Книги по всем темам

Зав. кафедрой общей физики СГУ д.ф.-м.н., член-корр. РАЕН, профессор А.А.Игнатьев "_"2003 г.

А В Т О Р Ы:

к.т.н., доцент А.Л.Хвалин к.ф.-м.н., доцент А.А.Мостовой 1. Пояснительная записка Курс общей физики является основополагающим в обучении студентов физических специальностей университетов. Цели изучения этого курса определяются требованиями, предъявляемыми к выпускникам квалификационными характеристиками и предусматривающими, что специалист должен иметь высокий уровень профессиональной подготовки, сочетать высокую фундаментальную научную и практическую подготовку, уметь проводить теоретические и экспериментальные исследования.

Общая физика как наука об общих законах природы лежит в основе изучения общетеоретических и специальных дисциплин физического профиля, знание которых обязательно для специалистов. В процессе изучения общего курса физики формируется диалектико-материалистическое мировоззрение, приобретаются знания об общих законах развития науки, закладываются основы навыков теоретического и экспериментального научного исследования, а также формируются профессиональные, знания и навыки будущего учителя-предметника.

Усвоение основных представлений об окружающем нас мире, формах его существования, об исторической обусловленности и характере развития физической науки, ознакомление со структурой основных категорий физических знаний (закона, гипотезы, модели, теории и т.п.), языком и методами физики, её связью с другими естественными науками, а также с её вкладом в развитие различных направлений технического прогресса являются основными задачами приобретения знаний и умений в области теоретической деятельности.

Усвоение знаний основных методов измерения физических величин, проверки законов, их следствий, способов подсчета погрешностей в экспериментах, оценка разумности экспериментально полученных численных значений физических величин и констант, соблюдение правил технической безопасности при проведении физических экспериментов являются основными задачами практического приобретения знаний, навыков и умений в области экспериментальной деятельности.

ТРУДОЕМКОСТЬ Лекции -104 час семинарские занятия - 104 час.

практические занятия -121-час.

самостоятельная работа - 312 час.

2. Тематический план учебной дисциплины Максималь- Количество аудиторных часов при ве- СамостояНаименование ная учебная тельная черней форме обучения нагрузка работа стустудентов, дентов, час.

час.

Всего, Лекцион- Практи- Семинарчас. ная на- ческие ские грузка, занятия, занятия, час.

час. час.

1 2 3 5 193 99 34 31 Раздел 1 Механика 7 Тема 1.1 2 1 2 9 2 2 Тема 1.Тема 1.3 15 8 2 2 4 „ Тема 1.4 9 4 2 _ Теме 1.5 11 4 2 2 15 8 2 4 2 Тема 1.6.

25 18 6 6 6 Тема 1.7.

Тема 1,8. 13 6 2 - 4 7 2 2 - - Тема 1.11 4 2 - Тема 1.10. 17 10 2 6 Тема 1.11. 11 4 2. Тема 1.12. 17 10 2 6 Тема 1.13. 9 4 2. Тема 1.14. Тема 1.15. 17 10 2 6 Раздел 2 Молекулярная 222 114 36 42 36 физика — 7 4 2 Тема 2.1 19 12 8 Тема 2.2 2 11 4 2 - Тема 2.3 15 8 4 - 4 Тема 2.17 10 2 6 2 Тема 2.23 16 4 8 4 Тема 2.13 6 2 - 4 Тема 2,17 10 2 - 8 Тема 2.13 6 2 - 4 Тема 2.19 12 2 8 2 Тема 2.Тема 2.11 9 2 2 - - 9 2 2 - - Тема 2.9 2 2 - - Тема 2.11 4 2 - Тема 2.14 Тема 2.15 17 10 2 8 - 13 6 2 2 2 Тема 2.1 3 4 2 5 Раздел 3 Электричество 226 116 34 48 34 и магнетизм 6 4 2 2 Тема 3.17 10 2 4 4 Тема 3.15 8 2 4 2 Тема 3._ _ Тема 3.4 9 2 2 Тема 3.5 13 8 2 4 2 Тема 3.6 15 8 2 4 2 15 8 2 4 2 Тема 3.11 4 2 - 2 Тема 3.Тема 3.9 19 12 2 4 6 Тема 3.10 13 6 2 4 - Тема 3.11 13 6 2 - 4 Тема 3.12 17 10 2 4 4 Тема 3.13 17 10 2 6 2 Тема 3.1 4 9 4 2 2 Тема 3.15 15 8 2 4 2 Тема 3.16 13 6 2 4. Тема 3.17 9 2 2 - - 641 329 104 121 104 Всего:

1. Содержание учебной дисциплины Раздел 1. Механика Введение.

