4. Содержание дисциплины

№

раздела

темы

Наименование разделов,

тем дисциплины

Объем в часах по видам

Всего

Л

ПЗ

С

ЛР

СРС

1

Физические основы механики

72

14

4

—

4

40

2

Колебания и волны

30

6

2

—

2

20

3

Молекулярная физика и термодинамика

42

10

2

—

2

28

4

Электричество и магнетизм

167

29

14

—

14

110

5

Оптика

54

6

6

—

6

36

6

Квантовая физика

48

8

4

—

4

32

7

Атомная и ядерная физика

18

4

1

—

1

12

Итого

425

77

35

—

35

278

Название раздела

№ лекции

Содержание раздела

Раздел 1. Физические основы механики

4.2.1

Введение

Предмет физики. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория, роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Роль физики в формировании бакалавра техники и технологии.

Тема 1. КИНЕМАТИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

Механическое движение как простейшая форма движения материи. Основные понятия и определения механики. Вектор применения материальной точки, траектория и путь. Скорость и ускорение. Ускорение при криволинейном движении.

4.2.2

Тема 2. ДИНАМИКА МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона. Сила и масса. Единицы измерения, размерности и названия физических величин. Третий закон Ньютона. Сила тяжести и вес тела. Импульс материальной точки и система материальных точек. Центр масс. Закон сохранения импульса системы материальных точек.

4.2.3

Тема 3. РАБОТА СИЛЫ. ЭНЕРГИЯ. ЗАКОН СОХРАНЕНИЯ ПОЛНОЙ МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Работа силы. Мощность силы и механического устройства. Кинетическая энергия и ее связь с работой внешних и внутренних сил. Потенциальная энергия и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Закон сохранения полной механической энергии.

4.2.4

4.2.5

Тема 4. ВРАЩАТЕЛЬНОЕ ДВИЖЕНИЕ ТВЕРДОГО ТЕЛА

Характеристики вращательного движения тела. Связь между векторами угловой и линейной скорости. Плоское движение тела. Движение центра масс абсолютно твердого тела. Динамика вращательного движения тела. Моменты силы и импульса относительно оси вращения.

Момент инерции тела. Уравнение динамики вращательного движения тела. Закон сохранения момента импульса. Работа внешних сил и кинетической энергии тела при его вращении.

Раздел 2. Механические колебания и волны

4.2.6

Тема 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ

Свободные гармонические колебания. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники. Оборотный маятник.

4.2.7

Сложные колебания одного направления и одинаковой частоты. Биения. Сложение взаимно перпендикулярных направлений. Поляризованные колебания.

4.2.8

Свободные затухающие колебания. Апериодический процесс. Вынужденные колебания. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний.

4.2.9

Тема 6.МЕХАНИЧЕСКИЕ ВОЛНЫ

Механические (упругие) волны и их характеристики. Механизм образования механических волн в упругой среде. Уравнение бегущей волны. Длина волны и волновое число. Монохроматические волны. Фазовая скорость. Волновое уравнение. Интерференция волн. Стоячие волны.

Раздел 3. Молекулярная физика

и термодинамика

4.2.10

Тема 7. МОЛЕКУЛЯРНО - КИНЕТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ ИДЕАЛЬНЫХ ГАЗОВ

Статистический и термодинамический методы исследования. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы. Основные законы идеального газа. Уравнение Менделеева – Клапейрона. Основное уравнение молекулярно- кинетической теории идеальных газов.

4.2.11

Закон Максвелла распределения молекулы идеального газа по скоростям и энергии теплового движения. Закон равнораспределения энергии молекул по степеням их свободы. Внутренняя энергия термодинамической системы. Теплота и работа. Первый закон термодинамики.

4.2.12

Тема 8. ОСНОВЫ ТЕРМОДИНАМИКИ

Теплоемкость вещества. Уравнение Майера. Изобарный процесс. Изохорный процесс. Изотермический процесс. Адиабатический процесс. Круговые процессы (циклы). Обратимые и необратимые процессы.

4.2.13

Второй закон термодинамики. Цикл Карно. Энтропия и свободная энергия. Статистические истолкование второго закона термодинамики. Критика теории тепловой системы Вселенной.

Раздел 4. Электростатика

4.2.14

Тема 9. ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Электрические заряды. Закон Кулона. Электростатическое поле. Вектор напряженности поля. Теория Острогродского – Гаусса для электростатического поля в вакууме. Расчет полей, создаваемых заряженными телами: плоскость, две параллельные плоскости, сфера, шар, цилиндрическая поверхность.

