Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика»




НазваниеРабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика»
страница2/4
Дата конвертации18.05.2013
Размер0.54 Mb.
ТипРабочая программа
1   2   3   4

4.10. Элементы квантовой электроники

Элементы квантовой теории излучения. Вынужденное и спонтанное излучение фотонов. Коэффициенты Эйнштейна. Тепловое равновесное излучение. Принцип работы квантового генератора. Лазерная спектроскопия. Приложения квантовой электроники.

4.11. Атомное ядро

Строение атомного ядра. Ядерные реакции. Радиоактивные превращения ядер. Реакция ядерного деления. Цепная реакция деления. Ядерный реактор.

Термоядерный синтез. Энергия звезд. Управляемый термоядерный синтез.

5. Статистическая физика и термодинамика

Динамические и статистические закономерности в физике. Термодинамический и статистический методы.

5.1. Элементы молекулярно-кинетической теории

Макроскопическое состояние. Физические величины и состояния физических систем. Макроскопические параметры как средние значения. Тепловое равновесие. Модель идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Понятие о температуре. Явления переноса. Диффузия. Теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности. Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах. Вязкость. Коэффициенты вязкости газов и жидкостей.

Электрический ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Электрический ток в газе. Понятие о плазме.

5.2. Элементы термодинамики

Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия. Интенсивные и экстенсивные параметры. Обратимые и необратимые процессы. Энтропия. Второе начало термодинамики. Термодинамические потенциалы и условия равновесия.

Цикл Карно. Максимальный к.п.д. тепловой машины.

Фазы и условия равновесия фаз. Поверхностные энергия и натяжение. Фазовые превращения. Фазовые диаграммы. Критическая точка. Изотермы Ван-дер-Ваальса.

5.3. Функции распределения

Микроскопические параметры. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла. Средняя кинетическая энергия частицы. Распределение Больцмана. Теплоемкость многоатомных газов. Ограниченность классической теории теплоемкости.

5.4. Элементы физической кинетики

Локальное и неполное равновесие. Релаксационные явления. Времена релаксации

различных процессов приближения к тепловому равновесию. Броуновское движение.

Связь диффузии с броуновским движением. Чувствительность измерительных

приборов. Шумы.. Электропроводность как вынужденная диффузия.

5.5. Распределение Гиббса

Модель системы в термостате. Каноническое распределение Гиббса. Статистический смысл термодинамических потенциалов и температуры. Энтропия и вероятность.

Статистическое описание квантовой системы. Различие между квантомеханической и статистической вероятностями. Принцип Нернста и его следствия. Квантовые идеальные газы. Функции распределение Бозе и Ферми. Формула Планка для равновесного теплового излучения.

5.6. Порядок и беспорядок в природе

Энтропия как количественная мера хаотичности. Принцип возрастания энтропии. Переход от порядка к беспорядку в состоянии теплового равновесия. Роль фазовых переходов. Ближний и дальний порядок. Жидкие кристаллы. Кристаллическая решетка. Структурное упорядочение кристаллов. Понятие о магнитном порядке.

Неупорядоченные макросистемы. Макросистемы вдали от равновесия. Открытые диссипативные системы. Появление самоорганизации в открытых системах и превращение флуктуаций в макроскопические эффекты. Роль нелинейности. Понятие о бифуркациях. Идеи синергетики. Периодические химические реакции и биоритмы. Динамический хаос. Самоорганизация в живой и неживой природе.

5.7. Кристаллы в тепловом равновесии

Строение кристаллов. Экспериментальные методы исследования кристаллов. Точечные дефекты в кристаллах. Дислокации и пластичность. Акустические и оптические типы колебаний кристаллической решетки. Понятие о фононах. Теплоемкость кристаллов при низких и высоких температурах.

Электропроводность металлов. Носители тока в металлах. Недостаточность классической электронной теории. Электронный ферми-газ в металле. Носители тока как квазичастицы. Электронные теплоемкость и теплопроводность.

5.8. Диэлектрики и магнетики в тепловом равновесии

Электрострикция. Электрокалорический эффект. Сегнетоэлектрики.

Магнетики. Пара-, диа-, ферро-, антиферромагнетики. Элементы теории ферромагнетизма. Точка Кюри. Доменная структура. Техническая кривая намагничивания. Магнитострикция ферромагнетиков. Магнитный метод охлаждения.

Заключение. Современная физическая картина мира.

