Пояснения к карте-схеме 1.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Санкт-Петербургский Государственный университет

Сервиса и экономики

 

Кафедра «Прикладная физика»

 

 

ФИЗИКА I

 

Механика. Молекулярная физика. Термодинамика. Электричество. Магнетизм.

 

Методические указания

к самостоятельной работе студентов при изучении двухсеместрового курса общей физики

 

Для всех направлений

 

Санкт-Петербург

 

УДК 536 (076.5)

 

Физика I.

Методические указания к самостоятельной работе студентов. Ч.П. – СПб: СПбГУСЭ, 2008, 30 с. Библиогр. 3.

 

 

Методическое пособие предназначено для самостоятельной работы студентов с основной и вспомогательной учебной литературой по курсу общей физики, рассчитанному на двухсеместровое изучение. Приведенные в пособии карты-схемы и пояснения к ним определяют логическую структуру отдельных тем изучаемого курса.

 

 

Рассмотрено на заседании кафедры прикладной физики, одобрено экспертным советом по математическим и естественнонаучным дисциплинам СПбГУСЭ.

 

 

Составители: к.т.н. профессор. Ю. В. Гомзин

к.ф.-м.н., доцент Г. Р. Асатрян

к.ф.-м.н., доцент. В. М. Дронов

ст. преподаватель П. А. Константинов

 

 

Под редакцией зав. кафедрой «Прикладная физика» д.т.н., профессора Ю. В. Гомзина

 

 

Рецензент: к.т.н., доцент Романова А.А.

 

© Санкт-Петербургский государственный университет сервиса и экономики

 

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………………………..4

 

1. Кинематика и динамика поступательного движения материальной точки……………………………………………………………………………6

 

2. Механика вращательного движения………………………………………….9

 

3. Законы сохранения………………………………….………………………..11

 

4. Релятивистская механика……………………………………...…………….13

 

5. Основы молекулярной физики………………………………………………15

 

6. Элементы статистической физики…………………………………………..17

 

7. Явления переноса в газах…………………………………………………….19

 

8. Первое и второе начала термодинамики………………………………….21

 

9. Основные характеристики электрического поля………………………...23

 

10. Законы постоянного тока………………………………………………….25

 

11. Магнитное поле постоянных токов…………….…………………...…….27

 

12. Явления электромагнитнойиндукции. Энергия магнитного поля.………29
ВВЕДЕНИЕ

 

Одним из главных элементов учебной работы студента является самостоятельное изучение физики по учебным пособиям. Эта работа должна быть систематической. Рекомендуется выбрать какое-либо учебное пособие в качестве основного, другие использовать как вспомогательные.

Учебное пособие следует не просто читать, а изучать. Для этого составляют краткий конспект изучаемого материала. Помочь составлению систематического и сжатого конспекта, и призваны данные методические материалы, в которых приведены карты схемы проработки теоретического материала по учебным пособиям [1] и [2].

Основным учебником является [1], вспомогательным – [2]. Кроме указанных учебников при проработке курса может быть использована и другая литература, представленная в списке.

Карты-схемы проработки темы соответствующего раздела курса физики содержат блоки четырех типов:

1 – основные для данного раздела понятия, законы, явления, изучаемые в данной теме (обведены жирной линией);

2 – вспомогательные для данной темы понятия, характеристики, при помощи которых описываются, формулируются основные понятия и законы (обведены пунктиром);

3 – методы наблюдений и расчетов, краткие выводы основных формул (обведены тонкой линией);

4 – примеры применения изучаемых в данной теме законов, явлений, понятий, методов (обведены двойной линией).

В картах-схемах стрелками указаны логические связи, отношения между вышеуказанными блоками схемы, приведены соответствующие параграфы учебных пособий.

Блоки, содержащие основные понятия темы, обведены жирной линией; блоки, содержащие вспомогательные для данной темы понятия – пунктиром; блоки, содержащие методы наблюдений и расчетов – тонкой линией; блоки, содержащие примеры применения понятий, законов, явлений, обведены двойной линией (рис. 1).

При изучении каждой темы следует начертить на развернутом листе тетради блоки, соответствующие карте-схеме. Изучив указанный в данной теме материал по учебным пособиям, надо вписать очень кратко в блоки формулировки законов, понятий, выводы формул и т. д. Можно изменить расположение блоков на листе. Изучать материал лучше до того, как чертить карту-схему, чтобы оценить размеры блоков. Обычно для формулировок блоки 1, 2, 4 имеют меньшие размеры, а блоки, содержащие выводы формул – большие. Рекомендуется вводить краткие обозначения, символы, использовать сокращения для достижения максимальной краткости записи, чтобы при устном изложении материала сказать можно было больше, чем записано.

Образец заполнения карты-схемы приведен в приложении.

 

2. Вспомогательные понятия и характеристики

1. Основные понятия, законы темы

3. Методы расчетов и наблюдений. Выводы формул

 

4. Применение изученных в теме понятий, законов, явлений, методов

К каждой теме даны пояснения и вопросы для самопроверки. Только после того, как получены ответы на них, можно считать, что данная тема усвоена.

Если с первых шагов изучения темы встречаются сложности (связанные, например, с перерывом в учебе), целесообразно ознакомиться с соответствующим разделом по школьному учебнику или какому-либо пособию для абитуриентов [5].

