МИНОБРНАУКИ РОССИИ
СТАРООСКОЛЬСКИЙ ФИЛИАЛ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО БЮДЖЕТНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«Российский государственный геологоразведочный университет имени
Серго Орджоникидзе»
(СОФ МГРИ-РГГРУ)
 |
А.А. Босенко
ФИЗИКА
Контрольные работы № 1,2
Физические основы механики
Электричество и магнетизм
Учебное пособие
для студентов горно-геологический направлений
Старый Оскол
СОФ МГРИ - РГГРУ
2017 г
УДК 53
ББК 22.3
Рецензент: А.Х. Иванова, доцент, кандидат физико-математических наук (Старооскольский технологический институт)
Босенко А.А.
Физика. Контрольные работы №1. Физические основы механики. Электричество и магнетизм./А.А. Босенко – Старый Оскол: СОФ МГРИ - РГГРУ, 2017, –130 с.
В пособие включены программа учебного курса и все необходимые материалы для самостоятельной работы студентов при изучении курса физики по разделам “Физические основы механики.” “ Электричество и магнетизм.”
Для студентов технических направлений высших учебных заведений
УДК 53
ББК 22.3
© А.А. Босенко 2017 г.
ВВЕДЕНИЕ
Курс общей физики студенты заочного отделения изучают на первом и втором курсах. Занятия по расписанию (аудиторные) проводятся в форме лекций, практических, лабораторных занятий и консультаций.
Контроль знаний осуществляется при защите контрольных работ и отчетов о проделанных лабораторных работах, при сдаче зачетов и экзаменов. Содержание курса изложено в рабочей программе. Рабочая программа курса составлена на основе требований Государственного стандарта и типовой программы по физике, утвержденной Главным учебно-методическим управлением министерства образования.
Пособие содержит основной справочный материал необходимый при выполнении контрольных работ и примеры решения задач по основным темам первых двух разделов курса физики и задачи контрольных работ.
ПРОГРАММА УЧЕБНОГО КУРСА
1. Введение. Физика как наука. Методы физического исследования: опыт, гипотеза, эксперимент, теория. Математика и физика. Важнейшие этапы истории физики. Роль физики в развитии техники и влияние техники на развитие физики. Физические модели. Общая структура и задачи курса физики. Роль измерения в физике. Единицы измерения и системы единиц. Основные единицы СИ. Предмет механики. Основные физические модели: частица (материальная точка), система частиц, абсолютно твердое тело, сплошная среда.
1.1. Кинематика материальной точки. Физические модели. Пространство и время. Прямолинейное движение точки. Скорость и ускорение. Прямая и обратная задачи кинематики. Движение точки по окружности.
1.2. Динамика материальной точки. Основные понятия динамики: масса, импульс, сила. Законы Ньютона и следствия из них. Понятие состояния в классической механике. Виды сил: сила тяготения, сила трения, сила тяжести.
1.4. Законы сохранения. О законах сохранения. Закон сохранения импульса как фундаментальный закон природы. Движение тела переменной массы. Реактивное движение. Уравнение Мещерского, уравнение Циолковского. Центр масс (центр инерции). Механический процесс. Работа. Мощность. Энергия. Кинетическая энергия. Внутренняя энергия. Консервативные и неконсервативные силы. Потенциальная энергия. Гравитационное поле. Закон сохранения энергии в механике. Законы сохранения и симметрия пространства и времени.
1.5. Динамика абсолютно твердого тела. Момент импульса. Момент сил. Уравнение моментов. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Момент инерции тела относительно оси. Теорема Штейнера. Уравнения движения и равновесия твердого тела. Энергия движущегося тела. Неинерциальные системы отсчёта.
1.6. Упругие свойства твёрдых тел. Деформация упругая, пластическая, остаточная. Закон Гука. Модуль Юнга. Коэффициент Пуассона. Деформации сдвига и кручения. Модуль сдвига. Упругая энергия. Диаграмма растяжения. Пластичность.
Гидродинамика. Общие свойства жидкостей и газов. Уравнения равновесия идеальной жидкости. Закон Паскаля. Сила Архимеда. Уравнение Бернулли. Поверхностные явления.
Гидродинамика вязкой жидкости. Коэффициент вязкости. Течение по трубе, формула Пуазейля. Формула Стокса. Турбулентность. Число Рейнольдса.
2.1. Электростатика. Предмет классической электродинамики. Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона. Напряженность электрического поля. Принцип суперпозиции. Электрический диполь.
Электростатическая теорема Гаусса и ее применение к расчету электрических полей.
Работа электростатического поля. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля. Потенциал. Связь потенциала с напряженностью электростатического поля.
Проводник в электростатическом поле. Поверхностная плотность заряда. Распределение заряда на поверхности проводника. Электростатическая емкость. Емкость конденсаторов.
Энергия системы точечных зарядов. Энергия заряженного проводника, заряженного конденсатора. Плотность энергии электростатического поля.
2.2. Постоянный электрический ток. Постоянный электрический ток. Основные характеристики тока: сила тока, плотность тока. Проводники.
