- •График выполнения лабораторных работ для студентов специальности 5в0718 – Электроэнергетика
- •График учебного процесса для студентов
- •2011– 2012 Учебный год
- •Примечание: * – выдача заданий
- •I Физические основы механики
- •II Статистическая физика и термодинамика
- •III Электростатика. Постоянный ток
- •IV Магнетизм
Министерство образования и науки Республики Казахстан
Некоммерческое АО «Алматинский университет энергетики и связи»
Теплоэнергетический факультет
Кафедра физики
Программа курса (Syllabus)
Физика 1
Специальность 5В071800 – Электроэнергетика
Курс – 1
Семестр – 2
Всего – 4 кредита
Общее количество часов – 180
Лекции – 2 кредита
Практические занятия – 1,5 кредита
Лабораторные занятия – 0,5 кредита
СРО – 112 часов
в т.ч. СРОП – 30 часов
4 РГР – 2 семестр
Экзамен – 2 семестр
Алматы 2011
Программа курса составлена: Тонконогой Л.А., кандидатом физико-математических наук, доцентом, Завадской Л.В. кандидатом педагогических наук, доцентом кафедры физики, на основании рабочих учебных планов специальности 5В071800 – Электроэнергетика.
Рассмотрена на заседании кафедры физики
«18» июня 2011 г. Протокол № 9
Заведующий кафедрой ______________ проф. Карсыбаев М.Ш.
Дисциплина: ФИЗИКА 1
Описание курса
Дисциплина «Физика 1» является базовым курсом при подготовке бакалавров по специальности 5В071800 – Электроэнергетика, создавая основу профессиональной деятельности бакалавров в области электроэнергетики, формируя их научное мировоззрение и компетенцию. В курсе «Физика 1» изучаются основные разделы классической физики: механика, статистическая физика и термодинамика, электромагнетизм.
Целью курса является формирование у студентов умений и навыков использования фундаментальных законов, теорий классической и современной физики, а также методов физического исследования для решения теоретических и экспериментально-практических учебных задач из различных областей физики; формирование у студентов навыков самостоятельной познавательной деятельности; выработка приемов и навыков проведения экспериментальных научных исследований физических явлений, помогающих в дальнейшем решать конкретные задачи в профессиональной деятельности.
Пререквизиты и постреквизиты курса
Пререквизиты дисциплины – изучению дисциплины предшествует освоение высшей математики, информатики.
Постреквизиты дисциплины – знания по дисциплине «Физика 1» необходимы для изучения следующих дисциплин: теоретические основы электротехники, механика, электроэнергетика, электротехническое материаловедение, информационно-измерительная техника, физика 2.
Сведения о преподавателях:
Тонконогая Людмила Айзиковна, доцент, кандидат физико-математических наук, стаж научно-педагогической работы - 45 лет.
Завадская Лариса Васильевна, доцент, кандидат педагогических наук, стаж научно-педагогической работы – 42 года.
Ахметкалиев Рыскали Бахтыгереевич, доцент, кандидат химических наук, стаж научно-педагогической работы – 35 лет.
График занятий:
Для ЭЭФ схема занятий в течение первой половины семестра следующая: еженедельно 1 лекция – 2 контактных часа (по 100 минут каждая), еженедельно 1 практическое занятие – по 2 часа (100 минут), через неделю 1 лабораторное занятие (по 100 минут каждое занятие), еженедельно самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРОП) – 2 часа (консультации и сдача РГР), еженедельно самостоятельная работа – 4 часа, включающая подготовку к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, выполнение заданий РГР и СРО. Схема занятий во вторую половину семестра (после пересмены) следующая: еженедельно 1 лекция – 2 контактных часа (по 100 минут каждая), через неделю 1 практическое занятие – 2 часа (по 100 минут), через неделю 1 лабораторное занятие - 2 часа (100 минут каждое занятие), еженедельно самостоятельная работа под руководством преподавателя (СРОП) – 2 часа (консультации и сдача РГР), еженедельно самостоятельная работа – 5 часов, включающая подготовку к лекциям, практическим и лабораторным занятиям, выполнение заданий РГР и СРО.
