Федеральное агентство по образованию

Российской федерации

Уральский государственный экономический университет

Физика

Рабочая программа

для студентов очного и заочного обучения

Факультет техники и технологии пищевых производств

Специальность 260601 «Машины и аппараты пищевых производств»

Специальность 260501 «Технология продуктов общественного питания»

Специальность 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»

Специальность 330500 «Безопасность технологических процессов и производств (по отраслям) Утверждаю Первый проректор университета М.С. Марамыгин Екатеринбург Рекомендовано к изданию научно-методическим советом Уральского государственного экономического университета Составители: Б.И. Бортник, Л.М. Веретенников, А.В. Кожин, Н.П. Судакова Подписи составителей:

Заведующий кафедрой А.В. Кожин Уральский государственный экономический университет,

ОБЯЗАТЕЛЬНЫЙ МИНИМУМ СОДЕРЖАНИЯ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ПРОГРАММЫ ПО

ДИСЦИПЛИНЕ

«ФИЗИКА»

Физические основы механики: понятие состояния в классической механике, уравнения движения, законы сохранения, основы релятивистской механики, принцип относительности в механике, кинематика и динамика твердого тела, жидкостей и газов; электричество и магнетизм: электростатика и магнитостатика в вакууме и веществе, уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме, материальные уравнения, квазистационарные токи, принцип относительности в электродинамике; физика колебаний и волн:

гармонический и ангармонический осциллятор, физический смысл спектрального разложения, кинематика волновых процессов, нормальные моды, интерференция и дифракция волн, элементы Фурье-оптики; квантовая физика:

корпускулярно-волновой дуализм, принцип неопределенности, квантовые состояния, принцип суперпозиции, квантовые уравнения движения, операторы физических величин, энергетический спектр атомов и молекул, природа химической связи; статистическая физика и термодинамика: три начала термодинамики, термодинамические функции состояния, фазовые равновесия и фазовые превращения, элементы неравновесной термодинамики, классическая и квантовые статистики, кинетические явления, системы заряженных частиц, конденсированное состояние; ядерная физика, характеристики и структура ядра, излучения, характеристики радиоактивности, ядерные реакции, уравнения реакций, ядерная энергетика и термоядерные реакции; физический практикум.

АННОТАЦИЯ СОДЕРЖАНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

Программа разработана на основе Государственного образовательного стандарта высшего образования в соответствии с учебными планами направлений 260600, 260500 и 260200 подготовки специалистов по специальностям 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», «Технология продуктов общественного питания», 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», 330500 «Безопасность технологических процессов и производств (по отраслям).

Дисциплина “Физика” относится к блоку естественнонаучных дисциплин федерального компонента учебного плана. Она посвящена изучению основных физических явлений, понятий и законов, включает в себя нерелятивистскую и релятивистскую механику, статистическую физику и термодинамику, электростатику, магнитостатику, электромагнетизм, теорию колебаний и волн, волновую оптику, квантовую оптику, физические основы квантовой механики, физику атома, ядерную физику, физику элементарных частиц, физику конденсированного состояния, а также физический практикум, охватывающий все разделы физики. В ее рамках рассматриваются макро- и микроскопические подходы, динамический и статистический методы, фундаментальные и прикладные аспекты физических явлений и их основные практические приложения.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ

Цель дисциплины: формирование научного мировоззрения, представления о современной картине мира, освоение основных приемов и методов познавательной деятельности, необходимых современному квалифицированному специалисту, в какой бы области науки, техники и производства он ни работал.

В процессе интенсивного развития научных методов, техники и технологий физика по-прежнему играет существенную роль. Нет такой области знаний, в которой можно было бы обойтись без учета основных физических законов и представлений. Самое разительное влияние физика оказала на многие отрасли практической деятельности человека. На основе экспериментальной и теоретической физики перестраиваются “старые” технологические процессы, рождаются совершенно новые отрасли промышленности, появляются радикально новые решения в самых различных отраслях техники.

В период радикальных перемен видоизменяется и основная задача образования. Вуз призван научить будущего специалиста систематизации и структуризации знаний с целью выявления в огромном потоке информации фундаментальных закономерностей и универсальных принципов. Эту задачу и решает дисциплина “Физика”. Достаточная физическая подготовка гарантирует более глубокое усвоение любых знаний, способствует развитию способности к восприятию научных и технических сведений, с которыми приходиться сталкиваться в ходе практической деятельности, позволяет творчески использовать накопленный человечеством обширный материал, представленный, в частности, в современных компьютерных сетях.

Курс физики дает будущим инженерам и технологам представление о физических явлениях, законах и теориях, составляющих теоретическую базу для современных и будущих наукоемких технологий. Понимание и видение физических научных основ современных технологий способствует расширению профессионального кругозора специалистов. Полученные в процессе освоения программы фундаментальные естественнонаучные знания позволяют студентам представить как создается, производится новая высококачественная продукция и прежде всего товары повседневного спроса, какими интеллектуальными и физическими затратами обходится такая продукция, каковы перспективы совершенствования технологий.

2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ

ДИСЦИПЛИНЫ

Знания и умения, приобретенные при изучении дисциплины “Физика”, значительно повышают эффективность учебного процесса в целом и способствуют изучению всех следующих дисциплин учебного плана на качественно более высоком уровне. Студент получает представление о таких приемах, как моделирование, метод аналогий, учится ставить задачи и находить оптимальное пути их решения, анализировать полученные результаты, работать с научной литературой, что является одной из задач подготовки специалиста широкого профиля.

Согласно Государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки выпускника предполагают, что в результате изучения дисциплины “Физика” приобретаются знания:

о физических теориях и фундаментальных физических законах;

о физическом моделировании;

об истории основных физических открытий и новейших открытиях в этой отрасли науки;

об использовании физических эффектов в современной технике и технологии о фундаментальном единстве всех естественных наук и роли физики как основы этой научной сферы.

В ходе изучения дисциплины “Физика” должны быть сформированы умения использовать:

фундаментальные понятия, законы и модели классической и современной физики для решения различных задач, в том числе прикладных;

методы теоретического и экспериментального исследования;

методы оценки достоверности результатов и точности измерений приемы оценки численных порядков величин, характерных для физики.

3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ

3.1. Для специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 330500 «Безопасность технологических процессов и производств (по Другие виды самостоятельной работы 109,99 203, (Э)) 3.2 Для специальности 260501 «Технология продуктов общественного Другие виды самостоятельной работы 95 3.3. Для специальности 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных

4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

4.1. Разделы дисциплины и виды занятий 4.4.1. Для специальности 260601 «Машины и аппараты пищевых производств»

330500 «Безопасность технологических процессов и производств (по отраслям).

термодинамика 4.4.2. Для специальности 260501 «Технология продуктов общественного термодинамика 4.4.3. Для специальности 260202 «Технология хлеба, кондитерских и термодинамика 4.2. Содержание разделов дисциплины Предмет физики. Методы физического исследования. Роль физики в развитии современных технологий 2.1. Кинематика поступательного и вращательного движения.

Задачи механики. Механическое движение. Пространственно-временные системы отсчета. Понятие о материальной точке. Перемещение точки.

Скорость. Ускорение. Ускорение нормальное и тангенциальное. Абсолютно твердое тело. Угловые скорость и ускорение. Кинематика вращательного движения. Связь между линейными и угловыми характеристиками.

2.2. Динамика поступательного движения.

Классическая механика. Системы отсчета. Понятие состояния в классической механике. Параметры состояния. Сила. Уравнения движения.

Принцип инерции, или первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета.

Масса. Второй и третий законы Ньютона. Преобразования Галилея. Принцип относительности Галилея. Классический закон сложения скоростей.

Абсолютность времени в классической физике. Импульс. Изолированные системы. Закон сохранения импульса и его связь с однородностью пространства. Упругое и неупругое соударения шаров. Принцип реактивного движения.

2.3. Динамика вращательного движения твердого тела Момент силы. Момент импульса. Момент инерции. Теорема Штейнера.

Основной закон динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса. Гироскопический эффект и его применение.

2.4. Работа и энергия.

Работа силы. Мощность. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Поле как форма материи. Закон сохранения энергии. Механическая энергия. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой. Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии в механике. Условия равновесия механической системы.

2.5. Основы релятивистской механики Экспериментальные основы возникновения релятивистской механики.

Постулаты специальной теории относительности. Предельный характер скорости света в вакууме. Понятие одновременности. Относительность длин и промежутков времени. Релятивистский закон сложения скоростей.

2.6. Элементы релятивистской динамики Основной закон релятивистской динамики. Релятивистская масса.

Релятивистское выражение для кинетической энергии. Закон взаимосвязи массы и энергии. Энергия покоя. Элементы теории тяготения Эйнштейна.

Принцип эквивалентности. Границы применимости классической механики.

2.7. Основы гидро- и аэромеханики..

Основы гидро- и аэростатики. Гидростатическое давление. Давление под искривленной поверхностью. Основы гидро- и аэродинамики. Уравнение неразрывности струи. Закон Бернулли.

Статистический и термодинамический методы исследования 3.1. Кинетическая теория газов Атомно-молекулярная теория строения вещества. Идеальный газ. Макро- и микропараметры состояния. Уравнение состояния. Основное уравнение кинетической теории газов. Постоянная Больцмана. Число степеней свободы.

