Физика. РПД Физика. Рабочая программа дисциплины физика Направление подготовки (специальность) 27. 03. 04 Управление в технических системах
 Скачать 140.24 Kb.
|
|
Раздел 1 – Физические основы классической механики. Основы молекулярной физики и термодинамики 1. Механическое движение, система отсчета. Кинематика материальной точки: скорость, ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны траектории. Кинематика вращательного движения твёрдого тела. Угловая скорость и ускорение, их связь с линейными. 2. Динамика материальной точки и поступательного движения твёрдого тела. Закон инерции. Масса, сила, импульс. Второй закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Третий закон Ньютона. Центр масс механической системы и закон его движения. 3. Энергия и работа силы. Кинетическая энергия. Силовое поле. Потенциальная энергия, её связь с силой. Закон сохранения энергии (упругий и неупругий удар). 4. Динамика вращательного движения. Моменты силы и импульса относительно центра и оси. Уравнение динамики вращения. Кинетическая энергия вращения, момент инерции. Закон сохранения момента импульса. 5. Основы релятивистской механики. Постулаты специальной теории относительности. Преобра-зование Лоренца. Относительность длин и промежутка времени. Преобразование скоростей и ус-корений в релятивистской кинематике. Понятие о релятивистской динамике. Закон взаимосвязи массы и энергии. 6. Малые колебания. Гармонический и ангармонический осциллятор. Уравнение гармонических колебаний. Пружинный, физический и математический маятники. 7. Преобразование Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. 8. Элементы механики жидкости и газов. Уравнение разрывности. Уравнение Бернулли и следствия из него. 9. Статистический и термодинамический методы исследования. Молекулярно-кинетическая тео-рия (МКТ). Давление идеального газа в МКТ. Уравнение Клапейрона- Менделеева. Закон Дальто-на. 10. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении объема. Теплота и теплоемкость. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. 11. Изопроцессы и адиабатический процесс в идеальных газах. Работа и теплоемкость в этих про-цессах. Уравнение Майера. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости. 12. Классическая статистика. Распределение Максвелла и Больцмана для молекул идеального газа. Барометрическая формула. 13. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Опытные законы явлений переноса и их молекулярно- кинетическая теория. 14. Обратимые и необратимые процессы, циклы. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термоди-намики. Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистический смысл второго начала термодина-мики. Теорема Нернста. 15. Реальные газы. Уравнение Ван- дер- Ваальса. Критическая изотерма. Фазовые превращения. Внутренняя энергия реального газа. 16. Фазовые переходы 1-го и 2-го рода. Критическое состояние. 17. Внутренняя энергия реального газа. 18. Поверхностное натяжение. 19. Смачивание и капиллярные явления. Раздел 2 – Электричество и магнетизм 1. Электрический заряд и поле. Напряжённость поля, принцип суперпозиции, силовые линии. Поток напряжённости, теорема Гаусса. Применение ее для расчета электростатических полей. 2. Работа поля по перемещению заряда. Потенциал электрического поля, его связь с напряжённо-стью. Энергия системы зарядов. Проводники в электростатическом поле. Распределение зарядов и поля в проводнике. 3. Электрическое поле в диэлектриках. Полярные и неполярные молекулы, поляризованность. Теорема Гаусса для неё. Электрическое смещение, относительная диэлектрическая проницаемость, поле в диэлектрике. Условия на границе двух диэлектриков. Сегнетоэлектрики. 4. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия заряжённого проводника и конденсатора. Объёмная плотность энергии электрического поля. 5. Электрический диполь. Поле диполя. 6. Электрический ток, его характеристика и условия существования. Обобщённый закон Ома. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кирхгофа. 7. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Её опытные обоснования. Границы применимости закона Ома. 8. Ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Виды разрядов: тлеющий дуговой, искровой и коронный. Газоразрядная плазма. 9. Работа выхода электронов из металла. Эмиссионные явления и их применение. 10. Магнитное поле и его индукция. Закон Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого проводника с током и кругового тока. Магнитный момент витка с током. 11. Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме. Поле соленоида и тороида. Магнитный поток, теорема Гаусса для магнитного поля. 12. Сила Лоренца. Движение заряжённых частиц в электрическом и магнитном полях. Эффект Холла. Контур с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. 