оригинальный документ PDF (182.5 КБ)

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ИНСТИТУТ
РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
"Утверждаю"
Заведующий кафедрой физики
_____________А.А. Задерновский
"____"_____________2005 г.
ПРОГРАММА
курса физики
для студентов вечернего отделения, обучающихся по
ускоренному курсу
МОСКВА
2005
2
СОДЕРЖАНИЕ КУРСА ФИЗИКИ
ЛЕКЦИИ
ЧАСТЬ 1 (28 часов)
РАЗДЕЛ 1. Механика (12 часов)
Кинематика. Динамика. Законы сохранения. Вращательное и
колебательное движение.
1. Введение. Кинематика материальной точки. (2 часа)
Предмет физики. Роль физики в современном естествознании.
Представления о свойствах пространства и времени, лежащие в основе
классической механике. Основные геометрические и кинематические
характеристики движения материальной точки: траектория, перемещение,
длина пути, скорость, ускорение, нормальное и тангенциальное ускорение.
Кинематика вращательного движения. Угловая скорость, ускорение и их
связь с линейными характеристиками движения.
2. Динамика материальной точки (2 час.).
Взаимосвязь кинематики и динамики. Сила. Масса. Законы Ньютона.
Инерциальные системы отсчёта. Принцип относительности Галилея.
Замкнутые системы тел. Закон сохранения импульса.
3. Силы в природе. Работа сил. Кинетическая, потенциальная
энергия. Закон сохранения энергии в механике (3 час.).
Силы в природе, как проявление 4-х основных типов взаимодействия.
Примеры сил: силы трения, упругая, тяготения. Работа. Мощность.
Кинетическая энергия и её связь с работой. Потенциальные силы и поля.
Потенциальная энергия точки во внешнем силовом поле. Связь силы и
потенциальной энергии. Полна механическая энергия системы. Закон
сохранения механической энергии.
4. Динамика твёрдого тела (3 час.).
Понятие абсолютно твёрдого тела. Поступательное и вращательное
движение твёрдого тела. Центр инерции абсолютно твёрдого тела. Момент
силы. Основное уравнение динамики вращательного движения. Момент
инерции. Теорема Штейнера. Момент импульса. Закон сохранения
момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося тела. Энергия
сложного движения.
3
5. Колебания и волны (2 час.).
Гармонические колебания. Основные характеристики колебательного
движения: частота, период, фаза, амплитуда. Уравнение гармонических
колебаний. Математический и физический маятник. Энергия
колебательного движения. Сложение гармонических колебаний.
Затухающие колебания. Логарифмический декремент затухания.
Вынужденные колебания. Резонанс. Основные характеристики волнового
движения. Продольные и поперечные волны. Уравнение плоской
синусоидальной волны.
РАЗДЕЛ 2: МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА (12 час.).
Молекулярно- кинетическая теория. Термодинамика.
Реальные газы.
6. Основы молекулярно-кинетической теории (2 час.).
Предмет молекулярной физики. Масса и размер молекул. Статические и
термодинамические методы. Термодинамические параметры. Понятие
идеального газа. Закон Авагадро. Основные газовые законы. Уравнение
состояния идеального газа.
7. Основное уравнение молекулярно - кинетической теории газов.
Внутренняя энергия газа (2 час.).
Основное уравнение МКТ. Средняя квадратичная скорость молекул.
Молекулярно - кинетическое толкование абсолютной температуры. Число
степеней свободы молекул. Закон равномерного распределения энергии по
степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа.
8. Основы термодинамики (3 час.).
Работа газа при изменении его объёма. Количество теплоты. Перове
начало термодинамики. Адиабатный процесс. Применение первого начала
термодинамики к изопроцессам идеального газа. Теплоёмкость.
Зависимость теплоёмкости от вида процесса.
9. Статика идеального газа (3 час.).
Закон Максвелла для распределения энергии молекул по скоростям и
энергиям. Наиболее вероятная, средняя арифметическая и средняя
квадратичная скорость молекул.
10. Циклы. Второе начало термодинамики. Реальные газы (2 час.).
Обратимые и необратимые процессы. Круговой процесс. Тепловые и
холодильные машины. Цикл Карно и его КПД для идеального газа. Второе
4
начало термодинамики. Понятие об энтропии. Реальные газы. Уравнение
Ван-дер-Ваальса. Изотермы реальных газов. Критическое состояние.