Иерархия структур материи. Частицы и античастицы. Физический вакуум. Стандартная модель элементарных частиц. Кварки, лептоны и кванты фундаментальных полей. Фундаментальные взаимодействия. Адроны. Ядра атомов. Атомы. Молекулы. Макроскопические состояния вещества: газы, жидкости, плазма, твердые тела. Планеты. Звезды. Вещество в экстремальных условиях: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Вещество в сверхсильных элекромагнитных полях. Галактики. Горячая модель и эволюция Вселенной. Физическая картина мира как философская категория. Корпускулярная и континуальная концепции описания природы. Вещество и поле. Смена систем понятий в физике как отражение смены типов рационального мышления. Концепции времени. Парадигма Ньютона и эволюционная парадигма. От физики существующего к физике возникающего. Незавершенность физики и будущее естествознания.


Литература:


1. Основная:

1.1. Трофимова Т.И. Курс физики, М., 1999.

1.2. Савельев И.В., Курс физики, М., 1989.


2. Дополнительная

2.1. Матвеев А.Н., Механика и теория относительности, М., 1976.

2.2. Кикоин И.К., Кикоин А.К., Молекулярная физика, М., 1976.

2.3. Геворкян Р.Г., Курс физики, М., 1979.

2.4. Хайкин С.Э. Физические основы механики, М., 1971.


ЗАДАНИЯ НА КОНТРОЛЬНЫЕ РАБОТЫ.


  1. Решение задач при выполнении контрольных работ является проверкой степени усвоения студентом теоретического курса, рецензии на работу помогают доработать и правильно освоить различные разделы курса физики. Перед выполнением контрольных работ студент должен внимательно изучить данное руководство и ознакомиться с таблицей вариантов. Контрольные работы, выполненные не в соответствии с таблицей вариантов или с нарушениями правил оформления контрольных работ преподавателем не рецензируются. В некоторых случаях преподаватель может дать студенту индивидуальное задание – задачи, не входящие в вариант студента.

  2. Выбор задач производится по таблицам вариантов: первые четыре задачи выбираются по варианту, номер которого совпадает с последней цифрой учебного шифра студента, а пятая и шестая – по варианту, номер которого совпадает с предпоследней цифрой учебного шифра.

  3. Каждая контрольная работа выполняется студентом в отдельной тетради.



ПРАВИЛА ОФОРМЛЕНИЯ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ.


  1. Условия всех задач переписываются студентами полностью без сокращений.

  2. Все значения величин, заданных в условиях задач и взятых из справочных таблиц, студенты записывают для наглядности сокращенно (столбиком) в тех единицах, которые заданы и в единицах той системы, в которой выполняется решение задачи (как правило, в системе СИ).

  3. Все задачи, как правило, следует решать, используя систему СИ (кроме задач, связанных с радиоактивностью и ядерными реакциями).

  4. К большей части задач необходимы графики и схемы с обозначениями всех необходимых для решения задачи величин. Их следует выполнять аккуратно с использованием чертежных инструментов, используемые в них обозначения должны быть согласованы с используемыми в решении задачи.

  5. Необходимо указать физические законы, используемые при решении задачи и аргументировать их применимость для рассматриваемой студентом задачи. С помощью этих законов студентами получаются расчетные соотношения.

  6. Вывод расчетных соотношений должен сопровождаться краткими, но исчерпывающими пояснениями. Расчетное соотношение выводится в общем (буквенном) виде (без промежуточных вычислений).

  7. Используемые в расчетных соотношениях буквенные обозначения должны быть согласованы с используемыми на графиках и чертежах обозначениями. Дополнительные буквенные обозначения следует сопровождать соответствующими пояснениями.

  8. Получив расчетное соотношение, следует проверить его размерность. Пример проверки размерности: .

  9. Перечень основных физических законов, которыми можно воспользоваться при решении задач, приведен в соответствующем разделе. Там же приведены формулы, которыми можно пользоваться при решении задач без вывода.

  10. После проверки размерности расчетного соотношения проводятся вычисления, которые выполняются с точностью, соответствующей точности исходных данных условия задачи.

  11. Решение каждой последующей задачи в контрольной работе должна начинаться с новой страницы.

  12. В конце контрольной работы необходимо привести список использованной студентом при выполнении контрольной работы учебной и справочной литературы, а также поставить дату выполнения контрольной работы и подпись.

  13. Если контрольная работа к зачету не допущена, то все необходимые исправления и дополнения сдают вместе с не допущенной к зачету работой на повторное рецензирование. Исправление в тексте не допущенной к зачету работы не допускаются.