13. Явление и закон электромагнитной индукции – его выводы на основе закона сохранения энергии и электронной теории. Самоиндукция и индуктивность. Взаимная индукция. Объёмная плотность энергии магнитного поля. 14. Атом в магнитном поле. Диа- и парамагнетики. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Напряжённость магнитного поля, её циркуляция. Магнитная проницаемость среды. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Температура Кюри. Домены, спиновая природа ферромагнетизма. 15. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля. Ток смещения. Полная система урав-нений Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Относительный характер электри-ческой и магнитной составляющих поля. 16. Колебательный контур, свободные незатухающие и затухающие колебания, апериодический процесс. Вынужденные электромагнитные колебания, резонанс. 17. Волновые процессы в упругой среде. Волновое уравнение. 18. Плотность потока энергии. Раздел 3 – Оптика и атомная физика 1. Когерентнось и интерференция световых волн. Расчёт интерференционной картины от двух источников. Интерференция света в тонких плёнках, полосы равной толщины и равного наклона. Просветление оптики. 2. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля: расчёт дифракции света на одной щели. Ди-фракция света на решётке. Пространственная дифракционная решетка. 3. Естественный и поляризованный свет. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Поляроиды и поляризационные призмы. Искусственная оптическая анизотропия. Интерференция поляризованного света. Оптически активные вещества. Эффекты Керра и Фарадея. 4. Электронная теория дисперсии света. 5. Тепловые излучения. Абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана и Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка. Пирометрия. 6. Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для него. Экспериментальное подтверждение квантовых свойств света, применение фотоэффекта. Фотоны, их масса и импульс. Давление света. 7. Оптическая пирометрия. 8. Эффект Комптона. 9. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма вещества. Формула Луи де Бройля. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. 10. Волновая функция и её статический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Свободная частица. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме. 11. Туннельный эффект. Расчёт водородоподобного атома в квантовой механике. Энергетический спектр атомов и молекул. Рентгеновское излучение, характеристическое и тормозное. 12. Модель атома Томсона и Резерфорда. 13. Атом водорода по Бору. 14. Энергетические зоны в кристаллах. Распределения электронов по зонам. Валентная зона и зона проводимости. Металлы, диэлектрики. Собственная и примесная проводимость полупроводников. 15. Заряд, размер и масса атомного ядра, энергия связи ядра и дефект массы. Ядерные силы, моде-ли ядра. Радиоактивный распад ядер. 16. Контакт электронного и дырочного полупроводника. Контактная разность потенциалов. 17. Термоэлектрические явления Зеебека, Пельтье. 18. Понятие о ядерной энергетике. Составил, к.т.н., доцент кафедры ИМФ Мифтахова Г.М. Утверждаю: Зав. кафедрой ИМФ, д.т.н., профессор Шулаев Н.С. Пример билета на экзамен по дисциплине «Физика» Уфимский государственный нефтяной технический университет Филиал в г. Стерлитамаке Кафедра «Информатика, математика и физика» 27.03.04 Управление в технических системах Экзаменационный билет по курсу «Физика» № 1 1. Центр масс. Закон сохранения импульса. 2. Распределение Максвелла для молекул идеального газа по скоростям теплового движения. Составил, к.т.н., доцент кафедры ИМФ Мифтахова Г.М. Зав. кафедрой ИМФ, д.т.н., профессор Шулаев Н.С. Контрольная работа. Перечень вопросов (задач, заданий, тем, комплекта тестовых заданий): Адрес нахождения электронного учебного издания http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev22.pdf Механика. Молекулярная физика и термодинамика : учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev24.pdf Оптика и атомная физика : учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev26.pdf Электричество и магнетизм : учебно-методическое пособие по выполнению контрольных работ Включенные в методические пособия контрольные работы соответствуют основному содержанию указанного раздела физики. В каждом из них приведены основные формулы, примеры решения задач, задачи для практических занятий и варианты контрольных заданий. Контрольные вопросы к контрольным работам Раздел 1. Физические основы классической механики. Основы молекулярной физики и термодинамики 1. Кинематика материальной точки: скорость, ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Радиус кривизны траектории. 