Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Sillabus_EEF_Fizika_1.doc
Скачиваний:
3
Добавлен:
22.09.2019
Размер:
222.72 Кб
Скачать

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Некоммерческое АО «Алматинский университет энергетики и связи»

Теплоэнергетический факультет

Кафедра физики

Программа курса (Syllabus)

Физика 1

Специальность 5В071800 – Электроэнергетика

Курс – 1

Семестр – 2

Всего – 4 кредита

Общее количество часов – 180

Лекции – 2 кредита

Практические занятия – 1,5 кредита

Лабораторные занятия – 0,5 кредита

СРО – 112 часов

в т.ч. СРОП – 30 часов

4 РГР – 2 семестр

Экзамен – 2 семестр

Алматы 2011

Программа курса составлена: Тонконогой Л.А., кандидатом физико-математических наук, доцентом, Завадской Л.В. кандидатом педагогических наук, доцентом кафедры физики, на основании рабочих учебных планов специальности 5В071800 – Электроэнергетика.

Рассмотрена на заседании кафедры физики

«18» июня 2011 г. Протокол № 9

Заведующий кафедрой ______________ проф. Карсыбаев М.Ш.

Дисциплина: ФИЗИКА 1

Описание курса

Дисциплина «Физика 1» является базовым курсом при подготовке бакалавров по специальности 5В071800 – Электроэнергетика, создавая основу профессиональной деятельности бакалавров в области электроэнергетики, формируя их научное мировоззрение и компетенцию. В курсе «Физика 1» изучаются основные разделы классической физики: механика, статистическая физика и термодинамика, электромагнетизм.

Целью курса является формирование у студентов умений и навыков использования фундаментальных законов, теорий классической и современной физики, а также методов физического исследования для решения теоретических и экспериментально-практических учебных задач из различных областей физики; формирование у студентов навыков самостоятельной познавательной деятельности; выработка приемов и навыков проведения экспериментальных научных исследований физических явлений, помогающих в дальнейшем решать конкретные задачи в профессиональной деятельности.

Пререквизиты и постреквизиты курса

Пререквизиты дисциплины – изучению дисциплины предшествует освоение высшей математики, информатики.

Постреквизиты дисциплины – знания по дисциплине «Физика 1» необходимы для изучения следующих дисциплин: теоретические основы электротехники, механика, электроэнергетика, электротехническое материаловедение, информационно-измерительная техника, физика 2.

Сведения о преподавателях:

Тонконогая Людмила Айзиковна, доцент, кандидат физико-математических наук, стаж научно-педагогической работы - 45 лет.

Завадская Лариса Васильевна, доцент, кандидат педагогических наук, стаж научно-педагогической работы – 42 года.

Ахметкалиев Рыскали Бахтыгереевич, доцент, кандидат химических наук, стаж научно-педагогической работы – 35 лет.

График занятий:

Для ЭЭФ схема занятий в течение первой половины семестра следующая: еженедельно 1 лекция – 2 контактных часа (по 100 минут каждая), еженедельно 1 практическое занятие – по 2 часа (100 минут), через неделю 1 лабораторное занятие (по 100 минут каждое занятие), еженедельно самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРОП) – 2 часа (консультации и сдача РГР), еженедельно самостоятельная работа – 4 часа, включающая подготовку к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, выполнение заданий РГР и СРО. Схема занятий во вторую половину семестра (после пересмены) следующая: еженедельно 1 лекция – 2 контактных часа (по 100 минут каждая), через неделю 1 практическое занятие – 2 часа (по 100 минут), через неделю 1 лабораторное занятие - 2 часа (100 минут каждое занятие), еженедельно самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРОП) – 2 часа (консультации и сдача РГР), еженедельно самостоятельная работа – 5 часов, включающая подготовку к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, выполнение заданий РГР и СРО.

Лекции:

Лек/

нед.

Тема

Источники

1/ 1

I Физические основы механики (10 часов, 4 часа*)

1 Кинематика и динамика материальной точки и твердого тела

Введение. Механическое движение как простейшая форма движения материи. Пространство и время. Система отсчета. Физические модели: материальная точка, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Кинематика материальной точки (линейные и угловые характеристики движения).

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

2/2

2 Динамика твердого тела. Энергия и работа

Момент импульса. Момент силы. Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Аналогия между описанием вращательного и поступательного движений.

Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Мощность. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

3/3

3 Потенциальная энергия. Законы сохранения

Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Консервативные и неконсервативные силы. Движение в центральном поле сил.Законы сохранения как следствие симметрии пространства и времени. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии в механике.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

4/4

4 Принцип относительности в механике

Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

5/5

5 Элементы релятивистской динамики

Релятивистское преобразование импульса и энергии. Описание движения в неинерциальных системах отсчета.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

6/6

II Статистическая физика и термодинамика (8 часов, 4 часа*)

6 Статистические распределения. Реальные газы.

Статистический и термодинамический методы исследования. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла. Скорости теплового движения частиц. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. Число степеней свободы. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа.

Реальные газы: уравнение Ван-дер – Ваальса, внутренняя энергия.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

7/7

8/8

7, 8 Основы термодинамики

Теплота и работа как изменение энергии. Первый закон термодинамики. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Цикл Карно и его КПД. Теорема Карно. Приведенная теплота. Энтропия. Второе начало термодинамики и его физический смысл. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Связь энтропии с вероятностью состояния. Энтропия открытой нелинейной системы. Самоорганизующиеся системы.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

9/9

9 Явления переноса в неравновесных термодинамических системах

Общая характеристика явлений переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега. Время релаксации. Явления переноса в неравновесных термодинамических системах. Молекулярно-кинетическая теория явлений переноса: теплопроводности, вязкого трения, диффузии. Коэффициенты переноса.

Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14

10,

10/

11,

11

III Электростатика. Постоянный ток (8 часов, 2 часа*)

10,11 Электростатическое поле в вакууме

Электрический заряд. Электрическое поле, его характеристики. Принцип суперпозиции. Связь напряженности с потенциалом поля. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Циркуляция электростатического поля. Основная задача электростатики. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей.

Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14

12/

12

12 Электростатическое поле в веществе

Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение. Основные теоремы электростатики как отражение свойств электростатического поля. Условие на границе раздела двух диэлектриков.

Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14

13/

13

13 Энергия электрического поля. Постоянный электрический ток

Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.

Общие характеристики и условия существования электрического тока. Стационарное электрическое поле. Уравнение непрерывности, стационарности электрического поля. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме.

14/

14

IV Магнетизм (4 часа, 2 часа*)

14 Магнитное поле в вакууме

Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Эффект Холла. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.

Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14

15/

15

15 Магнитное поле в веществе

Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Основные теоремы магнитостатики как отражение свойств магнитного поля.

Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14

Примечание: * – для заочного обучения

Практические занятия (22 часа, 10 часов*):

прак. зан./ нед

Тема

Источники

1/1

Кинематическое описание движения

* Кинематические характеристики движения материальной точки. * Основная задача кинематики. *Поступательное и вращательное движения твердого тела.

10 №№ 1.10, 1.25, 1.28, 1.53, 1.55

Л. 1, стр. 11-33;

Л. 3, стр. 8-19, 47-50;

Л. 7, стр. 9-25

2/2

Основная задача динамики. Импульс, момент импульса.

* Законы динамики поступательного и вращательного движения. * Импульс, момент силы, момент импульса. * Момент инерции. Вычисление моментов инерции. Теорема Штейнера.

10 №№ 2.6, 2.12, 3.8, 3.22, 3.28

Л. 1, стр. 34-43,

84-88, 94-108;

Л. 3, стр. 19-30, 50-59;

Л. 7, стр. 32-41, 119-123, 132-136

3/3

Механическая энергия и работа. Законы сохранения в механике

* Работа силы. Мощность. * Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения. * Потенциальная энергия и ее связь с силой. * Закон сохранения импульса и его применение к решению задач о столкновении тел. * Закон сохранения момента импульса. * Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. * Границы применимости законов сохранения. * Абсолютно упругий и неупругий удары.

10 №№ 2.59, 2.35, 2.79, 2.91, 3.30(3), 3.51

Л. 1, стр. 56-84, 88-92, 108-112;

Л. 3, стр. 33-44, 59-67;

Л. 7, стр. 57-65, 71-104

4/4

Статистические распределения

* Физический смысл функции распределения для системы частиц. * Распределения Максвелла и Больцмана. * Средняя кинетическая энергия частиц. * Распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа с точки зрения МКТ.

10 №№ 8.39, 9.19, 9.28, 10.3, 10.20

Л. 1, стр. 222-226, 250-266;

Л. 3, стр. 126-132, 133-136, 144-146

5/5

Первое и второе начала термодинамики. Энтропия.

* Теплота и работа как мера изменения энергии. Теплоемкость. * Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. * Энтропия. Вычисление энтропии. * Цикл Карно. КПД теплового двигателя. * Второе начало термодинамики.

10 №№ 11.3, 11.31, 11.57, 11.72, 11.74

Л. 1, стр. 227-249, 289-307;

Л. 3, стр. 113-122, 146-164

6/6

Контрольная работа № 1

7/7

Электростатическое поле в вакууме

* Принцип суперпозиции. * Напряженность и потенциал электростатического поля, связь между ними. * Работа перемещения электрического заряда в поле. Движение заряженных частиц в электрическом поле.

10 №№ 13.15, 15.7, 15.39, 15.43, 15.57

Л. 1, стр. 11-24, 25-28;

Л. 3, стр. 182-193;

Л. 8, стр. 9-14, 31-34

8/8

Электростатическое поле в веществе

* Теорема Гаусса и её применение для расчета электростатических полей в вакууме и диэлектриках. * Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. * Электрическое смещение. * Условия на границе двух диэлектрических сред.

10 №№ 14.15, 14.27, 14.50, 16.22, 16.33

Л. 1, стр. 53-80;

Л. 3, стр. 193-215;

Л. 8, стр. 72-92

9/10

Энергия электростатического поля. Электрический ток. Законы постоянного тока.

* Энергия и плотность энергии электрического поля. * Характеристики и условия существования постоянного электрического тока. * Обобщенный закон Ома. Понятия ЭДС, разности потенциалов, напряжения. * Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме.

10 №№ 18.8, 18.18, 19.17, 19.27, 19.32, 20.3

Л. 1, стр. 92-108, 227-233;

Л. 3, стр. 227-236, 246-250;

Л. 8, стр. 101-113, 126-136

10/12

Магнитное поле в вакууме

* Магнитная индукция. Принцип суперпозиции. * Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей токов.* Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы.

10 №№ 21.17, 21.30, 22.16, 22.26, 23.11, 23.36

Л. 1, стр. 114-127;

Л. 3, стр. 270-287, 296-299;

Л. 8, стр. 154-160, 170-176

11/14

Теоремы магнитостатики. Магнитное поле в веществе

* Магнитный поток. * Теорема Гаусса и теорема о циркуляции (закон полного тока) для магнитного поля в вакууме и веществе. * Граничные условия для векторов В и Н. * Вычисление магнитного поля в веществе. Магнитные цепи.

10 №№ 24.2, 24.6, 24.15, 21.21

Л. 1, стр. 133-143;

Л. 3, стр. 287-291, 312-328;

Л. 8, стр. 189-207

Контрольная работа № 2 проводится на СРСП на 14-й неделе.

Лабораторные занятия (14 часов, 14 часов*)

Лаб. зан./ нед.

Тема

Источники

1/1-2

Введение в теорию ошибок. Статистическая обработка результатов измерений.

Л. 21, 23

2/3-4

Измерительный практикум ММФ-1

Л. 21, 23

3/5-6

Механика вращательного движения твердого тела

ММФ-5 Определение момента инерции маятника Максвелла.

ММФ-6 Определение момента инерции твердого тела с помощью крутильных колебаний

ММФ-7 определение скорости снаряда с помощью

ММФ-8 Изучение на маятнике Обербека

ММФ-9 Изучение гироскопического эффекта

Л. 21, 23

4/7-8

Статистическая физика и термодинамика

ММФ-10 Определение вязкости жидкости методом Стокса

ММФ-11 Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха

ММФ-12 Определение показателя адиабаты для воздуха

ММФ-13 Определение отношения изобарной и изохорной теплоемкостей воздуха по скорости звука

ММФ-15 Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом

ММФ-17 Изучение фазовых переходов первого рода

Л. 22, 23

5/9-10

Электростатика

ЭМК-2 Исследование электрических полей методом моделирования

ЭМК – 3 Определение емкости конденсаторов

ЭМК – 4 Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков

Л. 19

6/11-12

Постоянный ток

ЭМК – 6 Изучение обобщенного закона Ома

ЭМК-7 Передача мощности в цепи постоянного тока

ЭМК – 8 Определение работы выхода электронов из металла

Л. 19

7/ 13-14

Магнитное поле

ЭМК-10 Исследование магнитных полей методом моделирования

ЭМК-11 Измерение горизонтальной составляющей магнитной индукции Земли

ЭМК-12 Изучение магнитного поля соленоида с помощью эффекта Холла

ЭМК-13 Определение магнитных характеристик ферромагнетиков и петли гистерезиса в переменных магнитных полях

