Методические указания и контрольные задания по физике для студентов всех специальностей факультета дистанционного обучения (часть I). Тарханов А.К., Никишина А.И

УДК 53.07 ББК 22.3

Составители

А.К. Тарханов, А.И. Никишина, Ю.С. Золототрубов

Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Оптика. Элементы квантовой механики,

атомной и ядерной физики: метод. указания к изучению курса физики для студ. факультета дистанционного обучения (часть I) / Воронеж. гос. арх.-строит. ун-т.; сост.: А.К. Тарханов, А.И. Никишина, Ю.С. Золототрубов. – Воронеж, 2011. – 28 c.

Приведены условия задач для выполнения контрольных работ, содержатся краткий теоретический материал и примеры решения задач по темам «Механика», «Молекулярная физика и термодинамика». Приведена разбивка задач по вариантам.

Данные методические указания предназначены для студентов всех специальностей факультета дистанционного обучения.

Ил. 2. Табл. 8.

УДК 53.07 ББК 22.3

Печатается по решению редакционно-издательского совета Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Рецензент – Нечаев В.Н., док. физ.-мат. наук, проф. Кафедры ВМФММ Воронежского государственного технического университета

2

Введение

Физика относится к числу естественных наук. Предметом физики является изучение общих свойств материи, т.е. вещества и поля, общих закономерностей и форм ее движения.

Физика определяет законы, которыми пользуются остальные естественные науки и техника, применяя их для отдельных частных случаев.

Изучение физики в высших учебных заведениях преследует двоякую цель: расширить кругозор учащихся и способствовать развитию у них миропонимания; подготовить их к сознательному изучению смежных с физикой дисциплин.

Учебная работа студентов дистанционной формы обучения складывается из следующих основных элементов: самостоятельного изучения физики по учебным пособиям, выполнения контрольных работ, посещения и проработки обзорных лекций в период сессий, выполнения лабораторного практикума, сдачи зачетов и экзаменов.

Цель контрольных работ – закрепление теоретического материала при самостоятельном выполнении контрольных заданий, которое способствует более глубокому пониманию и закреплению курса физики.

3

Указания к решению контрольных работ

В процессе изучения курса физики студенты, обучающиеся по ускоренной форме, должны выполнить контрольные работы в соответствии с учебным планом. Определение варианта и номеров задач контрольной работы проводится по таблице вариантов. Темы №1 и №2 приводятся в части I методических указаний, темы №3-6 – в части II.

Студенты специальностей ПГС и ГСХ выполняют контрольные задания

–специальности ТВ, ВВ выполняют контрольные задания по таблице 6 (2 контрольные работы);

–специальности ПЗ выполняют контрольные задания по таблицам 7 и 8 (4 контрольные работы).

Перед выполнением контрольной работы студенту необходимо внимательно ознакомиться с основными формулами и разобрать примеры решения задач.

Требования к выполнению контрольных работ

1)полностью переписывать условия задач своего варианта;

2)сделать краткую запись условия, при этом числовые данные перевести в одну систему единиц (преимущественно в СИ);

3)выполнить аккуратно чертеж, рисунок или схему, поясняющие описанный в задаче процесс;

4)в ходе решения задачи делать краткие и ясные комментарии используемых физических законов и формул;

5)решив задачу в общем виде, проверить ответ по равенству размерностей левой и правой части расчетной формулы;

6)в полученную расчетную формулу подставить числовые данные и оценить правдоподобность ответа;

7)оставлять поля для замечаний;

8)на титульном листе указывать номер контрольной работы, наименование дисциплины, фамилию и инициалы студента, шифр и домашний адрес.

Контрольные работы, представленные без соблюдения указанных выше требований, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут приниматься к рассмотрению. На повторную проверку работу обязательно представлять с первым и исправленным вариантом работы.

4

Таблицы вариантов

7

ТЕМА №1. МЕХАНИКА

Законы и формулы к выполнению задач по теме №1

Для прямолинейного движения разность между конечной (x) и начальной (x0) координатами тела равна пройденному пути S.

2. Закон изменения скорости при равноускоренном движении:

Здесь 0 и – скорость тела в начальный момент времени и в момент вре-

мени t соответственно, a – линейное ускорение. 3. Средняя путевая скорость:

Вращательное движение

7. Уравнение движения материальной точки (или центра масс абсолютно твердого тела), движущейся равноускоренно по окружности радиуса R:

Здесь Δφ – угол поворота тела за время t, ω0 и ω – угловые скорости тела в начальный момент времени и в момент времени t соответственно, ε – угловое ускорение.

9. Угловая скорость ω связана:

10. Угловое ускорение ε связано с тангенциальной составляющей линейного ускорения aτ соотношением

11. Угловая скорость ω связана с нормальной составляющей линейного ускорения an соотношением

Динамика

Поступательное движение

12. Второй закон Ньютона:

F Fi – геометрическая сумма сил, действующих на тело, m – масса тела.

i

13. Третий закон Ньютона:

где F1,2 – сила, действующая на первое тело со стороны второго, а F 2,1 – сила, действующая на второе тело со стороны первого.

14.Силы в механике:

сила упругости F kx , где x – величина упругой деформации тела, k – коэффициент упругости;

сила тяжести FТ mg , где g – ускорение свободного падения;

сила трения (скольжения) F N , где μ – коэффициент трения, N – сила нормального давления (сила реакции опоры).

9

15. Импульс материальной точки (твердого тела) массой m:

где k – жесткость пружины, x – величина деформации;

тела, находящегося в однородном поле силы тяжести EП mgh , (1.21) где h – высота тела над уровнем, принятым за нулевой (имеется при этом в виду, что h<<R, где R – радиус Земли).

19.Закон сохранения механической энергии:

где E – изменение полной энергии системы под действием внешних сил.

где r – модуль радиус-вектора, проведенного из точки О, через которую проходит ось вращения в точку приложения силы F; α – угол между радиус-вектором и вектором силы. Направление вектора момента силы совпадает с направлением поступательного движения правового винта при его вращении от r к F .

23. Основной закон динамики вращательного движения: