1.2 Задачи изучения дисциплины

Курс

Семестр

Лекции, час.

Практические занятия, час.

Лабораторные занятия, час.

Кол-во контрольных работ, шт.

СУРС, час.

Самостоятельная работа, час.

Форма отчетности

1

0

2

2

0

0

0

–

–

1

2

2

0

1

0

36

–

2

4

2

6

1

0

36

Экзамен

2

3

4

4

6

2

0

71

Экзамен

4

2

4

6

2

6

71

Зачет

итого

14

14

18

6

6

214

Курс

Семестр

Лекции, час.

Практические занятия, час.

Лабораторные занятия, час.

Кол-во контрольных работ, шт.

СУРС, час.

Самостоятельнаяработа, час.

Форма отчетности

1

0

2

2

0

0

0

–

–

1

2

2

0

1

0

39

–

2

4

2

6

1

2

39

Экзамен

2

3

4

4

6

2

2

78

Экзамен

4

2

4

6

2

2

78

Экзамен

итого

14

14

18

6

6

234

Раздел 1. Механика

Элементы кинематики. Физические модели: материальная точка, механическая

система, абсолютно твердое тело. Траектория. Перемещение и путь. Прямолинейное

движение точки и движение точки по окружности. Скорость и ускорение. Средняя

(путевая скорость), мгновенная скорость. Криволинейное движение. Нормальное и

тангенциальное ускорения. Угловая скорость и угловое ускорение. Движение

абсолютно твердого тела.

Динамика поступательного движения. Основная задача динамики. Сила, масса,

импульс. Первый закон Ньютона и понятие инерциальной системы отсчета. Второй

закон Ньютона как уравнение движения. Третий закон Ньютона. Сила трения.

Упругие силы. Сила тяжести и вес.

Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции в прямолинейно движущихся

системах. Силы инерции при криволинейном движении (центробежная сила инерции,

сила Кориолиса).

Закон сохранения импульса. Внешние и внутренние силы. Закон сохранения импульса

как фундаментальный закон природы. Реактивное движение.

Работа и энергия. Работа силы. Энергия. Мощность. Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и

внутренних сил. Работа переменной силы.

Физические поля. Поле как форма материи. Консервативные и диссипативные силы.

Потенциальная энергия. Потенциальная энергия системы. Связь консервативной силы

с потенциальной энергией. Закон сохранения энергии в механике. Закон сохранения

энергии в природе. Удар абсолютно упругий и неупругий.

Динамика вращательного движения твердого тела. Вращение материальной точки

относительно неподвижной оси вращения. Момент силы и момент инерции.

Моменты инерции некоторых тел правильной формы. Теорема Штейнера.

Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращательного

движения. Работа и мощность при вращательном движении.

Элементы релятивистской механики. Механический принцип относительности.

Преобразования Галилея. Постулаты специальной теории относительности.

Преобразования Лоренца и их следствия. Релятивистский импульс. Уравнение

движения в релятивистской динамике. Закон взаимосвязи массы и энергии.

Энергия в специальной теории относительности.

Раздел 2. Молекулярная физика и термодинамика

Основы молекулярной физики. Статистический и термодинамический методы.

Макроскопические параметры. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа.

Универсальная газовая постоянная. Основное уравнение молекулярно-кинетической

теории газов. Средняя кинетическая энергия поступательного движения

молекулы. Абсолютная температура и ее физический смысл.

Статистические распределения. Распределение молекул по скоростям. Средняя

кинетическая энергия частицы. Скорости теплового движения частиц.

Распределение Больцмана. Барометрическая формула.

Основы термодинамики. Первое начало термодинамики. Степени свободы молекул.

Распределение энергии системы по степеням свободы. Внутренняя энергия и

теплоемкость идеального газа. Теплоемкость твердых тел. Недостатки классической

теории теплоемкости.

Второе начало термодинамики. Обратимые и необратимые тепловые процессы.

Круговые процессы (циклы). Тепловые машины и холодильники. Цикл Карно.

КПД цикл Карно. Понятие энтропии. Неравенство Клаузиуса. Статистический смысл

второго начала термодинамики.

