Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Бордовский Г.А. Физика учеб. пособие для студентов фак. естествознания пед. ин-тов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

9.06 Mб

Скачать

☆

1 / 221 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 > Следующая >>>

Ленинградский ордена Трудового Красного Знамени государственный педагогический институт имени

А .1/1 .Герцена

Г.А.БОРДОВСКИЙ

ФИЗИКА

(Учебное пособие для студентов факультета естествознания педагогических институтов)

под редакцией проф.И.М.Бронштейна

Ленинград

1973

I Гее. публичная

научно - тахимч^^ная

UHUJiniJIWR«б и б л к о т в C-O O P 1

ЭКЗЕМПЛЯР

ЧИТАЛЬНОГО ЗАЛА

Г.А .Бардовский. ФИЗИКА. Учебное пособие для студентов

факультета естествознания педагогических институтов. Л. ЛГПИ им.А.И.Герцена. 1973. 216 стр. с илл.

Книга представляет собой краткое учебное пособие по фи - зике, в котором в сжатом виде изложены основные вопросы физи ки в объеме, предусмотренном программой для студентов факуль тета естествознания педагогических институтов. Основному ма - териалу предшествует краткое математическое введение. Цногие физические явления и процессы иллюстрируются на примерах,взя

тых из биологии, медицины и других естественных наук.

В конце каждой главы приводятся задачи, назначение кото рых состоит в том, чтобы помочь студенту лучше понять те фи -

зические законы, которые рассматривались в этой главе.

Учебное пособие рассчитано на студентов-биологов, меди - ков и некоторых специальностей сельскохозяйственных институ -

тов. Книга также может быть полезна для биологов, медиков	и
учителей биологии.

			О Г Л А В Л Е Н И Е
								Стр.
ГЛАВА I . ВВЕДЕНИЕ......................................................................................								8
§ 1 .1 .		Что такое ф и з и к а ? ..............................................						8
§	1 .2 .	Краткое математическое введение . . . .						10
		1 .2 .1 . Дифференцирование функций . . . .						II
		1 .2 .2 . Интегрирование .....................................						14
		1 .2 .3 .	Операции	с	векторами		.......................	I?
§ 1 . 3 .		Системы единиц		. '	. ..............................................			18
§ 1 .4 .		упражнения . . ........................................................						21
ГЛАВА П. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ ...................								22
§	2 .1 . Кинематика....................				■ ........................................			22
		2 .1 .1 . Скорость						22
		2 .1 .2 . Ускорение...................................................						24
§	2 .2 . Законы ди нам и к и ..................................................							26
		2 .2 .1 .	Первый закон Ньютона .......................					26
		2 .2 .2 .	’ Второй	закон Н ь ю тон ...................а				27
		2 .2 .3 . Третий закон Ньютона .......................						29
§ 2 .3 . Закон			всемирного тяготения				. . . . . .	31
§	2 .4 . Применение законов				динамики к вопросу о
		полете	искусственных спутников Земли . .					34
§	2 .5 . Законы сохранения				..............................................			35
		2 .5 .1 .	Закон сохранения			импульса . . . .		35
		2 .5 .2 . Закон сохранения момента импульса						.37
		2 .5 .3 .	Закон сохранения			энергии . . . .		38
		2 .5 .4 . Закон сохранения				тяжелых частиц .		43
§	2 .6 . Релятивистская			механика . ............................				44
		2 .6 .I,. "Здравый смысл" и действительность						44
		2 .6 .2 .	Принципы относительности . . . .					46
		2 .6 .3 .	Сокращение		длины . ............................			48
		2 .6 .4 . Замедление			времени. Парадокс близ
			нецов ...........................................................					49
		2 .6 .5 . Одновременность событий ...................						51
		2 .6 .6 . Релятивистское сложение скоростей						52
			. - 3	-