ЭМК-14 Изучение магнитных свойств железа

ЭМК-15 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона

Л. 20

8/15 (13-14 неделя*)

Защита отчетов

График выполнения лабораторных работ для студентов специальности 5в0718 – Электроэнергетика

2-семестр, 2011-2012 уч. год

Вариант

Учебная неделя

1-2

3-4

5-6

7-8

9-10

11-12

13-14

15

1

Вводное занятие

ММФ-1

ММФ-5

ММФ-13

ЭМК-7 к

ЭМК-2

ЭМК-14

Защита отчетов

2

ММФ-6

ММФ-17

ЭМК-2

ЭМК-7 к

ЭМК-15

3

ММФ-7

ММФ-12

ЭМК-7

ЭМК-11

ЭМК-2

4

ММФ-8

ММФ-10

ЭМК-6

ЭМК-15

ЭМК-14

5

ММФ-9

ММФ-11 к

ЭМК-14

ЭМК-2

ЭМК-6

6

ММФ-10 к

ММФ-7

ЭМК-15

ЭМК-6

ЭМК-2

7

ММФ-12

ММФ-8

ЭМК-2

ЭМК-7

ЭМК-11

8

ММФ-17

ММФ-5

ЭМК-7

ЭМК-14

ЭМК-12

9

ММФ-13

ММФ-7

ЭМК-11

ЭМК-2 к

ЭМК-6

Содержание СРО

СРО/ нед.

Тема

Источники

2/2

Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Масса, импульс, сила. Силы в механике. Система материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс механической системы и закон его движения. Элементы механики сплошных сред: уравнение непрерывности, уравнение Бернулли, формула Пуазейля.

Л. 1, стр. 29-39;

Л. 3, стр. 19-26, 28-30, 44-46;

Л. 7, стр. 29-39, 60-64

3/3

Соударение двух тел. Упругий и неупругий удары.

Л. 1, стр. ;

Л. 3, стр. 61-65;

Л. 7, стр. 104-111

4/4

Основы молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы.

Л. 1, стр. 207-222;

Л. 3, стр. 106-113

5/5

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Теплоёмкости идеального газа. Вычисление работы, совершаемой идеальным газом в различных термодинамических процессах.

Л. 1, стр. 227-249;

Л. 3, стр. 113-126

7/7

Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда. Электрический диполь, поле диполя.

Л. 1, стр. 11-16;

Л. 3, стр. 182-184, 190-193;

Л.8, стр. 34-36

7/7

Диполь в электрическом поле.

Л. 1, стр. 28-34;

Л. 3, стр. 203-204;

Л.8, стр. 36-40

8/8

Сегнетоэлектрики.

Л. 1, стр. 81-84;

Л. 3, стр.215-217;

8/8

Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи его поверхности. Граничные условия на границе проводник – вакуум.

Распределение заряда на проводнике. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической формы.

Л. 1, стр. 66-84;

Л. 3, стр. 217-220;

Л.8, стр. 48-56

Л. 1, стр. 84-92;

Л. 3, стр. 220-227;

Л.8, стр. 53-56, 60-63

9/9

Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Электрические токи в газе и в плазме.

Л. 1, стр. 102-108, 236-253;

Л. 3, стр. 246-249, 256-263;

Л.8, стр. 132-136

10/10

Магнитный момент контура с током. Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы. Сила Ампера. Сила Лоренца. Вращающий момент. Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом полях.

Л. 1, стр. 123-127, 133-138, 208-212;

Л. 3, стр. 272-280, 296-299;

Л.8, стр. 154-155, 170-176

Задания самостоятельной работы:

Варианты заданий РГР приведены в Л. 26

Расписание СРСП:

Вывешено на доске объявлений кафедры и деканата.

Расписание контроля:

Защита РГР – соответственно на 5, 9, 13 и 15 неделях.

Коллоквиумы – 6 и 14 недели.

Контрольные работы – 6 и 14 недели.

График учебного процесса для студентов вывешен на досках объявления деканата и кафедры.

1-ый рубежный контроль – 7-ая неделя;

2-ой рубежный контроль – 15-ая неделя.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]