Главная Главная

Главная -> Образование -> Учебные материалы ->

Содержание лекций по дисциплине "Физика"

Посетить электронный читальный зал
Учебное пособие 1 New
Учебное пособие 2 New
Учебное пособие 3 New
Учебное пособие 4 New
Лабораторные работы New

Нравится

ЧАСТЬ I. Механика. Молекулярная физика и термодинамика

Введение.
Место физики в системе наук о природе. Эксперимент и теория в физических исследованиях. Физические модели. Пространство и время как формы существования движущейся материи. Система единиц СИ.

Тема 1. Кинематика материальной точки
Относительность движения. Координатная и векторная формы описания движения материальной точки. Перемещение, скорость, ускорение. Тангенциальное и нормальное ускорения. Прямолинейное движение. Кинематика движения по криволинейной траектории. Угловая скорость и угловое ускорение, их связь с линейными характеристиками движения. Движение по окружности. Кинематика материальной точки в движущейся системе координат. Преобразования Галилея. Классический закон сложения скоростей.

Тема 2. Динамика материальной точки
Взаимодействие материальных тел. Инерциальные и неинерциальные системы координат. Законы Ньютона. Масса. Сила. Фундаментальные взаимодействия в природе. Силы в классической механике. Закон всемирного тяготения. Свойства сил тяжести, упругости, трения. Принцип относительности Галилея. Движение материальной точки в неинерциальной системе отсчета. Силы инерции. Центробежная сила инерции. Сила Кориолиса. Неинерциальность системы координат, связанной с Землей, ее проявления в геофизических явлениях. Законы механики в движущихся системах отсчета.

Тема 3. Законы сохранения в механике
Понятие замкнутой системы. Импульс материальной точки, системы материальных точек. Закон сохранения и изменения импульса. Центр масс системы материальных точек и закон его движения. Реактивное движение. Работа силы, мощность. Потенциальные и непотенциальные силы в механике. Энергия – универсальная мера различных форм движения материи. Кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения и изменения энергии в механике.

Тема 4. Динамика вращательного движения твердого тела
Вращение твердого тела относительно неподвижной оси. Момент импульса материальной точки и системы материальных точек. Момент инерции твердых тел разной формы. Главные оси инерции. Тензор инерции. Теорема Штейнера. Момент силы. Основное уравнение динамика вращательного движения твердого тела. Работа, мощность и кинетическая энергия вращающегося тела. Закон сохранения и изменения момента импульса. Гироскоп.

Тема 5. Релятивистская механика
Основные постулаты специальной теории относительности Эйнштейна. Преобразование Лоренца и следствия из них. Основной закон релятивистской динамики. Релятивистский импульс и энергия. Взаимосвязь массы и энергии. Закон сохранения полной энергии.

Тема 6. Колебания и волны
Гармонические колебания (уравнение, основные характеристики). Уравнение свободных колебаний модельных систем (пружинный, математический и физический маятники). Сложение колебаний. Энергия колеблющейся точки. Волна. Уравнение монохроматической бегущей волны, основные характеристики волн. Продольные и поперечные волны. Стоячие волны.

Тема 7. Элементы гидро- и аэродинамики
Движение идеальной жидкости, поле скоростей, линии и трубки тока. Теорема о неразрывности струи. Уравнение Бернулли. Течение вязкой жидкости, формула Пуазейля. Ламинарные и турбулентные потоки.

Тема 8. Основные представления молекулярно-кинетической теории
Предмет и методы молекулярной физики. Статический и термодинамический подходы. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы. Идеальный газ как модельная термодинамическая система. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа. Газовые законы. Уравнение Клапейрона-Менделеева. Адиабатический процесс. Распределение молекул идеального газа по скоростям (распределение Максвелла) и в поле потенциальных сил (распределение Больцмана). Барометрическая формула. Средняя длина свободного пробега и эффективный диаметр газовых молекул. Явления переноса: диффузия, внутреннее трение и теплопроводность.

Тема 9. Основы термодинамики
Внутренняя энергия идеального газа. Работа термодинамической системы. Количество теплоты. Теплоемкость. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы молекул. Первый закон термодинамики и его применение к различным процессам. Обратимые и необратимые процессы. Циклические процессы. Циклы Карно, Линде, Капицы, Клода. Коэффициент полезного действия тепловых машин. Второй закон термодинамики. Теорема и неравенство Клаузиуса. Энтропия, и ее свойства. Статистическая и термодинамическая интерпретации энтропии Возрастание энтропии при неравновесных процессах. Границы применимости второго закона термодинамики.