					Стр.
§ 2 .7 .		Упражнения..............................................................			53
ГЛАВА Ш. МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ................................					55
§ 3 . 1 .		Общие	представления молекулярно-кинети
		ческой	теории строения вещества . . . .		55
§	3 .2 .	Два метода рассмотрения явлений природы			57
		3 .2 .1 .	Ыакропарамѳтры газа ............................		57
		3 .2 .2 .	Микропарамѳтры газа ............................		59
§ 3 .3 .		Статистика идеального газа ...........................			61
		3 .3 .1 . Основное уравнение молекулярно-
			кинетической теории газов . . . .		62
		3 .3 .2 . Теоретическое		обоснование газовых
			зак он ов ......................................................		63
		3 .3 .3 .	Физический смысл температуры . .		65
		3 .3 Л .	Распределение	Максвелла-Больцмана	66
		3 .3 .5 .	Статистические	методы в биологии	72
§ 3 .4 .		Явления переноса в газах ...............................			73
§	3 .5 .	Термодинамика . . . . . ...............................			76
		3 .5 .1 . Первое начало		термодинамики. Теп
			лоемкость .............................................	.	76
		3 .5 .2 .	Обратимые и необратимые процессы		80
		3 .5 .3 .	Второе начало термодинамики . . .		81
		3 .5 .4 .	Статистическое	толкование второго
			начала термодинамики .......................		84
		3 .5 .5 .	Третье начало термодинамики . . .		88
		3 .5 .6 .	О термодинамике живых систем . .		88
§ 3 .6 .		Упражнения...............................................................			90
ГЛАВА ІУ .ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОДИНАМИКИ .............................................					92
§	4 .1 .	Электрические заряды		и п о л я ......................	93
		4 .1 Л . Электрическое		поле неподвижных
			зарядов (электростатическое поле)		93
		4 .1 .2 . Потенциал электростатического поля			97
		4 .1 .3 . Проводники и диэлектрики в элект
			рическом п о л е	..............................................	100
		4 .1 .4 . биопотенциалы . . . . . . . . . .			102
§	4 .2 .	Электромагнитное п о л е ........................................			ЮЗ
		4 .2 .1 .	Электрический	ток ..............................	ЮЗ
			- 4 -

						Стр.
			4 .2 .2 .		Магнитное п о л е .............................	106
			4 .2 .3 .		Электромагнитная индукция . .	.	ІЮ
			4 .2 .4 . Электрические и магнитные свойст
					ва биологических тканей . . . .		III
	§ 4 .3 .		Уравнения Максвелла ........................................				112
	§ 4 .4 .		Упражнения..................................................			ИЗ
ШВА	У. ВОЛНОВЫЕ И КОРПУСКУЛЯРНЫЕ СВОЙСТВА МАТЕРИИ .					.	I I 5
	§	5 .1 .	Колебания ..........................................................				115
			5	.1 .1 . Механические колебания...........		117
			5	.1 .2 . Электромагнитные колебания . .		.	II8
			5	.1 .3 . Переменный электрическийток .		.	120
			5 .1 .4 .		Роль колебаний в биологии . .	.	126
	§	5 .2 .	Волны				128
			5 .2 .1 . Уравнение волны ................................				128
			5 .2 .2 . Электромагнитные волны ...................				ІЗІ
	§	5 .3 .	Волновые'свойства света ...............................				133
			5 .3 .1 . Интерференции света .......................				135
			5 .3 .2 . Дифракция света ................................				138
			5 .3 .3 . Поляризация света ............................				142
	§	5 .4 .	Квантовая оптика .............................................				143
			5 .4 .1 . Недостатки волновой теориисвета				143
			5 .4 .2 . Корпускулярно-волновой дуализм.
					Гипотеза де Б ройля ..........................		147
	§	5 .5 .	Элементы квантовой механики......................				150
			5 .5 .1 . Уравнение Шредингера .......................				150
			5 .4 .2 . Тунельный эффект ................................				152
			5 .5 .3 . Соотношение неопределенностей
					Г ей зе н б е р г а ...............................		152
	§ 5 .6 .		Упражнения...........................................................				153
ГЛАВА	У І.СТРОЕНИЕ ВЕЩЕСТВА...........................................................						156
	§	6 .1 .	Строение .................................................а т о м а				156
			6 .1 .1 .		Строение атома водорода и посту
				.............................................	латы Б о р а		156
			6 .1 .2 . Электронные переходы в атомах.			.	159
			6 .1 .3 . .......................................................Лазеры				ІбІ
	§	6 .2 .	Периодическая		система элементов . . . .		163
					-

											Стр.
§	6 .3 . Строение			м олекул..................................................							165
		6 .3 .1 . Ионная связь					.........................................				167
		6 .3 .2 .	Ковалентная связь . . . . . . . . .								167
		6 .3 .3 . Гибридизация					.........................................				168
§	6 .4 . Жидкое		состояние вещества ............................								169
		6 .4 .1 .	Строение			жидкости . . . ...................					169
		6 .4 .2 . Поверхностное натяжение							...................		172
		6 .4 .3 .	Внутреннее трение . . . . . . . .								174
		6 .4 .4 . Движение вязкой						жидкости . . . .			175
§	6 .5 .	Кристаллическое вещество ...............................									176
		6 .5 .1 .	Статистика электронов в						металле	.	177
		6 .5 .2 .	Термоэлектронная					эмиссия . . . .			179
		6 .5 .3 .	Зонная теория				твердых тел . . . .				І8І
		6 .5 .4 . Полупроводники						.....................................			185
§ 6 .6 .		Упражнения .....................................................................									І9І
ГЛАШ УП.СТРОЕНИЕ ЯДРА			И ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ЧАСТИЦЫ..................							193
§	7 .1 .	Свойства		и строение			я д е р ....................................				193
		7 .1 .1 .	Свойства			ядер	.	..........................................193
		7 .1 .2 . Природа ядерных сил ...........................									194
		7 .1 .3 .	Энергия			связи	нуклонов в		ядре .	.	195
§	7 .2 .	Радиактивность				я д е р .............................................					197
		7 .2 .1 .	Виды радиантивности ...........................								197
		7 .2 .2 .	Основные			законы		радиактиввого
			" р а сп а д а ............................................................								200
§	7 .3 .	Деление		и синтеа я д е р .....................							202
		7 .3 .3 . Деление ядер. Цепная реакция. .								.	202
		7 .3 .2 .	Термоядерный				синтез. . ....................				204
§ 7 .4 .		Влияние		радиактивных излучений					на биоло
		гические		системы .......................................................							205
		7 .4 .1 . Ионизирующая способность							радиак-
			тивного			излучения ................................					205
		7 .4 .2 .	Единицы дозы				излучения		..................		206
		7 .4 .3 . Действие радиактивного излучения
		1на к л етк у ...................						: ■...........................		207
		7 .4 .4 . Использование					радиактивных излу
			чений		в б и о л о г и и .....................................						210
				- 6	-

