Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
VISchIJ_NAVChAL_NIJ_ZAKLAD_UKOOPSPILKI.doc
Скачиваний:
8
Добавлен:
14.11.2019
Размер:
2.03 Mб
Скачать

ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД УКООПСПІЛКИ

ПОЛТАВСЬКИЙ УНІВЕРСИТЕТ ЕКОНОМІКИ І ТОРГІВЛІ

Кафедра вищої математики і фізики

Фізика

Навчальні завдання та методичні рекомендації

для практичних занять і самостійної роботи студентів за напрямом

6.030510 “Товарознавство і торгівельне підприємництво”

Полтава ‑ 2011

Автори: Ісичко Л.В., асистент кафедри вищої математики та фізики Полтавського університету економіки і торгівлі

Рецензенти: Вовк Л.І., к.п.н., доцент кафедри вищої математики та фізики Полтавського університету економіки і торгівлі

Оберемок В.М., к.т.н., доцент кафедри технологічного обладнання харчових виробництв і торгівлі Полтавського університету економіки і торгівлі

Методичні рекомендації розглянуто і схвалено на засіданні кафедри вищої математики та фізики ПУСКУ

протокол № 8 від 03.03. 2011р

Зав. кафедрою

________ доц. Шурдук А.І.

„УЗГОДЖЕНО”

Декан товарознавчо-комерційного

факультету

_______________ доц. Тягунова Н.М.

„___” _____________ 2011 р.

„УЗГОДЖЕНО”

Начальник науково-методичного центру

управління якістю діяльності

_________________доц.Огуй Н.І.

“___” ____________ 2011 р.

„УЗГОДЖЕНО”

Директор навчального центру

_________________доц.Герман Н.В.

„___” _____________ 2011 р.

ВСТУП

Фізика вивчає найбільш загальні властивості матерії і форми її руху, складає універсальну базу техніки; без використання знань з фізики неможливо успішно вивчити товарознавство продовольчих і непродовольчих товарів.

Основна мета вивчення курсу „Фізика”:

1. Засвоєння студентами основних законів фізики.

2. Формування у студентів наукового мислення, свідомого застосування фізичних законів та вміння оцінювати ступінь достовірності результатів, одержаних при експериментальних дослідженнях сировини і матеріалів.

3. Засвоєння студентами прийомів і навичок розв’язування конкретних завдань, які виникають в практичній роботі.

5. Знайомство студентів з сучасною літературою по курсу та засвоєння ними основ проведення експериментальних наукових досліджень сировини і матеріалів.

6. Засвоєння студентами знань, умінь і навичок, необхідних для подальшої професійної діяльності.

Багато основних понять курсу фізики носять абстрактний характер (інерція, маса, енергія, заряд, поле і ін.), тому можливості наочного їх вивчення обмежені, що часто приводить до формалізму в знаннях студентів. Активізація навчального процесу є одним із основних шляхів подолання формалізму в знаннях і розвитку логічного мислення студентів.

Вивчивши курс “Фізика”, студент повинен знати:

1. Основні поняття і закони фізики.

2. Одиниці вимірювання фізичних величин в системі СІ, їх фізичну суть.

3. Фізичні основи роботи фізичних приладів і пристроїв.

4. Фізичні основи найбільш поширених явищ природи та процесів.

Вивчивши курс фізики, студент повинен уміти:

1. Застосовувати фізичні закони і формули для розв’язання практичних завдань в майбутній роботі.

2. Правильно користуватись механічними і електровимірюваль-ними приладами і пристроями.

Загальні методичні рекомендації

Необхідною умовою успішного вивчення фізики є систематичне розв’язування задач. Аналіз умови і розв’язування задач допомагає зрозуміти фізичну суть явищ, закріпити в пам’яті основні фізичні закони і формули, набути навики практичного застосування теоретичних знань.

Вміння розв’язувати задачі є кращим критерієм оцінки глибини вивчення теоретичного матеріалу і його застосування на практиці.

Загальні зауваження до розв’язування фізичних задач можна сформулювати у вигляді таких положень:

а) Всі задачі потрібно розв’язувати в загальному виді. Це допомагає зосередити увагу на фізичних законах, що використовуються при розв’язуванні задачі, і дозволяє виробити загальні способи розв’язування по кожному розділу.

