Контрольные работы

Физика

Часть I

Физические основы механики. Элементы специальной теории относительности. Механические колебания и волны. Основы термодинамики. Электростатика и постоянный ток.

Методическое пособие

для студентов всех технических специальностей

заочного отделения

Вологда

УДК

Физика: Методическое пособие для студентов всех технических специальностей заочного отделения. – Вологда: ВоГТУ, 2009 - 139 с.

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ.

Составители:

Богданов, В.И., профессор, доктор физ.-мат. наук

Корнейчук, С.К., доцент, канд. физ.-мат. наук

Попов В.А., старший преподаватель

Штрекерт О.Ю., канд. физ.-мат. наук, доцент

Содержание

Введение 4

Программа учебного курса (часть первая) 4

Физические основы механики

Элементы специальной теории относительности

Механические колебания и волны 8

Контрольная работа № 1 48

Гидродинамика

Основы термодинамики 56

Контрольная работа № 2 73

Электростатика

Постоянный ток 81

Контрольная работа № 3 120

Приложения 130

Библиографический список 139

Введение

Курс общей физики студенты заочного отделения изучают на втором и третьем курсах. Занятия по расписанию проводятся в форме лекций, практических и лабораторных занятий, а также в виде консультаций.

Контроль знаний осуществляется при защите контрольных работ, в виде отчетов за проделанные лабораторные работы, а также в виде зачетов и экзаменов. Содержание курса изложено в рабочей программе. Рабочая программа курса составлена на основе требований Государственного стандарта для рассматриваемых специальностей. В программе даны: тематика лекций, темы практических занятий, список лабораторных работ.

Программа учебного курса (часть первая)

Цель курса:раскрыть содержание основных законов и понятий физики; обеспечить понимание и усвоение физических закономерностей и явлений, которые необходимы для изучения общетехнических и специальных дисциплин.

Содержание курса

Тема 1:Физические основы механики. Элементы специальной теории относительности

1.1. Кинематика поступательного и вращательного движения материальной точки.

1.2. Динамика материальной точки. Силы в природе. Закон Всемирного тяготения. Системы отсчета в механике.

1.3. Импульс. Закон сохранения импульса. Энергия как количественная мера движения материи. Работа силы. Мощность. Кинетическая энергия и ее связь с работой. Потенциальная энергия. Закон сохранения энергии для системы материальных точек.

1.4. Динамика абсолютно твердого тела: момент инерции и момент импульса. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса для системы материальных точек. Момент инерции твердого тела относительно неподвижной оси вращения. Основное уравнение динамики вращательного движения. Теорема Штейнера. Кинетическая энергия твердого тела.

1.5. Механика сплошных сред: давление, закон Паскаля, закон Архимеда. Равновесие, погруженных в жидкость, тел. Идеальная жидкость. Уравнение неразрывности струи. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости. Ламинарное и турбулентное течение. Число Рейнольдса. Движение вязкой жидкости в трубе. Формула Пуазейля. Метод Стокса. Движение тел в жидкостях и газах.

1.6. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований. Элементы релятивистской динамики: масса, импульс и энергия.

Тема 2:Механические колебания и волны

3.1. Понятие о колебательных процессах. Смещение, скорость, ускорение материальной точки, совершающей колебательное движение. Амплитуда. Период. Частота. Сложение гармонических колебаний. Маятники: физический, математический и пружинный. Свободные колебания. Коэффициент затухания, декремент затухания, добротность колебательной системы.

3.2. Понятие волны. Продольные и поперечные волны. Волновое уравнение. Энергия бегущей волны. Вектор Умова.

Тема 3: Основы термодинамики

4.1. Термодинамический метод. Макроскопические параметры. Уравнение состояния. Первое начало термодинамики. Классическая теория теплоемкости идеального газа. Адиабатный процесс.

4.2. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Тепловые двигатели. Второе начало термодинамики в формулировке Томпсона и Клаузиуса. Цикл Карно. КПД тепловой машины. Энтропия. Закон возрастания энтропии. Цикл Карно в (T,S) – координатах.

4.3. Фазовые переходы первого рода. Условия равновесия фаз. Диаграмма фазового равновесия. Тройная точка. Фазовые переходы второго рода. Λ-переходы.

Тема 4: Электростатика и постоянный ток

4.1. Электростатическое поле в вакууме: закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Напряженность поля. Теорема Остроградского – Гаусса для электростатического поля в вакууме. Работа сил поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью поля.

4.2. Электрическое поле в диэлектриках: поляризация диэлектрика, поляризованность, виды поляризации в диэлектриках. Сегнетоэлектрики. Гистерезис. Петля гистерезиса. Вектор электростатической индукции. Относительная диэлектрическая проницаемость и диэлектрическая восприимчивость.

4.3. Проводники в электрическом поле.Связь напряженности поля у поверхности проводника с поверхностной плотностью заряда. Конденсаторы. Электроемкость. Энергия электрического поля в конденсаторе.

4.4. Постоянный электрический ток и его характеристики: сила тока, плотность тока. Удельная проводимость и удельное сопротивление проводника. Сверхпроводимость. Закон Ома и закон Джоуля – Ленца в дифференциальной форме записи. Сторонние силы и электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи. Законы Кирхгофа. Классическая теория электропроводности металлов.

Контрольные работы

Контрольные работы позволяют закрепить теоретический материал. В процессе изучения первой части курса физики студент должен выполнить три контрольные работы. Решение задач является проверкой степени усвоения студентами теоретического курса, а рецензии на работу помогают ему доработать и правильно усвоить различные разделы курса физики. Контрольные работы выполняются в период между сессиями и отдаются на кафедру физики для проверки не позднее, чем за 15 дней до начала сессии.

Перед выполнением контрольной работы необходимо внимательно ознакомиться с примерами решения задач по данной теме, уравнениями и формулами, а также со справочными материалами. Прежде, чем приступить к решению той или иной задачи, необходимо разобраться в ее содержании и поставленных вопросах.

Контрольные работы для инженерно-технических специальностей, включенных в данное пособие, распределены следующим образом:

№ 1 – Физические основы механики. Элементы специальной теории относительности. Механические колебания и волны.

№ 2 – гидродинамика, основы термодинамики;

№ 3 –электростатика и постоянный ток.

Каждая контрольная работа содержит 8 задач. Номер варианта контрольной работы выбирается студентом по последней цифре в зачетной книжке. Таблица вариантов представлена после примеров задач по каждой рассмотренной теме.

Решенные задачи следует оформить так, как указано ниже.

Контрольные работы, оформленные без соблюдения правил, а также работы, выполненные не по своему варианту, зачтены не будут.

При наличии значительных ошибок и неправильных решений работа возвращается студенту для исправлений. После исправления работа отправляется на кафедру физики на повторное рецензирование. Защита контрольных работ происходит в виде собеседования по решенным задачам на консультациях во время сессии.