Абсолютная температура. Распределение энергии по степеням свободы.

3.2. Классическая статистика Законы распределения молекул. Закон распределения молекул по скоростям (закон Максвелла) и его экспериментальная проверка. Распределение Больцмана. Опытное определение числа Авогадро. Барометрическая формула.

Длина свободного пробега молекул.

3.3. Основные понятия и первое начало термодинамики Равновесное состояние системы, термодинамический процесс.

Термодинамические функции состояния. Внутренняя энергия системы как функция состояния. Первое начало термодинамики и его применение к различным изопроцессам в идеальном газе.

3.4. Внутренняя энергия и теплоемкость идеального газа Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеального газа и ее ограниченность. Понятие о квантовой теории теплоемкости.

Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

3.5. Круговые процессы (циклы) Круговые процессы. Цикл Карно. Принцип действия и коэффициент полезного действия тепловой и холодильной машин. Технические циклы.

3.6. Второе начало термодинамики Обратимые и необратимые процессы. Необратимость реальных тепловых процессов. Второе начало термодинамики. Приведенное количество тепла.

Неравенство Клаузиуса. Энтропия как функция состояния системы. Энтропия и термодинамическая вероятность. Статистический смысл второго начала термодинамики. Третье начало термодинамики. Элементы неравновесной термодинамики 3.7. Явления переноса Кинетические явления. Явления переноса: диффузия, теплопроводность, внутреннее трение. Экспериментальные законы этих процессов. Молекулярнокинетическая теория этих явлений. Осмос и осмотическое давление.

Практическое применение явлений переноса.

3.8. Конденсированные состояния вещества. Фазовые равновесия и фазовые переходы Отступления от законов идеальных газов. Реальные газы. Уравнение Вандер-Ваальса, его анализ. Изотермы реальных газов. Критическое состояние.

Внутренняя энергия реального газа. Особенности структуры и свойств жидкого и твердого состояния вещества. Аморфные твердые тела. Жидкие кристаллы.

Дефекты структуры кристаллических тел. Фазовые равновесия и фазовые превращения.

4.1. Электростатика.

4.1.1. Электрическое поле в вакууме Электрический заряд. Дискретность заряда. Закон сохранения заряда.

Электрическое поле. Напряженность электростатического поля. Поток напряженности. Принцип суперпозиции. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение к вычислению напряженности полей. Циркуляция вектора напряженности. Потенциальный характер электростатического поля.

Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом. Системы заряженных частиц.

4.1.2. Диэлектрики в электрическом поле Проводники и диэлектрики. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Диэлектрическая восприимчивость и проницаемость. Виды поляризации: электронная, деформационная, ионная. Вектор электрической индукции. Сегнетоэлектрики и их применение.

4.1.3. Проводники в электрическом поле Равновесие зарядов на проводнике. Электроемкость проводников.

Конденсаторы. Соединение конденсаторов. Энергия системы электрических зарядов, заряженного проводника, конденсатора. Плотность энергии поля.

4.2. Стационарный электрический ток.

4.2.1. Законы постоянного тока Электрический ток. Квазистационарные токи. Ток проводимости. Сила и плотность тока. Разность потенциалов. Электродвижущая сила и напряжение.

Сторонние силы. Напряженность поля сторонних сил. Законы Ома и ДжоуляЛенца. Сопротивление и его зависимость от температуры. Сверхпроводимость.

Дифференциальная форма записи законов Ома и Джоуля-Ленца. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей. Мощность тока. Ток в жидкостях.

4.2.2. Классическая электронная теория металлов Элементарная классическая теория электропроводности твердых тел.

Электронная природа тока в металлах и ее экспериментальные доказательства.

Законы Ома, Джоуля-Ленца. Затруднения электронной теории.

4.3. Магнитостатика 4.3.1. Магнитное поле в вакууме Магнитное поле постоянных магнитов и токов. Вихревой характер магнитного поля. Индукция и напряженность магнитного поля. Потоки напряженности и магнитной индукции. Закон Био-Савара-Лапласа. и его применение для расчета напряженности поля прямолинейного тока, кругового тока. Циркуляция вектора напряженности. Закон полного тока. Напряженность поля соленоида и тороида.

4.3.3. Действие магнитного поля на токи и заряды Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Работа перемещения контура с током в магнитном поле. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца. лектронно-лучевые приборы. Электронная микроскопия.

Ускорители.

4.3.4. Магнитное поле в веществе.

Магнитные свойства вещества Вектор намагничивания. Магнитные восприимчивость и проницаемость. Магнитные моменты атомов и молекул.