Фазовые переходы.
11. Обзорная лекция (4 час.).
ЧАСТЬ 2 (36 час.).
РАЗДЕЛ 3: Электростатика (12 час.).
Постоянное электрическое поле в вакууме и веществе.
1. Электростатическое поле. Закон кулона. Теорема ОстроградскогоГаусса (3 час.).
Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.
Электрическое поле. Напряжённость электрического поля. Принцип
суперпозиции. Поток вектора напряжённости. Теорема ОстроградскогоГаусса и её применение к расчёту полей заряжённых тел (плоскость, нить,
сфера).
2. Работа сил электрического поля и потенциал. Электроёмкость. (3
час.).
Работа сил электрического поля по перемещению зарядов. Потенциал.
Связь между напряжённостью электрического поля и потенциалом.
Потенциалом полей различных заряжённых тел (точечный заряд,
плоскость, нить, сфера). Проводники в электрическом поле. Ёмкость
уединённого
проводника.
Физический
смысл
электроёмкости.
Конденсаторы. Соединение конденсаторов.
3. Диэлектрики в электрическом поле (3 час).
Проводники и изоляторы. Свободные и связанные заряды. Диполь.
Действие однородного электрического поля на диполь. Механизм
поляризации диэлектриков. Вектор поляризации. Поле внутри
диэлектрика.
Диэлектрическая
проницаемость
среды.
Вектор
электрической индукции.
4. Энергия электрического поля (3 час.).
Энергия заряженного уединённого проводника, конденсатора и системы
проводников. Энергия электрического поля, объёмная плотность энергии.
РАЗДЕЛ 4: Электрический ток. Магнетизм (20 час.).
Постоянный электрический ток. Магнитное поле в вакууме и
веществе. Электромагнитная индукция. Уравнение Максвелла.
5
5. Постоянный электрический ток. Основы классической теории
электропроводности (3 час.).
Условия существования электрического тока. Сила и плотность тока.
Закон Ома в дифференциальной форме. Сопротивление. ЭДС. Закон Ома
для участка цепи, содержащего ЭДС, и для полной цепи. Правила
Кирхгофа. Работа и мощность тока. Закон Джоуля-Ленца. Основы
классической теории электропроводности металлов.
6. Магнитное поле в вакууме (2 час.).
Магнитное поле. Закон Ампера. Магнитная индукция. Магнитное поле
постоянного тока. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчёту
магнитных полей кругового тока и прямого тока. Магнитный момент
витка с током. Работа по повороту его в магнитном поле.
7. Закон полного тока. Работа по перемещению проводника в
магнитном поле (2 час.).
Понятие о циркуляции вектора. Закон полного тока и его применение к
расчёту полей тороида и соленоида. Магнитный поток. Работа
перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.
8. Движение заряженных частиц в магнитном поле (2 час.).
Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в однородном магнитном
поле. Эффект Холла. Движение частиц в скрещённых электрическом и
магнитном полях.
9. Магнитное поле в веществе. Магнетики (2 час.).
Элементарные токи. Элементарный ток в магнитном поле. Вектор
намагничивания. Магнитная проницаемость. Напряжённость магнитного
поля. Деление вещества на диа- , пара- и ферро- магнетики. Природа
ферромагнетизма. Кривая намагничивания, гистерезис.
10. Электромагнитная индукция (3 час.).
Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной
индукции. Правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность.
11. Энергия магнитного поля. Электромагнитные колебания (3 час.).
Энергия магнитного поля соленоида. Объёмная плотность энергии
магнитного поля. Электромагнитные колебания в колебательном контуре.
Формула Томсона. Превращение энергии при электромагнитных
колебаниях.
6
12. Уравнения максвелла (3 час.).
Уравнение Максвелла для электромагнитного поля в интегральной форме.
Основные экспериментальные соотношения, используемые при написании
этих уравнений. Ток смещения. Электромагнитные волны.
13. Обзорная лекция (4 час.).
ЧАСТЬ 3 (28 час.)
РАЗДЕЛ 5: Оптика (17 час.).
Интерференция. Дифракция. Поляризация. СТО. Тепловое излучение.
Квантовые свойства света.
1. Интерференция света (3 час.).
Электромагнитная природа света. Интенсивность. Когерентность и
монохроматичность. Расчёт интерференционной картины от двух
источников. Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Условия
интерференционных максимумов и минимумов. Интерференция света в
тонких плёнках. Полосы равной толщины и равного наклона. Кольца
Ньютона.
