Реферат: Программа дисциплины ф. 7 Физика Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная физика» для студентов специальности 140305 " Ядерные реакторы и энергетические установки" специализация «Вывод из эксплуатации и продление службы яэу»

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию



ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)






УТВЕРЖДАЮ




Проректор по учебной работе


С.Б. Бурухин





“______”____________ 200__ г.



^ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ


Ф.7 Физика

Разделы «Механика», «Колебания и волны», «Молекулярная физика»


для студентов специальности 140305 " Ядерные реакторы и энергетические установки"

специализация «Вывод из эксплуатации и продление службы ЯЭУ»

направление подготовки 140300 «Ядерные физика и технологии»


Форма обучения: очная


Объем дисциплины и виды учебной работы по очной форме в соответствии с учебным планом


Вид учебной работы

Всего часов

Семестры







1

2







Общая трудоемкость дисциплины

314

157

157







Аудиторные занятия

204

102

102







Лекции

68

34

34







Практические занятия и семинары

68

34

34







Лабораторные работы

68

34

34







Курсовой проект (работа)
















Самостоятельная работа

110

55

55







Расчетно-графические работы
















Вид итогового контроля (зачет, экзамен)




Экз.

Экз.








Обнинск 2008

Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки

140300 «Ядерные физика и технологии»


Программу составил:


___________________ Ю.А.Коровин, профессор, д.ф.-м.н.


Программа рассмотрена на заседании кафедры ОиСФ (протокол № __ от __.__.200_ г.)


Заведующий кафедрой ОиСФ


___________________ Ю.А.Коровин


“____”_____________ 200__ г.


СОГЛАСОВАНО


Начальник

Учебно – методического управления


___________________ Ю.Д. Соколова


Декан

Физико-энергетического факультета


___________________ В.И.Белозеров


“____”_____________ 200__ г.



^ 1. Цели и задачи дисциплины.

Изучение теории по темам: механика, элементы релятивистской механики, колебания и волны; молекулярная физика. Развитие навыков решения задач по данным темам. Освоение постановки и проведения физических экспериментов, а также получение практических навыков по обработке и интерпретации результатов экспериментов на основе выполнения лабораторных работ, подготовить их к успешному освоению специальных дисциплин на старших курсах.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины.


В результате изучения дисциплины студент должен

знать: основные законы механики, молекулярной физики;

уметь: анализировать физические проблемы на научной основе;

иметь навыки: решения физических задач по данным разделам курса физики.


3. Содержание дисциплины


3.1. Лекции


1 семестр

^ Часть 1.Механика



Механика материальной точки. (10 час.)

Кинематика точки. Векторный, координатный, естественный способы задания движения точки.

Динамика материальной точки. Две основные задачи динамики. Первый закон Ньютона. Инерциальные системы отсчета. Второй закон Ньютона как основное уравнение динамики точки. Третий закон Ньютона.

Принцип относительности Галилея. Преобразования Галилея

Неинерциальные системы отсчета. Понятие относительного движения. Основное уравнение динамики относительного движения. Силы инерции.

Интегральные теоремы механики. Законы сохранения в механике. (8 час.)

Теорема от изменении импульса системы тел. Закон сохранения импульса.

Теорема об изменении кинетической энергии. Теорема об изменении полной механической энергии системы. Закон сохранения механической энергии.

Теорема об изменении момента импульса системы. Закон сохранения момента импульса.

Механика твердого тела. (8 час.)

Кинематика твердого тела. Поступательное движение твердого тела. Вращательное движение. Связь между угловыми и линейными характеристиками движения.

Понятие о геометрии масс. Момент импульса твердого тела. Понятие о тензоре инерции. Осевые и центробежные моменты инерции. Главные оси инерции.

Вращение тела вокруг закрепленной оси. Уравнение вращения. Кинетическая энергия твердого тела, вращающегося вокруг неподвижной оси. Работа, совершаемая моментами сил при вращении тела.

Плоскопараллельное движение твердого тела. Разложение движения на поступательное движение и вращение. Дифференциальные уравнения динамики плоского движения. Кинетическая энергия тела при плоском движении.

Движение тела имеющего одну неподвижную точку. Приближенная теория гироскопа.

Степени свободы твердого тела. Число степеней свободы.



Часть 2 Элементы релятивистской механики (8 час.)



Понятие о специальной теории относительности (СТО). Постулаты СТО. Преобразования Лоренца. Следствия из преобразований Лоренца.