Тема 10. Реальные газы и жидкости
Силы молекулярного взаимодействия. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Переход из газообразного состояния в жидкое. Критические параметры. Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Испарение и кипение жидкостей. Насыщенный пар. Точка росы. Поверхностное натяжение жидкости. Капиллярные явления. Представления о структуре жидкостей, ближнем порядке, радиальной функции распределения.

Тема 11. Твердые тела
Ближний и дальний порядок в расположении атомов. Кристаллические решетки. Типы связей в кристаллах. Дефекты в кристаллах. Фазовые переходы между агрегатными состояниями вещества. Фазовые переходы I и II рода. Теплоемкость твердого тела. Закон Дюлонга и Пти. Закон Дебая.

ЧАСТЬ II. Электричество и магнетизм

Тема 12. Электрическое поле в вакууме
Электрический заряд и его свойства. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Силовые линии. Принцип суперпозиции. Поле диполя. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме. Применение теоремы Гаусса к расчету электрического поля бесконечной заряженной плоскости, заряженной сферы, шара, цилиндра. Работа сил электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальная энергия заряда в электростатическом поле. Энергия системы зарядов. Потенциал электростатического поля. Потенциал системы зарядов. Эквипотенциальные поверхности. Разность потенциалов. Связь напряженности и потенциала.

Тема 13. Вещества в электрическом поле
Типы диэлектриков. Диэлектрик в однородном электростатическом поле. Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Свободные и связанные заряды. Вектор электрической индукции (электрического смещения). Теорема Гаусса для вектора электростатической индукции. Условия на границе двух диэлектриков. Проводники в электрическом поле. Распределение зарядов на проводнике. Электрическое поле внутри и вне проводника. Электростатическая защита. Электрическая емкость. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Плотность энергии электростатического поля.

Тема 14. Постоянный электрический ток
Сила и плотность тока. Законы постоянного тока. Сторонние силы. Электродвижущая сила. Законы Ома для неоднородного участка цепи и замкнутого контура. Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля-Ленца. Разветвленные электрические цепи. Правила Кирхгофа. Классическая теория электропроводности металлов. Зонная теория твердых тел. Электрический ток в вакууме. Работа выхода электронов из металла. Термоэлектронная эмиссия.

Тема 15. Ток в средах
Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Контакт полупроводников с электронной и дырочной проводимостью (р-n переход). Вольтамперная характеристика р-n перехода. Устройство и принцип работы полупроводниковых приборов. Электрический ток в газах. Самостоятельный и несамостоятельный газовый разряд. Тлеющий, дуговой, искровой и коронный разряды. Вольтамперная характеристика газового разряда. Газоразрядные приборы. Электрический ток в жидкостях. Подвижность ионов. Электролиз. Законы Фарадея Электролитическая диссоциация. Химические источники тока. Применение электролиза.

Тема 16. Магнитное поле в вакууме
Опыты Фарадея и Ампера по взаимодействию токов. Магнитное поле. Силовые линии магнитного поля. Сила Лоренца и сила Ампера. Вектора магнитной индукции и напряженности. Принцип суперпозиции магнитных полей. Закон Био-Савара-Лапласа. Магнитная постоянная. Теорема Гаусса для магнитного поля в вакууме. Магнитное поле прямого тока и на оси кругового проводника с током. Взаимодействие параллельных токов. Циркуляция вектора магнитной индукции. Магнитное поле соленоида и тороида. Взаимодействие тока с магнитным полем. Контур с током в однородном магнитном поле. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях. Эффект Холла.

Тема 17. Магнитные свойства вещества
Молекулярные токи. Вектор намагниченности. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость. Диа-, пара- и ферромагнетики. Природа ферромагнетизма.

Тема 18. Электромагнитная индукция
Явление электромагнитной индукции. ЭДС индукции. Закон Фарадея. Правило Ленца. Индуктивность. Самоиндукция. Энергия и плотность энергии магнитного поля. Взаимоиндукция. Трансформатор.

Тема 19. Переменный электрический ток
Колебательный контур. Свободные колебания. Собственная частота. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Явление электрического резонанса. Переходные процессы в цепях с емкостью и индуктивностью. Закон Ома для цепей переменного тока с омическим сопротивлением, емкостью и индуктивностью. Реактивное сопротивление. Мощность переменного тока.