б) Ознайомившись з умовою задачі, необхідно перш за все проаналізувати фізичні явища, про які йдеться в умові задачі, встановити, фізичну та математичну моделі цих явищ.

в) Щоб глибше зрозуміти умову задачі, часто потрібно зробити схематичний малюнок, який є графічним представлення фізичної моделі задачі.

г) За допомогою фізичної моделі побудувати математичну задачі. Внаслідок цього дістанемо одне або кілька рівнянь, які містять в собі і задані, і невідомі величини. Коли рівняння або система рівнянь складені, то фізична задача майже повністю зводиться до математичної.

д) Одержавши відповідь в загальному виді, треба підставити в робочу кінцеву формулу числові значення, виражені в системі СІ. Недотримання цього правила приводить до помилкового числового результату.

е) Обчислення треба виконувати, керуючись правилами наближених обчислень.

В цьому посібнику дано умови задач, рекомендованих до самостійного розв’язування по кожній темі.

ТЕМАТИЧНИЙ план дисципліни “Фізика”

для студентів за напрямом підготовки

6.030510“Товарознавство і торговельне підприємництво”

№ п/п

Назва розділу, модуля, теми

Кількість годин за видами занять

Аудиторні

Поза аудиторні

Разом

Лекції

Практ. заняття

Лаб. заняття

Індивід. заняття

Самостій-на робота

Змістовий модуль І

Розділ 1. Фізичні основи механіки.

1.1

Кінематика

10

2

2

2

-

4

1.2

Динаміка

12

2

2

2

-

6

1.3

Обертальний рух твердого тіла

13

2

2

2

1

6

1.4

Енергія і робота

8

2

2

-

-

4

1.5

Коливання та хвилі

9

2

-

2

1

4

Розділ 2. Молекулярна фізика і термодинаміка.

2.1

Основні положення МКТ

10

2

1

2

1

4

2.2

Основне рівняння МКТ

14

2

1

2

1

8

2.3

Явища перенесення в газах

9

2

-

2

-

5

2.4

Реальні гази

10

2

-

2

1

5

2.5

Основи термодинаміки

10

2

4

4

Змістовий модуль ІІ

Розділ 3. Електрика.

3.1

Електростатика

12

2

4

-

-

6

3.2

Діелектрика

13

2

-

4

1

6

3.3

Напівпровідники

11

2

-

2

1

6

3.4

Постійний електричний струм

10

2

2

2

-

4

Розділ 4. Електромагнетизм

4.1

Основи магнітних явищ

14

2

4

2

6

Розділ 5. Оптика

5.1

Хвильова оптика. Інтерференція світла

7

2

1

-

-

4

5.2

Дифракція світла

10

2

1

2

1

4

5.3

Поляризація світла

12

2

1

2

1

6

5.4

Основи квантової оптики

12

2

1

2

1

6

5.5

Фотоефект, його закони

2

2

Розділ 6. Фізика атома та ядра

6.1

Оптичні квантові генератори

8

2

-

-

-

6

Разом:

216

40

30

32

10

104

Зміст практичних занять

Фізичні основи механіки

1. Кінематика матеріальної точки.

Основні поняття кінематики. Поступальний і обертальний рухи. Зв’язок між лінійними і кутовими величинами. Аналогія формул кінематики поступального і обертального рухів.

2. Динаміка поступального руху.

Закони Ньютона. Сила і маса. Інерціальні та неінерціальні системи відліку. Закон збереження імпульсу. Поняття про реактивний рух.

3. Динаміка обертального руху.

Момент інерції матеріальної точки твердого тіла. Теорема Штейнера. Основний закон динаміки обертального руху. Закон збереження моменту імпульсу.

4. Робота і енергія. Механіка рідин.

Робота і кінетична енергія в обертальному русі. Робота постійної та змінної сили. Потужність. Поняття енергії. Кінетична та потенціальна енергія. Повна механічна енергія. Закон збереження та перетворення енергії в механіці. Умови неперервності течії. Рівняння Бернуллі. В’язкість рідин. Формула Ньютона. Формула Пуазейля. Закон Стокса.

Молекулярна фізика і термодинаміка

5. Ідеальний газ. Основи молекулярно-кінетичної теорії.

