ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД “ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ” МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КАФЕДРА ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ ЇЇ ВИКЛАДАННЯ Затверджую: Декан факультету ____________________________ (підпис) Осипов О.Ю. _______________ (ПІБ) “____”____________ 2008 р. Схвалено на засіданні кафедри фізики та методики її викладання (назва кафедри) Протокол № _____ від “____”___________2008 р. Завідувач кафедри Іваницький О.І. ______________ (ПІБ) (підпис) Робоча програма З дисципліни Фізика Форма навчання денна Курс другий Семестр 3,4 Організаційно-методична характеристика навчальної дисципліни Напрям, спеціальність, освітньо-кваліфікаційний рівень АКАДЕМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА СТРУКТУРА 6.040101 – хімія бакалавр Рік навчання: другий Семестри: 3,4 Кількість навчальних тижнів: 34 Кількість годин на тиждень: 6 Статус курсу: цикл природничо- наукової підготовки Кількість ECTS кредитів: - українських: 204 - європейських: 136 Кількість годин: - загальна: 432 - лекції: 66 - лабораторні заняття: 68 - практичні заняття 68 - самостійна робота: 111 - індивідуальна робота: 111 Вид підсумкового контролю: іспит (3,4) Робоча програма складена на основі навчальної програми з курсу “Фізика”, автор Ю.П. Мінаєв, канд. фіз.-мат. наук, доцент Укладач робочої програми: Ю.П. Мінаєв, канд. фіз.-мат. наук, доцент А.М. Андрєєв, старший викладач Запоріжжя – 2008
Transcript
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД “ ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ”
МІНІСТЕРСТВА ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ КАФЕДРА ФІЗИКИ ТА МЕТОДИКИ ЇЇ ВИКЛАДАННЯ
Затверджую: Декан факультету ____________________________
(підпис) Осипов О.Ю. _______________
(ПІБ) “____”____________ 2008 р.
Схвалено на засіданні кафедри фізики та методики її викладання
(назва кафедри) Протокол № _____ від “____”___________2008 р. Завідувач кафедри Іваницький О.І. ______________
Робоча програма складена на основі навчальної програми з курсу “Фізика”, автор
Ю.П. Мінаєв, канд. фіз.-мат. наук, доцент
Укладач робочої програми:
Ю.П. Мінаєв, канд. фіз.-мат. наук, доцент
А.М. Андрєєв, старший викладач
Запоріжжя – 2008
2
І. Пояснювальна записка
Програма з курсу “Фізика” відповідає навчальному плану бакалавра для студентів, які навчаються за напрямом підготовки “хімія”.
Курс “Фізика” є необхідною складовою частиною вивчення спеціальних дисциплін природничого профілю та для здійснення фахової діяльності студентів-хіміків.
Він дає можливість ознайомити студентів з основними методами спостереження, вимірювання і дослідження завдяки супроводу занять необхідними фізичними демонстраціями та лабораторними роботами в загальному фізичному практикумі.
Курс “Фізика” розрахований на студентів 2 курсу біологічного факультету спеціальності “Хімія”.
Курс “Фізика” складається з 4 навчальних модулів.
ІІ. МЕТА ТА ЗАВДАННЯ НАВЧАЛЬНОГО КУРСУ
Мета курсу: полягає у формуванні у студентів системи знань та практичних умінь з використання основних законів загальної фізики, що є фундаментом для подальшого вивчення спеціальних дисциплін природничого профілю (наприклад, квантової хімії) та для здійснення фахової діяльності. Тому курс повинен ознайомити студента з основними методами спостереження, вимірювання і дослідження, а також супроводжуватись необхідними фізичними демонстраціями та лабораторними роботами в загальному фізичному практикумі. Крім того, цей курс, має ознайомити майбутніх фахівців-хіміків з основами фізичної теорії в адекватній математичній формі, яка є необхідною для кращого розуміння і застосування на практиці набутих знань (останнє є особливо актуальним при подальшому вивченні квантової хімії).
Навчальним планом передбачено проведення лекційних та лабораторних занять.
Мета лабораторних робіт ― знайомство студентів з основними методами дослідження (безпосередньою постановкою і проведенням експерименту, спостереженнями, вимірюваннями), формування практичних умінь з використання основних законів загальної фізики.
Вимоги до знань та вмінь:
За підсумками вивчення курсу студент повинен знати:
• основні закони, теорії і принципи фізики; • граничні межі застосування фізичних теорій, фізичних і математичних
моделей та гіпотез; • можливості застосування фізичних знань у різних галузях хімії.
Студент повинен вміти:
3
• правильно співвідносити зміст конкретних задач із загальними законами фізики і ефективно застосовувати загальні закони фізики для розв’язування конкретних проблем;
• користуватися основними фізичними приладами, ставити та розв’язувати прості експериментальні задачі, обробляти, аналізувати та оцінювати одержані результати, у тому числі із застосуванням методів математичної статистики та з залученням комп’ютера;
• обробляти, аналізувати та оцінювати одержані результати; • використовувати під час роботи довідкову та навчальну літературу,
комп’ютерні бази даних, мережу “Інтернет” та інші джерела інформації.
ІІІ. МІЖДИСЦИПЛІНАРНІ ЗВ’ЯЗКИ Даний курс встановлює зв’язки між фізикою, хімією та математикою.
Курс фізики є основою для подальшого вивчення квантової хімії.
