физика / лекції / робоча_КН

Розділ

Назва

розділу

Теми розділу

Питання

Кількість годин за формою навчання

денна

заочна

ВСТУП

Фізика-наука, яка досліджує властивості простору та часу.

Фізична картина світу на сучасному рівні. Макро – та мікросвіт.Теоретичні та експериментальні дослідження. Теорія похибок.

6

1.

Фізичні основи механіки

Класична механіка Ньютона

Механічний рух. Матеріальна точка (МТ), система матеріальних точок (СМТ), абсолютно тверде тіло (ТТ), абсолютно пружнє тіло (ПТ), абсолютно непружне тіло (НПТ). Поступальний та обертальний рух. Кінематика, динаміка статика. Основи механіки Ньютона. . Механічний принцип відносності. Перетворення Галілея.

Кінематика поступального руху МТ

Система відліку. Система координат. Кінематичні характеристики поступального руху: переміщення, траєкторія, шлях, швидкість, прискорення. Рівняння руху. Приклади.

Кінематика обертального руху МТ

Псевдовектори. Кінематичні характеристики обертального руху: кутове переміщення, кутова швидкість, кутове прискорення. Рівняння руху. Приклади.

Криволінійний рух МТ

Радіус кривизни траєкторії. Нормальне та тангенціальне прискорення. Зв”язок між лінійними та кутовими кінематичними характеристиками.

Динамічні характеристики поступального руху

Маса та її властивості. Маса МТ, СМТ, ТТ. Центр мас. Сила та її властивості. Зовнішні та внутрішні сили. Замкнені системи. Приклади сил. Імпульс та його властивості.

Динамічні характеристики обертального руху

Момент інерції та їого властивості. Момент інерції МТ, СМТ, ТТ. Теорема Штейнера. Момент сили (обертальний момент) та його властивості. Момент імпульсу та його властивості.

Динаміка поступального руху

Три закони Ньютона.

Динаміка обертального руху

Основний закон динаміки обертального руху.

Кінематика, динаміка і статика криволінійного руху

Система рівнянь. Умова рівноваги

Енергія механічного руху.

Кінетична енергія та її властивості. Потенціальна енергія та її властивості. Приклади. Зв”язок між потенціальною енергією та силою. Механічна енергія.

Робота та потужність.

Робота сили. Потужність сили. Консервативні сили. Теорема про зміну кінетичної енергії. Дисипація (розсіювання) енергії.

Гравітаційне поле

Поле. Гравітаційне поле та його характеристики. Рух в гравітаційному полі.

Закони збереження

Закон збереження імпульсу. Закон збереження моменту імпульсу. Закон збереження кінетичної енергії. Закон збереження механічної енергії.

Абсолютно пружний та непружний удари.

Зіткнення куль.

Рух в неінерціальних системах відліку.

Кінематика відносного руху. Сили інерції. Рівняння 2-го закону Ньютона . Відцентрова сила. Сила Коріоліса.

Спеціальна теорія відносності (СТВ) Ейнштейна.

Дослід Майкельсона – Морлі. Постулати СТВ.

Кінематика СТВ. Перетворення Лоренца. Відносність одночасності, довжини та проміжків часу. Інтервал. Закон складання швидкостей.

Динаміка СТВ. Маса та імпульс. Енергія в СТВ. Взаємозв”язок маси та енергії. Основний закон динаміки СТВ.

Механіка коливального руху.

Коливальний рух. Гармонічний рух - його характеристики. Графічне зображення гармонічних коливань.

Незгасаючі коливання. Згасаючі коливання. Вимушені коливання. Автоколивання. Складання коливань одного напрямку. Складання взаємоперпендикулярних коливань.

Механіка хвильового руху.

Хвильовий рух. Пружня плоска хвиля - її характеристики, властивості і рівняння. Хвильове рівняння. Швидкість пружнимх хвиль. Енергія пржної хвилі. Стоячі хвилі. Звук. Ефект Доплера.

2.

Основи молекулярної фізики та термодинаміки

Характеристики систем, які складаються з великої кількості взаємодіючих частинок.

Атом. Молекула. Ступені вільності молекули. Речовина. Агрегатні стани речовини. Основи молекулярно-кінетичної теорії. Температура. Тиск. Внутрішня енергія. Теплота. Термодинамічна робота. Ентропія. Термодинамічні системи та їх параметри. Стани і процеси.