Статистичний та термодинамічний методи дослідження системи. Рівняння стану ідеального газу. Число ступенів вільності молекул. Внутрішня енергія ідеального газу. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії газів. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів. Закон Дальтона для суміші газів.

6. Основи термодинаміки.

Енергія, теплота, робота. Перший закон термодинаміки та його застосування до ізопроцесів. Теплоємності газу. Рівняння Майєра. Адіабатичний процес. Колові процеси. Оборотні і необоротні процеси. Цикл Карно та його к.к.д. Поняття про другий закон термодинаміки.

Електрика і магнетизм.

7 Основи електростатики.

Закон Кулона. Напруженість електричного поля. Теорема Остроградського-Гаусса. Розрахунок електричних полів. Робота електричного поля по переміщенню заряду. Потенціал. Електроємність. Конденсатори і їх з’єднання. Енергія електричного поля.

8. Постійний електричний струм.

Умови виникнення електричного струму. Сила струму. Різниця потенціалів (напруга). Електрорушійна сила. Закон Ома для дільниці кола та для замкненого кола. Опір провідників. Питомий опір. З’єднання опорів. Робота і потужність струму. Закон Джоуля-Ленца. Правила Кірхгофа для розгалужених кіл. Термоелектричні явища.

9. Основи електромагнетизму. Змінний струм.

Природа магнітного поля. Магнітна індукція. Закон Ампера. Одиниця сили струму – ампер. Закон Біо-Савара-Лапласа і його застосування для розрахунку магнітних полів. Рух заряджених частинок в електричному полі. Сила Лоренца. Робота по переміщенню провідника з струмом в магнітному полі. Явище електромагнітної індукції. Закон Фарадея. Явище самоіндукції. Індуктивність. Енергія магнітного поля. Фізичний принцип одержання змінного струму. Повний електричний опір. Закон Ома для кола змінного струму. Різниця фаз між струмом та напругою. Потужність у колі змінного струму.

Хвильова та квантова оптика. Елементи атомної та ядерної фізики

10. Геометрична та хвильова оптика.

Закони заломлення і відбивання світла. Повне внутрішнє відбиття. Тонкі лінзи. Явище дисперсії світла. Спектральний аналіз.Когерентність хвиль. Явище інтерференції. Умови максимуму і мінімуму. Інтерференція в тонких плівках. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракційна гратка. Дифракція рентгенівських променів в кристалах. Формула Вульфа-Брегга. Поняття про рентгено-структурний аналіз. Поляризація світла. Подвійне променезаломлення. Закон Брюстера і закон Малюса. Обертання площини поляризації.

11. Теплове випромінювання. Фотоефект.

Теплове випромінювання. Абсолютно чорне тіло. Закони Стефана-Больцмана та Віна. Гіпотеза Планка. Явище фотоефекту. Закони фотоефекту. Рівняння Ейнштейна. Застосування фотоефекту в техніці. Ядерна модель атома. Досліди Резерфорда. Радіоактивність. Основний закон радіоактивного розпаду. Будова атомного ядра. Ядерні сили. Енергія зв’язку ядра. Ядерні реакції. Поняття про ядерну енергетику. Сучасна фізична картина світу. Елементарні частинки. Речовина і поле.

Змістовий модуль 1

Тема 1. Кінематика матеріальної точки

Види руху

Рівномірний прямолінійний

Рівномірний рух по колу

1. Рівнозмінний прямолінійний

2. Нерівномірний прямолінійний

1. Рівнозмінний рух по колу

2. Нерівномірний криволінійний

Типові задачі

    1. Тіло частину свого шляху рухалось зі швидкістю , а решту шляху зі швидкістю . Визначити середню швидкість, з якою рухалось тіло.

Розв’язання:

Середня швидкість тіла визначається за формулою:

,

де - повний шлях, який пройшло тіло,

- час, протягом якого тіло рухалось.

Визначимо інтервали часу: .

Звідки .

Відповідь: .

    1. Тіло кинуто з висоти у горизонтальному напрямку зі швидкістю . Встановити закон зміни повної швидкості з часом. Вивести рівняння траєкторії руху тіла.

