин, так и в будущей своей деятельности. На лабораторных занятиях студенты знакомятся с современной научной аппаратурой, формируют навыки проведения физического эксперимента, учатся выделять конкретное физическое содержание в прикладных задачах их будущей специальности.

С целью своевременного определения уровня знаний и умений студентов на кафедре разработана развернутая система контроля, предусматривающая текущий, рубежный их контроль на всех практических и лабораторных занятиях.

Семестр

Введение

Физика как наука. Наиболее общие понятия и теории. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в образовании. Общая структура и задачи курса физики. - 0,5 часа.

 

Физические основы механики

Предмет механики. Классическая и квантовая механика. Нерелятивистская и релятивистская классическая механика. Кинематика и динамика. Основные физические модели: материальная точка, система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда. - 0,5 часа.

 

Элементы кинематики

Пространственно-временные отношения. Относительность движения. Система отсчета. Кинематическое описание движения. Перемещение, скорость, ускорение. Кинематика движения по криволинейной траектории. Тангенциальная и нормальная составляющие ускорения. Движение по окружности. Угловая скорость и угловое ускорение. Связь между угловыми и линейными характеристиками движения. - 2 часа.

Элементы динамики частиц

Понятие состояния частиц в классической механике. Основная задача динамики. Масса, импульс, сила. Современная трактовка законов Ньютона. Понятие инерциальной и неинерциальной систем отсчета. Уравнения движения. Границы применимости классического способа описания движения частиц. - 1 час.

Законы сохранения импульса и механической энергии

Понятие замкнутой системы. Закон сохранения и изменения импульса. Центр инерции. Закон движения центра масс. Реактивное движение. Уравнение Мещерского. Работа. Мощность. Кинетическая энергия. Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия. Закон сохранения и изменения энергии в механике. Законы сохранения и симметрия пространства и времени. - 2 часа.