2. Дифракция света (3 час.).
Явление дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля.
Дифракция Френеля от диска и круглого отверстия. Дифракция
Фраунгофера на щели. Дифракционная решётка. Дифракционная решётка
как спектральный прибор. Разрешающая сила и дисперсия.
3. Поляризация света. Взаимодействие света с веществом (3 час.).
Естественный и поляризованный свет. Степень поляризации. Поляризация
при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Естественная
анизотропия. Одноосные кристаллы. Поляризаторы. Закон Малюса.
Вращение плоскости поляризации. Оптическая активность. Понятие о
дисперсии света. Дисперсия и поглощение света.
4. Элементы СТО (2 час.).
Постулаты Эйнштейна. Преобразование Лоренца. Релятивистическое
изменение длин и промежутков времени. Релятивистская динамика. Связь
массы и энергии.
5. Тепловое излучение (3 час.).
7
Испускательная и поглощательная способность. Абсолютно чёрное тело.
Закон Кирхгофа. Спектр испускания АЧТ. Формул Рэлея-Джинса. “УФ
катастрофа” и понятие о квантах света. Формула Планка. Следствие
формулы Планка: законы Стефана-Больцмана и Вина.
6. Квантовые свойства света (3 час.).
Опыт Боте. Энергия, масса и импульс фотона. Эффект Комптона и его
теория. Давление света. Тормозное рентгеновское излучение.
Коротковолновая
граница
сплошного
рентгеновского
спектра.
Фотоэффект. Уравнение Эйнштейна.
РАЗДЕЛ 6: Основы атомной и ядерной физики (7 час.).
Боровская теория атома. Волновые свойства вещества. Атомное ядро.
Ядерные реакции. Элементарные частицы.
7. Боровская теория атома. Волновые свойства вещества (3 час.).
Спектры испускания атомов. Ядерная модель атома. Опыты Франка и
Герца. Постулаты Бора. Боровская теория водородного атома. Сериальные
формулы. Корпускулярный волновой дуализм и волновые свойства
вещества. Волны де-Бройля.
8. Атомное ядро (2 час.).
Заряд, размер и масса атомного ядра. Массовое и зарядовое число. Состав
ядра. Нуклоны. Понятие о ядерных силах. Энергия связи ядра.
Закономерности α- ,β- и γ- излучения атомных ядер. Закон радиоактивного
распада.
9. Ядерные реакции. Элементарные частицы (2 час.).
Ядерные реакции и законы сохранения. Реакция деления. Реакция синтеза.
Проблема управляемого термоядерного синтеза. Понятие об элементарных
частицах.
10. Обзорная лекция (4 час.).
8
СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО I ЧАСТИ ФИЗИКИ
ТЕМА
1
1. Кинематика
2. Динамика
материальной точки.
3. Работа сил.
Кинетическая и
потенциальная
энергия.
4. Динамика твёрдого
тела.
5. Колебания и волны
6. Уравнение состояния
идеального газа
7. Основное уравнение
МКТ. Внутренняя
энергия идеального
газа.
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ЗАДАЧ ИЗ СБОРНИКОВ
Волькенштейн (1985г.)
А.Г. Чертов, А.А. Воробьев (1988г.)
Аудиторные
Домашние
Аудиторные
Домашние
2
3
4
5
1.18; 1.24; 1.27; 1.38; 1.25; 1.31; 1.39; 1.46; 1.8; 1.15; 1.19; 1.24; 1.10; 1.16; 1.18; 1.23;
1.44; 1.48;
1.50; 1.55; 1.59;
1.40; 1.48; 1.56;
1.41; 1.47; 1.58;
2.16; 2.19; 2.27; 2.32; 2.20; 2.28; 2.34; 2.38; 2.4; 2.6; 2.12; 2.39;
2.7; 2.9; 2.13; 2.39;
2.41; 2.53; 2.56; 2.65; 2.40; 2.52; 2.57; 2.67; 2.59; 2.63; 2.72; 2.78; 2.61; 2.62; 2.73; 2.76;
2.79; 2.81;
2.80; 2.86;
2.84; 4.53;
2.88; 4.54;
3.8; 3.13; 3.21; 3.30;
3.38; 3.44;
12.9; 12.13; 12.16;
12.21; 12.26; 12.39;
12.47; 12.61;
5.13; 5.22; 5.27; 5.45;
3.9; 3.11; 3.19; 3.31;
3.36; 3.41;
12.8; 12.12; 12.20;
12.24; 12.31; 12.40;
12.46; 12.62;
5.12; 5.21; 5.33; 5.40;
3.6; 3.21; 3.25; 3.33;
3.44; 3.53;
6.7; 6.11; 8.18; 6.25;
6.34; 6.44; 6.58; 7.6;
3.7; 3.22; 3.27; 3.34;
3.44; 3.51;
6.10; 6.12; 6.17; 6.27;
6.36; 6.45; 6.59; 7.7;
5.41; 5.59; 5.62;
5.58; 5.60; 5.64; 5.65; 9.12; 9.18; 9.20; 9.25; 9.14; 9.21; 9.28;
8.16; 8.21; 8.27; 8.38; 8.17; 8.20; 8.30; 8.40;
9
1
8. Основы
термодинамики.