Розв’язання:

Рух тіла в координатах можна розкласти на горизонтальну та вертикальну складові. Рух по горизонталі є рівномірний, з постійною швидкістю , а рух по вертикалі є рівнозмінний.

Повна швидкість або .

Маємо .

Визначаємо рівняння траєкторії руху тіла. З системи рівнянь

Виключаємо параметр :

Відповідь: ,

    1. Тіло рухалось зі швидкістю . При гальмуванні до повної зупинки воно пройшло шлях . Визначити прискорення і час гальмування.

Розв’язання:

Рівнозмінний рух тіла описується системою рівнянь:

З другого рівняння системи виражаємо прискорення:

.

Підставимо цей вираз у перше рівняння системи:

звідки визначаємо час :

Визначаємо прискорення:

Врахувавши, що , маємо .

Відповідь: .

1.4. Якір електродвигуна з частотою обертання , після відключення від електромережі, зробивши обертів, зупинився. Визначити кутове прискорення якоря.

Розв’язання:

Рух якоря електродвигуна є рівнозмінним рухом по колу, який описується системою рівнянь:

Звідки

Або . Отже

Відповідь: .

Задачі для розв’язування

  1. Першу половину свого шляху автомобіль рухався зі швидкістю , а другу половину шляху – зі швидкістю . Яка середня швидкість руху автомобіля?

  2. Тіло кинуто з висоти горизонтальною швидкістю . Визначити дальність польоту тіла. Опором повітря знехтувати.

  3. З вежі висотою у горизонтальному напрямку кинули тіло з початковою швидкістю . Визначити рівняння траєкторії руху тіла; швидкість в момент падіння.

  4. Залежність пройденого тілом шляху від часу задана рівнянням: . Визначити середню швидкість і середнє прискорення тіла в інтервалі часу від 1с до 4с.

  5. Швидкість потягу, який під час гальмування рухається рівносповільнено, зменшується протягом 1хв від до . Знайти: 1) прискорення потягу; 2) відстань, пройдену ним під час гальмування.

  6. Швидкість тіла виражається формулою . Знайти переміщення тіла через 20с від початку руху.

  7. Шків діаметром 20см робить 300 обертів за 3хв. Знайти період обертання, кутову і лінійну швидкості точки на ободі шківа.

  8. Якір електродвигуна з частотою обертання , після відключення від електромережі, зробивши обертів, зупинився. Визначити кутове прискорення якоря.

  9. Колесо автомобіля обертається рівносповільнено. За час воно змінило частоту обертання з до . Визначити кутове прискорення колеса, лінійне прискорення автомобіля, якщо радіус колеса .

  10. Залежність кута повороту радіуса колеса від часу має вигляд: . Знайти в кінці першої секунди обертання кутову швидкість колеса, а також лінійну швидкість і повне прискорення точки, яка лежить на ободі колеса. Радіус колеса 2см.

Задачі для самостійного розв’язування

  1. Автомобіль рухається зі швидкістю . На шляху 40м відбувається гальмування, після чого швидкість зменшується до . Вважаючи рух автомобіля рівносповільненим, знайти модуль прискорення і час гальмування.

  2. Тіло, кинуте вертикально вгору, повернулось на землю через 3с. Якою була початкова швидкість тіла? На яку висоту піднялось тіло? Опором повітря знехтувати.

  3. Рівняння руху двох матеріальних точок мають вигляд: . В який момент часу швидкості цих точок будуть однаковими? Чому дорівнюють швидкості і прискорення точок в цей момент?

  4. Вал верстата радіусом обертається з постійним прискоренням . Визначити повне прискорення вала через після початку руху.

  5. Вентилятор обертається зі швидкістю, яка відповідає частоті 900об/хв. Після вимкнення вентилятор, обертаючись рівносповільнено, зробив до зупинки 75 обертів. Скільки часу пройшло від моменту вимкнення вентилятора до повної його зупинки?

  6. Диск радіусом 10см, який знаходиться в стані спокою, почав обертатись з сталим кутовим прискоренням 0,5с-2. Визначити тангенціальне, нормальне і повне прискорення точок на ободі диска в кінці другої секунди після початку обертання.

Література: [1, c. 5-30], [2, c. 39-49], [4, c. 5-12].

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]