  14. Допущенные к зачету контрольные работы с внесенными в них дополнениями и уточнениями предъявляются преподавателю на зачете. Студент должен быть готов во время сдачи зачета по контрольной работе дать пояснения по решению всех выполненных им задач.


КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1.


Перечень физических законов и формул,

которые можно использовать без вывода при решении задач.

  1. Скорость движения материальной точки: , где - радиус-вектор материальной точки, t – время.

  2. Ускорение материальной точки: .

  3. Нормальное (центростремительное) ускорение материальной точки при движении по криволинейной траектории:, где R – радиус кривизны траектории движения в данной точке.

  4. Тангенциальное (касательное) ускорение материальной точки при движении по криволинейной траектории: .

  5. Угловая скорость вращения: , где d угол поворота материальной точки в радианах за время dt, n – число оборотов за единицу времени.

  6. Линейная скорость движения точки при вращательном движении: , где ds=Rd - длина дуги, пройденной точкой за время dt.

  7. Угловое ускорение материальной точки при движении по окружности радиуса R: .

  8. Импульс (количество движения) материальной точки: .

  9. Второй закон Ньютона: , или .

  10. Закон сохранения импульса (количества движения) для замкнутой системы материальных точек: , или .

  11. Основные силы, рассматриваемые в механике:

  12. Сила упругости , где k – коэффициент упругости (в случае пружины – жесткость), x – величина абсолютной деформации;

  13. Сила тяжести , где g – ускорение свободного падения;

  14. Сила гравитационного взаимодействия (закон всемирного тяготения) , где – гравитационная постоянная, m1 и m2 массы двух взаимодействующих тел, r – расстояние между взаимодействующими телами (если рассматривать их как материальные точки).

  15. Работа, совершаемая силой при элементарном перемещении : , где  – угол между векторами и .

  16. Работа, совершаемая силой при конечном перемещении из точки 1 в точку 2: .

  17. Кинетическая энергия материальной точки: .

  18. Потенциальная энергия:

  19. Упруго деформированной пружины ;

  20. Гравитационного взаимодействия ;

  21. Тела, находящегося в однородном поле силы тяжести , где h – высота тела над принятым за нулевой уровнем (формула справедлива при условии , где Rз – радиус Земли).




  1. Закон сохранения механической энергии: .

  2. Момент силы , относительно оси, перпендикулярной плоскости, в которой лежит вектор силы, приложенной к телу: , где - радиус-вектор, направленный от оси к точке приложения силы и лежащий в плоскости действия силы. Модуль момента силы определяется соотношением: , где - угол между направлениями векторов и , d - плечо силы относительно оси.

  3. Момент инерции материальной точки массой m относительно оси: , где r – расстояние от точки до оси вращения.

Моменты инерции некоторых тел массой m относительно оси z,

проходящей через их центр масс:

  1. Обруча или тонкостенного цилиндра относительно оси, перпендикулярной плоскости обруча или совпадающей с осью цилиндра , где R – радиус обруча или цилиндра;

  2. Диска радиусом R относительно оси, перпендикулярной плоскости диска ;

  3. Основное уравнение динамики вращательного движения: , где Mz - результирующий момент внешних сил, действующих на тело относительно оси z.

  4. Момент импульса тела .

  5. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси: .

  6. Закон сохранения импульса в замкнутой системе: .

  7. Закон Гука для упругих деформаций: или , где S – площадь поперечного сечения тела, l – величина абсолютной деформации тела под действием силы F, l0 – начальная длина тела, E – модуль Юнга.

  8. Потенциальная энергия упруго деформированного тела: .

  9. Закон Кулона (сила Fk взаимодействия двух точечных зарядов Q1 и Q2): , где  - относительная диэлектрическая проницаемость среды, - электрическая постоянная, r – расстояние между зарядами.

  10. Линейная и поверхностная плотности электрического заряда: ; , где

l – длина носителя заряда, S – площадь его поверхности.

Напряженность электрического поля:

  1. Определяемая через величину пробного электрического заряда q, помещенного в исследуемую точку электрического поля, ;

  2. Созданная точечным зарядом Q на расстоянии r от него ;

  3. Созданного бесконечно длинной заряженной нитью на расстоянии r от нее ;

  4. Созданного бесконечно протяженной заряженной плоскостью ;

  5. Созданного двумя разноименно заряженными бесконечно протяженными плоскостями .