2. Кинематика вращательного движения твёрдого тела. Угловая скорость и ускорение, их связь с линейными. 3. Динамика материальной точки и поступательного движения твёрдого тела. Закон инерции. Масса, сила, импульс. Второй закон Ньютона. Закон сохранения импульса. Третий закон Ньютона. Центр масс механической системы и закон его движения. 4. Энергия и работа силы. Кинетическая энергия. Силовое поле. Потенциальная энергия, её связь с силой. Закон сохранения энергии (упругий и неупругий удар). 5. Динамика вращательного движения. Моменты силы и импульса относительно центра и оси. Уравнение динамики вращения. Кинетическая энергия вращения, момент инерции. Закон сохранения момента импульса. 6. Постулаты специальной теории относительности. Преобразование Лоренца. Относительность длин и промежутка времени. Понятие о релятивистской динамике. Закон взаимосвязи массы и энергии. 7. Малые колебания. Гармонический осциллятор. Уравнение гармонических колебаний. Пружинный, физический и математический маятники. 8. Преобразование Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции. 9.Молекулярно-кинетическая теория (МКТ). Давление идеального газа в МКТ. Уравнение Кла-пейрона- Менделеева. Закон Дальтона. 10. Первое начало термодинамики. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении объема. Теплота и теплоемкость. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. 11. Изопроцессы и адиабатический процесс в идеальных газах. Работа и теплоемкость в этих про-цессах. Уравнение Майера. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости. 12. Классическая статистика. Распределение Максвелла и Больцмана для молекул идеального газа. Барометрическая формула. 13. Явления переноса. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул. Опытные законы явлений переноса и их молекулярно- кинетическая теория. 14. Обратимые и необратимые процессы, циклы. Цикл Карно и его КПД. Второе начало термоди-намики. Энтропия. Энтропия идеального газа. Статистический смысл второго начала термодинамики. Теорема Нернста. 15. Поверхностное натяжение. 16. Смачивание и капиллярные явления. Раздел 2. Электричество и магнетизм 1. Напряжённость поля, принцип суперпозиции, силовые линии. Поток напряжённости, теорема Гаусса. Применение ее для расчета электростатических полей. 2. Работа поля по перемещению заряда. Потенциал электрического поля, его связь с напряжённо-стью. Энергия системы зарядов. Проводники в электростатическом поле. Распределение зарядов и поля в проводнике. 3. Электрическое поле в диэлектриках. Полярные и неполярные молекулы, поляризованность. Теорема Гаусса для неё. Электрическое смещение, относительная диэлектрическая проницаемость, поле в диэлектрике. 4. Электроёмкость. Конденсаторы. Энергия заряжённого проводника и конденсатора. Объёмная плотность энергии электрического поля. 5. Электрический диполь. Поле диполя. 6. Электрический ток, его характеристика и условия существования. Обобщённый закон Ома. Разность потенциалов, электродвижущая сила, напряжение. Закон Джоуля – Ленца. Правила Кирхгофа. 7. Магнитное поле и его индукция. Закон Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого проводника с током и кругового тока. Магнитный момент витка с током. 8. Циркуляция вектора магнитной индукции в вакууме. Поле соленоида и тороида. Магнитный поток, теорема Гаусса для магнитного поля. 9. Сила Лоренца. Движение заряжённых частиц в электрическом и магнитном полях. Контур с током в магнитном поле. Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле. 10. Явление и закон электромагнитной индукции .Самоиндукция и индуктивность. Взаимная индукция. Объёмная плотность энергии магнитного поля. 11. Магнитное поле в веществе. Намагниченность. Напряжённость магнитного поля, её циркуляция. Магнитная проницаемость среды. Ферромагнетики. 12. Колебательный контур, свободные незатухающие и затухающие колебания, апериодический процесс. Вынужденные электромагнитные колебания, резонанс. Раздел 3. Оптика и атомная физика 1. Когерентность и интерференция световых волн. Расчёт интерференционной картины от двух источников. Интерференция света в тонких плёнках, полосы равной толщины и равного наклона. 2. Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля: расчёт дифракции света на круглом отверстии и одной щели. Дифракция света на решётке. Пространственная дифракционная решетка. 3. Естественный и поляризованный свет. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Закон Малюса. Поляроиды и поляризационные призмы. Искусственная оптическая анизотропия. Оптически активные вещества. Эффекты Керра и Фарадея. 