Министерство науки и образования РФ

Псковский государственный университет

Д.А. Антипин, Н.И. Волокитина, А.Е. Лукин, Т.Н. Михайлусова,

В.В. Однобоков

ФИЗИКА

Методические указания и контрольные задания для студентов всех форм обучения технических направлений

Издание второе исправленное

Рекомендовано к изданию кафедрой общей физики Псковского государственного университета

Псков

Псковский государственный университет

2015

УДК 53

ББК 22.3

О 43

Рекомендовано к изданию кафедрой общей физики Псковского государственного университета

Рецензенты:

- Ю.М. Смирнов, доктор технических наук, профессор Санкт- Петербургского государственного политехнического университета;

- А.Н. Верхозин, доктор физико-математических наук, профессор Псковского государственного университета.

Д.А. Антипин, н.И. Волокитина, а.Е. Лукин, т.Н. Михайлусова, в.В. Однобоков,

О-43 Физика: Методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения всех технических направлений. Издание второе исправленное. / Под общей редакцией кандидата технических наук, доцента В.В. Однобокова.- Псков: Псковский государственный университет, 2015.- с.

Методические указания предназначены для студентов очной и заочной формы обучения всех технических направлений, изучающих общий курс физики.

ISBN

© Д.А. Антипин, Н.И. Волокитина, А.Е. Лукин,

Т.Н. Михайлусова, В.В. Однобоков, 2015

© Псковский государственный университет, 2015

ПРЕДИСЛОВИЕ

Физика — наука о природе: о строении, свойствах и взаимо­действии составляющих ее материальных тел и полей. Главная цель этой науки — выявить и объяснить законы природы, кото­рые определяют все физические явления. Физика основывается на экспериментально установленных фактах. Занимая центральное место среди других наук в объяснении законов природы, она имеет первостепенное значение в формировании научного мировоззрения.

Основными задачами курса физики являются:

1. Создание основ теоретической подготовки в области физи­ки, позволяющей будущим специалистам ориентироваться в потоке научной и технической информации и обеспечивающей возмож­ность использования новых физических принципов в тех областях техники, в которых они специализируются.

2. Формирование научного мышления, в частности, правиль­ного понимания границ применимости различных физических понятий, законов, теорий и умения оценивать степень достовер­ности результатов, полученных с помощью экспериментальных или математических методов исследования.

3. Усвоение основных физических явлений и законов клас­сической и современной физики, методов физического иссле­дования.

4. Выработка приемов и навыков решения конкретных задач из разных областей физики, помогающих в дальнейшем решать различного рода задачи.

Цель настоящего учебно-методического пособия — оказать помощь студентам-заочникам в изучении курса физики.

В пособии даны общие методические указания, контрольные вопросы, образцы решения задач и некоторые справочные материалы.

Общие методические указания

Основной формой обучения студента-заочника является само­стоятельная работа над учебным материалом. Для облегчения этой работы кафедры физики вузов организуют чтение лекций, практические занятия и лабораторные работы. Поэтому процесс изучения физики состоит из следующих этапов:

1)проработка установочных и обзорных лекций;

2)самостоятельная работа над учебниками и учебными пособиями;

3. выполнение контрольных работ;

4. прохождение лабораторного практикума;

5. сдача зачетов и экзаменов.

При самостоятельной работе над учебным материалом необ­ходимо:

1. составлять конспект, в котором записывать законы и формулы, выражающие эти законы, определения основных физических понятий и сущность физических явлений и методов исследования;

2. изучать курс физики систематически, так как в противном случае материал будет усвоен поверхностно;

3. пользоваться каким-то одним учебником или учебным по­собием (или ограниченным числом пособий), чтобы не утрачива­лась логическая связь между отдельными вопросами, по крайней мере внутри какого-то определенного раздела курса.

Контрольные работы позволяют закрепить теоретический ма­териал курса. В процессе изучения физики студент должен выпол­нить четыре контрольные работы. Решение задач контрольных работ является проверкой степени усвоения студентом теорети­ческого курса, а рецензии на работу помогают ему доработать и правильно освоить различные разделы курса физики. Перед выполнением контрольной работы необходимо внимательно оз­накомиться с примерами решения задач по данной контрольной работе, уравнениями и формулами, а также со справочными материалами, приведенными в конце методических указаний. Прежде чем приступить к решению той или иной задачи, необ­ходимо хорошо понять ее содержание и поставленные вопросы.