 

Литература, рекомендуемая для изучения части I курса физики

 

1. Трофимова Т. И. Курс физики: учеб. пособие. – М.: Академия, 2006.

2. Савельев И. В. Курс общей физики: кн. 3 – 5. – М.: Астрель, 2005.

3. Зисман А., Тодес О. М. Курс общей физики. Т. 3. – М.: Наука, 1970.

4. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1985.

5. Яворский Б. М., Пинский А. А. Основы физики. Т. 1 – 2. – М.: Наука, 1981.

1. КИНЕМАТИКА И ДИНАМИКА ПОСТУПАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ МАТЕРИАЛЬНОЙ ТОЧКИ

Пояснения к карте-схеме 1.

 

1. Перед тем, как работать с картой-схемой 1, внимательно прочтите «Введение» [1, 2]. Обратите внимание на связь физики с философией, на понятия основ физики как науки: физические законы, методы исследования, гипотезы, физические теории, этапы развития физики, современное состояние науки и ее перспективы.

2. Основным в разделе «Кинематика» является понятие о кинематическом уравнении движения, с помощью которого решаются прямая и обратная задачи кинематики.

3. Основными в этой теме так же являются законы Ньютона. При заполнении карты-схемы продумайте и запишите четкие формулировки трех законов Ньютона.

4. Ко второму закону Ньютона введите такие категории как масса, импульс тела и импульс силы.

Прямую задачу решают, дифференцируя уравнение движения. Обратная задача

решается методом интегрирования.

5. Заполнять схему рекомендуется в таком порядке: общие понятия, понятия скорости и ускорения и в заключение заполняется блок «Кинематическое уравнение движения».

В разделе «Принцип относительности в классической механике» дайте определение инерциальных систем отсчета, сформулируйте принцип относительности Галилея, напишите преобразование координат Галилея для случая движения в направлении координатной оси х. Покажите, что законы Ньютона инвариантны относительно преобразований Галилея.

 

 

Вопросы для самопроверки

1. Какое движение называется механическим?

2. Чем отличаются понятия «тело отсчета» и «система отсчета»?

3. Дайте определение материальной точки.

4. Как задается положение материальной точки?

5. Что общего и какая разница между понятиями «траектория», «путь» и «перемещение»?

6. Что называется средней скоростью неравномерного движения?

7. Как найти скорость точки в данный момент времени (мгновенную)?

8. Как меняется скорость при неравномерном криволинейном движении?

9. Что называется тангенциальным и нормальным ускорениями?

10. Выведите формулу нормального ускорения.

11. Что равно и как направлено полное ускорение?

12. Каким образом по уравнению движения определить скорость и ускорение?

13. Как, зная закон изменения скорости – v(t), определить вектор перемещения?

14. Какие виды механического движения вы знаете?

15. Напишите формулы пути и скорости равномерного прямолинейного движения.

16. Какое движение называется равнопеременным?

17. Напишите формулы пути, скорости и ускорения прямолинейного и равнопеременного движения.

18. Дайте формулировки законам Ньютона.

19. Какое свойство тел называется инертностью?

20. Как вводится понятие массы?

21. Что такое релятивистская масса?

22. Что называется импульсом силы и импульсом тела?

23. Как связаны сила и импульс тела?

24. Назовите виды взаимодействия?

25. Какая деформация называется упругой?

26. Сформулируйте закон Гука. Дайте определение величин, входящих в формулу этого закона (коэффициента упругости, модуля Юнга, напряжения, относительной деформации).

27. Какое трение называется внешним? – внутренним? Какое трение называется сухим? Расскажите о трении покоя, трении скольжения. Какую роль в природе играют силы трения?

28. Дайте определение силы тяжести и веса. Расскажите о невесомости. От чего зависят ускорение свободного падения и сила тяжести Р?

29. Какие системы отсчета называются инерциальными? Какими свойствами они обладают? Напишите преобразования Галилея. В чем заключается принцип относительности Галилея? Выведите закон сложения скоростей и выражения для ускорения тела относительно инерциальных систем отсчета. В чем заключается инвариантность законов Ньютона относительно преобразований Галилея?

30. Какие явления не укладываются в рамки Ньютоновской механики? Почему классическая механика может применяться только в определенных пределах? Каковы эти пределы? Как соотносятся классическая механика, теория относительности и квантовая механика?

Карта-схема 1. Кинематика и динамика поступательного движения материальной точки

Кинематика (общие понятия)

Кинематическое уравнение движения

Скорость

Тело отсчета, система отсчета. Материальная точка. Задание положения материальной точки

Прямая задача: Вычисление скорости и ускорения по уравнению движения материальной точки. Обратная задача: Вычисление пути по скорости, графическое выражение в пути Виды движения: Равномерное, равнопеременное.

Средняя скорость неравномерного движения

Мгновенная скорость неравномерного движения

Ускорение

Траектория движения

Путь

Перемещение

Тангенциальное ускорение

Нормальное ускорение

Полное ускорение

ЗАКОНЫ НЬЮТОНА

1.

2.

МАССА

ИМПУЛЬС ТЕЛА

СИЛЫ

Виды взаимодействий: 1…. 2….. 3……

Силы механике

Упругие силы

Силы трения

Силы тяжести

Закон Гука для любого вида упругой деформации. Деформация сжатия и растяжения.

Виды силы трения. Трение покоя. Трение скольжения.

Сила тяжести. Вес тела. Невесомость.

1. МЕХАНИКА ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