  6. Связь между векторами электрической индукции и напряженности электрического поля : .

  7. Потенциал электрического поля: , где Ep – потенциальная энергия пробного электрического заряда q, помещенного в электрическое поле.

  8. Потенциал электрического поля, созданного точечным зарядом: .

  9. Напряженность и потенциал электрического поля, созданного системой точечных зарядов: ; .

  10. Напряженность и потенциал электрического поля, созданного распределенным зарядом: ; , где - единичный вектор, направленный из точки, в которой находится заряд dQ, в рассматриваемую точку электрического поля.

  11. Связь между величинами напряженности и потенциала электрического поля в общем случае и в случае однородного поля внутри плоского конденсатора , где U – разность потенциалов между пластинами плоского конденсатора, находящимися на расстоянии d.

  12. Работа, совершаемая при перемещении заряда Q, в электрическом поле от точки 1 до точки 2: , где и2 – величины потенциалов электрического поля в точках 1 и 2 соответственно.

Электрическая емкость:

  1. Уединенного проводника ;

  2. Уединенной проводящей сферы радиуса R ;

  3. Конденсатора с разностью потенциалов между пластинами U ;

  4. Плоского конденсатора , где S - площадь одной пластины, d – расстояние между пластинами.

  5. Энергия заряженного проводника: , где C – емкость проводника, - потенциал электрического поля заряженного проводника.

  6. Энергия заряженного конденсатора: , где U – разность потенциалов между пластинами конденсатора.

Емкость системы конденсаторов:

  1. При их параллельном соединении ;

  2. При последовательном соединении .

  3. Сила электрического тока , плотность электрического тока , где dQ – заряд, прошедший через поперечное сечение проводника за время dt, S – площадь поперечного сечения проводника.

  4. Сопротивление R проводимость G проводника: ; , где  и  - удельные сопротивление и проводимость проводника, соответственно, l – длина проводника.

Сопротивление системы проводников:

  1. При их последовательном соединении ;

  2. При их параллельном соединении .

Закон Ома:

  1. Для участка цепи, не содержащего ЭДС , где U – разность потенциалов (напряжение) на концах участка цепи;

  2. Для полной цепи , где E – ЭДС источника тока, Rвнеш – сопротивление внешней цепи, Rвнутр – внутреннее сопротивление источника.

Правила (законы) Кирхгофа:

  1. Первое правило Кирхгофа ;

  2. Второе правило Кирхгофа , где - алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле электрической цепи, - алгебраическая сумма произведений сил токов на сопротивление соответствующих участков цепи, - алгебраическая сумма Э.Д.С.

  3. Закон Джоуля – Ленца (количество теплоты Q, выделившееся на сопротивлении R за время dt при прохождении через него электрического тока): .

  4. Полная мощность P, развиваемая источником: .

  5. Полезная мощность PR, выделяемая на внешнем сопротивлении R: .

КПД источника тока: .

  1. Закон Био-Савара-Лапласа: , где dH – величина напряженности магнитного поля, создаваемого элементом проводника длиной dl с током I;  - угол между векторами и , R – радиус-вектор, проведенный от середины элемента проводника в рассматриваемую точку поля.

  2. Напряженность магнитного поля, создаваемого:

    1. бесконечно длинным прямым проводником, по которому протекает электрический ток, силой I , где R – расстояние от оси проводника до точки, в которой определяется напряженность магнитного поля;

    2. отрезком прямого проводника, по которому протекает электрический ток, силой I , где R0 – кратчайшее расстояние от оси проводника до точки, в которой определяется напряженность магнитного поля, и – углы между проведенными в данную точку поля радиус-векторами соответственно из начала и конца проводника и направлением электрического тока;

    3. кольцевым проводником радиусом R в его центре ;

    4. бесконечно длинным соленоидом, где N – число витков соленоида, l – его длина.

  3. Связь между величинами магнитной индукции и напряженности магнитного поля : , - магнитная проницаемость среды, - магнитная постоянная.

  4. Магнитная индукция и напряженность магнитного поля, созданного несколькими источниками (принцип суперпозиции магнитных полей): ; , где n – число источников магнитного поля, и - величины магнитной индукции и напряженности магнитного поля, созданного каждым источником.

  5. Сила dF, действующая на элемент тока длиной dl, помещенный в магнитное поле с индукцией (закон Ампера): , или , где – угол между векторами и .

