Физика Программа, методические указания и задачи для студентов заочников (с примерами решения) (А.А.Кулиш)

1.Свободные и вынужденные колебания. Гармонические механические колебания и их характеристики.

2.Энергия гармонических механических колебаний. Понятие о гармоническом осцилляторе.

3.Сложение одинаково направленных гармонических колебаний. Биения.

4.Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний. Фигуры Лиссажу.

5.Затухающие механические колебания. Частота, коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания механических колебаний.

6.Вынужденные механические колебания. Амплитуда и фаза при вынужденных механических колебаниях.

7.Механический резонанс. Резонансные кривые. Соотношения между фазами вынуждающей силы и скорости при механическом резонансе.

8.Механизм образования механических волн в упругой среде. Продольные и поперечные волны. Волновое уравнение и его решение. Гармонические волны и их характеристики.

9.Фазовая скорость и дисперсия волн. Волновой пакет и групповая скорость.

10.Понятие о когерентности. Интерференция волн. Стоячие волны.

11.Колебательный контур. Гармонические электромагнитные колебания и их характеристики.

12.Затухающие электромагнитные колебания. Частота, коэффициент затухания, логарифмический декремент затухания электромагнитных колебаний. Добротность колебательного контура.

13.Вынужденные электромагнитные колебания. Амплитуда и фаза вынужденных электромагнитных колебаний.

14.Фарадеевская и максвелловская трактовки явления электромагнитной индукции. Ток смещения.

15.Электромагнитное поле. Система уравнений Максвелла.

16.Волновое уравнение для электромагнитного поля и его решение. Скорость распространения электромагнитных волн в средах.

17.Основные свойства электромагнитных волн. Энергия и поток энергии электромагнитных волн. Вектор Пойнтинга. Импульс электромагнитного поля.

V.Оптика

1.Электромагнитная природа света. Принцип Гюйгенса. Закон отражения и преломления. Абсолютный и относительный показатели преломления. Полное внутреннее отражение. Световоды.

2.Когерентность и монохроматичность световых волн. Время и длина когерентности.

3.Оптическая длина пути. Оптическая разность хода. Расчет интерференционной картины от двух когерентных источников.

4.Полосы равной толщины и равного наклона.

5.Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске.

6.Дифракция Фраунгофера от бесконечно длинной прямой щели.

7.Дифракция Фраунгофера на одномерной дифракционной решетке.

8.Естественный и поляризованный свет. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Брюстера.

9.Поляризация при двойном лучепреломлении. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Оптическая ось кристалла. Поляризационные призмы. Закон Малюса.

10.Затруднения в электромагнитной теории Максвелла. Нормальная и аномальная дисперсии. Методы наблюдения дисперсии.

11.Электронная теория дисперсии света.

12.Поглощение света. Цвета тел и спектр поглощения.

Темы практических занятий

Механика и молекулярная физика

1.Кинематика.

2.Динамика.

3.Вращательное движение твердого тела.

4.Законы сохранения.

5.Релятивистская механика.

6.Молекулярно-кинетическая теория газов.

7.Элементы статистической физики.

8.Реальные газы.

9.Физические основы термодинамики.

Электричество и магнетизм. Колебания и волны. Волновая оптика

10.Электростатическое поле в вакууме.

11.Электрическое поле в диэлектриках.

12.Электрическое поле проводников.

13.Энергия электрического поля.

14.Электрический ток.

15.Магнитное поле в вакууме.

16.Магнитное поле в веществе.

17.Электромагнитная индукция.

18.Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях.

19.Механические колебания.

20.Механические волны.

21.Электромагнитные колебания.

22.Электромагнитные волны.

23.Интерференция света.

24.Дифракция света.

25.Поляризация света.

26.Дисперсия света.

Список лабораторных работ

Механика и молекулярная физика

1.Определение статистических характеристик результатов измерения (1.1).

2.Определение плотности твердых тел с помощью пикнометра (1.2).

3.Определение скорости полета пули (1.3).

4.Изучение законов вращательного движения (1.4).

5.Определение модуля сдвига методом крутильных колебаний (1.6).

6.Изучение зависимости упругих сил от абсолютной линейной деформации растяжения в твердых телах и полимерах (1.7).

7.Определение модуля Юнга по растяжению (1.8).

8.Изучение коэффициента динамической вязкости воздуха и средней длины свободного пробега его молекул (2.1).

9.Измерение коэффициента динамической вязкости по методу падающего в жидкость шарика (2.2).

10.Измерение скорости звука и показателя адиабаты для воздуха (2.3).

11.Изучение зависимости скорости звука от температуры импульсным методом (2.4).

