
- •Федеральное агентство по образованию
- •Кафедра физики физика. Часть 1 Учебно-методический комплекс
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •Содержание дисциплины «Физика. Часть 1»
- •Содержание дисциплины «Физика. Часть 1» по гос
- •Объем дисциплины и виды учебной работы по курсу физики на I семестре 2 курса
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (110 часов)
- •2.1.1. Физические основы механики
- •2.1.2. Молекулярная и статистическая физика, термодинамика
- •2.2. Тематический план дисциплины «Физика, часть 1»
- •3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения 1 части курса физики
- •2.5. Практический блок Практические занятия (все формы обучения)
- •Лабораторные работы (все формы обучения)
- •Информационные ресурсы дисциплины
- •Библиографический список
- •Опорный конспект лекций по дисциплине
- •3.2.1. Физические основы механики
- •3.2.1.1. Элементы кинематики материальной точки
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.1.2. Динамика материальной точки и системы материальных
- •Пример 2
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.1.3. Работа и энергия
- •Пример 3
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.1.4. Элементы динамики вращательного движения твердого тела
- •Пример 4
- •3.2.1.5. Элементы механики жидкости и газа
- •Ламинарное течение
- •Уравнение Бернулли
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.1.6. Элементы релятивистской механики
- •Пример 5
- •Физические основы механики
- •3.2.2. Молекулярная физика и термодинамика
- •3.2.2.1. Кинетические явления и теория идеальных газов
- •Работа газа, нагреваемого при постоянном объеме, равна нулю:
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2.2. Основы классической статистической физики
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2.3. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2.4. Основы термодинамики
- •Определяем изменение энтропии в этом процессе
- •Вопросы для самопроверки
- •3.2.2.5. Термодинамика макросистем
- •Молекулярная и статистическая физика. Термодинамика
- •Глоссарий
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Методические указания к выполнению контрольной работы №1
- •Контрольная работа №1 «Физические основы механики»
- •4.3. Задание на контрольную работу №1
- •4.4. Методические указания к выполнению контрольной работы №2
- •4.5. Контрольная работа №2 «Молекулярная физика, элементы термодинамики»
- •4.6. Задание на контрольную работу №2
- •Некоторые астрономические величины
- •3. Некоторые соотношения между единицами измерения
- •4. Множители и приставки для образования десятичных кратных и дольных единиц и их наименования
- •5. Греческий алфавит
- •6. Некоторые физические постоянные (округленные значения)
- •7. Относительные атомные массы некоторых элементов
- •8. Некоторые физические постоянные (округленные значения)
- •4.8. Вопросы к зачету
- •Содержание
- •1.1. Предисловие……………………………………………………………3
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
6. Некоторые физические постоянные (округленные значения)
Физическая постоянная |
Обозначение |
Значение |
Постоянная Авогадро |
NA |
6,02.1023 моль-1 |
Универсальная газовая постоянная |
R |
8,31 Дж/ (моль.К) |
Постоянная Больцмана |
К |
1,38.1023 Дж/К |
Элементарный заряд |
e |
1,6. 1019 Кл |
Скорость света в вакууме |
c |
3,0 . 108 м/с |
7. Относительные атомные массы некоторых элементов
Элемент |
Химический символ |
А |
Азот |
N |
14 |
Аргон |
Ar |
40 |
Водород |
H |
1 |
Гелий |
He |
4 |
Кислород |
O |
16 |
Неон |
Ne |
20 |
Углерод |
C |
12 |
8. Некоторые физические постоянные (округленные значения)
Физическая постоянная |
Обозна-чение |
Значение |
Масса Солнца |
M |
2 1030 кг |
Радиус Солнца |
R |
7 108 м |
Температура поверхности Солнца |
Т |
55000 К |
Расстояние от центра Солнца до центра Земли |
R |
1,49 1011 м |
Радиус Земли |
R |
6,37 106 м |
Постоянная Авогадро |
NA |
6,02.1023 моль-1 |
Универсальная газовая постоянная |
R |
8,31 Дж/(моль.К) |
Постоянная Больцмана |
к |
1,38.1023 Дж/К |
Скорость света в вакууме |
с |
3,0 . 108 м/с |
4.8. Вопросы к зачету
-
Механическое движение. Системы отсчета.
-
Материальная точка. Траектория. Перемещение и путь. Скорость и ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения.
-
Движение материальной точки по окружности. Связь между линейными и угловыми характеристиками движения.
-
Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Взаимодействие тел.
-
Сила, масса. Второй закон Ньютона Импульс (количество движения).