Релятивистская динамика. Основное уравнение динамики для релятивистской частицы. Полная и кинетическая энергия свободной релятивистской частицы. Энергия покоящейся частицы. Взаимосвязь массы и энергии системы частиц.


2 семестр

Часть 3 Колебания и волны (10час.)


Колебания.

Периодические процессы. Гармонические колебания. Амплитуда, частота, фаза колебаний. Сложение колебаний.

Гармонический осциллятор.

Затухающие колебания гармонического осциллятора.

Вынужденные колебания. Явление резонанса.

Автоколебания.

2.Волны.

Распространение волн в упругой среде. Волновое уравнение. Уравнение плоской гармонической волны. Уравнение стоячей волны.

Энергия волны. Поток энергии, плотность потока энергии, интенсивность волны.



Часть 4 Молекулярная физика


Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов. (8 час.)

Молекулярно-кинетические представления о веществе. Агрегатные состояния. Модель идеального газа. Молекулярно-кинетическое толкование давления газа. Уравнение молекулярно-кинетической теории для давления. Молекулярно-кинетическое толкование температуры. Средняя энергия хаотического движения молекул идеального газа. Уравнение состояния идеального газа.

Распределение Максвелла (распределение молекул по скоростям и по кинетическим энергиям).

Распределение Больцмана (распределение молекул по потенциальным энергиям во внешнем поле).

Кинетические параметры хаотического движения молекул. Явления переноса.

Элементы термодинамики. (9 час.)

Первое начало термодинамики. Политропические процессы. Классическая молекулярно-кинетическая теория теплоемкости.

Второе начало термодинамики. Циклические процессы. Тепловые машины. КПД тепловой машины. Энтропия. Формула Больцмана

Третье начало термодинамики.

Реальные газы. Жидкое и кристаллическое состояния вещества. (7 час.)

Реальные газы. Уравнение состояния Ван-дер-Ваальса.

Жидкое состояние вещества. Поверхностное натяжение. Капиллярные явления.

Кристаллические тела. Классическая теория теплоемкости кристаллов. Представление о квантовой теории теплоемкости.

Фазовые состояния и фазовые переходы. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса.



^ 3.2. Практические и семинарские занятия


Раздел(ы)

Тема практического или семинарского занятия

Литература

Число часов

Часть 1


1


2


3

Часть 2

1 семестр


Введение в теорию размерностей. Метод анализа размерностей (2 час.)

Кинематика точки (4 час.)

Основное уравнение динамики точки (6 час.)

Неинерциальные системы отсчета. Основное уравнение динамики относительного движения (2 час.)

Интегральные теоремы механики. Законы сохранения (8 час.)

Механика твердого тела (6 час.)

Релятивистская механика (6 час.)






[1,2, 3]

34


2


4


6


2


8


6

6




Часть 3

1-2


Часть 4

1.1-1.3

2.1-2.3

3.1-3.4


2 семестр


Колебания (6 час.)

Волны (4 час.)

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов (8 час.)

Элементы термодинамики (12 час.)

Реальные газы. Жидкое состояние. Фазовые переходы (6 час.)






[1,2, 3]

34


6

4

8

10


6



^ 3.3. Лабораторный практикум

Первый семестр

Разделы

Тема лабораторной работы

Число часов

Механика точки.

Законы сохранения в механике

Механика твердого тела.




Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Механика" по индивидуальному плану


17


^ Второй семестр

Разделы

Тема лабораторной работы

Число часов

Механические колебания.

Волны в упругих средах.




Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.

Элементы термодинамики.

Реальные газы.

Свойства жидкостей и твердых тел.




Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Колебания. Волны" по индивидуальному плану


Студент выполняет лабораторные работы из практикума "Молекулярная физика" по индивидуальному плану .

8


9



^ Компьютерный (лабораторный) практикум

1 семестр

Разделы

Тема лабораторной работы

Число часов

Механика точки.

Законы сохранения в механике

Механика твердого тела.




Равноускоренное движение

Законы движения

Траектория движения

Уравнения движения

Движение тел переменной массы

Динамика относительного движения

Исследование потенциальной энергии

Исследование движения в поле силы тяжести

Столкновения частиц

Кинематика плоского движения твердого тела

Студент выполняет лабораторные работы из практикума по индивидуальному плану


17



2 семестр

Разделы

Тема лабораторной работы

Число часов

Механические колебания.

Волны в упругих средах.

Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов.

Элементы термодинамики.

Реальные газы.

Свойства жидкостей и твердых тел.




Свободные незатухающие колебания

Механическая энергия и фазовый портрет

Свободные затухающие колебания

Вынужденные колебания

Наложение колебаний

Механические волны

Процессы в идеальном газе

Статистические распределения

Газ Ван дер Вальса

Уравнение Клапейрона -Клаузиуса

Студент выполняет лабораторные работы из практикума по индивидуальному плану .

17




^ 3.4. Курсовые проекты (работы)

Не предусмотрены.


3.5. Формы текущего контроля

1 семестр

Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

Часть1

(1.1-1.4)

Коллоквиум

6

Часть1(2)

Контрольная работа №1

10

Часть1(3)

Контрольная работа №2

16


2 семестр

Раздел(ы)

Форма контроля

Неделя

Часть 3

(1.1-1.5

2.1-2.2)

Коллоквиум

6

Часть 4 (1.1-1.3)

Контрольная работа №1

10

Часть 4 (2.1-2.3

3.1-3.4)

Контрольная работа №2

16


^ 3.6. Самостоятельная работа

1 семестр

1. Некоторые сведения о векторах. Умножение вектора на скаляр. Линейная зависимость между векторами. Скалярное и векторное произведение вектором. Производная векторов. Производная единичного вектора. Стр.25-35 [1]

Материал включен в коллоквиум.

2. Силы. Упругие силы. Силы трения. Вязкое трение и сопротивление среды. Сила тяжести и вес. Стр.62-72 [1].

Материал включен в коллоквиум.

3. Движение в центральном поле сил стр.111-116 [1].

Задачи включены в контрольную работу №1.

4. Всемирное тяготение. Принцип эквивалентности. Космические скорости стр.174-180 [1]. Задачи включены в контрольную работу №1

5. Преобразования импульса и энергии стр.240-242 [1]. Задачи включены в контрольную работу № 2

2 семестр

1. Гидродинамика.

1.1. Линии и трубки тока. Напряженность струн.

1.2. Уравнения Бернулли.

1.3. Силы внутреннего трения.

1.4. Ламинарное и турбулентное течения.

1.5. Движение тел в жидкостях и газах.

Стр.246-261 [1] Материал включен в коллоквиум.

2. Определение Перреном числа Авогадро. Макро- и микросостояния. Статистический. Гл.11 стр.324-332 [1]. Задачи включены в контрольную работу №1.

3. Некоторые применения энтропии. Термодинамические потенциалы. Внутренняя энергия. Свободная энергия. Энтальпия. Гл.12 стр.354-360 [1]. Задачи включены в контрольную работу №2.


^ 4.1. Рекомендуемая литература


4.1.1. Основная литература


Савельев И.В. Курс физики, т.1 Изд.-во «Лань» С.-П., 2006 – 200 экз.

Иродов И.Е. Основные законы механики –М.:ВШ, 1997 – 200 экз.

Иродов И.Е. Задачи по общей физике – М.: ЗАО «Издательство БИНОМ», 1998 – 300 экз.

Тихоненко А.В., Троянов М.М. Компьютерный практикум по общей физике. Часть 1 Классическая механика. ИАТЭ – 200 экз.

Тихоненко А.В., Троянов М.М. Компьютерный практикум по общей физике. Часть 2 Механические колебания и волны. Термодинамика и молекулярная физика. ИАТЭ – 120 экз.

^ 4.1.2. Дополнительная литература

Стрелков С.П. Механика – М.: Наука, 1976

Кикоин А.К., Кикоин И.К. Молекулярная физика – М.: наука, 1976

Методические рекомендации для самостоятельной работы студентов по курсу «Общая физика» раздел «Механика»

Тема «Механика точки» составитель Здоровцева Г.Г.

Тема «Законы сохранения» составитель Здоровцева Г.Г.

Тема «Динамика твердого тела» составитель Маркин А.П. – Обнинск: ИАТЭ, 1991г.

Комплект учебных карточек для проведения практических занятий по курсу «Общая физика» по разделам «Механика», «Релятивистская механика», «Колебания и волны», Молекулярная физика». Здоровцева Г.Г., Тулупова Н.Н., Трищенко Л.Д. Обнинск, ИАТЭ, 1994


4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины

Решение задач с использование персональных компьютеров в специализированном классе кафедры.

5. Материально-техническое обеспечение дисциплины

Демонстрационный материал с использованием специальной демонстрационной техники на базе персонального компьютера.

Лаборатории «Механика», «Молекулярная физика», компьютерный класс.