9. Статистика
идеального газа.
10. Цикл Карно.
Реальные газы.
2
5.69; 5.79; 5.82; 5.88;
5.91; 5.162; 6.167;
5.170; 5.177;
5.44; 5.55; 5.93;
5.119; 5.121;
5.195; 5.197; 5.200;
6.4;
3
5.71; 5.80; 5.87; 5.89;
5.160; 5.165; 5.171;
5.179; 5.186;
5.50; 5.56; 5.94;
5.120; 5.123; 5.125;
5.196; 5.198; 5.201;
6.6;
4
11.2; 11.8; 11.20;
11.22; 11.28; 11.32;
11.38; 11.44; 11.51;
9.32; 10.47; 10.51;
10.56;
11.54; 11.56; 11.62;
11.65; 11.70; 12.2;
5
11.3; 11.17; 11.19;
11.24; 11.29; 11.31;
11.40; 11.47; 11.50;
9.33; 10.49; 10.52;
10.57;
11.53; 11.58; 11.113;
11.66; 11.71; 12.3;
СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО II ЧАСТИ ФИЗИКИ
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ЗАДАЧ ИЗ СБОРНИКОВ
ТЕМА
Волькенштейн (1985г.)
А.Г. Чертов, А.А. Воробьев (1988г.)
Аудиторные
Домашние
Аудиторные
Домашние
1
2
3
4
5
1. Электростатичес-кое 9.2; 9.13; 9.15; 9.19;
9.10; 9.16; 9.20; 9.27; 13.2; 13.8; 13.16;
13.3; 13.12; 13.18;
поле.Закон Кулона. 9.25;
9.28; 9.32;
14.3; 14.11; 14.22;
14.5; 14.12; 14.25;
Теорема
Остроградского Гаусса.
2. Потенциал.
9.39; 9.42; 9.44; 9.50; 9.45; 9.46; 9.47; 9.49; 15.2; 15.4; 15.14;
15.1; 15.5; 15.15;
Электроёмкость.
9.52; 9.63; 9.72;
9.53; 9.66; 9.69; 9.74; 15.23; 15.41; 15.60;
15.27; 15.42; 15.61;
15.62; 15.64; 17.20;
15.65; 15.67; 17.21;
3. Диэлектрики в
9.76; 9.122;
9.77; 1.124;
17.7; 17.11;
17.8; 17.10;
электрическом поле.
10
1
4. Энергия
электрического
поля.
5. Постоянный
электрический ток.
6. Магнитное поле в
вакууме. Закон
Ампера.
7. Закон полного тока.
Работа по
перемещению
проводника с током
в магнитном поле.
8. Движение
заряженных частиц
в магнитном поле.
9. Электромагнитная
индукция.
10. Энергия магнитного
поля.
Электромагнитные
колебания.