	Стр.
§ 7 .5 . Некоторые сведения оо элементарных час
тицах .........................................................................	2ІІ
7 .5 .1 . Классификация элементарных частиц	212
7 .5 .2 . Античастицы .........................................	215
§ 7 . 6 . Упражнения...........................................................	'214

- 7 -

Г л а в а I

ВВЕДЕНИЕ

§ I . I . Что такое Физика V

Современная физина - это наука, которую изучают не толь

ко физики, но и биологи, химики, врачи, инженеры, агрономы , геологи, моряки - т .е . люди самых различных профессий. Поче

му же ей уделяется столько внимания? Оправдано ли это? Так ли


она необходима? В связи с этим было	бы уместно напомнить, на
пример, о трагическом дне 6 августа	1945 года, об открытии
физиками колоссальнейшей энергии, таящейся в атомном ядре,
способной превратить мир как в цветущий сад,		так	и в безжиз	-
ненную пустыню. Однако этот пример все же не		дает	ответа	на

поставленный вопрос. Понять истинное значение физики, ее мес

то среди других наук, ее роль в познании мира можно, в конеч -

ном итоге, лишь после ее изучения. Поэтому в самом начале кур

са очень трудно дать полный ответ на вопрос "Что такое физи - ка?п. Можно сказать, что физика изучает самые общие законы ,

которым подчиняется материальный мир, развивающийся в прост -

ранстве и времени. Например, физика познает свойства мель -

чайших частиц материи, изучает строение земной коры, выясняет механизмы возникновения ураганов, решает вопрос о возникнове нии, развитии и структуре Вселенной в целом и т .д . Нет другой естественной науки, которая охватывала бы столь огромный диа пазон явлений. Поэтому любая из естественных наук так или иначе связана с физикой или опирается на нее.

Коснемся кратко значения физики для биологии. Известно , что живая ткань обладает определенными физическими параметра ми: электропроводностью, удельной теплоемкостью, сопротивле - ниѳм к механическим деформациям и др. При изменении биологи -

- 8 -

ческих функций организма изменяются и его физические харак

теристики, что позволяет использовать их в диагностике забо - леваний. Например, при воспалительных процессах наблюдается повышение температуры, при туберкулезе понижается прозрач ность легких, при некоторых заболеваниях нервной системы по -

вышаѳтся артериальное давление и т .д . Кроме того, в яивых ор

ганизмах неразрывно сочетаются физические, химические, биоло

гические и другие факторы. Например, глаз представляет собой сложную систему, содержащую оптическую часть (хрусталик),

электрохимический преобразователь световой энергии (сетчатка),

автоматическое устройство (механизм аккомодации, сужения и расширения зрачка) и др. Или взять процессы, протекающие в нервной системе. Часто употребляют выражение: "Из коры голов ного Возга сигнал передается на нервные окончания". Какой

сигнал? Как передается? Ответ на эти вопросы будет чисто "фи

зический". Нервные волокна - это очень тоненькие трубочки ,

стенки которых представляют своего рода конденсатор. При воз буждении они способны пропускать ионы, т .ѳ . в каком-то месте этот конденсатор разряжается. Процесс разрядки распространя - ется на соседние участки и по трубочке пробегает волна "раз - рядки" ( р и с .І .І ) . В следующее мгновение первоначальное состо яние нерва восстанавливается.

Р и с .І .І .

I - потенциал покоя, 2 - потенциал возбуждения

В конечном счете, на основе физики можно объяснить все про - цѳссы в живом организме вплоть до механизма наследственности.

Неоспорима роль физики в совершенствовании эксперименталь ных методов исследования. Меди - цина, биология, химия и другие науки сделали качественный ска - чок, освоив "физические" методы исследования (сложную прецизион ную аппаратуру, математическую обработку результатов, создание моделей и т . п . ) . Многие области физики стали вполне самостоя - тельными науками: биофизика,аст-

1 / 221 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