Выполнение лабораторных работ

Лабораторные работы служат связующим звеном теории и практики. Они позволяют углублять и закреплять теоретические знания, проверять физические положения и законы экспериментальным путем, приобретать навыки в обращении с оборудованием, приборами и материалами, изу­чать на практике методы научных исследований.

Выполнение лабораторных работ является обязательным для всех студентов МТУСИ.

Лабораторные занятия проводятся преподавателями кафедры физи­ки с группами студентов из расчета 10-15 человек на одного пре­подавателя .

Каждый студент выполняет лабораторные работы в соответствии с индивидуальным графиком, сообщаемым ему преподавателем на первом занятии. Все исполняемые студентом лабораторные работы оформляются в отдельной тетради, с которой он после завершения работ приходит, сдавать зачет. После сдачи зачета эта тетрадь у студента отбирается.

Каждый студент обязан являться на очередное лабораторное заня­тие, имея в тетради заранее подготовленный конспект к той работе, которая будет им выполняться. Кроме того, он обязан быть подготов­ленным для предварительного собеседования с преподавателем по тео­рии и методике, связанными с выполнением данной работы. Конспект к лабораторной работе составляется по сборнику описаний лабораторных работ. Он должен содержать краткое изложение теоретического введе­ния к ней, схематический чертеж лабораторной установки, расчетные формулы, поясняющие графики, таблицы, в которые будут заноситься результаты измерений и расчетов. Теоретическая подготовка студента заключается в проработке им рекомендуемых параграфов курса физики по приводимым в конце описания к работе литературным источникам, в ознакомлении по сборнику описаний лабораторных работ с содержа­нием, методикой и принципами измерений, касающимися данной работы. Неподготовленные студенты к выполнению лабораторных работ не до­пускаются .

По завершении лабораторного практикума на первом и втором кур­сах студенты сдают зачет. Во время сдачи зачета студентам предлага­ется ответить на ряд вопросов, тематика которых соответствует раз­делам курса, изучаемым при прохождении практикума, методики и принципам измерений, при выполнении работ, устройству лабораторных установок. По усмотрению преподавателя студенту могут быть предложе­ны задачи на тему выполненных им работ, а также на определение пог­решности измерения.

---

Срок действия выполненных лабораторных работ, не завершенных зачетом - один год, считая с момента выполнения последней лабора­торной работы.

Сдача зачетов и экзаменов

К сдаче зачета или экзамена допускаются студенты, выполнившие установленное число контрольных и лабораторных работ. Контрольные работы, зачтенные рецензентом с подписью преподавателя, проверив­шего исправления, предъявляются экзаменатору.

При сдаче экзамена или зачета студент должен обнаружить знание курса физики в объеме, установленном программой, и умение решать физические задачи, а также готовность дать пояснения по существу решений задач, входящих в его контрольные работы.

В соответствии с учебным планом студенты МТУСИ сдают два зачета и два экзамена. Зачет в конце первого семестра первого курса сдается по разделу "Механика". В конце второго семестра первого курса сдается экзамен по разделам "Электростатика, постоянный ток" и "Электромагнетизм". В конце третьего семестра (на втором курсе) сдается экзамен по разделам "Колебания и волны", "Волновая и квантовая оптика". Завершается изучение курса физики в четвертом семестре сдачей зачета по разделам "Элементы квантовой физики и физики твердого тела", "Статистическая физика и термодинамика".

СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО КУРСА .

ВВЕДЕНИЕ

Предмет физики и ее связи со смежными науками. Общие методы исследования физических явлений. Развитие физики и техники и их взаимное влияние друг на друга. Успехи физики в течение последних десятилетий и характеристика ее современного состояния. Многооб­разие и значение практических применений физики.

I. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ

Механика, ее разделы и основные этапы развития. Учение диалек­тического материализма о формах движения материи. Физическое содержание механики. Классическая механика.

1. Основные законы движения. Меха­ническое движение. Системы отсчета и системы координат. Понятие материальной точки. Движение материальной точки. Перемещение и путь, скорость, ускорение, тангенциальная и нормальная составляю­щие ускорения. Движение материальной точки по окружности. Связь между векторами линейных и угловых скоростей и ускорений.