Законы Ома и Джоуля - Ленца в дифференциальной форме. Сторонние силы. Э.Д.С. гальванического элемента. Контактная разность потенциалов. Термо-эдс. Закон Ома для неоднородного участка цепи и замкнутой цепи. Правила Кирхгофа.
Ток в вакууме. Термоэлектронная эмиссия. Ток в газах и жидкостях.
2.3. Магнитное поле. Электромагнитная индукция. Открытие Эрстеда. Сила Ампера. Вектор магнитной индукции. Принцип суперпозиции. Закон Био-Савара-Лапласа.
Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. Эффект Холла (гальваномагнитный эффект). Принцип действия цилиндрических ускорителей.
Циркуляция вектора индукции магнитного поля. Закон полного тока. Магнитное поле тороида. Магнитный поток. Теорема Гаусса для магнитного поля.
Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея, правило Ленца. Явление самоиндукции. Индуктивность длинного соленоида. Взаимная индукция.
Магнитная энергия тока. Плотность магнитной энергии.
2.4. Статическое поле в веществе. Диэлектрик в однородном электростатическом поле. Поляризационные заряды. Поляризованность. Вектор поляризации. Электрическое смещение. Основные уравнения электростатики диэлектриков. Плотность энергии электростатического поля в диэлектрике.
Пьезоэлектрики. Сегнетоэлектрики.
Длинный соленоид с магнетиком. Молекулярные токи. Вектор намагниченности. Основные уравнения магнитостатики в веществе. Технические приложения законов магнитостатики. Диамагнетики, парамагнетики, ферромагнетики.
ЛИТЕРАТУРА
1.Калашников Н.П., Смондырев М.А. Основы физики, т.1,М., Дрофа,2003г.
2. Савельев И.В. Курс общей физики, т.1, М., Наука, 1977г.
3. Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики, М., Высшая школа, 2004 г.
4. Трофимова Т.И. Курс физики, М., Наука, 2006 г.
5. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М., Наука, 2005г.
6. Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. М., Высшая школа, 2006 г.
Контрольные работы.
Контрольные работы позволяют закрепить теоретический материал. В процессе изучения курса физики студент должен выполнить две контрольные работы. Решение задач контрольных работ 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 сдаются для проверки не позднее, чем за 10 дней до начала сессии.
Перед выполнением контрольной работы необходимо внимательно ознакомится 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 хорошо понять ее содержание и поставленные вопросы.
Решенные задачи следует оформить так, как указано ниже.
Номер варианта соответствует двум последним цифрам номера зачётной книжки.
Контрольные работы, оформленные без соблюдения указанных правил, а также работы, выполненные не по своему варианту, не будут зачтены.
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.
Первая и вторая контрольные работы содержат по пять задач
Требования к оформлению контрольных работ:
1) Контрольная работа оформляется в отдельной тетради. Титульный лист оформляется следующим образом:
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
Старооскольский филиал
федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
"Российский государственный геологоразведочный университет имени Серго Орджоникидзе"
(СОФ МГРИ-РГГРУ)
Контрольная работа по физике N....
“..........................................”
(н а з в а н и е к. р.)
студент_______ группы__________
.....................................................
(Ф. И. О.)
вариант N...... (.................................)
н о м е р а з а д а ч
"Зачтено"
_________ дата _________ роспись преподавателя
2) Каждая задача оформляется с начала нового листа. В начале полностью (без сокращений) записывается текст задачи так, как он приведен в методичке.
3) Все, содержащиеся в задаче данные, которые могут быть представлены в виде математических соотношений, должны быть записаны в колонке под заголовком " Дано " (краткое условие).
4) Величины, выраженные через внесистемные единицы, должны быть переведены в единицы системы СИ. Численное значение всех величин должно быть представлено в нормализованном виде: (1-9,99).10n
5) Решению задачи должно предшествовать изображение физических явлений и процессов, происходящих в данной задаче. На рисунке, чертеже или блок-схеме должны быть указаны характерные параметры данной задачи, известные и искомые физические величины.
6) Задачу рекомендуется решить сначала в общем виде, т.е. только в буквенных обозначениях, поясняя при написании формул буквенные обозначения. Решение задачи должно содержать краткие пояснения основных этапов. Значение фундаментальных физических констант, которые используются в данной задаче, должно быть приведено с указанием их численного значения и размерности в системе СИ.
7) Далее необходимо провести проверку размерности полученного выражения. Для этого в конечную формулу для искомой величины необходимо подставить вместо буквенных параметров их размерности в системе СИ. Затем преобразовать эти размерности, используя связи и соотношения между самими величинами в виде физических законов и определяющих формул. Полученная в результате проверки размерность искомой величины должна совпадать с ее размерностью в системе СИ.
8) После проверки размерности в полученную формулу для искомой величины подставить численные значения каждого из параметров задачи и записать ответ.
9) Полученное значение искомой величины должно быть проанализировано с точки зрения вероятности попадания данной величины в интервал ее возможных значений.
Данный перечень требований с необходимостью должен быть применен к каждой из задач!
10) В конце контрольной работы, после решения всех указанных в маршруте номеров задач, необходимо привести список использованной литературы.