4
II. ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ДИСЦИПЛІНИ
Форма навчання: денна
№ п/п
Назва теми Всього Лекції Лабораторні заняття
Самост. та індив. робота
3 СЕМЕСТР Модуль 1. Механіка
1 Основи кінематики 28 2 14 12
2 Основи динаміки 30 4 12 14
3 Обертальний рух 28 6 6 16
4 Робота і енергія 24 4 6 14
5 Коливання і хвилі 26 4 6 16
Модуль 2. Молекулярна фізика та термодинаміка
6 Основи молекулярно-кінетичної теорії
26 6 6 14
7 Основи термодинаміки 24 6 6 12
8 Властивості газів, рідин та твердих тіл
26 2 12 12
Всього 212 34 68 110
4 СЕМЕСТР Модуль 3. Електродинаміка
9 Електричне поле 20 2 6 12
10 Постійний електричний струм 20 2 6 12
11 Електричний струм у різних середовищах
28 6 8 14
12 Електромагнетизм 26 6 6 14
Модуль 4. Оптика. Фізика атома і атомного ядра
13 Основи геометричної та хвильової оптики
34 2 18 14
14 Світлові кванти. Дії світла 24 6 6 12
15 Елементи квантової механіки 26 4 6 16
16 Фізика атомного ядра 22 4 6 12
17 Елементарні частинки 14 2 6 6
Всього Загалом
214 426
34 68
68 136
112 222
5
ЗМІСТ ДИСЦИПЛІНИ
Лекційний курс № п/п
Теми та їх зміст Кількість годин
Література
Модуль 1. Механіка
1 Основи кінематики. Механічний рух. Системи координат. Поняття часу. Система відліку. Траєкторія. Шлях. Переміщення. Швидкість. Прискорення.
2 1,3 осн. 1 дод.
2 Основи динаміки. Перший закон Ньютона. Інерціальні та неінерціальні системи відліку. Сила. Інертна маса. Імпульс. Другий закон Ньютона. Третій закон Ньютона. Рух центра інерції. Гравітаційна маса. Закон всесвітнього тяжіння. Закон збереження імпульсу. Перетворення Галілея.
4 1,3 осн. 1 дод.
3 Обертальний рух. Основи кінематики обертального руху. Рівномірний і нерівномірний рух тіла по колу. Рівняння кінематики обертального руху. Основи динаміки обертального руху. Момент сили і момент імпульсу. Основний закон динаміки обертального руху. Момент інерції. Обертання навколо нерухомої осі. Обчислення моменту інерції простих тіл. Теорема Гюйгенса-Штейнера. Закон збереження моменту імпульсу.
6 1,3 осн. 1 дод.
4 Робота і енергія. Робота. Робота постійної і змінної сили. Потужність. Коефіцієнт корисної дії. Кінетична і потенціальна енергії. Кінетична енергія матеріальної точки та системи. Теорема про кінетичну енергію. Види механічних сил. Потенціальна енергія системи. Енергія взаємодії. Зв’язок роботи і енергії. Закон збереження енергії. Абсолютно пружний та непружний удари. Космічні швидкості. Реактивний рух.
4 1,3 осн. 1 дод.
5 Коливання і хвилі. Коливальний рух. Вільні гармонічні коливання. Рівняння руху та його розв’язок. Кінетична та потенціальна енергії коливань. Малі коливання. Прості коливальні системи. Затухаючі та вимушені коливання. Хвилі у пружному середовищі. Звукові хвилі.
4 1,3 осн. 1 дод.
Модуль 2. Молекулярна фізика та термодинаміка
6 Основи молекулярно-кінетичної теорії. Основні поняття молекулярної фізики. Тепловий рух. Статистичний і термодинамічний методи дослідження. Основні параметри газу. Ідеальний газ. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії. Рівняння стану ідеального газу. Закони ідеального газу. Швидкість молекул газу. Розподіл Максвелла молекул за швидкостями. Середня, середня квадратична та найбільш
6 2,4 осн. 2 дод.
6
імовірна швидкості молекул газу. Розподіл Больцмана частинок у потенціальному силовому полі. Розподіл Максвелла-Больцмана. Барометрична формула. Степені вільності молекул. Енергія молекул. Розподіл енергії молекули за степенями вільності. Внутрішня енергія ідеального газу. Теплоємність газів. Явища переносу у газах: дифузія, теплопровідність та внутрішнє тертя.
7 Основи термодинаміки. Термодинамічні параметри стану системи. Внутрішня енергія. Кількість теплоти і робота. Перше начало термодинаміки. Теплоємність системи. Рівняння Майера. Графічне зображення термодинамічних процесів та роботи. Термодинамічні процеси в ідеальних газах. Адіабатний процес. Закон Пуассона. Політропний процес. Необоротні та оборотні процеси. Циклічні процеси. Ентропія. Тепловий двигун. Друге начало термодинаміки. Різні формулювання другого начала термодинаміки. Цикл Карно.
6 2,4 осн. 2 дод.
8 Властивості газів, рідин та твердих тіл. Реальні гази. Рівняння Ван-дер-Ваальса. Зміна агрегатного стану речовини: плавлення та кристалізація, випаровування та конденсація. Пара. Вологість повітря. Поверхневий натяг та капілярні явища. Осмос та осмотичний тиск.
2 2,4 осн. 2 дод.
Модуль 3. Електродинаміка
9 Електричне поле. Електричний заряд. Точковий заряд. Закон Кулона. Електричне поле. Напруженість поля. Принцип суперпозиції електричних полів. Потік вектора напруженості. Електростатична теорема Гаусса. Потенціал електростатичного поля. Різниця потенціалів. Робота електростатичного поля. Електрична ємність. