Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Челябинский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ЧелГУ»)

Физический факультет

Кафедра общей и прикладной физики

УТВЕРЖДАЮ

Проректор по учебной работе _ Н.А. Мамаев «»_2011 г.

Общий физический практикум Рабочая учебная программа дисциплины Направление подготовки: 010700.62 – Физика Согласовано Декан физического факультета С.В. Таскаев «_»_2011 г.

Челябинск Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки 010700.62 – Физика.

Утверждена на заседании кафедры общей и прикладной физики Протокол № 80 от 08.09.2011 г.

Зав. кафедрой общей и прикладной физики А.Е. Майер Направление: 010700.62 - Физика Составители: А.А.Бессонов, кандидат физ.-мат. наук, доцент;

В.Н.Гусельников, кандидат физ.-мат. наук, доцент;

К.А.Дергобузов, кандидат технических наук, доцент.

Общее количество часов В том числе:

лекции нет практические занятия нет лабораторные работы самостоятельная работа Отчетность:

зачет 1,2,3,4, 5, 6 семестр Контрольные мероприятия (количество):

коллоквиумы Цель и задачи дисциплины Цель дисциплины состоит в формировании у студентов физических специальностей естественнонаучного мировоззрения.

Основные задачи дисциплины:

1. Изучение студентами основных понятий и законов физики.

2. Знакомство с основными методами исследований, используемыми в физике.

Требования к уровню освоения содержания дисциплины Дисциплина Общий физический практикум является дисциплиной федерального компонента ЕН.Ф.02 по направлению 010700.62 – Физика и в соответствии с ГОС ВПО является обязательной для изучения.

В результате освоения дисциплины выпускник должен:

а) иметь представление:

- об основных теориях, принципах и методах, используемых в физике;

б) знать:

- основные понятия, законы, уравнения физики; методы физического эксперимента в) иметь опыт (навык):

- проведения физического эксперимента и обработки результатов измерений.

Содержание дисциплины из государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования (направление 010700.62 – Физика) Общефизический практикум.

1. И.В. Савельев Курс общей физики. Т1-3. - М.: Наука, 2004.* 2. Д.В. Сивухин Общий курс физики. Т1-5.- М.: Наука, 2005.* 3. А.А. Бессонов. Введение в лабораторный практикум по физике. – Челябинск: ЧелГУ, 2003.* # 4. А.А. Бессонов. Лабораторный практикум по механике. – Челябинск:

ЧелГУ, 2008.* # 5. В.Г. Трофимов, А.А. Бессонов. Лабораторный практикум по оптике. – Челябинск: ЧелГУ, 2008.* # 6. В.Н. Гусельников. Лабораторные работы по молекулярной физике.

Челябинск: ЧелГУ, 1991.* # 7. В.Д. Бучельников, О.В. Еретнова. Лабораторный практикум по курсу «Электричество и магнетизм». Часть I. Челябинск: ЧелГУ, 2001.* # 8. В.Д. Бучельников, О.В. Еретнова. Лабораторный практикум по курсу «Электричество и магнетизм». Часть II. Челябинск: ЧелГУ, 2002.* # 9. А.Н. Матвеев. Курс общей физики. Т.1-4.- М.: Высшая школа, 1981-1989.* 10. С.Э. Хайкин. Физические основы механики. — М.: Наука, 1971.* 11. А.К. Кикоин, И.К.Кикоин. Молекулярная физика.- М., Наука, 1976.* 12. Р.В Телесин. Молекулярная физика. - М.: Высшая школа, 1973.* 13. И. Е. Тамм. Основы теории электричества. М., Наука, 1976.* 14. Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс. Фейнмановские лекции по физике. Т5.

Электричество и магнетизм. М.: Мир, 1977. * 15. Г.С. Ландсберг. Оптика. — М.: Наука, 1976.* 16. Р. Фейнман, Р. Лейтос, М. Сендс. Фейнмановские лекции по физике. Т.3.

(Излучение. Волны. Кванты), М.:Мир, М.: Мир, 1977.* 17. Э.В. Шпольский. Атомная физика. Т1.— М.: Наука, 2010* 18. Ю.М. Широков, Н.П. Юдин. Ядерная физика. М. Наука. 1980*.

* В библиотеке ЧелГУ имеется данное издание или предыдущее стереотипное изание # Данная книга имеет электронную копию на сайте http://teachmrn/csu/ru 1. Механика (72 часа) 1. Измерение линейных величин. Упражнение по расчету ошибок 2. Измерение скорости полета пули ** 3. Определение момента инерции тела методом крутильных колебаний ** 4. Определение ускорения силы тяжести ** 5. Изучение основного закона вращательного движения на маятнике Обербека ** 6. Изучение равноускоренного движения на машине Атвуда ** 7. Изучение закона сохранения импульса ** 8. Изучение движения гироскопа ** 9. Изучение свободных и вынужденных колебаний ** 10. Определение упругих констант твердых тел ** 11. Определение коэффициентов сил трения скольжения и качения ** 12. Изучение эффекта Доплера для звуковых волн ** 13. Изучение распространения звуковых волн в воздухе ** 14. Изучение движения тел с учетом аэродинамического сопротивления 15. Исследование некоторых нелинейных моделей 16. Изучение затухающих колебаний и биений ** 17. Движение тел по наклонной плоскости ** 18. Измерение момента инерции колеса 19. Изучение движения маятника Максвелла ** 20. Изучение эллипсоида инерции твердых тел ** 2. Молекулярная физика (72 часа) 1. Измерение температуры с помощью термопары 2. Определение удельной теплоты плавления металла ** 3. Определение отношения удельных теплоемкостей методом Клемана и Дезорма ** 4. Определение среднего коэффициента линейного расширения металла ** Определение коэффициента вязкости газа методом капилярного вискозиметра ** 6. Изучение теплопроводности газа 7. Определение скорости ультразвука в воде и модуля объемной упругости 8. Определение универсальной газовой постоянной ** 9. Определение удельной теплоемкости металлов методом охлаждения ** 10. Изучение закона распределения случайных величин 11. Изучение теплопроводности металлов ** 12. Исследование свойств поверхностного слоя жидкости ** 13. Измерение коэффициента диффузии паров воды в воздухе Электричество и магнетизм (72 часа) 1. Изучение электронного осциллографа 2. Исследование электростатических полей ** 3. Электрические свойства сегнетоэлектриков ** 4. Исследование температурной зависимости электропроводности веществ ** 5. Изучение распределения термоэлектронов по скоростям ** 6. Определение заряда и работы выхода электрона по эффекту Шоттки 7. Определение удельного заряда электрона ** 9. Определение восприимчивости диа- и парамагнетиков ** 10. Магнитные свойства ферромагнетиков ** 11. Изучение релаксационных колебаний в газонаполненном диоде ** 12. Изучение затухающих электрических колебаний ** 13. Резонанс в электрическом контуре ** 14. Изучение электромагнитных волн ** 1. Изучение микроскопа и определение показателя преломления стекла с 2. Изучение процесса фотографирования. Получение негатива и позитива 3. Определение показателя преломления жидких и твердых тел с помощью рефрактометра Аббе, расчет диаметров молекул воды и глицерина ** 4. Интерференция света. Кольца Ньютона ** 5. Определение показателя преломления, дисперсии и разрешающей способности призмы с помощью гониометра-спектрометра ** 6. Дифракция на прозрачной и отражательной решетках ** 7. Изучение дифракции света Фраунгофера ** 8. Дифракция света в ближней зоне (дифракция Френеля) ** 9. Определение рефрактометрических характеристик воздуха с помощью интерферометра Рэлея ** 10. Изучение явления естественного вращения плоскости 11. Оптический пирометр. Изучение законов теплового излучения ** 12. Изучение законов поглощения света ** 13. Изучение фотоэлектрического эффекта ** 14. Изучение явления поляризации света ** 15. Определение постоянной Ридберга ** 16. Голография ** Физика атомов и атомных явлений (36 часов) Рассеяние заряженных частиц Опыт Франка и Герца Эффект Комптона Исследование спектра водородоподобных атомов Исследование спектра металлов Исследование газоразрядного счетчика Исследование работы лазера Распределение Пуассона Построение конфигурации электронной оболочки атомов Физика атомного ядра и частиц (36 часов) Дозиметрия ионизирующих излучений Проникающая способность излучений Ядерный магнитный резонанс Измерение периода полураспада радиоактивного изотопа Измерение энергии альфа-частиц методом поглощения Определение верхней границы бета-спектра Сцинтилляционный гамма-спектрометр Моделирование работы атомного реактора ** по данной теме предусмотрен автоматизированный контроль подготовки студентов на сайте http://teachmen.csu.ru Распределение часов дисциплины по темам и видам работ п/п В конце каждого из семестров изучения дисциплины студент должен получить зачет по соответствующему разделу курса по результатам работы в лаборатории. Для получения зачета студенту необходимо выполнить экспериментальную часть, выполнить обработку полученных результатов, сдать отчеты по всем лабораторным работам и сдать устные и электронные допуски к лабораторным работам.

Методические описания лабораторных работ представлены в электронном виде на сайте http://teachmen.ru/methods/study.php 1. Зависит ли период колебаний физического маятника от его массы?

2. Сформулируйте теорему Гюйгенса-Штейнера.

3. Как влияют на точность определения g колебания температуры, сила трения, амплитуда колебаний маятника?

4. Почему определение g производится более точно с помощью оборотного, а не математического маятника?

5. Найдите приведенную длину и период колебаний физического маятника, представляющего собой однородный стержень, имеющий длину L и массу m, подвешенный за один из своих концов.

6. Как будет вести себя физический маятник, если совместить точку его подвеса с центром масс?

7. При каком расстоянии от центра масс до точки подвеса период колебаний маятника минимален?

8. Что понимают под угловой скоростью ? Как направлен этот вектор и чему равен его модуль?

9. Какая величина называется моментом инерции тела относительно оси?

Сколько моментов инерции может иметь данное тело? Что произойдет с моментом инерции, если ось переместить параллельно самой себе, удаляясь от тела? Из множества параллельных осей чем характерна та, относительно которой момент инерции минимален?

10. Откуда следует, что момент инерции тела равен сумме моментов инерции отдельных его частей? Как это положение можно использовать для вычисления момента инерции тел сложной формы?

11. Дайте определение момента силы, момента инерции, линейного и углового ускорения. Выведите связь линейного и углового ускорения.

12. Как связана скорость распространения колебаний с упругостью среды?

13. Объясните возникновение стоячих волн. Каковы особенности стоячих 14. Почему стоячие волны не переносят энергии?

15. Как изменяется фаза звуковой волны при отражении от препятствия?

16. Охарактеризуйте различия между кристаллическим и жидким состояниями одного и того же вещества с точек зрения:

а) термодинамики; б) молекулярно-кинетической теории.

17. Применимы или нет I и II начала термодинамики к процессам плавления и кристаллизации? Ответ обоснуйте.

18. Перечислите термодинамические параметры, изменяющиеся при плавлении и кристаллизации, укажите направления этих изменений.

19. Как изменяется теплоемкость ср вещества, какова величина ср при фазовом переходе I рода?

20. Дайте определение понятий «химический потенциал» и «энергия активации термодинамической системы».

21. Почему именно различие химических потенциалов вещества в кристаллическом и жидком состояниях обусловливает возможность фазового перехода I рода?

22. Перечислите и охарактеризуйте стадии изменения состояния вещества при нагреве и охлаждении с точки зрения: а) термодинамики; б) молекулярно-кинетической теории.

23. Объясните причины изменения энтропии системы кристалл -жидкость при повышении и понижении температуры.

24. Энтропия является аддитивной величиной; перечислите и охарактеризуйте отдельные члены энтропии системы кристалл жидкость.

25. Что такое эквипотенциальная поверхность?

26. Докажите ортогональность силовых линий и эквипотенциальных поверхностей в электростатическом поле.

27. В чем отличие проводников, полупроводников и изоляторов?

28. Физический смысл энергии активации носителей в полупроводнике 29. Как движется электрон в однородном магнитном поле?

30. Какая связь между явлением Холла и силой Лоренца?

31. Определите понятие "подвижность носителя заряда". Как связана подвижность заряда с электропроводимостью вещества?

32. Что такое магнитная восприимчивость вещества?

33. Чем отличаются диа- и ферромагнитные вещества?

34. Какой знак имеет для диамагнетиков, парамагнетиков, ферромагнетиков?

35. Как связана магнитная восприимчивость с магнитной проницаемостью?

36. Чем ферромагнетики отличаются от других веществ?

37. Что такое домен? Почему ферромагнетик разбивается на домены?

38. Как происходит намагничивание ферромагнетиков?

39. Что такое петля гистерезиса? Какие причины ее вызывают?

40. Какие колебания называются затухающими? Почему происходит затухание свободных колебаний в реальных контурах?

41. Что понимают под коэффициентом затухания, логарифмическим декрементом? Какова связь между ними?

42. Какой разряд называется апериодическим? Что понимают под критическим значением сопротивления и чему оно равно?

43. Начертите схему последовательного (параллельного) контура. Объясните процессы, протекающие в контуре при подключении к нему источника пере-менного напряжения.

44. Каким образом описывается сопротивление контура переменному току?

45. Как собственная частота контура зависит от его параметров? Как добротность контура зависит от его параметров?