Спин электрона. Диамагнетизм, парамагнетизм, ферромагнетизм. Доменная структура ферромагнетиков. Зависимость намагничивания от напряженности поля и температуры. Явление магнитострикции. Гистерезис. Точка Кюри.

4.4. Электромагнетизм 4.4.1. Явление электромагнитной индукции Возникновение индукционного тока. Закон электромагнитной индукции.

Правило Ленца. Самоиндукция и взаимоиндукция. Индуктивность.

Индуктивность соленоида. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

4.4.2. Основы теории Максвелла для электромагнитного поля Вихревое электрическое поле. Ток смещения. Принцип относительности в электродинамике. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной формах. Материальные уравнения.

Материальность электромагнитного поля. Принцип относительности в электродинамике. Электромагнитные волны.

5.1. Гармонические колебания Гармонические колебания (механические и электромагнитные) и их характеристики. Гармонический и ангармонический осциллятор.

Дифференциальное уравнение гармонических колебаний. Смещение, скорость, ускорение при механических гармонических колебаниях. Электрический колебательный контур. Энергия гармонических колебаний.

5.2. 5.3. Затухающие и вынужденные колебания Затухающие колебания. Дифференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Апериодический процесс. Ангармонический осциллятор Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний и его решение. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс.

5.5. Электромагнитные волны Дифференциальные уравнения электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Скорость их распространения в вакууме и в среде. Энергия, импульс давление электромагнитного поля. Вектор УмоваПойтинга. Эффект Вавилова-Черенкова. Опыты Герца. Шкала электромагнитных излучений.

5.6. Волновая оптика.

5.6.1. Интерференция света Принцип суперпозиции волн. Когерентность и монохроматичность световых волн. Расчет интерференционных картин от двух источников.

Способы получения интерференционных картин от двух источников: зеркала и бипризмы Френеля, щели Юнга. Интерференция в тонких пленках.

Просветление оптики. Интерферометры и их использование.

5.6.2. Дифракция света Дифракция и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракция Френеля на отверстиях и экранах. Дифракция Фраунгофера от щели. Дифракционная решетка и ее применение. Дифракция рентгеновских лучей. Понятие о голографии. Элементы Фурье-оптики.

Нормальные моды.

5.6.3. Поляризация света Естественный и поляризованный свет. Анализ поляризованного света.

Поляризация при отражении. Закон Брюстера. Двойное лучепреломление.

Поляризационные призмы. Искусственная оптическая анизотропия. Вращение плоскости поляризации и ее применение.

5.6.4. Взаимодействие света с веществом Дисперсия света. Способы наблюдения дисперсии света. Сплошные и линейчатые спектры. Спектральный анализ. Спектральные приборы.

Ультрафиолетовая и инфракрасная части спектра. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсия. Поглощение и рассеяние света веществом.

Единство корпускулярно-волновых свойств электромагнитного излучения.

6.2. Элементы квантовой механики 6.2.1. Волновые свойства частиц вещества Корпускулярно-волновой дуализм. Двойственная корпускулярно-волновая природа вещества. Волны де-Бройля. Дифракция электронов и ее применение.

Волновые свойства нейтронов, атомов, молекул. Нейтронография. Принцип неопределенности. Границы применимости понятий классической физики к микрообъектам.

6.2.2. Основы квантовой механики Волновая функция. Принцип суперпозиции. Квантовые уравнения движения. Уравнение Шредингера. Операторы физических величин. Квантовые состояния. Стационарные состояния. Частица в одномерной потенциальной яме. Квантование энергии и импульса. Туннельный эффект.

6.3. Строение атома Опыт Резерфорда. Ядерная модель атома. Модель Бора для атома Водорода.

Атомные спектры. Постулаты Бора. Квантово-механическое описание атома водорода. Энергетический спектр атома водорода. Квантовые числа. Опыты Штерна и Герлаха. Спин электрона. Многоэлектронные атомы Принцип Паули.

Распределение электронов в атоме по состояниям. Энергетический спектр атомов. и молекул. Природа химической связи. Рентгеновские спектры. Закон Мозли.

6.4..

Энергетический спектр молекул. Спонтанное и вынужденное излучение.

Активные системы. Методы получения инверсного заселения уровней. Лазеры и основные Электропроводность полупроводников. Собственная проводимость полупроводников. Электроны проводимости и дырки. Примесная проводимость. Электронные и дырочные полупроводники, p-n переход и его применение6.7. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц 6.7.1. Строение и свойства атомных ядер Физические свойства атомных ядер. Характеристики и структура ядра.

Массовое и зарядовое числа. Изотопы. Составные части атомного ядра.

