Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Омский государственный университет путей сообщения

__________________________

С. Н. Крохин, Ю. М. Сосновский

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №1

ПО ФИЗИКЕ ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ЗАОЧНОГО ФАКУЛЬТЕТА

Утверждено редакционно-издательским советом университета

в качестве методических указаний к решению задач и

выполнению контрольных работ для студентов заочного факультета

Омск 2012

УДК 531(075.8)

ББК 22.2я73

К83

Контрольная работа №1 по физике для студентов заочного факультета: Методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ для студентов заочного факультета / С. Н. Крохин, Ю. М. Сосновский; Омский гос. ун-т путей сообщения. Омск, 2012. 37 c.

Содержатся методические рекомендации по изучению физики, приведены программы разделов «Классическая механика» и «Молекулярная физика и термодинамика», правила выполнения контрольных работ, примеры решения задач, задания к контрольной работе и библиографический список.

Методические указания предназначены для студентов заочного факультета университета.

Библиогр.: 13 назв. Табл. 1. Рис. 4. Прил. 1.

Рецензенты: доктор техн. наук, профессор В. А. Нехаев;

канд. физ.-мат. наук, доцент В. В. Дмитриев.

_________________________

© Омский гос. университет

путей сообщения, 2012

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………….………….5

1.РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 6

1.1. КЛАССИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА 6

1.2. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА 7

2. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ 8

3. КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА 1 23

4.ЗАДАЧИ 24

4.1.КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 24

4.2.КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ 25

4.3.ЭНЕРГИЯ, РАБОТА. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ЭНЕРГИИ 26

4.4.ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ИМПУЛЬСА 27

4.5.ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ МОМЕНТА ИМПУЛЬСА 29

4.6.ПЕРВЫЙ ЗАКОН ТЕРМОДИНАМИКИ 30

4.7.ЭНТРОПИЯ 32

4.8.ТЕПЛОЕМКОСТЬ 33

Библиографический список 35

ВВЕДЕНИЕ

Учебная работа студента-заочника по изучению физики складывается из следующих основных этапов: самостоятельное изучение основных теоретических положений курса по учебным пособиям, приобретение навыков решения типовых практических задач, выполнение контрольных работ, сдача экзаменов (зачетов).

Для успешного усвоения курса физики необходимо изучать теорети-ческий материал систематически в течение всего учебного процесса, так как подготовка к экзамену в сжатые сроки не даст глубоких и прочных знаний.

Для изучения какой-либо части курса (или, по крайней мере, ее раздела) следует в качестве основного выбрать одно учебное пособие. Замена одного пособия другим в процессе изучения определенной темы может привести к утрате логической связи между отдельными вопросами. Однако если выбранное пособие не дает полного или ясного ответа на некоторые вопросы программы, необходимо обращаться к другим учебникам.

При изучении нового материала рекомендуется составлять конспект, в который следует записывать законы и формулы, выражающие эти законы, определения физических величин и их единицы, делать рисунки и решать типовые задачи, используя Международную систему единиц (СИ).

Самостоятельную работу по изучению физики необходимо систематически контролировать. Для этого после изучения очередного раздела следует отвечать на вопросы рабочей программы физики.

При самостоятельном изучении дисциплины «Физика», прежде всего следует ознакомиться с методическими рекомендациями к оформлению и решению задач, выполнению контрольной работы.

При решении задачи требуется указывать основные законы и формулы, на которых базируется решение, с разъяснением буквенных обозначений формул. Если применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон или не являющаяся определением какой-нибудь физической величины, то ее необходимо вывести.

Следует приводить рисунок, поясняющий содержание задачи (в тех случаях, когда это возможно), выполнять его нужно аккуратно с помощью чертежных принадлежностей.

Решать задачу рекомендуется сначала в общем виде, т. е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях, заданных в условии задачи. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин.

Решение задачи следует сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями.

По полученной рабочей формуле требуется проверить размерность и произвести вычисления (в единицах системы СИ). При этом следует руководствоваться правилами приближенных вычислений.

При подстановке в рабочую формулу, а также при записи ответа числовые значения величин записываются как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 следует записать 3,52∙10³, вместо 0,00129 – 1,29∙10^–3.

При решении задачи необходимо оценивать, где это целесообразно, правдоподобность численного ответа. В ряде случаев такая оценка поможет обнаружить ошибку в полученном результате. Например, коэффициент полезного действия тепловой машины не может быть больше 100 %, электрический заряд не может быть меньше элементарного заряда, скорость тела не может быть больше скорости света в вакууме и т. д.