-
Третий закон Ньютона. Изолированная система материальных тел. Закон сохранения импульса.
-
Преобразования Галилея. Механический принцип относительности. Границы применимости классической механики.
-
Виды сил в механике. Силы упругости. Силы трения.
-
Работа. Работа переменной силы. Мощность.
-
Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Связь между силой и потенциальной энергией.
-
Энергия упругодеформированного тела.
-
Потенциал гравитационного поля и его градиент.
-
Кинетическая энергия. Полная механическая энергия системы тел.
-
Закон сохранения энергии в механике. Условия равновесия системы.
-
Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и вращательное движение тела. Число степеней свободы. Центр инерции (масс) твердого тела.
-
Момент силы. Момент инерции. Основной закон динамики вращательного движения.
-
Момент импульса. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия тела, вращающегося вокруг неподвижной оси.
-
Силы тяготения. Центральные силы. Понятие о поле сил.
-
Гравитационное поле и его напряженность. Поле сил тяжести вблизи Земли.
-
Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца.
-
Релятивистское изменение длин и промежутков времени.
-
Релятивистский закон сложения скоростей. Опыт Физо. Эффект Допплера.
-
Релятивистская механика. Релятивистские законы сохранения импульса и энергии.
-
Связь между массой и энергией. Возможность существования частиц с массой покоя, равной нулю.
-
Молекулярно-кинетический и термодинамический методы изучения макроскопических явлений.
-
Тепловое движение молекул. Броуновское движение. Взаимодействие молекул.
-
Состояние системы. Параметры состояния. Равновесное и неравновесное состояния. Равновесный и неравновесный процессы.
-
Работа, совершаемая газом при изменении объема. Внутренняя энергия. Уравнение состояния идеального газа.
-
Идеальный газ как молекулярно-кинетическая модель реальных газов. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории газов.
-
Средняя кинетическая энергия поступательного движения одноатомной молекулы и ее связь с температурой.
-
Число степеней свободы и средняя энергия многоатомной молекулы.
-
Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа.
-
Распределение молекул газа по скоростям. Функция распределения, распределение Максвелла. Вероятностный характер закона распределения.
-
График распределения Максвелла. Наиболее вероятная, средняя арифметическая и средняя квадратичная скорости молекул.
-
Распределение молекул по значениям кинетической энергии поступательного движения.
-
Экспериментальная проверка распределения Максвелла.
-
Идеальный газ в поле сил тяжести. Изменение концентрации частиц с высотой. Распределение Больцмана.
-
Распределение Максвелла-Больцмана. Столкновение между молекулами.
-
Эффективный диаметр молекулы. Средняя длина свободного пробега.
-
Явления переноса. Тепловое движение и связанный с ним перенос массы, импульса и энергии.
-
Диффузия, вязкость и теплопроводность в газах.
-
Экспериментальные законы диффузии, вязкости и теплопроводности; молекулярно-кинетический расчет коэффициентов диффузии, вязкости и теплопроводности.
-
Метод термодинамики. Основные законы термодинамики.
-
Первое начало термодинамики. Изопроцессы. Работа газа при различных процессах.
-
Второе начало термодинамики. Тепловой двигатель.
-
Круговые процессы. Цикл Карно, КПД цикла Карно.
-
Приведенная теплота. Энтропия. Вычисление энтропии.
-
Изменение энтропии при необратимых процессах.
-
Статистический смысл второго начала термодинамики.
-
Связь энтропии и вероятности состояния. Флуктуация параметров состояния.
-
Тепловая теорема Нернста.
-
Отступление от законов идеальных газов. Размеры молекул.
-
Взаимодействие молекул. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса.
-
Сравнение изотерм Ван-дер-Ваальса с экспериментальными изотермами.
-
Критическое состояние. Критические параметры. Области однофазных и двухфазных состояний. Внутренняя энергия реального газа.
-
Жидкости. Ближний порядок в жидкостях. Характер теплового движения в жидкостях.
-
Радиус молекулярного действия. Поверхностный слой жидкости.
-
Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение. Явление смачивания. Краевой угол. Поверхностное давление. Капиллярные явления.
-
Твердые тела. Кристаллические и аморфные тела.
-
Понятие о характере теплового движения в твердых телах.
-
Тепловое расширение и теплоемкость твердых тел.
-
Закон Дюлонга и Пти. Агрегатные состояния вещества. Понятие фазы.
-
Кристаллизация и плавление. Испарение и конденсация. Теплота фазового перехода.
-
Условие равновесия фаз. Диаграмма состояния. Тройная точка.