Требования к оформлению и содержанию самостоятельных работ

Модуль 1

Физические основы механики

УЭ

№ и содержание лекции

Содержание СРС

Планы практических занятий

1

2

3

4

УЭ-1 Кинематика и динамика

материальной точки и твердого тела

1 Введение. Кинематика и динамика материальной точки и твердого тела. Механическое движение как простейшая форма движения материи. Пространство и время. Система отсчета. Понятия материальной точки и абсолютно твердого тела. Момент импульса. Момент силы и момент инерции твердого тела. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Аналогия между описанием вращательного и поступательного движений. Описание движения в неинерциальных системах отсчета.

1 Кинематическое описание движения материальной точки и твердого тела. Законы движения. Основная задача кинематики и методы ее решения.

2 Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Масса, импульс, сила. Силы в механике. Система материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс механической системы и закон его движения.

Занятие № 1. Кинематическое описание движения.

1 Кинематические характеристики движения материальной точки.

2 Основная задача кинематики.

3 Поступательное и вращательное движения твердого тела.

//10 1-10,1-28,1-53,1-55 //

Занятие № 2. Основная задача динамики.

1 Законы динамики поступательного и вращательного движения.

2 Момент силы.

3 Момент инерции. Вычисление моментов инерции. Теорема Штейнера.

//10 2-5,3-6,3-22,3-26 //

1

2

3

4

УЭ-2 Энергия и работа

2 Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Мощность. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе. Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Консервативные и неконсервативные силы. Движение в центральном поле сил.

3 Законы сохранения. Законы сохранения как следствие симметрии пространства и времени. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии в механике.

3 Соударение двух тел. Упругий и неупругий удары.

Занятие № 3. Импульс, момент импульса. Механическая энергия и работа.

1 Импульс. Момент импульса.

2 Работа силы. Мощность.

3 Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения.

4 Потенциальная энергия и ее связь с силой.

// 10,2-12,2-61,3-50,4-57 //

Занятие № 4. Законы сохранения в механике.

1 Закон сохранения импульса и его применение к решению задач о столкновении тел.

2 Закон сохранения момента импульса.

3 Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии в механике.

4 Границы применимости законов сохранения.

5 Абсолютно упругий и неупругий удары.

// 10, 2-40,2-77,3-31,3-56 //

УЭ-3 Элементы СТО

4 Принцип относительности в механике. Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований. Элементы релятивистской динамики. Релятивистское преобразование импульса и энергии. Описание движения в неинерциальных системах отсчета.

Модуль 2

Статистическая физика и термодинамика

1

2

3

4

УЭ-1 Статистические

распределения

5 Статистические распределения. Статистический и термодинамический методы исследования. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла. Скорости теплового движения частиц. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. Число степеней свободы. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов и ее ограниченность.

4 Основы молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Средняя кинетическая энергия молекул идеального газа. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы.

Занятие № 5. Статистические распределения.

1 Физический смысл функции распределения для системы частиц.

2 Распределения Максвелла и Больцмана.

3 Средняя кинетическая энергия частиц.

4 Распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа с точки зрения МКТ.

// 10, 9-21,9-29,10-10,10-17,10-43 //

УЭ-2 Основы термодинамики

6 Основы термодинамики. Теплота и работа как изменение энергии. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Цикл Карно и его КПД. Теорема Карно. Приведенная теплота. Энтропия. Термодинамические потенциалы.

7 Второе начало термодинамики и его физический смысл. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Связь энтропии с вероятностью состояния. Теорема Клаузиуса. Энтропия открытой нелинейной системы. Самоорганизующиеся системы.

5 Первое начало термодинамики и его применение к изопроцессам идеального газа. Теплоёмкости идеального газа. Вычисление работы, совершаемой идеальным газом в различных термодинамических процессах.

Занятие № 6. Первое и второе начала термодинамики.

1 Теплота и работа как мера изменения энергии. Теплоемкость.

2 Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа.

3 Второе начало термодинамики.

// 10, 11-17,11-22,11-43 //

1

2

3

4

УЭ-3 Явления переноса

УЭ-1 Статистические

распределения

8 Явления переноса. Общая характеристика явлений переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега. Время релаксации. Явления переноса в неравновесных термодинамических системах. Молекулярно-кинетическая теория явлений переноса: теплопроводности, вязкого трения, диффузии. Коэффициенты переноса.

Занятие № 7. Энтропия. Цикл Карно. КПД теплового двигателя.

1 Понятие энтропии. Вычисление энтропии.

2 КПД теплового двигателя.

3 Цикл Карно. T-S – диаграмма.

4 Термодинамические потенциалы.

Занятие № 8. Контрольная работа № 1.

Модуль 3

Электростатика. Постоянный ток

1

2

3

4

УЭ-1 Электростатическое

поле в вакууме

9 Электростатика. Электрический заряд. Электрическое поле, его характеристики и связь между ними. Основная задача электростатики. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Циркуляция электрического поля. Потенциал, связь потенциала с напряженностью электростатического поля.

6 Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда. Электрическое поле. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь, поле диполя.

Занятие № 9. Электростатическое поле.

1 Принцип суперпозиции.

2 Напряженность и потенциал электростатического поля.

3 Работа перемещения электрического заряда в поле.

// 10,13-21,14-7,14-40,15-14,15-45 //

1

2

3

4

УЭ-2 Электростатическое поле в веществе

10 Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение. Основные теоремы электростатики как отражение свойств электростатического поля.

7 Диполь в электрическом поле.

8 Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи его поверхности. Граничные условия на границе проводник – вакуум.

9 Электроемкость. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической формы.

Занятие № 10. Теорема Гаусса и её применение для расчета электростатических полей в вакууме и диэлектриках.

1 Диэлектрики. Поляризация диэлектриков.

2 Теорема Гаусса и ее применение для расчета электрических полей. Электрическое смещение.

3 Условия на границе двух диэлектрических сред.

// 10, 14-28,14-50,15-34 //

УЭ-3 Энергия электрического поля. Постоянный ток

11 Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.

Постоянный электрический ток. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Стационарное электрическое поле. Уравнение непрерывности, стационарности электрического поля. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.

10 Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи. Электрические токи в газе и в плазме.

Занятие № 11. Энергия электростатического поля. Электрический ток. Законы постоянного тока.

1 Энергия и плотность энергии электрического поля.

2 Характеристики и условия существования постоянного электрического тока.

3 Обобщенный закон Ома. Понятия ЭДС, разности потенциалов, напряжения.

4 Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

// 10, 18-11,18-18,19-17,20-3,20-5 //

Модуль 4

Магнетизм

1

2

3

4

УЭ-1 Магнитное поле в вакууме

12 Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Эффект Холла. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

11 Магнитный момент контура с током. Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы. Сила Ампера. Сила Лоренца. Вращающий момент. Движение заряженной частицы в магнитном и электрическом полях.

Занятие № 12. Магнитное поле в вакууме.

1 Магнитная индукция. Принцип суперпозиции.

2 Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей токов.

3 Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы.

4 Магнитный поток.

5 Теорема Гаусса и теорема циркуляции (закон полного тока) для магнитного поля в вакууме и веществе.

// 10, 21-30,21-34,22-9,23-10, 24-4,24-9,51-68 //

УЭ-2 Магнитное поле в веществе

13 Магнитное поле в веществе. Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Основные теоремы магнитостатики как отражение свойств магнитного поля.

Занятие № 13. Контрольная работа № 2.