Распределение часов на лекции

Раздел, тема учебной дисциплины, содержание темы

Но­мер

лекции

Количество часов

Лекции

СРС

2 семестр

12

120

1. Введение

Предмет физики. Роль физики. Основные черты современной физики. Цель, формы и методы изучения физики студентами ЗВФ.

1

0,5

5

2. Физические основы механики

2,5

25

2.1. Кинематика материальной точки

Понятие механического движения. Модель материальной точки.

Система отсчета. Траектория движения.

Кинематические характеристики движения. Радиус-вектор, перемещение, вектор скорости, вектор ускорения.

Кинематические уравнения прямолинейного равномерного движения.

Кинематические уравнения равноускоренного движения.

Равномерное вращение. Угловые переменные.

Связь кинематических характеристик поступательного и вращательного движений.

Неравномерное вращение. Ускорения.

Криволинейное движение. Общий случай.

1

0,5

5

2.2. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела

Законы динамики материальной точки. Понятие о взаимодействии.

Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

Инертная масса. Второй закон Ньютона. Импульс.

Третий закон Ньютона.

Система материальных точек. Центр масс.

Основное уравнение динамики поступательного движения.

Закон всемирного тяготения. Гравитационная масса. Сила тяжести.

1

0,5

5

2.2. Законы сохранения в механике

Механическая работа. Мощность.

Кинетическая энергия. Теорема об изменении кинетической энергии.

Консервативные и диссипативные силы. Потенциальная энергия.

Теорема об изменении полной механической энергии.

Закон сохранения полной механической энергии.

Второй закон Ньютона для системы материальных точек. Центр масс.

Закон сохранения импульса системы материальных точек.

Закон сохранения проекции импульса.

Столкновения. Общее рассмотрение.

Лобовой абсолютно упругий удар двух тел.

1

0,5

5

2.3. Механика твердого тела

Вращательное движение. Модель абсолютно твердого тела. Момент силы.

Основной закон динамики вращательного движения.

Момент инерции относительно заданной оси. Определение в общем случае.

Способ расчета момента инерции симметричных тел. Теорема Штейнера.

Понятие о моменте импульса частицы относительно некоторой оси. Момент импульса системы.

Закон сохранения момента импульса.

Кинетическая энергия вращающегося тела.

2

0,35

3,5

2.4. Элементы специальной теории относительности

Принцип относительности Галилея.

Постулаты специальной теории относительности.

Эффект замедления времени.

Эффект сокращения длины.

Релятивистская масса и импульс.

Энергия покоя. Релятивистская кинетическая энергия.

2

0,3

3

2.5. Механические колебания

Понятие о колебательных процессах. Примеры механических колебательных систем.

Способы изображения колебаний.

Способы описания колебаний.

Классификация колебательных процессов.

Гармонические колебания. Уравнение колебаний. Характеристики.

Сложение гармонических колебаний одного направления.

Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний.

Уравнение, описывающее затухающие колебания и его решение.

Затухающие колебания. Характеристики затухания.

Вынужденные колебания при гармоническом воздействии.

Резонанс вынужденных колебаний.

2

0,35

3,5

3. Электричество

3,0

30

3.1. Электрическое поле в вакууме

Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.

Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиций электростатических полей.

Применение принципа суперпозиции. Поле системы точечных зарядов в вакууме.

Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Электрический потенциал. Принцип суперпозиции для потенциала.

Потенциал электрического поля точечного заряда.

Связь вектора напряженности электрического поля с распределением потенциала. Эквипотенциальные поверхности.

Поток вектора напряженности электрического поля. Теорема Гаусса.

Применение теоремы Гаусса для нахождения напряженности электрического поля.

Электрический диполь. Дипольный момент.

Электрическое поле диполя.

Диполь во внешнем электрическом поле.

2

1,0

10

3.2. Электрическое поле в веществе

Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектриков. Электрическое поле в диэлектрике.

Связанные заряды. Теорема Гаусса для диэлектриков.

Вектор электрического смещения.

Проводники в электрическом поле. Электрическое поле в проводниках.

Электрическая ёмкость проводников. Конденсатор.

Энергия, запасенная конденсатором.

Силы, действующие на пластины конденсатора.

3

1,0

10

3.3. Постоянный электрический ток (2 часа)

Электрический ток. Характеристики электрического тока.

Электродвижущая сила (ЭДС).

Закон Ома для однородного участка цепи. Электрическое сопротивление.

Закон Ома для неоднородного участка цепи. Обобщенный закон Ома. Закон Ома для замкнутой цепи.