  6. Поток вектора магнитной индукции через плоский контур (магнитный поток): , или (в случае однородного магнитного поля): , где  – угол между вектором и вектором нормали к плоскости контура .

  7. Потокосцепление (полный магнитный поток, «сцепленный» со всеми N витками соленоида или тороида): , где L – коэффициент самоиндукции.

  8. Основной закон электромагнитной индукции: , где Eи – ЭДС индукции.

  9. Величина ЭДС самоиндукции: .

  10. Величина индуктивности катушки (в случае, l>>d): , где n – плотность намотки, l – длина катушки, S – площадь ее поперечного сечения.

  11. Величина энергии магнитного поля: .

  12. Величина объемной плотности энергии магнитного поля: , где V – объем, занятый магнитным полем.



Примеры решения задач.


Пример 1.

Поезд массой m = 500 т после прекращения тяги тепловоза останавливается под действием силы трения FT =105 Н через t =1 мин. С какой скоростью V0 шел поезд до момента прекращения тяги тепловоза?

m=500 т=5*105 кг.

FT=105 Н.

t=1 мин=60 с.

---------------------------

Fтр - ?


Решение:

Согласно второму закону Ньютона, движение поезда должно описываться уравнением:

.

В рассматриваемой в данной задаче ситуации можно считать, что после прекращения тяги тепловоза движение поезда происходит только под действием силы трения. Если оси координат сориентировать так, как это показано на рисунке, то уравнение движения можно будет переписать в виде:

.



Отсюда величину ускорения можно выразить следующим образом:



Закон движения, следовательно, можно определить, проинтегрировав предыдущую формулу по времени:

.

Далее, зная время, в течение которого поезд остановится, можно найти величину V0 следующим образом:



Проверка единиц измерения:

[V0] ==н*с/кг = кг*м*с/(с2*кг) = м/с.

Расчет V0 ==12 м/с.

Ответ: до момента прекращения тяги тепловоза поезд шел со скоростью V0=12 м/с.


Таблица вариантов к контрольной работе №1.

Вариант

Номера задач





1

2

3

4

5

6

1

101

111

121

131

141

151

2

102

112

122

132

142

152

3

103

113

123

133

143

153

4

104

114

124

134

144

154

5

105

115

125

135

145

155

6

106

116

126

136

146

156

7

107

117

127

137

147

157

8

108

118

128

138

148

158

9

109

119

129

139

149

159

0

110

120

130

140

150

160
1   2   3   4

Похожие:

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа для студентов IV курса
Программа разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соответствии с государственными...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа для студентов II курса
Разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины составленной в соответствии с государственными требованиями...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа по курсу «Теоретические основы теплотехники» для специальности 140106
Рабочая программа составлена на основании "Примерной программы дисциплины «Теплотехника»", утвержденной Министерством образования...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа общеобразовательной дисциплины физика
Рабочая программа общеобразовательной дисциплины – физика разработана на основе примерной программы по общеобразовательной дисциплине...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconПояснительная записка рабочая программа разработана на основе Примерной программы основного общего образова­ния: «Физика» 7-9 классы (базовый уровень) Учебно-методическая литература для учителя и учащихся
Пёрышкин А. В. Физика. 7 класс: Учебник для общеобразовательных учреждений. 6-е изд. М.: Дрофа, 2002

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа учебного курса «Физика»
Рабочая программа разработана на основе Примерной программы основоного общего образования: «Физика» 7-9 классы (базовый уровень)...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая учебная программа по медицинской биологии, генетике для специальности 010608 сестринское дело Всего часов 104
...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа учебной дисциплины логика и теория аргументации для специальности 030602 «Связи с общественностью» (СО) форма обучения очная
Рабочая программа составлена в соответствии с государственными образовательными стандартами, направления "Логика " специальности...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» icon1. Объектно-ориентированное программирование в среде Object Pascal
Рабочая программа разработана на основании примерной учебной программы данной дисциплины, составленной в соответствии с государственными...

Рабочая программа и задания на контрольные работы №1 и №2 для студентов специальности 240100-«Д». Москва 2002 Разработана на основании Примерной программы дисциплины «Физика» iconРабочая программа учебного курса по физике 10 класс а
Рабочая программа разработана на основе Федерального компонента государственного стандарта, примерной программы основного общего...


Разместите кнопку на своём сайте:
lib.convdocs.org


База данных защищена авторским правом ©lib.convdocs.org 2012
обратиться к администрации
lib.convdocs.org
Главная страница