МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБЛАСТНОЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
УТВЕРЖДАЮ:
зав. каф.____________ проф. Богданов Д.Л.
« » 200 г.
Общий физический практикум
Учебно-методический комплекс
по специальности: 010701.65 - Физика
Составители: проф. Богданов Д.Л.
доц. Барабанова Н.Н.
проф. Геворкян Э.В.
Москва
2007
Печатается по решению кафедры общей физики,
ученого совета ФМФ
Московского государственного
областного университета
Авторы-составители: проф. Богданов Д.Л., доц. Барабанова Н.Н., проф. Геворкян Э.В., каф. общей физики
Общий физический практикум. Учебно-методический комплекс по специальности 010701.65 - Физика.—М.: Издательство МГОУ, 2008. 44 с.
© Богданов Д.Л.
Барабанова Н.Н.
Геворкян Э.В., 2008
©Московский государственный
областной университет
©Издательство МГОУ, 2008
Содержание
1. Выписка из государственного образовательного стандарта……4
2. Учебная программа:
2.1. Содержание курса………………………………………….6
2.2. Тематический план лабораторных работ………………..13
3. Список лабораторных работ……………………………………..19
4. Список рекомендуемой литературы……………………………..21
5. Требования к зачету, список вопросов………………………......22
6. Организация самостоятельной работы…………………………..29
7. Дополнительные материалы …...………………………………...36
ЕН.Ф.02 Выписка из государственного образовательного стандарта
Механика. Кинематика материальной точки. Динамика материальной точки. Динамика системы материальных точек. Законы сохранения. Механика твёрдого тела. Механика упругих тел. Движение в неинерциальных системах отсчёта. Элементы специальной теории относительности. Колебания и волны. Всемирное тяготение.
Электродинамика. Электростатическое поле в вакууме. Электростатическое поле при наличии проводников. Электростатическое поле при наличии диэлектриков. Энергия взаимодействия зарядов и энергия электростатического поля. Постоянный электрический ток. Электропроводность твёрдых тел. Электрический ток в электролитах. Электрический ток в газах и в вакууме. Постоянное магнитное поле в вакууме. Магнитное поле в магнетиках. Электромагнитная индукция. Электромагнитное поле. Квазистационарные электрические цепи. Электромагнитные волны.
Оптика. Свет как электромагнитная волна. Геометрическая оптика. Оптические инструменты. Интерференция света. Дифракция света. Поляризация света. Дисперсия и поглощение света. Релятивистские эффекты в оптике.
Квантовая физика. Квантовые свойства излучения. Волновые свойства микрочастиц. Физика атомов и молекул. Физика атомного ядра. Физика элементарных частиц. Фундаментальные взаимодействия.
Молекулярная физика. Термодинамика. Молекулярно-кинетическая теория вещества. Идеальный газ. Основы термодинамики. Реальные газы и жидкости. Явления переноса. Элементы газодинамики. Понятие о плазме. Твёрдые тела. Самоорганизующиеся системы.
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКОЙ ОБЛАСТИ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОБЛАСТНОЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ОБЩЕЙ ФИЗИКИ
УТВЕРЖДАЮ:
декан____________ проф. Бугримов А.Л.
« » 200 г.
Общая и экспериментальная физика
Учебная программа
по специальности: 010701.65 - Физика
Москва
2007
СОДЕРЖАНИЕ
Механика
Предмет и задачи механики. Система отсчета. Основные понятия кинематики. Кинематические величины: вектор положения, перемещение, скорость, ускорение, путь, связь между ними в координатной и векторной форме. Движение с постоянным ускорением и его частные случаи.
Криволинейное движение материальной точки и его описание по отношению к траектории. Нормальное, тангенциальное и полное ускорения.
Кинематика вращательного движения. Угловые кинематические величины (угловое перемещение, угловая скорость, угловое ускорение), их связь с линейными величинами. Вращение с постоянным угловым ускорением.
Динамика материальной точки. Сила и масса. Законы классической механики. Интернациональная система единиц (СИ).
Система материальных точек. Импульс материальной точки, импульс системы материальных точек. Уравнение изменения импульса, закон сохранения импульса. Центр масс системы материальных точек. Движение центра масс. Движение тел с переменной массой. Уравнение Мещерского. Формула Циолковского.