2
9.116; 9.121;
3
9.118; 1.119;
10.15; 10.23; 10.41;
10.46; 10.50; 10.60;
10.89;
11.5; 11.9; 11.15;
11.25; 11.55;
10.18; 10.24; 10.42;
10.46; 10.54; 10.61;
10.91;
11.3; 11.11; 11.17;
11.23; 11.56;
11.36; 11.44; 11.64;
4
18.2; 18.4;
5
18.7; 18.13;
19.1; 19.14; 19.19;
19.25; 19.30; 20.4;
19.2; 19.13; 19.21;
19.27; 19.31; 20.6;
21.6; 21.8; 21.16;
21.27; 22.2; 22.8;
21.4; 21.7; 21.18;
21.24; 22.1; 22.6;
11.37; 11.45; 11.65;
24.1; 22.14; 25.1;
24.2; 22.15; 25.3;
11.69; 11.72; 11.79;
11.86; 11.91;
11.70 ; 11.76; 11.83;
11.85; 11.92;
23.2; 23.6; 23.14;
23.17; 23.22;
23.3; 23.5; 23.9;
23.13; 23.24;
11.93; 11.99; 11.102;
11.110;
11.112; 14.3; 14.6;
14.9;
11.95; 11.100; 11.105;
11.109;
11.131; 14.4; 14.7;
14.10;
25.7; 25.9; 25.11;
25.25;
26.1; 26.13; 26.15;
26.20;
25.6; 25.8; 25.13;
25.26;
26.3; 26.14; 26.16;
26.21;
11
СЕМИНАРСКИЕ ЗАНЯТИЯ ПО III ЧАСТИ ФИЗИКИ
ТЕМА
1
1. Интерференция
света
2. Дифракция света.
3. Поляризация света
4. Элементы СТО
5. Тепловое излучение
6. Квантовые свойства
света
7. Строение атома.
Волновые свойства.
ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМЫХ ЗАДАЧ ИЗ СБОРНИКОВ
Волькенштейн (1985г.)
А.Г. Чертов, А.А. Воробьев (1988г.)
Аудиторные
Домашние
Аудиторные
Домашние
2
3
4
5
16.5; 16.6; 16.9;
16.7; 16.10; 16.11;
30.6; 30.11; 10.17;
30.8; 30.10; 30.18;
16.12; 16.15; 16.19;
16.13; 16.16; 16.20;
30.20; 30.24; 30.27;
30.19; 30.25; 30.29;
16.22;
30.30;
16.28; 16.31; 16.34;
16.30; 16.32; 16.35;
31.1; 31.4; 31.5;
31.2; 31.3; 31.8;
16.37; 16.39; 16.41;
16.38; 16.40; 16.42;
31.10; 31.15; 31.17;
31.12; 31.14; 31.18;
16.44; 16.48;
16.45; 16.49;
31.21;
31.22;
16.61; 16.62; 16.64;
16.58; 16.59; 16.60;
32.1; 32.4; 32.11;
32.3; 32.5; 32.12;
16.65;
32.19;
32.22;
17.2; 17.6; 17.10;
17.5; 17.8; 17.13;
5.1; 5.5; 5.16; 5.20;
5.3; 5.7; 5.17; 5.22;
17.16; 17.20;
17.18; 17.21;
5.31; 5.40;
5.42;
18.1; 18.3; 18.7;
18.2; 18.4; 18.6;
34.2; 34.9; 34.14;
34.3; 34.10; 34.15;
18.16; 18.18;
18.17; 18.19;
34.18;
34.19;
19.2; 19.6; 19.13;
19.4; 19.5; 19.15;
35.1; 35.4; 35.8;
35.2; 35.6; 35.9;
19.17; 19.23; 19.30;
19.19; 19.27; 19.29;
36.11; 37.1; 37.6;
36.12; 37.3; 37.4;
19.32;
19.33;
20.1; 20.4; 20.7;
20.2; 20.6; 20.8;
38.1; 38.3; 38.6;
38.2; 38.5; 38.7;
20.16; 19.38;
20.15; 19.37;
38.15; 45.1; 45.7;
38.14; 45.2; 45.6;
12
1
8. Атомное ядро.
Ядерные реакции.
2
21.1; 21.4; 21.7;
21.15; 21.31; 22.1;
22.6; 22.9;
3
21.3; 21.6; 21.10;
21.27; 21.32; 22.3;
22.7; 22.10;
4
41.1; 41.4; 41.7;
41.14; 43.6; 44.3;
Составили: А.В. Маковкин, Е.С. Шахурин
ОСНОВНАЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА
УЧЕБНИКИ
Основная литература
1. Савельев И.В. Курс общей физики. М., 1987 г., т.т. 1-3.
Дополнительная литература
2. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М., 1979 г., т.т. 1, 2.
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. М., 1977 г., т.т. 3.
4. Детлаф А.А. и др. Курс физики. М., 1973-1977 гг.
ЗАДАЧНИКИ
Основная литература
5. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М., 1988 г.
6. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М., 1985 г.
5
41.2; 41.6; 41.8;
41.15; 43.7; 44.1;