Лекции:
Лек/ нед. |
Тема |
Источники |
1/ 1 |
I Физические основы механики (10 часов, 4 часа*) 1 Кинематика и динамика материальной точки и твердого тела Введение. Механическое движение как простейшая форма движения материи. Пространство и время. Система отсчета. Физические модели: материальная точка, абсолютно твердое тело, сплошная среда. Кинематика материальной точки (линейные и угловые характеристики движения). |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
2/2 |
2 Динамика твердого тела. Энергия и работа Момент импульса. Момент силы. Момент инерции твердого тела. Теорема Штейнера. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси. Аналогия между описанием вращательного и поступательного движений. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Работа силы и ее выражение через криволинейный интеграл. Мощность. Кинетическая энергия механической системы и ее связь с работой внешних и внутренних сил, приложенных к системе. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
3/3 |
3 Потенциальная энергия. Законы сохранения Потенциальная энергия материальной точки во внешнем силовом поле и ее связь с силой, действующей на материальную точку. Консервативные и неконсервативные силы. Движение в центральном поле сил.Законы сохранения как следствие симметрии пространства и времени. Закон сохранения импульса. Закон сохранения момента импульса. Закон сохранения энергии в механике. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
4/4 |
4 Принцип относительности в механике Механический принцип относительности. Преобразования Галилея. Постулаты Эйнштейна. Преобразования Лоренца. Инварианты преобразований. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
5/5 |
5 Элементы релятивистской динамики Релятивистское преобразование импульса и энергии. Описание движения в неинерциальных системах отсчета. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
6/6 |
II Статистическая физика и термодинамика (8 часов, 4 часа*) 6 Статистические распределения. Реальные газы. Статистический и термодинамический методы исследования. Вероятность и флуктуации. Распределение Максвелла. Скорости теплового движения частиц. Распределение Больцмана для частиц во внешнем потенциальном поле. Число степеней свободы. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя энергия идеального газа. Реальные газы: уравнение Ван-дер – Ваальса, внутренняя энергия. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
7/7 8/8 |
7, 8 Основы термодинамики Теплота и работа как изменение энергии. Первый закон термодинамики. Обратимые и необратимые тепловые процессы. Цикл Карно и его КПД. Теорема Карно. Приведенная теплота. Энтропия. Второе начало термодинамики и его физический смысл. Статистическое толкование второго начала термодинамики. Связь энтропии с вероятностью состояния. Энтропия открытой нелинейной системы. Самоорганизующиеся системы. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
9/9 |
9 Явления переноса в неравновесных термодинамических системах Общая характеристика явлений переноса. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега. Время релаксации. Явления переноса в неравновесных термодинамических системах. Молекулярно-кинетическая теория явлений переноса: теплопроводности, вязкого трения, диффузии. Коэффициенты переноса. |
Л. 1, 2, 3, 4, 7, 14 |
10, 10/ 11, 11
|
III Электростатика. Постоянный ток (8 часов, 2 часа*) 10,11 Электростатическое поле в вакууме Электрический заряд. Электрическое поле, его характеристики. Принцип суперпозиции. Связь напряженности с потенциалом поля. Работа по перемещению заряда в электрическом поле. Циркуляция электростатического поля. Основная задача электростатики. Поток вектора. Теорема Гаусса. Применение теоремы Гаусса к расчету напряженностей электрических полей. |
Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14 |
12/ 12 |
12 Электростатическое поле в веществе Диэлектрики в электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Типы диэлектриков. Диэлектрическая восприимчивость вещества и ее зависимость от температуры. Электрическое смещение. Основные теоремы электростатики как отражение свойств электростатического поля. Условие на границе раздела двух диэлектриков. |
Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14 |
13/ 13 |
13 Энергия электрического поля. Постоянный электрический ток Энергия взаимодействия электрических зарядов. Энергия заряженного конденсатора и системы проводников. Энергия электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля. Общие характеристики и условия существования электрического тока. Стационарное электрическое поле. Уравнение непрерывности, стационарности электрического поля. Классическая электронная теория электропроводности металлов. Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме. |