Нуклоны, их взаимное превращение. Взаимодействие нуклонов, особенности ядерных сил. Дефект масс, энергия связи и устойчивость ядер. Энергия связи на один нуклон как функция массового числа.

6.7.2. Радиоактивность Радиоактивные излучения. Закон радиоактивного распада. Характеристики радиоактивности. Период полураспада. Активность. Экспериментальные методы регистрации частиц. Закономерности альфа- и бета-распада. Нейтрино.

Возбужденные состояния ядра. Гамма-лучи, их взаимодействие с веществом.

Законы сохранения в микромире.

6.7.3. Ядерные реакции Реакция деления ядра. Уравнения реакций. Искусственное получение изотопов. Цепная реакция деления. Понятие о ядерной энергетике.

Термоядерные реакции. Энергия Солнца и звезд.

6.7.4. Элементарные частицы Понятие элементарного в физике микромира. Элементарные частицы, их классификация по видам взаимодействия. Взаимопревращаемость элементарных частиц.

Целью лабораторного практикума является систематизация, расширение и закрепление теоретических основ, излагаемых в лекционном курсе, и приобретение умения самостоятельно выполнять исследования, испытания, расчеты и делать выводы на основе проведенного эксперимента. Практикум проводится после того, как соответствующий раздел был рассмотрен на лекциях или проработан студентами самостоятельно.

дисциплины п/п 2 2 Изучение законов вращательного движения на примере 3 2 Определение ускорения свободного падения с помощью математического и физического маятника 4 3 Определение коэффициента вязкости жидкости по методу 5 3 Определение отношения удельных теплоемкостей газов 6 3 Определение коэффициента поверхностного натяжения 7 3 Деформация изгиба и измерение модуля Юнга 9 4 Измерение удельного сопротивления металлического 10 4 Определение числа Фарадея и величины элементарного 11 4 Исследование термоэлектрического эффекта 12 4 Изучение работы полупроводникового диода 13 4 Определение удельного заряда электрона методом 14 5 Изучение релаксационных колебаний в схеме с 15 5 Проверка закона Ома для цепи переменного тока 16 5 Определение показателя преломления прозрачного 18 5 Определение длины световой волны при помощи 19 5 Определение концентрации раствора при помощи кругового 20 6 Изучение явлений волновой оптики при помощи лазера 21 6 Исследование структуры поликристаллических пленок при 22 6 Исследование свойств фотосопротивления 23 6 Изучение работы счетчика Гейгера-Мюллера и снятие его 24 6 Определение активности препарата при помощи счетчика 25 6 Измерение коэффициента поглощения гамма-лучей при

5. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА И КОНТРОЛЬ ЗНАНИЙ

Самостоятельная работа является неотъемлемой частью учебного процесса, связанного с изучением дисциплины “Физика” и включает в себя следующие формы ее проведения:

- подготовка к аудиторным контрольным работам (тестам), зачету и - самостоятельное решение задач;

- выполнение домашних контрольных работ;

- самостоятельная проработка отдельных тем дисциплины, данных для самостоятельного изучения;

- индивидуальные и групповые консультации с преподавателем;

библиографических материалов;

- участие в научно-исследовательской и учебно-научной работе Промежуточный контроль знаний студентов очного обучения состоит из 10-и контрольных работ в виде индивидуальных письменных тестов и 7-и домашних контрольных работ 5.1. Темы аудиторных контрольных работ (тестов) для студентов дневного отделения специальностей 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 260501 «Технология продуктов общественного питания», 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий».

1. Динамика вращательного движения 2. Механические колебания 3. Газы и начала термодинамики 10. Атомная и ядерная физика 5.2. Темы домашних контрольных работ для студентов дневного отделения специальностей 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 260501 «Технология продуктов общественного питания», 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий».

2. Молекулярная физика, 3. Электростатика 4. Электромагнетизм 5. Волновая оптика 6. Квантовая природа излучений 7. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц 5.3. Темы домашних контрольных работ для студентов заочного отделения специальностей 260601 «Машины и аппараты пищевых производств», 260501 «Технология продуктов общественного питания», 260202 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий».

Темы контрольных работ для студентов заочного отделения приведены в соответствующем учебном пособии

6. УЧЕБНО МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

6.1.1. Трофимова Т.И. Курс физики: учеб. пособие для инженер.– техн.

специальностей вузов. – М.: Высшая школа, 2004, Academia, 2006.

6.1.2. Савельев И.В. Курс общей физики. В 3 т. – СПб.: Лань, 2006.

6.1.3. Грабовский Р.И. Курс физики: учеб. пособие. – СПб.: Лань, 2004.

6.2.1. Сивухин Д.В. Общий курс физики. В 5 т. – М.: Физматиздат, 2005.