4. Тепловые излучения. Абсолютно чёрное тело. Законы Кирхгофа и Стефана-Больцмана и Вина. Квантовая гипотеза и формула Планка. Пирометрия. 5. Фотоэффект, уравнение Эйнштейна для него. Экспериментальное подтверждение квантовых свойств света. Фотоны, их масса и импульс. Давление света. Оптическая пирометрия. 6. Эффект Комптона. 7. Опытное обоснование корпускулярно-волнового дуализма вещества. Формула Луи де Бройля. Соотношение неопределённостей Гейзенберга. 8. Волновая функция и её статический смысл. Уравнение Шредингера. Стационарные состояния. Свободная частица. Частица в одномерной прямоугольной потенциальной яме.. 9. Модель атома Томсона и Резерфорда. 10. Атом водорода по Бору. 11. Заряд, размер и масса атомного ядра, энергия связи ядра и дефект массы. Ядерные силы, модели ядра. Радиоактивный распад ядер. Примеры вариантов контрольных работ: ВАРИАНТ 1 1. Лодка движется перпендикулярно к берегу со скоростью ? = 7,2 км/ч. Течение относит ее вниз на расстояние l = 150 м. Найти скорость u течения реки и время t , затраченное на переправу. Ширина реки L = 0,5 км. 2. Тело массой m = 0,5 кг движется прямолинейно, причем координата тела Х изменяется от вре-мени как Х = a – bt + ct2 –dt3 , где c = 5 м/с2 и d = 1 м/с3. Найти силу F, действующую на тело в конце первой секунды движения. 3 . С вершины клина, длина которого м и высота м, начинает скользить небольшое тело. Коэф-фициент трения между телом и клином . Определить: 1) ускорение, с которым движется тело; 2) время прохождения тела вдоль клина; 3) скорость тела у основания клина. 4. Маховик, момент инерции которого J = 63,6 кг?м2, вращается с угловой скоростью ? = = 31,4 рад/с. Найти момент сил торможения М, под действием которого маховик останавливается через время t = 20 с. Маховик считать однородным диском. 5. Начальная фаза гармонического колебания ? = 0. Через какую долю периода скорость точки будет равна половине ее максимальной скорости? ВАРИАНТ 2 1. Точечные заряды q1=30 мкКл и q2=-20 мкКл находятся на расстоянии d=20 см друг от друга. Определить напряженность электрического поля в точке, удаленной от первого заряда на рас-стояние r1 = 30 см, а от второго – на r2 = 15 см. 2. Электрон с энергией Т = 400 эВ (в бесконечности) движется вдоль силовой линии по направлению к поверхности металлической заряженной сферы радиусом R = 10 см. Определить минимальное расстояние а, на которое приблизится электрон к поверхности сферы, если заряд ее q = - 10 нКл. 3. Сила тока в проводнике изменяется со временем но закону I = I0 sin?t. Найти заряд q, проходящий через поперечное сечение про¬водника за время t, равное половине периода Т, если начальная сила тока = 10 А, циклическая частота ? = 50?с-l. 4. По тонкому кольцу радиусом R=10см равномерно распределен заряд с линейной плотностью ?=50нКл/м. Кольцо вращается относительно оси, перпендикулярной плоскости кольца и проходя-щей через его центр, с частотой ?=10с-1. Определить магнитный момент рm, обусловленный вращением кольца. 5. Определить магнитный поток Ф, пронизывающий соленоид, если его длина l=50 см и магнитный момент рm=0,4Вб. 6. Проволочный виток диаметром d=5cм и сопротивлением R=0,02 Oм находится в однородном магнитном поле (В=0,3Тл). Плоскость витка составляет угол ?=40° с линиями индукции. Какой заряд q протечет по витку при выключении магнитного поля? Расчетно-графическая работа. Перечень вопросов (задач, заданий, тем, комплекта тестовых заданий): Адрес нахождения электронного учебного издания http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev23.pdf Механика. Молекулярная физика и термодинамика : учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графических работ http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev27.pdf Электричество и магнетизм: учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графических работ http://bibl.rusoil.net/base_docs/UGNTU/Sterlitamak/Shulaev25.pdf Оптика и атомная физика : учебно-методическое пособие по выполнению расчетно-графических работ Для выполнения расчетно-графических работ обучающимся необходимо внимательно прочитать соответствующий раздел учебника и проработать аналогичные задания, рассматриваемые преподавателем на лекционных занятиях. Основным методом обучения является самостоятельная работа обучающихся с учебно-методическими материалами, научной литературой, статистическими данными, в том числе из сети Интернет. Необходимым учебным элементом практических и лабораторных занятий курса физика является физическая задача. Физическая задача – ситуация, требующая от обучающихся мыслительных и практических действий на основе законов и методов физики, направленных на овладение знаниями по физике, умениями применять их на практике и развития мышления. Контрольные вопросы к расчетно-графическим работам |