II.Аннотированный указатель рекомендуемой литературы
1.Бондарев Б.В. Курс общей физики: в 3-х кн.: кн. 1. Механика; кн. 2. Электромагнетизм, волновая оптика, квантовая физика; кн. 3. Термодинамика, статистическая физика, строение вещества / Б.В. Бондарев, Н.П. Калашников,
Г.Г.Спирин. – М.: Высшая школа, 2005. {Последовательность разделов соответствует программе по физике для технических вузов и образовательным стандартам РФ. Глубина изложения реализована на двух уровнях. Учебный материал сопровождается вопросами для самоконтроля}.
2.Валишев М.Г. Курс общей физики / М.Г. Валишев, А.А. Повзнер. – СПб.: Лань, 2008. – 512 с.{Содержание курса, полнота охвата и теоретический уровень удовлетворяют современным требованиям к учебнику физики для студентов, обучающихся по техническим направлениям}.
3.Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики / В.С. Волькенштейн. – 12-е изд. – М.: Наука, 1990. – 400 с. {Приводятся основные формулы с расшифровкой обозначений величин и объяснением физического смысла уравнений. Даны методические указания к решению типичных задач}.
4. Демков В.П. Физика. Теория. Методика. Задачи / В.П. Демков, О.Н. Третьякова. – М.: Высшая школа, 2001. – 669 с. {На многочисленных примерах показана методика решения основных типов физических задач}.
5.Ивлиев А.Д. Физика: учебное пособие / А.Д. Ивлиев. – СПб.: Лань, 2008.
–672 с. {Пособие, написанное по программе для технических специальностей вузов, может быть использовано для самостоятельного изучения физики. Выделены определения физических величин и фундаментальные законы. Приводятся примеры решения типовых задач с необходимыми пояснениями}.
6. Калашников Н.П. Основы физики: учебник |
для вузов: в 2-х т. / |
|
Н.П. Калашников, М.А. Смондырев. – М.: Дрофа. 2003. – Т. 1. – 399 с. |
2004. |
|
Т. 2. – 431 с.{Учебник соответствует программе |
для технических |
вузов, |
написан в доступной форме, содержит вопросы для самоконтроля и примеры решения задач}.
8. Новиков С.М. Сборник заданий по общей физике / С.М. Новиков. – М.: ОНИКС 21 век: Мир и образование, 2007. – 512 с. {Предлагаются задачи, предваряемые краткой теорией, и примеры решения}.
9.Новодворская Е.М. Сборник задач по физике с решениями для втузов / Е.М. Новодворская, Э.М. Дмитриев. – М.: ОНИКС 21 век: Мир и образование, 2005. – 386 с. {Решение физической задачи начинается с детального анализа исходных данных и условий протекания процесса}.
10.Трофимова Т.И. Курс физики. Задачи и решения: учебное пособие для студентов вузов / Т.И. Трофимова, А.А. Фирсов. – М.: Академия, 2004. – 592 с. {К значительной части задач (около 40 %) приводятся решения с пояснениями,
костальным – расчётные формулы и ответы в числовом виде}.
12. Чертов А.Г. Задачник по физике / А.Г. Чертов, А.А. Воробьёв. – М: Издво физ-мат. лит., 2009. – 640 с. { Приводится множество примеров решения задач и подборка необходимых формул с расшифровкой обозначений}.
10
III. Общие методические указания к выполнению заданий
Прежде чем приступить к выполнению задания, прочитайте соответствующий раздел учебника или просмотрите конспект лекций на эту тему, ознакомьтесь с примерами решения задач в настоящем пособии и в рекомендуемой литературе (с. 10). Желательно иметь перед собой подборку формул (определений и основных законов) по теме. Тематика заданий приведена на с. 13.
Алгоритм выполнения контрольного задания следующий:
1.Перепишите полностью без сокращений текст задачи.
2.Выпишите искомые и заданные величины в краткой символической форме (см. примеры) с одновременным переводом числовых значений в СИ. Если задание содержит рисунок, воспроизведите его, соблюдая пропорции. Решение сопровождайте собственными рисунками.
3.Для нахождения неизвестной величины через заданные составьте одно или несколько уравнений на основе известных физических законов и определений величин. Приоритет отдаётся законам сохранения: массы, импульса, момента импульса, энергии, электрического заряда, теореме об изменении кинетической энергии.