4.2.15

Работа сил электростатического поля. Потенциал. Связь между напряженностью электростатического поля и его потенциалом. Вычисления потенциалов различных электростатических полей.

4.2.16

Свободные и связанные заряды. Электрический диполь. Типы диэлектриков. Полярные и неполярные молекулы. Поляризованность. Электрическое поле в диэлектрике. Теория Острогродского – Гаусса для электрического поля. Электрическое поле. Сегнетоэлектрики.

4.2.17

Проводники в электрическом поле. Электроемкость уединенного проводника. Взаимная электроемкость. Конденсаторы. Соединения конденсаторов. Энергия электростатического поля.

Раздел 5. Электромагнетизм

4.2.18

Тема 10. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ В ВАКУУМЕ

Магнитное поле. Вектора магнитной индукции. Закон Ампера. Закон Био – Савара – Лапласа. Магнитное поле прямолинейного проводника с током. Взаимодействие прямолинейных проводников с током.

4.2.19

Магнитное поле кругового тока. Магнитный момент. Закон полного тока. Магнитное поле соленоида.

4.2.20

Рамка с током в магнитном поле. Магнитный поток. Работа по перемещению проводника с током и контура с током в магнитном поле. Сила Лоренца.

4.2.21

Движение заряженных частиц в однородном магнитом поле. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея. Электромагнитная индукция в движущемся проводнике. ЭДС индукции в проводящей рамке, вращающаяся в магнитом поле. Токи Фуко. Скин – эффект.

4.2.22

Индуктивность проводящего контура. Самоиндукция. Ток при замыкании и размыкании цепи с постоянными L и R. Энергия магнитного поля.

4.2.23

Тема 11. ПОЛЕ В ВЕЩЕСТВЕ

Магнитные моменты электронов и атомов. Диа- и парамагнетики. Намагниченность. Магнитное поле в веществе. Ферромагнетики. Природа ферромагнетизма.

Раздел 6. Электромагнитные колебания и волны

4.2.24

Тема 12. ОСНОВЫ ТЕОРИИ МАКСВЕЛЛА

Основы теории Максвелла электромагнитного поля. Первое уравнение Максвелла. Второе уравнение Максвелла.

Тема 13. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ КОЛЕБАНИЯ

Электромагнитные колебания. Колебательный контур.

4.2.25

Вынужденные электромагнитные колебания. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс токов. Резонанс напряжений. Превращения энергии в колебательном контуре.

4.2.26

Тема 14. ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ВОЛНЫ

Уравнение электромагнитной волны. Опыты Герца. Шкала электромагнитных волн. Свойства электромагнитной волы. Энергия электромагнитных волн. Вектор – Умова Пойнтинга. Измерение диполя.

Раздел 7. Волновая и квантовая оптика

4.2.27

Тема 14. ВОЛНОВАЯ ОПТИКА

Основные законы оптики. Принцип Ферма. Уравнение световой волны. Интерференция света. Расчет интерференциальной картины от двух источников.

4.2.28

Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Дифракция Френеля на круглом отверстии. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Дифракция рентгеновских лучей.

4.2.29

Естественный и поляризованный свет. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Закон Брюстера. Двойной луч преломления. Вращение и плоскость поляризации.

4.2.30

Тема 16. КВАНТОВАЯ ОПТИКА

Тепловое излучение и его основные характеристики. Законы теплового излучения: Квантовая гипотеза и формула Планка. Оптическая пирометрия.

4.2.31

Внешний фотоэффект и его законы. Уравнение Эйнштейна. Эффект Комптона. Давление света. Масса и импульс фотона. Корпускулярно – волновой … электромагнитного излучения.

4.2.32

Гипотеза де–Бройля. Волновые свойства вещества. Дифракция электронов. Соотношение неопределенностей Гейзенберга. Уравнение Шредингера. Свойства волновой функции. Квантование энергии и импульса.

Раздел 8. Атомная и ядерная физика

4.2.33

Микрочастица в потенциальной яме. Квантовые числа. Квантование энергии частицы. Принцип Паули. Квантово механическая модель атома водорода.

4.2.34

Основное состояние электрона в атоме водорода. Спин электрона и спиновое квантовое число. Распределение электронов в атоме по энергетическим уровням. Таблица Д.И. Менделеева. Квантовомеханическая модель молекулы.

4.2.35

Состав и характеристика атомного ядра. Масса и энергия связи. Ядра. Радиоактивность. Закон радиоактивного распада.

4.2.36

Фундаментальные взаимодействия. Природа ядерных сил. Ядерные реакции. Деление ядер. Термоядерные реакции синтеза.