Тема 1.1.

Материя как объективная реальность Пространство и время как формы существования материи. 'Задачи и методы физики. (ЛР 1.1*, 1.3). Физика и естествознание. Роль физики как фундаментальной науки в развитии научно-технического прогресса.

Тема 1.2.

Основы математического аппарата раздела «Механика». Элементы векторного анализа. Производная. Интеграл.

Кинематика материальной точки и твердого тела. Механическая Тема 1.3.

форма движения. Системы отсчёта. Понятие времени. ПеремещеТема 1.4.

ние, скорость и ускорение материальной точки. Движение по окружности. (ЛР 1.5, 1.6, 1.9). Движение твёрдого тела. Принцип относительности и преобразования координат. Преобразования Галилея. Постоянство скорости света. Преобразования Лоренца для координат и времени.

Следствия из преобразований Лоренца. Относительность одновременности.

Тема 1.5.

Длина движущегося тела. Темп хода движущихся часов. Сложение скоростей. Преобразование ускорений.

Законы динамики. Законы движения Ньютона. (ЛР 1.8). Релятивистское уравТема 1.6.

нение движения. Уравнения моментов. Уравнение движения системы материальных точек.

Законы сохранения. Закон сохранения импульса. (ЛР 1.11). Закон соТема 1.7.

хранения момента импульса. (ЛР 1.7). Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения энергии в нерелятивистском случае. (ЛР 1.10). Закон сохранения энергии в релятивистском случае. Соотношение между массой и энергией.

Движение в поле тяготения. Закон всемирного тяготения. ГравитационТема 1.8.

ная энергия. Законы Кеплера. Проблема двух тел.

Движение тела переменной массы. Уравнение Мещерского. Формула ЦиТема 1.9.

олковского. Релятивистские ракеты.

Столкновение тел. Упругие столкновения. (ЛР 1.11). Неупругие столкТема 1.10.

новения. Реакции между элементарными частицами.

Динамика твердого тела. Уравнения движения. Кинетическая энергия проТема 1.11.

извольно движущегося твёрдого тела. Гироскоп. (ЛР 1.7).

Движение в неинерциальных системах отсчета. Силы инерции. ЦентробежТема 1.12.

ные силы. Силы Кориолиса.

Колебания и волны. Гармонический осциллятор. Затухающий гармоничеТема 1.13.

ский осциллятор. Добротность. (ЛР 1,15). Вынужденные колебания. Резонанс. Бегущие волны. Фазовая и групповая скорости. (ЛР 1.16).

Стоячие волны. Нерелятивистский эффект Допплера. Волны в сплошной среде и элементы акустики Движение при наличии трения. Силы трения. Сухое трение. Трение качеТема 1.14.

ния. Движение при наличии жидкого трения.

Деформация сплошных сред. Упругая и пластическая деформации. Изгиб, Тема 1.15.

сдвиг, кручение. (ЛР 1.17). Механика жидкостей и газов.

Раздел 2. Молекулярная физика Введение. Развитие представлений об атомно-молекулярной структуре Тема 2.1.

вещества. Межмолекулярные силы. (ЛР 2.10). Исторический обзор.

Труды М.В.Ломоносова.

Статистические закономерности. Макросостояние и микросостояние статиТема 2.2.

стической системы. Средние величины. Основные понятия теории вероятностей. (ЛР 2.7).

Элементы статистической теории идеальных газов. Идеальный газ как модель Тема 2.3.

простейшей статистической системы. Давление идеального газа. Уравнение состояния идеального газа. Идеальный газ во внешнем потенциальном поле.

Понятие температуры. Броуновское движение.

Классические законы распределения молекул. Вывод закона распределения Тема 2.4.

по Максвеллу. Закон распределения Больцмана. Опыты Перрена.

Основы теории теплоемкостей. Классическая теория теплоемкостей. ТепТема 2,5.

лоёмкость газа. Распределение энергии по степеням свободы. Многоатомный газ. (ЛР 2.1).Теплоёмкость твёрдых тел. Понятие о квантовой теории теплоемкостей.