Явления переноса .Понятие о физической кинетике. Время релаксации. Эффективный

диаметр молекул, число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул.

Явления переноса (теплопроводность, диффузия, вязкость). Свойства разреженных

газов.

Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Теоретические и опытные изотермы

реального газа. Критическое состояние. Фазы и фазовые превращения. Фазовые

диаграммы.

Раздел 3. Электричество и магнетизм.

Электрическое поле в вакууме. Электрический заряд. Взаимодействие зарядов.

Закон Кулона. Закон сохранения электрического заряда.Напряженность

электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.

Электрический момент диполя. Теорема Гаусса и ее применение для расчета

электрических полей

Потенциал электростатического поля. Работа перемещения заряда в электроста

тическом поле. Потенциал. Разность потенциалов. Связь напряженности электроста

тического поля с разностью потенциалов. Эквпотенциальные поверхности.

Электрическое поле в веществе. Диполь во внешнем поле. Поляризация диэлектриков.

Поляризационные заряды. Типы диэлектриков и виды поляризации. Поляризуемость.

Диэлектрическая восприимчивость. Теорема Остроградского-Гаусса для поля в

веществе. Сегнетоэлектрики .

Проводники в электрическом поле. Поле внутри проводника и электроемкость у

его поверхности. Электростатическая защита. Конденсаторы. Энергия заряженных

проводников.

Постоянный электрический ток. Условия существования тока. Сторонние силы и эдс.

Законы постоянного тока (Ома, Кирхгофа, Джоуля-Ленца).

Работа и мощность тока. Законы Ома в интегральной и дифференциальной форме.

Элементарная классическая теория металлов. Носители тока в металлах.

Теория проводимости Друде-Лоренца. Выводы законов электрического тока.

Закон Видемана-Франца. Трудности классической теории проводимости.

Элементы физической электроники. Электрический ток в вакууме. Работа выхода.

Термоэлектронная эмиссия. Электронные лампы.

Электрический ток в газе. Электропроводность газов. Различные типы газового

разряда. Плазма и её свойства.

Магнитное поле в вакууме. Магнитное взаимодействие проводников с током.

Единицы измерения силы тока. Закон Ампера. Магнитная индукция. Сила Лоренца.

Эффект Холла. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитное поле прямого тока.

Магнитное поле на оси кругового тока. Магнитное поле движущихся зарядов.

Закон полного тока в вакууме и его применение. Поле соленоида и тороида.

Работа перемещения проводника и контура с током в магнитном поле.

Магнитное поле в веществе. Гипотеза Ампера. Контур с током в магнитном поле.

Магнитные моменты атомов и молекул. Типы магнетиков. Намагниченность.

Напряженность магнитного поля. Магнитная проницаемость среды.

Ферромагнетизм. Свойства ферромагнетиков. Основные типы ферромагнетиков и

их применение в технике. Природа ферромагнетизма. Гистерезис. Домены. Точка

Кюри. Магитострикция. Запись информации.

Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Закон Фарадея–Максвелла.

Природа ЭДС индукции. Вывод ЭДС индукции из закона сохранения энергии.

Правило Ленца. Токи Фуко. Скин–эффект. Самоиндукция. ЭДС самоиндукции.

Индуктивность. Индуктивность соленоида. Взаимная индукция. Трансформатор.

Энергия магнитного поля. Магнитная энергия тока. Объемная плотность энергии

магнитного поля тока. Объемная плотность энергии магнитного поля. Закон

сохранения энергии для магнитного поля.

Раздел 4. Колебания и волны

Свободные гармонические колебания. Общие сведения о колебаниях. Кинематика

гармонических колебаний. Колебания маятников. Дифференциальное уравнение

гармонических колебаний. Энергия при колебаниях. Закон сохранения энергии.

Сложение гармонических колебаний. Настройка по биениям. Фигуры Лиссажу.

Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение свободных затухающих

колебаний и его решение. Коэффициент затухания. Логарифмический декремент

затухания.

Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний.