Контрольные работы выполняются чернилами в обычной школьной тетради, на обложке которой приводятся следующие сведения: номер контрольной работы, фамилия, имя и отчество (полностью) студента, номер курса, шифр и адрес студента, а также название и год издания используемых методических указаний.

Условия задач в контрольной работе переписываются полностью без сокращений. Для замечаний преподавателя на страницах тетради оставляются поля (4 см).

В конце контрольной работы требуется указать учебник или учебное пособие, которым студент пользовался при изучении физики (название учебника, автор, год издания), чтобы рецензент в случае необходимости мог указать, какие теоретические вопросы студенту следует изучить для завершения контрольной работы.

Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан представить ее на повторную проверку, включив в нее те задачи, решения которых оказались неверными. Исправленная работа представляется вместе с незачтенной.

В контрольной работе студент должен решить восемь задач, номера которых определяются по табл. 1. Номер варианта студент выбирает по двум пос-ледним цифрам шифра в зачетной книжке. Студенты, имеющие две последние цифры шифра 51, 52, …, выполняют соответственно вариант 1, 2, ... . Если две последние цифры 00, то выполняется вариант 50.

Допущенные к защите контрольные работы предъявляются экзаменатору. Студент должен быть готов до или во время экзамена (зачета) дать пояснения по существу решения задач, входящих в контрольные работы.

1. Рабочая программа

1.1. Классическая механика

Пространство. Время. Движение. Относительность механического движения. Система отсчета. Материальная точка (частица). Радиус-вектор. Траектория. Длина пути и перемещение. Скорость и ускорение.

Прямолинейное и криволинейное движение частицы. Тангенциальное (касательное) и нормальное (центростремительное) ускорения. Кинематические уравнения равномерного, равноускоренного и неравномерного движения. Длина пути как определенный интеграл от модуля скорости.

Инерция. Инерциальные системы отсчета. Преобразования Галилея. Сложение скоростей и принцип относительности в классической механике.

Взаимодействие тел. Сила. Инертность. Масса. Законы Ньютона.

Силы в механике: гравитационная, тяжести, вес, упругости, трения. Внутренние и внешние силы. Движение тела под действием нескольких сил. Равнодействующая. Основное уравнение динамики материальной точки (частицы).

Абсолютно твердое тело (АТТ). Центр инерции (центр масс) АТТ и закон его движения. Поступательное и вращательное движение АТТ. Система центра инерции. Вращение АТТ вокруг неподвижной оси.

Угловое перемещение, угловая скорость и угловое ускорение. Кинематические уравнения равномерного, равноускоренного и неравномерного вращательного движения АТТ вокруг неподвижной оси. Связь между кинематическими характеристиками поступательного и вращательного движения.

Момент силы. Плечо силы. Момент импульса (момент количества движения, кинетический момент). Момент инерции. Теорема Штейнера. Основное уравнение динамики вращательного движения АТТ вокруг неподвижной оси.

Произвольное движение АТТ. Мгновенная ось вращения. Статика. Условия равновесия АТТ.

Механическая работа, мощность. Работа постоянной и переменной силы. Работа момента силы при вращательном движении.

Консервативные силы. Работа консервативной силы. Потенциальная энергия. Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии. Полная механическая энергия системы частиц. Закон сохранения энергии в механике. Диссипация энергии. Общефизический закон сохранения энергии.

Импульс (количество движения) тела. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса. Упругое и неупругое столкновение частиц.

Момент импульса системы тел. Закон сохранения момента импульса.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции.

1.2. Молекулярная физика и термодинамика

Макроскопические системы. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа (уравнение Менделеева-Клапейрона). Закон Дальтона. Изопроцессы и их изображение на термодинамических диаграммах.

Средняя энергия молекулы. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики.

Адиабатный процесс. Приведенная теплота. Энтропия. Вычисление энтропии.

Теплоемкость многоатомных газов. Экспериментальная зависимость теплоемкости газа от температуры. Недостаточность классической теории теплоемкостей.

Циклические процессы. Принцип действия тепловых двигателей и их КПД. Цикл Карно.

Микросостояния макросистемы. Статистический вес макросостояния. Статистический смысл энтропии. Плотность вероятности. Распределение Максвелла для молекул идеального газа по скоростям. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. Средняя длина свободного пробега молекул, эффективный диаметр молекул. Неравновесные системы. Явления переноса, молекулярно-кинетическая теория этих явлений.

Обратимые и необратимые процессы. Второе начало термодинамики и его статистический смысл. «Тепловая смерть Вселенной». Теорема Нернста.