6.2.2. Трофимова Т.И. Физика в таблицах и формулах: учеб. пособие для вузов. – М.: Дрофа, 6.2.3. Детлаф А.А., Яворский В.М. Курс физики. – М.: Academia, 2005.

6.2.4. Яворский В.М., Детлаф А.А. Справочник по физике. М. Наука, физматлит,1996.

6.2.5. Кожин А.В., Бортник Б.И Основы механики и молекулярной физики.

– Екатеринбург:. Изд-во УрГЭУ, 1995.

6.2.6. Кожин А.В., Бортник Б.И., Судакова Н.П. Физика – Екатеринбург:.

Изд-во УрГЭУ, 1998.

6.2.7. Волькенштейн В.С. Сборник задач по общему курсу физики. М.:

Наука, 1996.

7. МАТЕРИАЛЬНО – ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

ДИСЦИПЛИНЫ

7.1.Физическая лаборатория №1 (механики, молекулярной физики и 1. Оборудование для определения вязкости жидкости по методу Стокса, включающее в себя цилиндрический сосуд, секундомер – 1 экз.

2. Оборудование для лабораторной работы по основам теории измерений, включающее в себя два измерительных прибора – штангенциркуль и микрометр – 50 экз.

3. Оборудование для определения отношения удельных теплоемкостей воздуха при постоянном давлении и объеме, включающее в себя механический вакуумный насос, вентиль, стеклянную 20-ти литровую емкость и манометр для определения давления в ней – 2 экз.

4. Оборудование для определения модуля Юнга, включающее в себя стальной стержень, высокоточный датчик перемещения и систему грузов – 1 экз.

5. Установка для определения момента инерции маятника Максвелла с электронным секундомером – 1 экз.

6. Установка для определения ускорения свободного падения с помощью математического и физического маятников – 4 экз.

7. Установка для определения вольтамперной характеристики полупроводниковый диод и два стрелочных измерительных прибора магнито-электрической системы для определения силы тока и напряжения – 8. Установка для изучения контактных явлений (контактная и термоЭДС), включающая в себя хромель-копелевую термопару, электрическую печь и цифровой микровольтметр для определения термоЭДС – 1 экз.

9. Установка для изучения законов переменного тока, включающая в себя два стрелочных измерительных прибора электромагнитной системы для определения силы тока и напряжения в емкостном, индуктивном и активном сопротивлениях – 1 экз.

10. Установка для изучения электрических релаксационных колебаний на основе неоновой газоразрядной лампы и конденсатора, включающая в себя блок питания постоянного тока – 1 экз.

11. Установка для изучения явления внутреннего фотоэффекта, включающая в себя оптическую скамью с полупроводниковым фоторезистором и два высокоточных стрелочных измерительных прибора магнито-электрической системы для измерения фототока и напряжения на резисторе – 1экз.

12. Установка для измерения удельного заряда электрона с помощью магнетрона с двумя измерительными приборами магнито-электрической 13. Компьютер Pentium-III – 2 экз.

14. Копировальный аппарат Ксерокс – 1 экз.

7.2.Физическая лаборатория №2 (оптики) 1. Установка для изучения законов постоянного тока, включающая в себя два стрелочных измерительных прибора магнито-электрической системы для определения силы тока и напряжения в проволочном проводнике – 7экз.

2. Лабораторное оборудование для изучения законов геометрической и волновой оптики (интерференции, дифракции и поляризация световых волн) на основе гелий-неонового лазера с использованием поляриметра и рефрактометра – 2 экз 3. Лабораторное оборудование для изучения методов регистрации ионизирующих излучений на основе счетчика Гейгера-Мюллера – 2 экз.

4. Компьютер Pentium-IV – 1 экз.

7.3. Физическая лаборатория №3 (электронной микроскопии) 1. Лабораторное оборудование для изучения электронной микроскопии на основе просвечивающего электронного микроскопа BS-613 с высокой разрешающей способностью (50 нм) и растрового электронного микроскопа BS- 2. Высоковакуумный пост ВУП-4 для получения тонких пленок методом термического распыления, необходимых для исследования в электронном микроскопе.

3. Компьютер Pentium-II – 1 экз.

8. ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ВОПРОСОВ К ЭКЗАМЕНУ

1. Кинематика поступательного и вращательного движения. Перемещение точки. Скорость. Ускорение. Угловые скорости и ускорения.

2. Динамика поступательного движения. Сила. Масса. Законы Ньютон».

Принцип относительности Галилея.

3. Импульс. Импульс силы. Закон сохранения импульса.

4. Динамика вращательного движения твердого тела. Момент силы. Момент инерции. Основной закон динамики вращательного движения.

5. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.

6. Работа и энергия. Работа силы. Мощность.

7. Энергия как универсальная мера различных форм движения и взаимодействия. Потенциальная энергия. Связь между потенциальной энергией и силой.

8. Кинетическая энергия. Кинетическая энергия вращающегося тела. Теорема об изменении кинетической энергии.

9. Закон сохранения энергии в механике. Условия равновесия механической системы.

10. Основные постулаты специальной теории относительности. Понятие одновременности.

11. Относительность длин и промежутков времени. Преобразования Лоренца.

12. Основной закон релятивистской динамики. Закон взаимосвязи массы и энергии. Релятивистское выражение для кинетической энергии и импульса.

8.2. Статистическая физика и термодинамика.

1. Понятие идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газа. (Вывод).

2. Внутренняя энергия идеального газа. Степени свободы, распределение энергии по степеням свободы.

3. Закон распределения молекул по скоростям (закон Максвелла) и его экспериментальная проверка. Опыт Штерна.

4. Распределение Больцмана. Барометрическая формула. (Вывод).

5. Явление переноса. Диффузия. Коэффициент диффузии.

6.Явление переноса. Теплопроводность. Коэффициент теплопроводности.

7.Явление переноса. Внутреннее трение. Коэффициент внутреннего трения.

8.Первое начало термодинамики. и его применение к различным изопроцессам.

9. Работа, совершаемая газом при изменении его объема. Работа, совершаемая газом в изопроцессах.

10. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости идеальных газов. Ее ограниченность.

11. Адиабатический процесс. Уравнение Пуассона.

12. Круговые циклы. Цикл Карно. Принцип действия и КПД тепловой и холодильной машины.

13.Термодинамическая вероятность и энтропия. Второе начало термодинамики.

14. Реальные газы. Отступление от законов идеальных газов. Уравнение Вандер-Ваальса.

15.Жидкости. Молекулярное строение жидкостей. Поверхностные натяжения.

16. Строение твердых тел. Кристаллические и аморфные твердые тела. Типы кристаллических решеток, виды межатомных связей ОЦК, ГЦК, ГПУ.

17. Тепловое расширение твердых тел и его истолкование с точки зрения атомного строения.

18.Механические свойства твердых тел. Упругая и неупругая деформация.

1. Эл. заряды. Взаимодействие заряженных тел. Закон Кулона.

2. Эл. поле. Напряженность эл. поля, Циркуляция вектора напряженности электростатическое поле.

3. Теорема Остроградского-Гаусса и ее применение к вычислению полей.

4. Потенциальный характер электростатического поля. Потенциал. Связь между напряженностью и потенциалом.

5. Диэлектрики в эл. поле. Поляризация диэлектриков. Виды поляризации.

6. Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Диэлектрическая (электростатистической индукции).

7. Проводники в эл. поле. Равновесие зарядов на проводнике.

8. Электроемкость проводников. Конденсаторы.

9. Энергия системы эл. зарядов, заряженного проводника, конденсаторы.

плотность энергии поля.

10.Эл. ток. Сила и плотность тока. Разность потенциалов, ЭДС напряжение.

Законы Ома и Джоуля-Ленца.

11. Сопротивление и его зависимость от температуры. Сверхпроводимость.

12. Элементарная теория электропроводимости металлов. Закон Ома.

13.Элементарная классическая теория электропроводимости металлов. Закон Джоуля-Ленца.

14. Элементарная классическая теория электропроводимости металлов. Ее успехи и затруднения.

15. Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, диэлектрики полупроводники.

16.3онная теория электропроводности. Электропроводность металлов.

Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа. Энергия Ферми.

17.3онная теория электропроводности. Собственная проводимость полупроводников, ее зависимость от температуры.

18. Зонная теория электропроводности. Примесная проводимость.

19. Примесная проводимость. Полупроводниковый диод.

20. Р-n переход.

21. Эл. ток в электролитах. Законы электролиза.

22. Контактная разность потенциалов. Термо ЭДС.

23. Газовый разряд.

24. Магнитное поле постоянных магнитов, токов. Напряженность и индукция магнитного поля.

25. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета напряженности поля прямолинейного тока.

26. Магнитное поле тока. Закон Био-Савара-Лапласа для кругового поля.

27. Циркуляция вектора напряженности. Вихревой характер магнитного поля.

Закон полного тока. Напряженность поля соленоида.

28. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила Лоренца.

29. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Работа перемещения контура с током в магнитном поле.

30. Явление электромагнитной индукции. Основной закон электромагнитной индукции (закон Фарадея). Правило Ленца.

31. Самоиндукция. Индуктивность. Индуктивность соленоида. Практическое применение электромагнитной индукции.