Контрольные работы включают следующие разделы физики:

Контрольная работа № 1 — физические основы механики;

Контрольная работа № 2 — электромагнетизм;

Контрольная работа № 3 — оптика и строение атома;

Контрольная работа № 4 — молекулярная физика и термодинамика.

Каждая контрольная работа содержит десять вариантов, в каждом варианте – восемь задач. Выбор своего варианта производится студентом по последней цифре номера его зачётной книжки. Например, если последняя цифра 5, то он должен выполнить вариант № 5, т.е. решить задачи 5,15,25,35,45,55,65,75. В таблице приводятся варианты с номерами задач, входящих в них.

Таблица вариантов

Контрольная работа №1,2,3,4
Вариант	Номер задач
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10	1, 11, 21, 31, 41, 51, 61, 71 2, 12, 22, 32, 42, 52, 62, 72 3, 13, 23, 33, 43, 53, 63, 73 4, 14, 24, 34, 44, 54, 64, 74 5, 15, 25, 35, 45, 55, 65, 75 6, 16, 26, 36, 46, 56, 66, 76 7, 17, 27, 37, 47, 57, 67, 77 8, 18, 28, 38, 48, 58, 68, 78 9, 19, 29, 39, 49, 59, 69, 79 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80

При выполнении контрольных работ необходимо соблюдать следующие правила:

1. указывать на титульном листе номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, факультет, номер группы, номер варианта и ФИО преподавателя;

2. контрольную работу следует выполнять аккуратно, оста­вляя поля для замечаний рецензента;

3. задачу своего варианта переписывать полностью, а задан­ные физические величины выписать отдельно, при этом все чис­ловые величины должны быть переведены в одну систему единиц;

4. для пояснения решения задачи там, где это нужно, аккурат­но сделать чертеж;

5. решение задачи и используемые формулы должны сопро­вождаться пояснениями;

6. в пояснениях к задаче необходимо указывать те основные законы и формулы, на которых базируется решение данной задачи;

1. при получении расчетной формулы для решения конкрет­ной задачи приводить ее вывод;

7. задачу рекомендуется решить сначала в общем виде, т. е. только в буквенных обозначениях, поясняя применяемые при написании формул буквенные обозначения;

8. вычисления следует проводить с помощью подстановки заданных числовых величин в расчетную формулу. Все необ­ходимые числовые значения величин должны быть выражены в СИ (см. справочные материалы);

10) проверить единицы полученных величин по расчетной формуле и тем самым подтвердить ее правильность;

11. константы физических величин и другие справочные дан­ные выбирать из таблиц;

12. при вычислениях по возможности использовать микрока­лькулятор, в ответе оставлять три значащие цифры.

13. в контрольной работе следует указывать учебники и учеб­ные пособия, которые использовались при решении задач.

Контрольные работы, оформленные без соблюдения указан­ных правил, а также работы, выполненные не по своему вариан­ту, не засчитываются.

При отсылке работы на повторное рецензирование обязатель­но представлять работу с первой рецензией.

На экзаменах и зачетах в первую очередь выясняется усвоение основных теоретических положений программы и умение твор­чески применять полученные знания к решению практических задач. Физическая сущность явлений, законов, процессов должна излагаться четко и достаточно подробно.

УЧЕБНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

ПО РАЗДЕЛАМ КУРСА ФИЗИКИ

1.Физические основы механики

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Кинематика

● Средняя и мгновенная скорости материальной точки

, ,

, ,

где - элементарное перемещение точки за промежуток времени ; - радиус-вектор точки; - приращение радиус-вектора за время ; - путь, пройденный материальной точкой за промежуток времени .

● Среднее и мгновенное ускорения материальной точки

, .

●Полное ускорение при криволинейном движении

, ,

где - тангенциальная составляющая ускорения; - нормальная составляющая ускорения (R – радиус кривизны траектории в данной точке).

● При равнопеременном движении вдоль оси х координата и скорость тела определяются выражениями

, ,

где – начальная скорость.

● Угловая скорость

или (если ω=const)

● Угловое ускорение

или (если ε=const).

● Период и частота вращения

; ,

где - циклическая частота вращения, равная угловой скорости.

● Зависимость угла поворота и угловой скорости для равнопеременного вращательного движения от скорости

; ,

где - начальная угловая скорость, - угол, определяющий начальное положение материальной точки.

● Связь между линейными и угловыми величинами:

,

где R – расстояние до оси вращения (радиус кривизны траектории).