Тепловое действие тока. Закон Джоуля – Ленца.

Разветвленные цепи, правила Кирхгофа.

3

1,0

10

4. Электромагнетизм

3,0

30

4.1. Магнитостатика

Магнитное поле и его характеристики. Источники магнитного поля.

Принцип суперпозиций магнитных полей. Вектор индукции магнитного поля. Способы определения индукции магнитного поля в вакууме. Закон Ампера.

Вращение контура с током в однородном магнитном поле. Магнитный момент контура с током.

Закон Био-Савара и его применение для расчета магнитных полей.

Магнитное поле кругового контура с током.

Магнитное поле прямолинейного проводника.

Магнитное поле соленоида.

Взаимодействие прямолинейных проводников с током.

Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.

Явление Холла.

Циркуляция вектора магнитной индукции. Закон полного тока.

Магнитный поток. Теорема Гаусса.

Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея для ЭДС магнитной индукции. Правило Ленца.

ЭДС индукции при вращении контура с током в магнитном поле. Электрический генератор.

Явление самоиндукции и взаимоиндукции. Понятие об индуктивности.

Энергия магнитного поля.

Изменение силы тока в цепи при подключении и отключении источника.

4

1,0

10

4.2. Магнитные свойства вещества

Магнитные свойства вещества. Намагниченность.

Магнитное поле в веществе. Напряженность магнитного поля.

Классификация магнетиков. Свойства. Характеристики.

Диамагнетики. Классическое описание.

Парамагнетики. Закон Кюри.

Ферромагнетики. Природа ферромагнетизма.

Намагничивание ферромагнетиков. Гистерезис. Точка Кюри.

Магнитное поле на границе магнетиков.

4

0,6

10

4.3. Уравнения Максвелла

Полная система уравнений Максвелла в интегральной форме.

Ток смещения.

4

0,4

4

4.4. Электромагнитные колебания

Уравнение, описывающее процессы в колебательном контуре. Решение.

Затухающие колебания в колебательном контуре. Характеристики.

Вынужденные колебания в колебательном контуре. Резонанс заряда и тока.

Цепи переменного тока. Реактивное сопротивление. Импеданс.

Закон Ома и закон Джоуля-Ленца для цепей переменного тока.

Эффективные (действующие) значения силы тока и напряжения.

5

1,0

10

5. Физика волновых процессов

3,0

30

5.1. Волновая физика

Волновые процессы. Определение.

Классификация волновых процессов.

Трехмерное и одномерное волновое уравнение в однородной изотропной среде.

Характеристики волновых процессов

Электромагнитные волны. Свойства. Уравнение и график монохроматической плоской бегущей волны.

Понятие о световых волнах. Характеристики. Оптический показатель преломления.

5

1,0

10

5.2. Интерференция волн

Понятие об интерференции волн. Примеры.

Классические опыты по интерференции.

Когерентные волны. Условие когерентности. Характеристики когерентности

Оптическая разность хода и геометрическая разность хода.

Условия максимумов и минимумов интерференции.

Пространственная когерентность волн. Условие исчезновения интерференционной картины.

Временная когерентность волн. Ограничение порядка наблюдаемых максимумов.

Стоячая волна. Условия ее образования.

Опыт Юнга. Ширина интерференционных максимумов.

Интерференция в тонких пленках. Полосы равной толщины, полосы

равного наклона. Просветление оптики.

Кольца Ньютона.

6

0,8

8

5.3. Дифракция волн

Понятие о дифракции волн. Принцип Гюйгенса – Френеля.

Зоны Френеля. Метод зон Френеля.

Дифракция Френеля на круглом отверстии.

Дифракция Фраунгофера на щели.

Области дифракции и прямолинейного распространения.

Дифракционная решетка

6

0,6

6

5.4. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом

Взаимодействие света с веществом. Отражение и преломление света на границе двух сред. Явление полного внутреннего отражения. Оптическое волокно.

Виды поляризованного света. Закон Малюса.

Поляризация света при преломлении и отражении. Угол Брюстера.

Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта.

Нормальная и аномальная дисперсия света. Групповая скорость.

6

0,6

6

3 семестр

12

120

6. Квантовая физика

4,0

40

6.1. Квантовая природа излучения

Тепловое излучение. Свойства. Характеристики.

Модель абсолютно черного тела. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, смещения Вина.

Формулы Рэлея-Джинса и Планка.

Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.

Корпускулярно-волновой дуализм излучения. Фотон. Характеристики.

Эффект Комптона.

7

1,0

10

6.2. Модели атома

Модели атома Томсона и Резерфорда.