Явления переноса. Диффузия. Теплопроводность. (ЛР 2.2, 2.8). Внутреннее Тема 2.6.

трение. (ЛР 2.3, 2.4). Эффузия.

Термодинамический подход к описанию молекулярных явлений. Первый закон Тема 2.7.

термодинамики. Внутренняя энергия и внешняя работа. Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к идеальному газу Второй закон термодинамики. Обратимые и необратимые процесТема 2.8.

сы. Цикл Карно. Второй закон термодинамики. Неравенство Клаузиуса. Понятие об энтропии. Стати-стический характер второго закона термодинамики.

Реальные газы. Реальный газ, Уравнение Ван-дер-Ваалъса. Критическое Тема 2.9.

состояние вещества. Явление Джоуля - Томсона. Сжижение газов. Свойства вещества при низких температурах.

Жидкости. Свойства и строение жидкостей, Поверхностное натяжение.

Тема 2.10.

(ЛР 2.5). Влияние кривизны поверхности жидкости. Капиллярность.

Механические свойства жидкости.

Тема 2.11.

Формула Пуазейля. Число Рейнольдса. Обтекание тел жидкостью и газом.

Колебательные и волновые движения в жидкостях и газах.

Твердые тела. Кристаллические решётки. Решётка Браве. Кристаллические Тема 2.12.

системы.

Структура и свойства кристаллических тел. Физические типы кристалТема 2.13.

лических решёток. Реальные кристаллы. Тепловые свойства кристаллов.

Колебательные и волновые явления в твердом теле. Акустические волны в Тема 2.14.

твёрдом теле. Фононы. Магноны.

Фазовые переходы. Фазовые переходы первого рода. (ЛР 2.6, 2.9). УравнеТема 2.15.

ние Клапейрона -Клаузиуса Диаграмма состояния вещества. Фазовые переходы второго рода. Явления переноса.

Тема 2.16. Растворы и сплавы. Растворы. Закон Рауля, Осмос. Сплавы.

Раздел 3. Электричество и магнетизм.

Введение. Роль российских учёных в развитии учения об электриТема 3.1.

честве. Роль электрических и магнитных явлений в природе.

Электростатика. Электрические заряды. Сохранение и квантование зарядов.

Тема 3.2.

Закон Кулона. Энергия системы зарядов. Электрическое поле. Теорема Остроградского -Гаусса и её применение.

Электрический потенциал. Работа сил электрического поля и потенциал.

Темя 3.3.

Градиент потенциала и напряжённость поля. Уравнения Пуассона и Лапласа. (ЛР 3.1).

Электрическом поле вокруг проводников. Проводники в электрическом поле.

Темя 3.4.

Электроёмкость и конденсаторы. (ЛР 3.2). Энергия электрического поля.

Электрическое поле в веществе. Поляризация молекул. Вектор поляризации.

Тема 3.5.

Электрическая индукция. Диэлектрическая проницаемость и поляризуемость с молекулярной точки зрения. Формула Клаузиуса - Мосотти. (ЛР 3.2).

Электрические токи. Перенос заряда и плотность тока. Проводимость и закон Тема З.6.

Ома. (ЛР 3.3, 3.4, 3.19).

Основы электронной теории проводимости. Классический механизм Тема 3.7.

проводимости. Классическая теория электропроводности металлов и её недостатки Поле движущихся зарядов. МагнитТема 3.8.

ные силы. Инвариантность заряда. Электрическое поле в разных инициальных системах отсчёта. Взаимодействие между движущимися зарядами.

Магнитное поле. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара. Циркуляция Тема 3.9.

напряжённости магнитного поля.(ЛР 3.21).

Магнитное поле в веществе. Электрические токи в атомах, молекулах. МагТема З.10.

нитное поле в магнотиках (ЛР 3.15), Диа- и парамагнетизм. Ферроманетизм.(ЛР 3.16).

Электромагнитная индукция. Универсальный закон индукции. ВзаТема 3.11.

имная индукция. Самоиндукция. Энергия магнитного поля.

Уравнений Максвелла Токи смещения. Уравнения Максвелла. ЭлектромагТема 3.12.

нитное поле.(ЛР 3.22). Энергия электромагнитного поля. Излучение электромагнитных волн.

Цепи переменного тока. Переменный электрический ток. Резонанс напряТема 3.13.