32. Энергия магнитного поля. Плотность энергии магнитного поля.

33. Магнитное поле в веществе. Природа магнитных свойств тел.

Диамагнетизм. Парамагнетизм. Магнитная восприимчивость и проницаемость.

34. Магнитное поле в веществе. Ферромагнетизм.

35.Основы теории электромагнитного поля Максвелла. Электромагнитное поле. Уравнение Максвелла.

1. Гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнения гармонических колебаний. Примеры механических и электрических гармонических колебаний.

2. Затухающие и вынужденные колебания. Дифференциальные уравнения этих колебаний. Амплитуда, фаза и частота.

3. Волновой процесс. Уравнение плоской волны. Скорость волны, частота, длина волны.

4. Уравнение электромагнитной волны. Основные свойства электромагнитных волн. Скорость их распространения в вакууме и среде. Шкала электромагнитных волн.

1. Основные законы геометрической оптики и их объяснение с точки зрения волновой теории света.

2. Когерентность световых волн. Интерференция света. Расчет интерференционной картины от двух источников.

3. Интерференция света в тонких пленках. Полосы равной толщины. Полосы равного наклона.

4. Дифракция света и условия ее наблюдения. Принцип Гюйгенса- Френеля.

Метод зон Френеля.

5. Дифракция Фраунгофера от щели.

6. Дифракционная решетка и ее применение.

7. Дифракция рентгеновских лучей. Рентгеноструктурный анализ и рентгеноспектральный анализ.

8. Поляризация света. Анализ поляризованного света. Закон Mалюса.

Поляризация при отражении. Закон Брюстера.

9. Двойное лучепреломление. Поляризация призмы.

10. Вращение плоскости поляризации и ее применение.

11. Дисперсия света. Электронная теория дисперсии. Нормальная и аномальная дисперсии. Сплошные и линейчатые спектры. Спектральный анализ.

12.тепловое излучение. Абсолютно черное тело. Экспериментальные законы излучения абсолютно черного тела.

13.Излучение абсолютно черного тела. Квантовая гипотеза и формула Планка.

14.Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Квантовый 'характер поглощения света.

Фотоны. Уравнение Эйнштейна.

15. Фотоны. Эффект Комптона. Корпускулярно-волновые свойства света.

16.Корпускулярно-волновые свойства света. Давление света. Давление света с точки зрения квантовой теории.

17. Двойственная корпускулярно-волновая природа вещества. Волны де Бройля. Дифракция электронов и ее применение.

18. Соотношения неопределенностей. Границы применимости классической физики к микрообъектам.

19. Квантово-механическое описание микрочастиц. Волновая функция, ее свойства. Уравнение Шредингера для стационарных состояний.

20. Частица в одномерной потенциальной яме бесконечной глубины.

Квантование энергии и импульса.

21. Строение атома. Атом водорода и водоподобные ионы. Квантование энергии, момента импульса и его проекции. Квантовые числа. Спин электрона.

Уравнение Шредингера для электрона в атоме водорода.

22. Многоэлектронные атомы. Принцип Паули. Периодическая система элементов Менделеева.

23. Вынужденное излучение. Оптические квантовые генераторы. Лазеры и основные характеристики их излучения.

24. Строение атомного ядра. Зарядовое и массовое число. Магнитный момент.

Нуклоны, их взаимное превращение. Ядерные силы.

25. Дефект масс. Энергия связи. Зависимость удельной энергии связи от массового числа.

26.Радиоактивность. Закон радиоактивного распада. Активность. Постоянная распада. Период полураспада.

27.Радиоактивность. Виды радиоактивных излучений. Их свойства.

Особенности а и 13 распада. Нейтрино.

28.Экспериментальные методы регистрации частиц. Счетчик Гейгера, ионизационная камера, пузырьковая камера.

29.Понятие о ядерной энергетике. Цепная реакция деления. Термоядерная реакция.

30. Элементарные частицы. Античастицы. Типы взаимодействия в микромире.

Понятие о классификации элементарных частиц. Законы сохранения микромира.

31.Энергетические зоны в кристаллах. Металлы, диэлектрики и полупроводники 32. Зонная теория электропроводности. Электропроводность металлов.

33.Внутренняя энергия и теплоемкость электронного газа. Распределение электронов по энергетическим уровням.

34.Зонная теория электропроводности. Собственная проводимость полупроводников, ее зависимость от температуры.

35. Зонная теория электропроводности. Примесная проводимость.

36. Примесная проводимость. Полупроводниковый диод, р-n переход.

37. Электрический ток в электролитах. Законы электролиза.

38. Контактная разность потенциалов. Термо- ЭДС.