ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«Омский Государственный Аграрный Университет»

Кафедра физики

Учебно-методическое пособие

для заочников по физике

Рекомендовано методической комиссией

по естественнонаучному образованию

ОМСК 2013

Составители: ст. преп. Корнеева О.В., ст. преп. Логунова Э.В., доцент Прудникова И.В., доцент Иванов А.Ф.

Рецензенты: доц. Горелов С.Е. – кандидат физ.-мат. наук, зав. кафедрой физики, математики и информатики ИВМ ФГОУ ВПО ОмГАУ; доц. Гидлевский А.В. – кандидат физ.-мат. наук, доцент кафедры общей физики ОмГПУ.

Ответственный за выпуск: ст. преп. Корнеева О.В.

Редакционно-издательский отдел ФГОУ ВПО ОмГАУ

Редактор

Технический редактор

Корректор

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ...................................................................................................	5
Введение .........................................................................................................	6
1. Методические указания к изучению курса физики ...............................	8
1.1 Рекомендации по изучению теоретического материала ...........	8
1.1.1. Работа с учебным текстом ................................................	8
1.2. Рекомендации по подготовке и выполнению лабораторных работ ...............................................................................................................	11
1.2.1. Указания по подготовке к лабораторным работам ........	11
1.2.2. Классификация экспериментальных ошибок ................	13
1.2.3. Методика расчета случайных ошибок прямых измерений ...................................................................................................................	14
1.2.4. Порядок расчета случайной ошибки прямых измерений ..................................................................................................................	15
1.3. Рекомендации по выполнению контрольных работ .................	17
1.3.1. Общие рекомендации .......................................................	17
1.3.2. Рекомендации по решению физических задач ..............	19
1.3.3. Правила приближенных вычислений ..............................	20
2. Основные законы и формулы изучаемого курса физики ......................	25
2.1. Физические основы механики ....................................................	25
2.2. Молекулярная физика и термодинамика ...................................	31
2.3. Электростатика .............................................................................	37
2.4. Электрический ток .......................................................................	40
2.5. Электромагнетизм ........................................................................	43
2.6. Оптика ...........................................................................................	46
2.7. Элементы атомной и ядерной физики .......................................	52
3. Примеры решения и оформления физических задач .............................	54
4. Таблицы вариантов контрольных работ .................................................	69
5. Задачи для самостоятельного решения ...................................................	70
5.1. Часть 1 ...........................................................................................	70
5.2. Часть 2 ..........................................................................................	82
Библиографический список ..........................................................................	95
Приложение ...................................................................................................	96

Предисловие

Цель настоящего учебно-методического пособия – оказать помощь студентам-заочникам для всех направлений бакалавриата, в изучении курса физики.

В данном пособии представлена рабочая программа изучаемого курса, включающая в себя семь основных разделов:

1. Физические основы механики;

2. Молекулярная физика и термодинамика;

3. Электростатика;

4. Электрический ток;

5. Электромагнетизм;

6. Оптика;

7. Элементы ядерной и атомной физики.

По каждому разделу приводятся основные формулы, примеры решения задач и контрольные задания для самостоятельного выполнения. Кроме того, в пособии даны общие методические указания по освоению теоретического материала, выполнению лабораторных и контрольных работ, сведения о приближенных вычислениях и некоторые справочные таблицы.

В пособии учтены особенности учебных планов разных направлений бакалавриата. При составлении контрольных заданий по физике было использовано шестое издание «Методических указаний и контрольных заданий по физике» для студентов заочников высших учебных заведений под редакцией Д.П. Трутнева, издательства Высшая школа 1987 г.

Введение

Физика – наука, изучающая наиболее общие формы существования, движения материи и их взаимного превращения.

Физика тесно связана со всеми естественными науками и техникой. Можно сказать, что физика выросла из потребностей техники и техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований.

Почти все естественные и прикладные науки имеют специальные физические разделы: физическая химия – в химии, биофизика – в физике, агрофизика – в агрономии, электрофизика – в электротехнике и т.д. Можно поэтому утверждать, что физика является фундаментом, на котором строятся все естественные и прикладные науки.

Необходимо особо остановиться на следующих примерах практического использования физических исследований применяемых в сельском хозяйстве:

• Процессы жизнедеятельности сельскохозяйственных растений в значительной мере определяются физическими условиями среды, в которых развивается растение: световым, тепловым, водным и воздушным режимами. Задача физики состоит в изучении этих условий и установлении наиболее благоприятных режимов для роста сельскохозяйственных культур.

• Для повышения урожайности сельскохозяйственных культур большое значение имеет изучение проблемы фотосинтеза и исследование методом меченых атомов процессов питания растений.

• Для изменения наследственности сельскохозяйственных растений и стимулирования их роста весьма перспективным являются исследования по воздействию на них таких физических факторов, как ультразвуковые колебания, различного рода радиоактивные излучения, электромагнитные волны и т.п.

• Актуальной агрофизической проблемой является разработка физических приемов улучшения структуры почвы и прогрессивных методов обработки земли.

Исходя из всего этого, вытекает необходимость изучения физики студентами высших учебных заведений, обучающимися по всем направлениям бакалавриата. Рабочая программа отражает изложение курса «Физика» как фундаментальной дисциплины, на базе которой в высшей школе строится подготовка студентов по указанным направлениям, что необходимо для расширения их кругозора, развития научного мышления и умения ориентироваться в научной информации.

Изучение курса физики студентами-заочниками состоит из следующих этапов:

1. Участие в установочных сессиях или занятиях.

2. Самостоятельное изучение физики по учебникам или учебным пособиям.

3. Выполнение контрольных работ, получение по ним зачёта, проработка вопросов, поставленных рецензентом, для последующего собеседования по решениям задач контрольных работ во время лабораторно-экзаменационной сессии.

4. Участие в лабораторно-экзаменационной сессии, выполнение лабораторных работ, сдача зачётов и экзаменов.

Изучая курс физики, необходимо руководствоваться программой. Нельзя ограничиваться изучением лишь тех вопросов теории, которые непосредственно связаны с выполнением контрольных работ.

Контрольные работы позволяют закрепить теоретический материал курса физики. Решение задач в контрольных работах является проверкой степени усвоения студентом-заочником теоретического курса, а рецензия на работу помогает ему доработать и правильно освоить различные разделы курса физики.

1. Методические указания по изучению курса физики

1.1. Рекомендации по изучению теоретического материала

Студент-заочник, в период между установочной и экзаменационной сессиями, должен самостоятельно изучить весь теоретический материал согласно содержанию рабочей программы, представленной в п.1 настоящего пособия. Самостоятельная работа над учебным материалом должна сопровождаться составлением конспекта, в котором кратко должны быть записаны основные законы и формулы, выражающие эти законы, определения основных физических понятий и сущность физических явлений и методов исследования.

1.1.1. Работа с учебным текстом

Для более продуктивной работы с учебным текстом необходимо систематизировать его содержание согласно структурным элементам физических знаний (рис. 1).

опытные факты

понятия

• явления

• свойства

• процессы

физические величины

законы

физические теории

технологические процессы

Рис. 1 Структурные элементы физических знаний

После этого прорабатывается каждый элемент в отдельности. Для облегчения поиска информации и обеспечения полноты ответа необходимо пользоваться планами обобщенного характера:

Что надо знать о явлении, свойстве, процессе

1. Внешние признаки явления (свойства, процесса)

2. Условие, при котором протекает явление (свойство, процесс)

3. Сущность явления (свойства, процесса), механизм его протекания (объяснение на основе современных научных теорий).

4. Определение явления (свойства, процесса).

5. Связь данного явления (свойства, процесса) с другими.

6. Количественная характеристика (величины, характеризующие данное явление (свойство, процесс), связь между величинами, формулы, выражающие эту связь).

7. Использование явления (свойства, процесса) на практике.

8. Способы предупреждения вредного действия явления (свойства, процесса).

Что надо знать о величинах

1. Что характеризует данная величина (какое явление, процесс или свойство тел).

2. Какая это величина – основная или производная, скалярная или векторная.

3. Определение величины.

4. Определительная формула (для производной величины) – формула, выражающая связь данной величины с другими.

5. Единица измерения данной величины.

6. Способы измерения.

Что надо знать о законе

1. Связь между какими явлениями (процессами) или величинами выражает закон.

2. Формулировка закона.

3. Математическое выражение закона.

4. Опыты, подтверждающие справедливость закона.

5. Учет и использование закона на практике.

6. Границы применения закона.

Что надо знать о теории

1. Опытные факты, послужившие основанием для разработки теории (эмпирический базис теории).

2. О

   Ядро теории

   сновные понятия теории.

3. Основные положения (принципы) теории.

4. М

   Следствия из теории

   атематический аппарат теории (основные уравнения).

5. Круг явлений, объясняемых данной теорией.

6. Явления и свойства тел (частиц), предсказываемые теорией.

Что надо знать о технологическом процессе

1. Назначение (цель осуществления) процесса.

2. Народнохозяйственное значение данного технологического процесса.

3. Какие законы, явления положены в основу технологического процесса.

4. Основные этапы технологического процесса (схема процесса).

5. Требования к качеству получаемой продукции.

6. Требования техники безопасности к осуществлению технологического процесса.

7. Требования к знаниям и умениям специалистов, осуществляющих управление технологическим процессом.