Работа и мощность. Кинетическая энергия. Консервативные силы. Потенциальная энергия системы. Полная механическая энергия системы. Закон сохранения механической энергии. Применение законов сохранения к анализу упругого и неупругого ударов.
Момент импульса материальной точки относительно точки и относительно оси. Момент силы относительно точки, относительно оси. Основное уравнение моментов. Момент импульса системы материальных точек. Закон сохранения момента импульса.
Твердое тело. Поступательное и вращательное движение твердого тела, мгновенная ось вращения.
Динамика вращательного движения твердого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Теорема Штейнера–Гюйгенса. Момент импульса твердого тела относительно оси. Момент силы относительно оси. Основное уравнение динамики вращательного движения твердого тела. Применение закона сохранения момента импульса к вращающимся телам. Работа и мощность при вращательном движении. Кинетическая энергия вращающегося тела. Применение законов динамики для описания сложного движения твердого тела.
Понятие о главных осях инерции твердого тела. Свободные оси вращения. Гироскоп, прецессия гироскопа. Гироскопические силы, гироскопический эффект. Использование гироскопов.
Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции в поступательно движущихся и вращающихся неинерциальных системах отсчета. Проявление сил инерции на Земле.
Элементы специальной теории относительности (СТО). Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Относительность длины отрезков и промежутков времени. Преобразование скоростей в СТО.
Релятивистский импульс, релятивистская форма второго закона Ньютона. Энергия. Взаимосвязь массы и энергии. Законы сохранения в СТО.
Упругие свойства твердых тел. Виды деформаций. Напряжение, абсолютная и относительная деформации. Закон Гука. Потенциальная энергия упруго деформированного тела, плотность энергии. Неупругие деформации, механический гистерезис.
Механика жидкостей и газов. Жидкость и газ как сплошная среда. Давление. Закон Паскаля. Гидростатическое давление. Закон Архимеда. Условие плавания тел.
Стационарное течение жидкости. Линии тока. Трубки тока. Уравнение неразрывности для трубки тока. Идеальная несжимаемая жидкость. Уравнение Бернулли. Движение вязкой жидкости, закон Ньютона для вязкого течения. Силы, действующие на тело, движущееся в вязкой жидкости. Вихревое течение при обтекании тел, лобовое сопротивление и подъемная сила. Переход ламинарного течения в турбулентное, число Рейнольдса.
Трение покоя, трение скольжения, трение качания. Значение трения в природе и технике.
Кинематика колебательного движения. Гармонические колебания, период, частота, фаза, амплитуда колебаний. Смещение, скорость, ускорение колеблющейся точки. Метод векторных диаграмм. Сложение колебаний одного направления одинаковых и близких частот. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний, фигуры Лиссажу. Сложные колебания.
Динамика колебательного движения. Пружинный, математический и физический маятники. Уравнение движения при малых колебаниях, собственные частоты и периоды колебаний этих систем. Энергия при колебательном движении, закон сохранения энергии. Колебания систем при наличии вязкого трения. Затухающие колебания и их характеристики: коэффициент затухания, логарифмический декремент, добротность колебательной системы. Зависимость периода затухающих колебаний от коэффициента затухания, критическое значение коэффициента сопротивления, апериодическое движение колебательной системы.
Вынужденные колебания под действием гармонической вынуждающей силы, время установления колебаний. Зависимость амплитуды смещения, скорости, ускорения и их фазового сдвига от частоты. Резонанс. Понятие о колебаниях связанных систем.
Кинематика волновых процессов. Продольные и поперечные волны. Сферические, цилиндрические, плоские волны. Уравнения плоской гармонической бегущей волны смещения, скорости, ускорения и деформации. Характер движения частиц среды в бегущей волне. Отражение волн от границы раздела сред. Энергия бегущей волны. Плотность потока энергии. Вектор Умова. Интерференция волн. Стоячие волны и их особенности. Энергетические соотношения для стоячей волны.
Распространение колебаний в упругой среде, волновое уравнение. Скорость распространения волны.
Элементы статики твердого тела. Условия равновесия, виды равновесия. Простые механизмы.