жений и резонанс токов. Работа и мощность в цепи переменного тока. Колебательный контур (ЛР 3.10-3.14,3.18).

Элементы квантовой теории электропроводности. Основы квантовой статиТема 3.14.

стики Ферми - Дирака. Механизм проводимости полупроводников. Сверхпроводимость.

Электрические явления в контактах. Контактная разность потенциалов. КонТема 3.15.

тактные явления в полупроводниках (ЛР3.5):

Электрические токи в вакууме. Формула Богуславского - Ленгмюра. (ЛР Тем» 3.16.

3.6-3.8). Зависимость тока насыщения от температуры.

Электропроводность газов. Ионизация газов. Типы газовых разрядов.

Тема 3.17.

Плазменное состояние вещества.

Перечень семинарских занятий Раздел 1. Механика Введение. Задачи и методы физики. Физические единицы и их измерения. СисТема 1.1.

темы единиц.

Перемещение, скорость и ускорение материальной точки. Движение по Тема 1.3.

окружности. Угловая скорость как вектор. Кинематика твёрдого тела.

Тема 1.4. Преобразования Галилея. Сложение скоростей.

Относительность одновременности. Длина движущегося тела. Собственное Тема 1.5.

время.

Законы движения Ньютона. Система материальных точек. УравТема 1.6.

нение движения системы материальных точек. Центр масс.

Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Работа Тема 1.7.

силы. Закон сохранения механической энергии в нерелятивистском случае.

Закон всемирного тяготения. Гравитационная энергия. Движение планет и Тема 1.8.

комет.

Тема 1.9. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.

Тема 1.10. Законы сохранения при столкновениях.

Уравнение движения. Момент инерции. Закон сохранения момента Тема 1.11.

импульса и механической энергии при вращательном и вращательнопоступательном движении твёрдых тел. Гироскоп.

Сравнение инерциальной и неинерциальной систем отсчета. Силы Тема 1.12.

инерции, действующие на покоящееся тело во вращающейся системе отсчёта. Сила инерции, действующая на движущееся тело во вращающейся системе отсчёта.

Гармонический осциллятор. Математический маятник. Энергия Тема 1.13.

осциллятора.

Раздел 2. Молекулярная физика Идеальный газ как модель простейшей статистической системы. Основные Тема 2.3.

характеристики молекулярного движения: средняя скорость, частота столкновений, длина свободного пробега.

Закон распределения молекул по скоростям. Наиболее вероятная, средняя и Тема 2.4.

средняя квадратичная скорости. Закон распределения Больцмана.

Тема 2.5. Классическая теория теплоемкостей газов.

Тема 2.6. Диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.

Первый закон термодинамики. Применение первого закона термодинамики к Тема 2.7.

идеальному газу.

Циклы. Цикл Карно. Понятие об энтропии. Вычисление изменения Тема 2.8.

энтропии в различных процессах.

Уравнение Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние. Явление Джоуля Тема 2.9.

Томсона.

Тема 2.10. Поверхностное натяжение. Влияние кривизны поверхности.

Раздел 3. Электричество и магнетизм.

Закон Кулона, Напряжённость электрического поля. Теорема Тема 3.2.

Остроградского -Гаусса.

Работа сил электрического поля и потенциал. Градиент потенциала и Тема 3.3.

напряжённость поля.

Тема 3.5. Электроёмкость и конденсаторы. Энергия электрического поля.

Тема 3.6. Проводимость и закон Ома.

:

Тема 3.7. Классическая теория электропроводности металлов.

Силы, действующие на ток в магнитном/ поле. Закон Био-Савара.

Тема 3.9.

Циркуляция магнитного поля.

Тема 3.11. Универсальный закон индукции. Самоиндукция. Взаимная индукция.

Тема 3.12. Токи смещения. Уравнения Максвелла. Энергия электромагнитного поля.

Переменный электрический ток. Работа и мощность в цепи переменного Тема 3.13.

тока.

Перечень контрольных работ.

Раздел "Механика" Контрольная ра- Принцип относительности Галилея, абсолютная и относибота №1 (Тема тельная скорости.

1.4.) Контрольная раЗаконы сохранения энергии, импульса, момента импульса.

бота №2 (Тема.1.7.) Контрольная рабоЗакон всемирного тяготения.

та №3 (Тема 1.8.) Контрольная раДинамика твёрдого тела.

Книги по всем темам

наверх