|
14/ 14 |
IV Магнетизм (4 часа, 2 часа*) 14 Магнитное поле в вакууме Магнитное поле. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа. Расчеты магнитных полей простейших систем. Эффект Холла. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле. |
Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14 |
15/ 15 |
15 Магнитное поле в веществе Магнетики. Виды магнетиков. Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики. Магнитный гистерезис. Закон полного тока для магнитного поля в веществе. Основные теоремы магнитостатики как отражение свойств магнитного поля. |
Л. 1, 2, 3, 4, 5, 8, 14 |
Примечание: * – для заочного обучения
Практические занятия (22 часа, 10 часов*):
прак. зан./ нед |
Тема |
Источники |
1/1 |
Кинематическое описание движения * Кинематические характеристики движения материальной точки. * Основная задача кинематики. *Поступательное и вращательное движения твердого тела. 10 №№ 1.10, 1.25, 1.28, 1.53, 1.55 |
Л. 1, стр. 11-33; Л. 3, стр. 8-19, 47-50; Л. 7, стр. 9-25
|
2/2 |
Основная задача динамики. Импульс, момент импульса. * Законы динамики поступательного и вращательного движения. * Импульс, момент силы, момент импульса. * Момент инерции. Вычисление моментов инерции. Теорема Штейнера. 10 №№ 2.6, 2.12, 3.8, 3.22, 3.28 |
Л. 1, стр. 34-43, 84-88, 94-108; Л. 3, стр. 19-30, 50-59; Л. 7, стр. 32-41, 119-123, 132-136 |
3/3 |
Механическая энергия и работа. Законы сохранения в механике * Работа силы. Мощность. * Кинетическая энергия поступательного и вращательного движения. * Потенциальная энергия и ее связь с силой. * Закон сохранения импульса и его применение к решению задач о столкновении тел. * Закон сохранения момента импульса. * Полная механическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. * Границы применимости законов сохранения. * Абсолютно упругий и неупругий удары. 10 №№ 2.59, 2.35, 2.79, 2.91, 3.30(3), 3.51 |
Л. 1, стр. 56-84, 88-92, 108-112; Л. 3, стр. 33-44, 59-67; Л. 7, стр. 57-65, 71-104 |
4/4 |
Статистические распределения * Физический смысл функции распределения для системы частиц. * Распределения Максвелла и Больцмана. * Средняя кинетическая энергия частиц. * Распределение энергии по степеням свободы молекул. Внутренняя энергия идеального газа с точки зрения МКТ. 10 №№ 8.39, 9.19, 9.28, 10.3, 10.20 |
Л. 1, стр. 222-226, 250-266; Л. 3, стр. 126-132, 133-136, 144-146 |
5/5 |
Первое и второе начала термодинамики. Энтропия. * Теплота и работа как мера изменения энергии. Теплоемкость. * Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. * Энтропия. Вычисление энтропии. * Цикл Карно. КПД теплового двигателя. * Второе начало термодинамики. 10 №№ 11.3, 11.31, 11.57, 11.72, 11.74 |
Л. 1, стр. 227-249, 289-307; Л. 3, стр. 113-122, 146-164 |
6/6 |
Контрольная работа № 1 |
|
7/7 |
Электростатическое поле в вакууме * Принцип суперпозиции. * Напряженность и потенциал электростатического поля, связь между ними. * Работа перемещения электрического заряда в поле. Движение заряженных частиц в электрическом поле. 10 №№ 13.15, 15.7, 15.39, 15.43, 15.57 |
Л. 1, стр. 11-24, 25-28; Л. 3, стр. 182-193; Л. 8, стр. 9-14, 31-34 |
8/8 |
Электростатическое поле в веществе * Теорема Гаусса и её применение для расчета электростатических полей в вакууме и диэлектриках. * Диэлектрики. Поляризация диэлектриков. * Электрическое смещение. * Условия на границе двух диэлектрических сред. 10 №№ 14.15, 14.27, 14.50, 16.22, 16.33 |
Л. 1, стр. 53-80; Л. 3, стр. 193-215; Л. 8, стр. 72-92 |
9/10 |
Энергия электростатического поля. Электрический ток. Законы постоянного тока. * Энергия и плотность энергии электрического поля. * Характеристики и условия существования постоянного электрического тока. * Обобщенный закон Ома. Понятия ЭДС, разности потенциалов, напряжения. * Законы Ома и Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. 10 №№ 18.8, 18.18, 19.17, 19.27, 19.32, 20.3 |
Л. 1, стр. 92-108, 227-233; Л. 3, стр. 227-236, 246-250; Л. 8, стр. 101-113, 126-136 |
10/12 |
Магнитное поле в вакууме * Магнитная индукция. Принцип суперпозиции. * Закон Био-Савара-Лапласа и его применение к расчету магнитных полей токов.* Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы. 10 №№ 21.17, 21.30, 22.16, 22.26, 23.11, 23.36 |
Л. 1, стр. 114-127; Л. 3, стр. 270-287, 296-299; Л. 8, стр. 154-160, 170-176 |
11/14 |
Теоремы магнитостатики. Магнитное поле в веществе * Магнитный поток. * Теорема Гаусса и теорема о циркуляции (закон полного тока) для магнитного поля в вакууме и веществе. * Граничные условия для векторов В и Н. * Вычисление магнитного поля в веществе. Магнитные цепи. 10 №№ 24.2, 24.6, 24.15, 21.21 |
Л. 1, стр. 133-143; Л. 3, стр. 287-291, 312-328; Л. 8, стр. 189-207 |
Контрольная работа № 2 проводится на СРСП на 14-й неделе.
Лабораторные занятия (14 часов, 14 часов*)
Лаб. зан./ нед. |
Тема |
Источники |
1/1-2 |
Введение в теорию ошибок. Статистическая обработка результатов измерений. |
Л. 21, 23
|
2/3-4 |
Измерительный практикум ММФ-1 |
Л. 21, 23 |
3/5-6 |
Механика вращательного движения твердого тела ММФ-5 Определение момента инерции маятника Максвелла. ММФ-6 Определение момента инерции твердого тела с помощью крутильных колебаний ММФ-7 определение скорости снаряда с помощью ММФ-8 Изучение на маятнике Обербека ММФ-9 Изучение гироскопического эффекта |
Л. 21, 23
|
4/7-8 |
Статистическая физика и термодинамика ММФ-10 Определение вязкости жидкости методом Стокса ММФ-11 Определение средней длины свободного пробега и эффективного диаметра молекул воздуха ММФ-12 Определение показателя адиабаты для воздуха ММФ-13 Определение отношения изобарной и изохорной теплоемкостей воздуха по скорости звука ММФ-15 Определение коэффициента вязкости воздуха капиллярным методом ММФ-17 Изучение фазовых переходов первого рода |
Л. 22, 23 |
5/9-10 |
Электростатика ЭМК-2 Исследование электрических полей методом моделирования ЭМК – 3 Определение емкости конденсаторов ЭМК – 4 Изучение электрических свойств сегнетоэлектриков |
Л. 19 |
6/11-12 |
Постоянный ток ЭМК – 6 Изучение обобщенного закона Ома ЭМК-7 Передача мощности в цепи постоянного тока ЭМК – 8 Определение работы выхода электронов из металла |
Л. 19 |
7/ 13-14 |
Магнитное поле ЭМК-10 Исследование магнитных полей методом моделирования ЭМК-11 Измерение горизонтальной составляющей магнитной индукции Земли ЭМК-12 Изучение магнитного поля соленоида с помощью эффекта Холла ЭМК-13 Определение магнитных характеристик ферромагнетиков и петли гистерезиса в переменных магнитных полях ЭМК-14 Изучение магнитных свойств железа ЭМК-15 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона |
Л. 20 |
8/15 (13-14 неделя*) |
Защита отчетов |
|
График выполнения лабораторных работ для студентов специальности 5в0718 – Электроэнергетика
2-семестр, 2011-2012 уч. год
Вариант
|
Учебная неделя
|
|||||||
1-2 |
3-4 |
5-6 |
7-8 |
9-10 |
11-12 |
13-14 |
15 |
|
1 |
Вводное занятие |
ММФ-1 |
ММФ-5 |
ММФ-13 |
ЭМК-7 к |
ЭМК-2 |
ЭМК-14 |
Защита отчетов |
2 |
|
ММФ-6 |
ММФ-17 |
ЭМК-2 |
ЭМК-7 к |
ЭМК-15 |
||
3 |
|
ММФ-7 |
ММФ-12 |
ЭМК-7 |
ЭМК-11 |
ЭМК-2 |
||
4 |
|
ММФ-8 |
ММФ-10 |
ЭМК-6 |
ЭМК-15 |
ЭМК-14 |
||
5 |
|
ММФ-9 |
ММФ-11 к |
ЭМК-14 |
ЭМК-2 |
ЭМК-6 |
||
6 |
|
ММФ-10 к |
ММФ-7 |
ЭМК-15 |
ЭМК-6 |
ЭМК-2 |
||
7 |
|
ММФ-12 |
ММФ-8 |
ЭМК-2 |
ЭМК-7 |
ЭМК-11 |
||
8 |
|
ММФ-17 |
ММФ-5 |
ЭМК-7 |
ЭМК-14 |
ЭМК-12 |
||
9 |
|
ММФ-13 |
ММФ-7 |
ЭМК-11 |
ЭМК-2 к |
ЭМК-6 |
Содержание СРО
СРО/ нед. |
Тема |
Источники |
2/2 |
Инерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Масса, импульс, сила. Силы в механике. Система материальных точек. Внешние и внутренние силы. Центр масс механической системы и закон его движения. Элементы механики сплошных сред: уравнение непрерывности, уравнение Бернулли, формула Пуазейля. |
Л. 1, стр. 29-39; Л. 3, стр. 19-26, 28-30, 44-46; Л. 7, стр. 29-39, 60-64 |
3/3 |
Соударение двух тел. Упругий и неупругий удары. |
Л. 1, стр. ; Л. 3, стр. 61-65; Л. 7, стр. 104-111 |
4/4 |
Основы молекулярно-кинетической теории. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории. Термодинамические параметры. Равновесные состояния и процессы, их изображения на термодинамических диаграммах. Уравнение состояния идеального газа. Изопроцессы. |
Л. 1, стр. 207-222; Л. 3, стр. 106-113 |
5/5 |
Применение первого начала термодинамики к изопроцессам идеального газа. Теплоёмкости идеального газа. Вычисление работы, совершаемой идеальным газом в различных термодинамических процессах. |
Л. 1, стр. 227-249; Л. 3, стр. 113-126 |
7/7 |
Взаимодействие электрических зарядов. Закон сохранения электрического заряда. Электрический диполь, поле диполя. |
Л. 1, стр. 11-16; Л. 3, стр. 182-184, 190-193; Л.8, стр. 34-36 |
7/7 |
Диполь в электрическом поле. |
Л. 1, стр. 28-34; Л. 3, стр. 203-204; Л.8, стр. 36-40 |
8/8 |
Сегнетоэлектрики. |
Л. 1, стр. 81-84; Л. 3, стр.215-217; |
8/8 |
Проводники в электростатическом поле. Электрическое поле в проводнике и вблизи его поверхности. Граничные условия на границе проводник – вакуум.
Распределение заряда на проводнике. Конденсаторы. Емкость конденсаторов различной геометрической формы. |
Л. 1, стр. 66-84; Л. 3, стр. 217-220; Л.8, стр. 48-56 Л. 1, стр. 84-92; Л. 3, стр. 220-227; Л.8, стр. 53-56, 60-63 |
9/9 |
Сторонние силы. ЭДС гальванического элемента. Обобщенный закон Ома для неоднородного участка цепи. Закон Ома для полной цепи. Электрические токи в газе и в плазме. |
Л. 1, стр. 102-108, 236-253; Л. 3, стр. 246-249, 256-263; Л.8, стр. 132-136 |
10/10 |
Магнитный момент контура с током. Действие магнитного поля на токи и заряженные частицы. Сила Ампера. Сила Лоренца. Вращающий момент. Движение заряженных частиц в магнитном и электрическом полях. |
Л. 1, стр. 123-127, 133-138, 208-212; Л. 3, стр. 272-280, 296-299; Л.8, стр. 154-155, 170-176 |
Задания самостоятельной работы:
Варианты заданий РГР приведены в Л. 26
Расписание СРСП:
Вывешено на доске объявлений кафедры и деканата.
Расписание контроля:
Защита РГР – соответственно на 5, 9, 13 и 15 неделях.
Коллоквиумы – 6 и 14 недели.
Контрольные работы – 6 и 14 недели.
График учебного процесса для студентов вывешен на досках объявления деканата и кафедры.
1-ый рубежный контроль – 7-ая неделя;
2-ой рубежный контроль – 15-ая неделя.