Тема 20. Связь электрического и магнитного полей
Обобщения теории Максвелла. Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной форме. Электромагнитные волны. Волновое уравнение. Скорость распространения электромагнитных волн. Энергия и импульс электромагнитного поля. Шкала электромагнитных волн.

ЧАСТЬ III. Оптика. Квантовая оптика. Основы атомной и ядерной физики

Тема 21. Основы фотометрии и геометрической оптики
Энергетические и фотометрические единицы и величины. Световой поток, сила света, освещенность, светимость, яркость. Функция спектральной чувствительности. Принцип Ферма. Законы геометрической оптики. Полное внутреннее отражение. Прохождение света через призму. Зеркала. Линзы. Формулы зеркала и линзы.

Тема 22. Волновая природа света
Электромагнитная природа света. Оптический и видимый диапазоны электромагнитных волн. Волновое уравнение. Характеристики световой волны. Скорость света. Гармоническая волна. Плоские и сферические волны. Волновой фронт. Монохроматичность и когерентность световых волн. Время и длина когерентности. Принцип суперпозиции волн.

Тема 23. Интерференция света
Интерференция монохроматических волн. Оптическая разность хода. Условия интерференционных максимумов и минимумов. Методы наблюдения интерференции. Расчет интерференционной картины от двух источников. Интерференция в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины. Кольца Ньютона. Просветление оптики.

Тема 24. Дифракция света
Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Спираль Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске. Зонная пластинка. Дифракция Фраунгофера. Дифракция света на щели. Дифракционная решетка. Разрешающая способность.

Тема 25. Поляризация света
Естественный и поляризованный свет Линейная, круговая, эллиптическая поляризации. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Формулы Френеля. Двойное лучепреломление в анизотропных кристаллах. Дихроизм. Поляризационные приборы. Интерференция поляризованного света. Прохождение света через кристаллическую пластинку. Вращение плоскости поляризации. Искусственная анизотропия. Фотоупругость.

Тема 26. Взаимодействие света с веществом
Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии. Поглощение и рассеяние света. Законы Бугера, Релея. Эффект Вавилова-Черенкова.

Тема 27. Квантовая природа света
Тепловое излучение. Лучеиспускательная и лучепоглащательная способность. Абсолютно черное тело. Функция Кирхгофа. Законы Стефана-Больцмана, Вина. Формулы Релея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Гипотеза Планка. Квантовая природа излучения. Формула Планка. Фотоэффект. Виды фотоэффекта. Законы внешнего фотоэффекта. Уравнение Эйнштейна для фотоэффекта. Фотон. Масса, импульс фотона. Давление света. Тормозное рентгеновское излучение. Дифракция рентгеновских лучей. Формула Вульфа-Бреггов. Эффект Комптона.

Тема 28. Боровская теория атома
Модель атома Томсона. Опыты Резерфорда. Ядерная модель атома. Закономерности в спектре атома водорода. Формула Бальмера. Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Опыт Франка и Герца. Атомы водорода и щелочных металлов. Спин электрона. Магнитный момент атома. Принцип Паули. Периодическая система элементов Д.И. Менделеева. Взаимодействия атомов.

Тема 29. Волновые свойства частиц
Гипотеза де Бройля. Опыт Девиссона и Джермера. Принцип неопределенности. Уравнение Шредингера. Корпускулярно-волновой дуализм: фотоны и микрочастицы. Волновая функция, и ее статистическое толкование. Квантование энергии и момента импульса. Гармонический осциллятор.

Тема 30. Элементы ядерной физики
Состав ядра атома. Взаимодействие нуклонов в ядре. Ядерные силы и модели атомного ядра. Естественная и искусственная радиоактивность. Ядерные реакции, деление ядер. Цепные реакции. Использование ядерной энергии. Элементарные частицы. Основные виды частиц, методы их регистрации. Систематика элементарных частиц. Типы взаимодействия. Кварки.

    Список рекомендуемой литературы приведен
в соответствующем Стандарте дисциплины.

Благодарим за поддержку агентство СТАР ТРАВЕЛ, работающее в сфере молодежного туризма и предлагающее обучение, стажировку и работу за рубежом. Например, используя информацию о вакансиях Work and Travel, можно легально работать в США в сфере услуг во время летних каникул. На сайте приведены подробности международных программ и особенности оформления документов для участия в них.

Главная -> Образование -> Учебные материалы -> Лекции

Яндекс цитирования