Амплитуда и фаза колебаний. Резонанс. Переменный ток.

Волновые процессы. Бегущие и стоячие волны. Фазовая скорость, длина волны,

волновое число. Волновое уравнение. Вектор Умова. Энергия волны. Элементы

акустики. Затухание звука. Время реверберации. Электромагнитные волны.

Поток энергии электромагнитного поля. Волновое уравнение как следствие уравнений

Максвелла. Свободные электромагнитные волны.

Раздел 5. Геометрическая и волновая оптика

Геометрическая оптика. Основные законы геометрической оптики. Полное отражение.

Световоды. Тонкие линзы, изображение предметов с помощью линз.

Интерференция света. Когерентность и монохроматичность световых волн. Оптическая

длина пути. Интерференция в тонких пленках. Кольца Ньютона. Многолучевая

интерференция. Интерферометры.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракционная

решетка. Дифракция на кристаллах.

Взаимодействие света с веществом. Дисперсия света. Элементарная теория дисперсии.

Поглощение света. Закон Бугера. Излучение Вавилова-Черенкова. Эффект Доплера.

Поляризация света. Поляризация при отражении и преломлении. Закон Малюса.

Закон Брюстера. Двойное лучепреломление. Искусственная оптическая анизотропия.

Оптические затворы. Элементы нелинейной оптики. Световоды.

Раздел 6. Квантовая оптика.

Тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Законы теплового излучения. Гипотеза

Планка. Формула Планка. Оптическая пирометрия.

Фотоны. Законы внешнего фотоэффекта. Энергия и импульс фотонов. Давление света.

Эффект Комптона и его теория. Корпускулярно-волновой дуализм.

Раздел 7.Атомная и ядерная физика.

Теория Бора. Планетарная модель атома. Постулаты Бора. Теория водородоподобных

атомов. Энергия ионизации. Спектр атома водорода.

Корпускулярно-волновой дуализм. Гипотеза де Бройля. Соотношение неопределен-

Ностей Гейзенберга. Волновая функция и ее статистический смысл.

Элементы квантовой механики. Волновое уравнение Шредингера. Частица в потенци

альной яме. Собственные значения волновой функции. Туннельный эффект.

Электрон в атоме. Атом водорода. Квантовые числа. Опыт Штерна и Герлаха. Спин

электрона. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны.

Принцип Паули. Периодическая система элементов. Спектры атомов и молекул.

Вынужденное излучение. Лазеры.

Элементы квантовой статистики. Фазовое пространство. Элементарная ячейка.

Функции распределения. Статистика Бозе-Эйнштейна. Фотоный-фононный газы.

Теплоемкость кристаллической решетки. Статистика Ферми-Дирака. Электронная

электропроводность металлов. Сверхпроводимость.

Элементы физики твердого тела. Энергетические зоны в кристаллах и распределение

по ним электронов. Число электронных состояний в зоне. Заполнение зон: металлы,

диэлектрики, полупроводники. Эффективная масса электрона. Собственные и

примесные полупроводники. Влияние внешних условий на свойства полупроводников.

Диод – транзистор.

Элементы физики атомного ядра. Характеристика ядра. Нуклоны. Ядерные силы.

Энергия связи. Ядерные реакции.

Радиоактивность. Виды радиоактивности. Закон радиоактивного распада. Деление

ядер. Ядерный реактор. Термоядерные реакции.

Элементарные частицы. Классификация элементарных частиц. Виды взаимодействия.

Космические лучи. Единая теория строения материи.

Перечень лабораторных занятий-18 часов

2 семестр

1. Изучение прямолинейного равноускоренного движения тел на машине Атвуда

2. Определение показателя адиабаты воздуха.

3. Изучение работы источника постоянного тока.

3 семестр

4. Изучение гармонических колебаний.

5. Изучение явления Холла.

6. Изучение интерференции света на примере колец Ньютона.

4 семестр

7. Изучение законов теплового излучения.

8. Определение постоянной Планка, граничной частоты и работы выхода.

9. Определение постоянной Стефана- Больцмана с помощью оптического пирометра