4.Выведите расчётную формулу, если она не является основным законом или определением величины. При затруднениях обращайтесь
крекомендуемым пособиям (см. с. 10) и математическому приложению (прил. 2). Формулы, взятые из данного пособия, можно не выводить, но необходимо сделать ссылку, например [(9), с. 33]. Если вы нашли готовую формулу для решения задачи в других пособиях, воспроизведите её вывод и сделайте ссылку на источник.
Математические преобразования формул сопровождайте исчерпывающими пояснениями: а) на основе каких законов составлены уравнения; б) посредством каких математических операций совершается переход от одного уравнения к другому.
5.Решив задачу в общем виде, проверьте, совпадают ли наименования единиц в левой и правой частях полученного уравнения. Для этого подставьте в рабочую формулу вместо обозначений величин соответствующие наименования единиц (прил. 3, 4) и проведите с ними арифметические операции. Совпадение наименований единиц – один из признаков правильности решения.
6.Сделайте вычисления, подставив в формулу числовые значения заданных величин в СИ. Руководствуйтесь правилами приближённых вычислений (прил. 1). Если в тексте задачи не приводятся физические
11
постоянные, воспользуйтесь таблицами Приложения к данному пособию (прил. 5, 6) или найдите их в рекомендуемой литературе. В последнем случае укажите источник, откуда взяты табличные данные.
Числовые значения величин по ходу решения записывайте вместе с их единицами. Однако в случаях, когда все именованные числа выражены в единицах одной системы и с ними выполняется длинный ряд арифметических действий по громоздкой формуле, тогда числа можно не сопровождать единицами. Но по окончании вычислений искомой величины выпишите ещё раз её наименование вместе с числовым значением и соответствующей единицей. Например,
J = √6,3 10−2 + 2,1 0,252 = 0,4407; J = 0,44 кг ∙м2 . Избегайте записи чисел с большим количеством нулей; пользуй-
тесь представлением числа со степенью десяти. Для быстрой оценки числового значения искомой величины и для удобства работы с калькулятором записывайте значения исходных данных в нормализованном виде. (При этом целая часть числа содержит один разряд.) Так, например, вместо числа 0,00012 удобнее производить вычисления с числом 1,2·10–4, а вместо числа 2820 можно записать 2,820·103. Действия с числами степени десяти производятся по следующим
a |
b a |
|
b |
|||
правилам: 10a·10b = 10a+b ; 10b = 10a−b ; (10a)b = 10ab ; |
|
|||||
|
|
|
|
|
a |
|
10 |
10 |
|
= 10 |
|
. |
|
Округлите числовое значение искомой величины в соответствии с количеством значащих цифр в исходных данных. В промежуточных вычислениях оставляйте на одну – две цифры больше.
7.Представляя значение искомой величины со степенью десяти, можно воспользоваться дольными или кратными единицами, т. е. единицами СИ с приставками, изображающими числа 10n (прил. 2). Например, σ = 73·10-3 Н/м, или σ = 73 мН/м». Приставкой снабжается только первая единица сложного наименования. Запись вида «Н/мм» не рекомендуется.
8.Оцените реальность функциональной зависимости и числового значения искомой величины. Запишите полный ответ на вопрос, поставленный в задаче. Решения заданий, включая схемы, диаграммы
ит. п. следует записать разборчивым почерком или набрать с помощью компьютера, сохранив черновик или копию.
9.В конце работы приведите список использованной литературы (не менее двух наименований, включая данное пособие) с указанием автора и года издания. Ссылаясь на электронные ресурсы, укажите точный адрес источника и дату Вашего обращения к нему.
12
IV. Тематика контрольных заданий
Механика
1.Кинематика материальной точки.
2.Силы в механике. Законы Ньютона. Закон сохранения импульса.
3.Работа и энергия.
4.Момент инерции. Момент силы. Момент импульса.
5.Законы сохранения в механике твёрдого тела.
6.Элементы релятивистской механики.
Электричество
7.Напряжённость и потенциал электростатического поля.
8.Принцип суперпозиции электрических полей.
9.Электроёмкость. Закон сохранения заряда и закон сохранения энергии в электростатике.