Линейчатые спектры излучения водорода. Формула Бальмера.

Теория Бора. Постулаты.

Энергетический спектр атома в теории Бора.

Экспериментальное подтверждение теории Бора.

Спектр излучения атомов. Опыт Франка и Герца.

Значение и недостатки теории Бора.

7

1,0

10

6.3. Элементы квантовой механики

Корпускулярно-волновой дуализм микрочастиц. Гипотеза де Бройля.

Соотношение неопределенностей Гейзенберга.

Временное и стационарное уравнения Шредингера.

Физический смысл волновой функции.

Решение уравнения Шредингера для одномерной бесконечной потенциальной ямы.

Туннельный эффект.

8

1,0

5

6.4. Физика атомов и молекул

Решение уравнения Шрёдингера для атома водорода.

Полная система квантовых чисел.

Распределение элементов в атоме по состояниям. Принцип Паули.

Электронная конфигурация атома.

Периодическая система химических элементов Менделеева.

Характеристическое рентгеновское излучение. Закон Мозли.

Молекулярные спектры излучения.

Электронные состояния молекул. Полная энергия молекулы.

8

1,0

5

7. Основы термодинамики и молекулярной физики газов

3,0

30

7.1. Основы термодинамики

Термодинамические параметры. Нулевое начало термодинамики.

Экспериментальные законы поведения газовой системы.

Уравнение состояния термодинамической системы.

Квазистатические процессы. Изопроцессы.

Внутренняя энергия газовой системы. Степени свободы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы.

Макроскопическая работа газа.

Теплопередача. Теплоемкости газов.

Первое начало термодинамики.

Адиабатный процесс. Уравнение Пуассона.

Обратимые и необратимые процессы. Циклы.

Второе начало термодинамики. Энтропия.

Гипотеза о «тепловой смерти» Вселенной.

Тепловая машина. КПД. Цикл Карно

9

1,0

10

7.2. Основы молекулярной физики газов

Модель идеального газа в молекулярной физике.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.

Молекулярно-кинетический смысл температуры.

Распределение Максвелла молекул по скоростям и энергиям теплового движения. Характеристические скорости.

Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

9

1,0

10

7.3. Реальные газы и фазовые превращения

Изотермы Ван-дер-Ваальса.

Уравнение Ван-дер-Ваальса.

Внутренняя энергия реального газа.

Изотермы реального газа.

Фазовые переходы 1 и 2 рода.

Диаграмма фазовых состояний.

10

1,0

10

8. Элементы физики твердого тела

3,0

30

8.1. Симметрия кристаллов. Тепловые свойства кристаллов

Монокристаллические и поликристаллические твердые тела.

Симметрия кристаллов. Кристаллическая решетка.

Дефекты кристаллической решетки.

Строение твердых тел и тепловые свойства. Теплоемкость кристаллов.

Теории теплоемкости кристаллов. Фононы.

10

1,0

10

8.2. Электрические свойства твердых тел

Электропроводность металлов. Теория Друде-Лоренца.

Электронный ферми-газ в металлах.

Плотность электронных состояний. Распределение Ферми-Дирака.

Теплоемкость и электропроводность металлов. Сверхпроводимость.

Элементы зонной теории твердых тел. Свойства зон.

Зонные схемы. Металлы, полупроводники, диэлектрики.

11

1,0

10

8.3. Электрические свойства полупроводников и полупроводниковые приборы

Собственная и примесная проводимость полупроводников.

Акцепторные примеси и дырочная проводимость полупроводников.

Донорные примеси и электронная проводимость полупроводников.

Экспериментальное определение ширины запрещенной зоны полупроводников.

Полупроводниковые приборы. р-n переход.

Работа полупроводникового диода.

Полупроводниковый транзистор. Схемы включения. Применение.

Полупроводниковые фоторезистор и фотоэлемент. Принцип работы.

11

1,0

10

9. Физика атомного ядра и элементарных частиц

2,0

30

9.1. Физика атомного ядра

Заряд. Размер и состав ядра.

Дефект масс и энергия связи ядра.

Ядерное взаимодействие. Его свойства.

Радиоактивные -, - и - распады. Особенности -распада.

Закон радиоактивного распада. Характеристики.

Ядерные реакции. Реакции деления ядра. Ядерная энергетика.

Реакции синтеза атомных ядер. Термоядерные реакции.

12

1,0

15

9.2. Физика элементарных частиц

Типы взаимодействия элементарных частиц

Классификация элементарных частиц. Частицы и античастицы. Аннигиляция.

Кварки.

12

1,0

15

Итого

24

240