Министерство образования Республики Беларусь Учреждение образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»
БГ УИ
Н. В. Горячун
Р
Кафедра физики
а
ФИЗИКА
Би бл ио
т
ек
Методическое пособие к выполнению контрольных работ для студентов специальности «Экономика и организация производства» заочной формы обучения
Минск БГУИР 2011
УДК 53(076) ББК 22.3я73 Г71
ек
а
БГ УИ
Р
Р е ц е н з е н т: доцент кафедры физики учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники», кандидат физико-математических наук В. И. Мурзов
Би бл ио
т
Горячун, Н. В. Г71 Физика : метод. пособие к выполнению контр. работ для студ. спец. «Экономика и организация производства» заоч. формы обуч. / Н. В. Горячун. – Минск : БГУИР, 2011. – 104 с. : ил. ISBN 978-985-488-729-6. Пособие содержит рабочую программу, основные формулы, примеры решения задач и контрольные задания по трем частям курса физики, а также некоторые справочные данные, необходимые для решения задач при выполнении контрольных работ.
СОДЕРЖАНИЕ Содержание рабочей программы курса физики ...................................................... 4 Общие методические указания .................................................................................. 7 1. Механика. Молекулярная физика и термодинамика (Основные формулы) .................................................................................................. 9 1.1. Физические основы классической механики .................................................... 9 1.2. Механические колебания .................................................................................. 13 1.3. Молекулярная физика и термодинамика ......................................................... 14 1.4. Примеры решения задач .................................................................................... 16 1.5. Контрольная работа №1 ..................................................................................... 32 2. Электромагнетизм (Основные формулы)........................................................... 41 2.1. Электростатическое поле в вакууме ................................................................ 41 2.2. Постоянный ток .................................................................................................. 43 2.3. Магнитное поле в вакууме ................................................................................ 44 2.4. Электромагнитные колебания .......................................................................... 46 2.5. Примеры решения задач .................................................................................... 48 2.6. Контрольная работа №2 ..................................................................................... 65 3. Оптика. Элементы квантовой и атомной физики (Основные формулы) ................................................................................................ 75 3.1. Оптика .................................................................................................................. 75 3.2. Элементы квантовой и атомной физики.......................................................... 77 3.3. Примеры решения задач .................................................................................... 81 3.4. Контрольная работа №3 ..................................................................................... 95 Приложение. Основные физические постоянные ............................................... 102 Литература ................................................................................................................ 103
3
СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧЕЙ ПРОГРАММЫ КУРСА ФИЗИКИ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КЛАССИЧЕСКОЙ МЕХАНИКИ
Би бл ио
т
ек
а
БГ УИ
Р
Кинематика материальной точки. Система отсчета. Материальная точка. Кинематический закон движения материальной точки. Линейные кинематические величины. Угловые кинематические величины. Связь между линейными и угловыми кинематическими величинами. Динамика материальной точки. Инерциальные системы отсчета. Масса и импульс. Сила. Классификация сил. Законы Ньютона. Закон сохранения импульса. Преобразования Галилея. Закон сложения скоростей. Закон всемирного тяготения. Работа и мощность силы. Поле сил. Связь между потенциальной энергией и силой поля. Кинетическая энергия. Полная механическая энергия материальной точки, системы материальных точек. Законы изменения и сохранения полной механической энергии. Механика твердого тела. Вращательное движение твердого тела. Центр масс системы материальных точек. Момент инерции. Теорема Штейнера. Момент силы и момент импульса. Закон изменения момента импульса твердого тела. Основной закон динамики вращательного движения твердого тела относительно фиксированной оси вращения. Закон сохранения момента импульса. Кинетическая энергия вращающегося твердого тела. Механические колебания. Свободные и вынужденные колебания. Гармонические колебания. Кинематический закон гармонических колебаний. Амплитуда, фаза, частота, период гармонических колебаний. Зависимости от времени скорости и ускорения при гармонических колебаниях. Математический и физический маятники. Энергия гармонических колебаний. Затухающие колебания. Добротность колеблющейся системы. Вынужденные колебания. Резонанс. Волновые процессы. Продольные и поперечные упругие волны. Плоская и сферическая гармонические волны. Длина волны, волновой вектор, волновое число. Волновое уравнение. Стоячие волны. МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА
Основные понятия молекулярно-кинетической теории (МКТ) идеальных газов. Основное уравнение МКТ. Средняя кинетическая энергия поступательного движения молекулы. Среднеквадратичная скорость молекулы. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул. Распределение Максвелла. Распределение Больцмана. Термодинамические параметры. Идеальный газ. Уравнение состояния идеального газа. Внутренняя энергия идеального газа. Работа сил давления газа при изменении его объема. Количество теплоты. Первое начало термодинамики. Теплоемкость. Второе начало термодинамики. Тепловой двигатель. КПД теплового двигателя. Цикл Карно. Энтропия. 4
ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
Би бл ио
т
ек
а
БГ УИ
Р
Электростатика. Закон сохранения электрического заряда. Закон Кулона. Основные характеристики электростатического поля: напряженность и потенциал. Принцип суперпозиции. Связь напряженности и потенциала. Теорема Гаусса для вектора E . Работа сил электростатического поля. Теорема о циркуляции вектора E . Электрическое поле в диэлектриках. Типы диэлектриков. Дипольный электрический момент молекул. Вектор поляризованности P . Вектор электрического смещения D . Теорема Гаусса для вектора D . Проводники в электростатическом поле. Электроемкость проводников. Энергия электрического поля. Постоянный электрический ток, его характеристики и условия существования. Законы постоянного тока. Магнитостатика. Силовая характеристика магнитного поля. Магнитная индукция электрического заряда, движущегося с постоянной скоростью