10.Закон Ома для однородного участка цепи и закон Джоуля – Ленца.
11.Закон Ома для неоднородного участка цепи и для замкнутой цепи.
Магнетизм
12.Характеристики магнитного поля.
13.Принцип суперпозиции магнитных полей.
14.Сила Лоренца. Сила Ампера. Момент силы, действующий на контур с током в магнитном поле.
15.Электромагнитная индукция.
16.Индуктивность. Энергия магнитного поля.
Физика колебаний
17.Кинематические характеристики колебательного процесса.
18.Сложение гармонических колебаний.
19.Гармонические осцилляторы.
20.Свободные колебания.
21.Вынужденные колебания.
Волновые процессы
22.Волны в упругой среде: плоская бегущая волна; стоячая волна; звук.
23.Свойства электромагнитных волн. Поляризация.
24.Интерференция.
25.Дифракция.
Квантовые явления
26.Фотоэффект. Эффект Комптона.
27.Спектры водородоподобных атомов.
28.Рентгеновские спектры.
29.Тепловое излучение.
Элементы квантовой механики
30.Волны де Бройля.
31.Соотношения неопределённостей.
32.Частица в потенциальной яме.
33.Радиоактивность.
34.Ядерные реакции.
Статистическая физика и термодинамика, физика атомного ядра
35.МКТ идеального газа. Уравнение состояния идеального газа.
36.Явления переноса в газах: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение.
37.Теплоёмкость и внутренняя энергия идеального газа.
38.Количество теплоты и работа сил давления газа в изопроцессах.
39.КПД теплового двигателя.
40.Энтропия.
Физика конденсированного состояния
41.Давление в жидкости. Уравнение неразрывности. Уравнение Бернулли.
42.Поверхностное натяжение.
43.Упругость твёрдых тел.
44.Теплоёмкость твёрдых тел.
45.Электропроводность твёрдых тел.
46.Контактные явления.
13
V. Основные формулы: определения и законы
1. МЕХАНИКА
Определяющие формулы1, единицы величин, взаимосвязь характеристик поступательного
и вращательного движений
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
Поступательное движение |
Взаимосвязь |
Вращательное движение |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Еди- |
|
|
|
|
|
|
Еди- |
||
Величина |
|
|
|
|
|
|
величин |
Величина |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ница |
|
|
|
|
|
|
|
|
ница |
Путь s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м |
|
s=φ r |
Угол поворота |
φ |
|
|
|
|
рад |
перемещение |
s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Скорость |
υ = |
d s |
|
|
|
м/с |
υ = ω r |
|
ω= |
d φ |
|
рад/с |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
dt |
Угловая скорость |
|
dt |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Ускорение танген- |
|
|
|
Угловое ускорение |
|
|
|
|
|
||||||||||||
циальное |
а |
|
= |
|
d υ |
м/с2 |
aτ = ε r |
|
|
d 2 φ |
рад/с2 |
||||||||||
τ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε= dt2 |
|
||||||||
|
|
dt |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Ускорение нормальное |
м/с2 |
an = 2 r |
– |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
an |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кг |
J =∫r2 dm |
Момент инерции J |
|
|
|
|
кг·м2 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
Импульс тела |
|
|
|
|
|
|
|
|
кг·м/с |
|
|
Момент импульса |
|
|
|
|
2 |
||||
|
р=m υ |
|
|
|
|
|
|
L =r × p |
|
|
|
|
|
|
кг·м /c |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
L=J |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Момент силы |
|
|
|
|
|
|
Сила |
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
H |
M |
=r ×F |
|
M =r ×F ; |
Н·м |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М =F r sin α |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М =F l |
|
||||||
Работа |
δ A = F d s |
Дж |
|
– |
|
Дж |
|||||||||||||||
|
δ A = M d φ |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Мощность |
N = |
|
δ A |
|
Вт |
|
– |
Мощность |
N = |
δ A |
|
Вт |
|||||||||
|
dt |
|
dt |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
1 Математическое соотношение, установленное между измеренными, ранее определёнными величинами, записывается в виде формулы-определения (одной для определяемой величины). Зависимости этой величины от влияющих факторов выражаются в виде формул-законов (их может быть несколько для данной физической величины).
14