12.Определение коэффициента поверхностного натяжения воды (2.5).

13.Изучение температурной зависимости коэффициента поверхностного натяжения жидкостей (2.6).

14.Определение показателя адиабаты для воздуха методом Клемана и Дезорма (2.7).

15.Исследование температурной зависимости коэффициента теплопроводности воздуха (2.8).

16.Определение молекулярной массы воздуха (2.9).

Электричество и магнетизм. Колебания и волны

17.Исследование электростатических полей методом электростатической ванны (3.1).

18.Баллистический гальванометр и его применение для измерения электроемкости и индуктивности (3.2).

19.Измерение электрических сопротивлений и удельных сопротивлений металлов (3.3).

20.Измерение электродвижущей силы методом компенсации (3.4).

21.Измерение емкости и индуктивности методом моста (4.1).

22.Измерение индуктивности катушки по ее реактивному и активному сопротивлению (4.2).

23.Изучение колебательного контура (4.3).

24.Изучение работы электронного осциллографа (4.4).

25.Исследование колебаний струны методом резонанса (4.5).

26.Изучение релаксационных колебаний (4.6).

27.Получение электромагнитных волн и изучение их свойств (4.7).

Оптика

28.Изучение микроскопа (5.1).

29.Исследование оптических систем (5.2).

30.Определение длины световой волны с помощью колец Ньютона (5.3).

31.Изучение интерференционных полос равного наклона с помощью газового лазера (5.4).

32.Определение длины световой волны при помощи дифракционной решетки (5.5).

33.Изучение кристаллооптических явлений при помощи поляризационного микроскопа (5.6).

35.Изучение эффекта Фарадея (5.8).

36.Определение показателя преломления и дисперсии твёрдых тел рефрактометром Пульфриха (5.9)

37.Определение удельной рефракции растворов сахара с помощью рефрактометра РПЛ-3 (5. 10).

38.Исследование зависимости показателя преломления газов от давления (5. 11).

39.Изучение поглощения света в твердых телах (5.12).

40.Определение показателя преломления, дисперсии и разрешающей способности стеклянной призмы гониометром-спектрометром(5.13).

41.Исследование прозрачности вещества (5.14).

Примерные темы курсовых работ

1.Физика – наука познания мира.

2.Пространство и время в физике.

3.Черные дыры во Вселенной.

4.Учения К.Э. Циолковского.

5.Моделирование процесса распространения ударной волны при взрывах в различных средах.

6.Кинетика и термодинамика биологических процессов.

7.Порядок и беспорядок в мире больших молекул.

8.Экспериментальные исследования электромагнитного поля Земли в области сверхнизких частот.

9.Шаровая молния и её природа.

10.Магнитное поле Земли.

11.Молния и её природа.

12.Электричество в живых организмах.

13.Электричество в атмосфере.

14.Лазерно-индуцированные гидродинамические волны.

15.Физические методы регистрации землетрясений.

16.Применение ультразвука в интроскопии.

17.Биография А.С. Попова.

18.Волоконно-оптические гироскопы.

19.Солнце.

20.Космологическое Красное смещение.

ПРОГРАММА КОЛЛОКВИУМОВ

волны

ЗАЧЕТНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ

1.Лекционный и теоретический материал

1.Представить конспект теоретического материала в соответствии

спрограммой.

2.Уметь анализировать вопросы, входящие в экзаменационные билеты, используя конспект.

2.Лабораторные занятия

1.Выполнить обязательное число лабораторных работ в соответствии с учебным графиком.

2.Оформить отчеты по всем выполненным лабораторным работам

изащитить их.

3.При защите каждой выполненной работы студент должен:

-знать сущность физического явления, наблюдаемого в эксперименте, и теорию, на которой базируется работа;

-иметь четкое представление об экспериментальной установке и аппаратуре, методике выполнения работы;

-уметь оценить погрешности измерений.

3.Практические занятия и расчетно-графические работы

1.Прорешать рекомендованный список задач.

2.Уметь анализировать физическое содержание задач и представлять их условие схематически рисунком-чертежом.

3.Уметь осуществлять проверку размерности и пользоваться правилами приближенных вычислений.

4.Выполнить письменно расчетно-графические работы своего варианта и сдать для проверки преподавателю.

При проставлении зачета также учитывается выполнение студентом курсовой работы или написание реферата, участие в работе студенческого научного общества.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ ПО ФИЗИКЕ С ПРИМЕРАМИ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

ВОПРОСЫ К КОЛЛОКВИУМАМ

Коллоквиум № 1

Кинематика и динамика классической механики