Инерция, масса, импульс (количество движения), сила. Законы Ньютона, их физическое содержание и взаимная связь.Понятие об инерциальных и неинерциальных системах отсчета. Сложение скоростей в классической механике. Механический принцип относительности. Преобразование координат Галилея. Границы применимости классичес­кой механики.

---

2. Законы сохранения. Закон сохранения импульса. Работа и мощность. Работа переменной силы. Кинетическая и потенциальная энергии. Закон сохранения энергии в механике. Консервативные и диссипативные системы. Применение законов сохране­ния импульса и энергии к упругому и неупругому ударам.

3. Твердое тело как система час­тиц. Понятие абсолютно твердого тела. Поступательное и враща­тельное движение твердого тела. Применимость законов кинематики и динамики материальной точки к поступательному движению твердого тела. Угол поворота, угловая скорость, угловое ускорение - кинема­тические характеристики вращательного движения твердого тела. Центр инерции (массы) твердого тела. Вращение твердого тела вокруг неподвижной оси, его момент инерции и кинетическая энергия. Основ­ной закон динамики вращательного движения. Закон сохранения момента импульса для системы тел. Работа и мощность при вращательном дви­жении.

4. Силы упругости и трения. Упругое тело. Закон Гука для основных видов деформаций. Потенциальная энергия упруго деформированного тела. Сила трения.

5. Силы тяготения. Понятие о поле тяготения. Закон всемирного тяготения. Центральные силы. Понятие о напряжен­ности и потенциале гравитационного поля.

6. Элементы теории относительноcти.Постулаты теории относительности. Преобразования Лоренца. Релятивистское изменение длин и промежутков времени. Релятивистс­кий закон сложения скоростей. Понятие о релятивистской механике. Закон изменения массы со скоростью. Взаимосвязь массы и энергии.

2. ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И МАГНЕТИЗМ

А. Электростатика

1. 
   Электрическое поле в вакууме. Атомистичность заряда. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Поле и вещество как две основные формы материи. Напряженность электрического поля. Силовые линии поля. Поток век­тора напряженности. Теорема Гаусса и ее применение к вычислению напряженности полей. Принцип суперпозиции полей. Работа сил поля при перемещении зарядов. Циркуляция вектора напряженности. Потен­циальный характер электростатического поля. Потенциальная энергия взаимодействия точечного заряда с электростатическим полем. Потен­циал электростатического поля. Эквипотенциальные поверхности. Градиент потенциала. Связь между напряженностью и потенциалом. Потенциал поля точечного заряда, системы точечных зарядов, заряжен­ной сферы.
   

---

2. Электрическое поле в диэлек­триках . Проводники и диэлектрики. Свободные и связанные заряды. Полярные и неполярные диэлектрики. Ориентационная и дефор­мационная поляризация диэлектриков. Вектор поляризации. Напряжен­ность поля в диэлектрике. Теорема Гаусса для поля в диэлектрике. Электрическое смещение. Диэлектрическая проницаемость и ее физи­ческий смысл. Электрическое поле на границе двух диэлектриков. Понятие о пьезоэлектрическом эффекте и сегнетоэлектриках.

3. Проводники в электростатичес­ком поле. Распределение зарядов в проводниках. Связь между напряженностью поля у поверхности проводника и поверхностной плотностью зарядов. Электроемкость проводников. Конденсаторы.

4. Энергия электростатического поля. Энергия системы неподвижных точечных зарядов, заряжен­ного проводника, электростатического поля. Объемная плотность энергии электростатического поля.

Б. Постоянный ток

I. Законы постоянного тока. Сила тока. Вектор плотности тока. Разность потенциалов, электродвижущая сила и напряжение. Законы Ома и Джоуля-Ленца. Дифференциальная форма законов Ома и Джоуля-Ленца. Закон Ома для полной цепи и для неод­нородного участка цепи. Законы Кирхгофа для разветвленных цепей.

8. Электропроводность металлов. Классическая теория электропроводности. Экспериментальные доказа­тельства электронной природы тока в металлах. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца из классической теории электропроводности. Зависи­мость сопротивления металлов от температуры. Сверхпроводимость.

Трудности классической теории электропроводности.

3. Термоэлектронная эмиссия и контактные явления. Термоэлектронная эмиссия и ее практическое применение. Контактная разность потенциалов. Термоэлектричество. Термопара.

В. Электромагнетизм

1. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Закон Ампера. Вектор индукции магнитного поля. Сила Лорен­ца. Эффект Холла. Закон Био-Савара-Лапласа для элемента тока. Магнитное поле движущегося заряда. Применение закона Био-Савара-Лапласа для расчета магнитных полей прямолинейного и кругового токов. Магнитный момент кругового тока. Магнитный поток. Работа перемещения контура с током в магнитном поле.

2. Магнитные свойства веществ. Магнитные моменты атомов. Атом в магнитном поле. Намагничивание вещества. Напряженность магнитного поля. Циркуляция напряженности магнитного поля. Закон полного тока. Вихревой характер магнитного поля. Поле соленоида. Магнитная восприимчивость и магнитная прони­цаемость. Деление вещества на диамагнетики, парамагнетики и ферро­магнетики. Зависимость намагничивания маг нетиков от напряженности магнитного поля и температуры. Точка Кюри. Гистерезис.

---

3. Электромагнитная индукция. Воз­никновение индукционного тока. Электродвижущая сила индукции. За­коны Фарадея и Ленца.Вывод ЭДС индукции из закона сохранения энергии. Электронный механизм возникновения ЭДС индукции. Самоин­дукция и взаимоиндукция. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Объемная плотность энергии магнитного поля. Вихревые токи.

4. Уравнения Максвелла. Токи смещения. Уравнения Максвелла в интегральной форме, их связь с эксперимен­тально установленными законами электричества и магнетизма. Мате­риальность электромагнитного поля.

3. КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ

I. Колебания (механические и электромагнитные). Об­щий признак колебательного движения. Колебательные системы с одной степенью свободы: пружинный маятник, математический и физический маятники, контур Томсона. Гармонические колебания, их общая харак­теристика. Дифференциальное уравнение гармонически колеблющихся систем и его решение. Определение периодов колебаний. Энергия гармонического колебательного движения. Затухающие колебания. Диф­ференциальное уравнение затухающих колебаний и его решение. Зави­симость амплитуды от времени. Логарифмический декремент затухания. Частота затухающих колебаний. Апериодическое движение. Вынужденные колебания. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний. Резонанс и резонансная частота.

Сложение одинаково направленных гармонических колебаний с рав­ными и мало отличающимися частотами (биения). Сложение взаимно перпендикулярных гармонических колебаний с равными и кратными час­тотами. Фигуры Лиссажу.

2. Волны (упругие и электромагнитные). Волны в упругой среде, механизм их образования. Продольные и поперечные волны. Скорость распространения упругих волн. Уравнение волны.

Электромагнитные волны. Уравнение электромагнитной волны как решение уравнений Максвелла. Скорость распространения электромаг­нитных волн.

Фазовая и групповая скорости. Перенос энергии волнами. Вектор Умова-Пойнтинга.

4. ВОЛНОВЫЕ ПРОЦЕССЫ. ВОЛНОВАЯ И КВАНТОВАЯ ОПТИКА

I. Элементы волновой теории света. Корпускулярная и волновая теории света. Электромагнитная природа света. Принцип Гюйгенса и его применение для вывода за­конов отражения и преломления света. Показатель преломления. Полное внутреннее отражение.

2. Интерференция волн. Когерентные волны. Разность фаз и условия усиления и ослабления волн. Распределение энергии в интерференционных явлениях. Стоячие волны. Уравнение стоячей волны. Узлы и пучности. Особенности отражения волн на гра­нице двух сред. Способы получения когерентных световых волн: щели Юнга, зеркала и би-призмы Френеля. Принцип суперпозиции волн. Интерференционная картина, образуемая двумя когерентными источни­ками света. Интерференция в тонких пленках. Геометрическая, опти-

---

Смотрите также файлы

• Государственное учреждение дополнительного профессионального образования.pdf

• Указатель 461 Предисловие 3 Введение 4 Предмет физики и ее связь с другими науками 4.doc

• Краткая характеристика физиологических состояний организма при занятиях физическими упражнениями и спортом.docx

• Отчет контрольное задание (виды работы отчет, эссе, статья и т д.).docx

• Программа Экономика государственного и муниципального сектора.pdf