4

Деякі властивості систем, які складаються з великої кількості взаємодіючих частинок.

Закон розподілу Максвела. Розподіл Больцмана. Барометрична формула. Теплоємність.

Закони термодинаміки

Рівняння стану. 1-й закон термодинаміки. 2-й закон термодинаміки. 3-й закон термодинаміки.

Газ

Середня частота зіткнень. Довжина вільного пробігу. Ефективний діаметр. Ідеальний газ. Реальний газ.

Перетворення тепла в роботу

Адіабатичний процес. Теплова машина. ККД теплової машини. Цикл та теорема Карно. Холодильна машина.

Рідина та деякі її властивості

Будова рідини. Поверхневий натяг.

Фазові переходи.

Плавлення і кристалізація. Кипіння та конденсація. Сублімація. Фазові переходи. Рівняння Клайперона – Клаузіуса. Критичний стан.

Явища переносу

Дифузія. Теплопровідність. В”язкість.

3.

Електрика

Електростатична взаємодія

Електричні заряди та їх властивості. Закон Кулона. Електростатичне поле. Напруженість. Потенціальна енергія. Потенціал. Робота по переміщенню заряду. Зв”язок між напруженістю та потенціалом. Графічне зображення електростатичного поля.

6

Властивості електростатичного поля

Принцип суперпозиції. Циркуляція вектора напруженості. Потік вектора напруженості. Теорема Остроградського-Гауса. Приклади.

Провідники в електростатичному полі

Електроємність. Конденсатор. Енергія електростатичного поля.

Діелектрики в електростатичному полі

Полярні та неполярні діелектрики. Поляризація. Поляризованість. Діелектрична сприйнятливість. Зв”язані заряди. Вектор електричного зміщення. Діелектрична проникність. Сегнетоелектрики.

Електричний струм

Постійний електричний струм - характеристики та умови існування. ЕРС. Напруга. Електричний опір.

Закони постійного електричного струму

Закони Ома. Закон Джоуля – Ленца. Закон Від емана – Франца. Правила Кірхгофа.

Класична електронна теорія електропровідності металів.

Основні положення та їх дослідне обґрунтування. Закон Ома в диференціальній формі. Закон Джоуля – Ленца в диференціальній формі. Закон Від емана – Франца та ускладнення теорії..

Струм в газах

Іонізація та рекомбінація. Самостійний та несамостійний розряд в газі. Плазма. Радіус Дебая.

Термоелектронна емісія

Робота виходу електрону. Вольт – амперна характеристика діоду. Тріод.

Явище термоЕРС

Закони Вольта. Класична теорія. Термопара. Коефіцієнт термоЕРС. Застосування.

Розділ

Назва

розділу

Теми розділу

Питання

Кількість годин за формою навчання

денна

заочна

4.

Електромагнетизм

Магнітне поле та його характеристики

Магнітне поле. Індукція магнітного поля. Напруженість магнітного поля. Закон Ампера. Закон Біо-Савара-Лапласа. Магнітне поле прямолінійного провідника із струмом. Магнітне поле колового провідника із струмом. Магнітний момент витка із струмом. Механічний (обертальний) момент, що діє на виток із струмом в магнітному полі.

6

Властивості магнітного поля

Магнітний потік. Теорема Остроградського – Гауса для магнітного поля. Робота по переміщенню провідника та контура із струмом в магнітному полі. Циркуляція вектора індукції. Закон повного струму. Вихровий характер магнітного поля. Магнітне поле соленоїда.

Дія магнітного поля на рухомий заряд

Сила Лоренца. Рух заряджених частинок в магнітному полі. Прискорювачі елементарних частинок.

Електромагнітна індукція

Явище електромагнітної індукції. Закон Ленца. Закон Фарадея. Явище самоіндукції. Індуктивність. Взаємоіндукція. Трансформатор. Електродвигуни. Генератори. Енергія магнітного поля. Об”ємна густина енергії магнітного поля. Екстраструми.

Магнітні властивості речовини

Намагніченість. Магнітний момент атома. Магнітна сприйнятливість. Магнітна проникність. Речовина в магнітному полі. Сучасне пояснення магнітних властивостей речовини. Діамагнетики. Парамагнетики. Феромагнетики. Ферити.

Електромагнітні коливання

Коливальний контур. Незгасаючі електромагнітні коливання. Згасаючі електромагнітні коливання. Вимушені електромагнітні коливання. Електричне коло змінного струму.

Електромагнітні хвилі та

електромагнітне поле

Електромагнітна теорія Максвела та його рівняння. Електромагнітне поле та його властивості. Електромагнітні хвилі та їх властивості. Шкала електромагнітних хвиль. Радіо та телебачення.

5.

Хвильова оптика

Хвильова природа світла

Світлові явища – відбиття, заломлення, інтерференції, дифракції, поляризації (явище оптичної активності), дисперсії, поглинання та тиск світла. Основи хвильової теорії світла.

4

Іінтерференція

Монохроматичність, когерентність світла. Геометрична та оптична довжина шляху. Пояснення інтерференції Інтерференція від двох джерел. Інтерференція в тонких плівках. Кільця Ньютона.

Дифракція

Фронт хвилі. Принцип Гюйгенса – Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція Френеля та Фраунгофера на круглому отворі та диску. Пояснення дифракції. Дифракція Фраунгофера на одній щілині. Дифракція Фраунгофера на дифракційній гратці. Формула Вульфа – Бреггов. Рентгеноструктурний аналіз.

Поляризація

Пояснення поляризації світла. Природнє та поляризоване світло. Способи отримання поляризованого світла – при відбиваннї та заломленнї (закон Брюстера), при подвійному променезаломленні та при дихроїзмі. Призма Ніколя. Поляроїд. Закон Малюса. Цукрометр. Штучна оптична анізотропія.

Дисперсія та поглинання

Диполь. Пояснення дисперсії та поглинання в рамках класичної електронної теорії. Закон Бугера – Ламберта.

6.

Квантова оптика

Квантова природа світла

Світлові явища – теплове випромінювання, фотоефект, ефект Комптона та тиск світла. Основи квантової теорії світла.

Теплове випромінювання

Закони теплового випромінювання (Кірхгофа, Стефана – Больцмана, Віна). Пояснення теплового випромінювання – теорія Планка. Оптична пірометрія.

Фотоефект

Зовнішній та внутрішній фотоефект. Закони фотоефекту. Пояснення зовнішнього фотоефекту – теорія Ейнштейна. Фотоелемент. Фотоопір.

Ефект Комптона

Пояснення ефекту Компотна.

Тиск світла

Пояснення тиску світла.

7.

Основи квантової механіки

Квантово – хвильовий дуалізм.

Формула де Бройля. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Макро- та мікросвіт.

6

Механіка мікросвіту

Хвильова функція та її властивості. Рівняння Шредінгера. Власні значення. Квантові числа. Розв”язок рівняння Шредінгера для вільної частинки.

Частинка в одновимірній потенціальній „ямі”

Рівняння Шредінгера та його розв”язок. Тунельний ефект

8.

Атом і молекула в квантовій механиці

Атом

Будова атома за Томпсоном, Резерфордом. Теорія Бора атому водню. Дослід Штерна і Герлаха. Спін електрона. Ферміони та бозони. Принцип Паулі. Атом водню в квантовій механіці. Таблиця Менделєєва.

Молекула

Утворення молекул. Молекула в квантовій механіці.

Випромінювання та поглинання атомами та молекулами.

Енергетичні рівні та спектри атомів та молекул.

9.

Основи фізики твердого тіла

Зонна теорія провідності твердого тіла

Електрон в періодичному потенціальному полі. Основи зонної теорії провідності твердого тіла. Провідники. Напівпровідники. Ізолятори.

Напівпровідники.

Власна та домішкова провідність. P- n перехід. Діод. Тріод. Фотоопір.

10.

Елементи фізики атомного ядра та елементарних частинок

Атомне ядро

Радіоактивність. Взаємодія радіоактивного випромінювання з речовиною. Дозиметрія. Склад , властивості та характеристики ядра. Моделі ядра.

Елементарні частинки

Класифікація. Взаємна перетворюваність. Взаємодія в природі.

Ядерні реакції

Типи ядерних реакцій. Закони збереження. Ядерна енергетика.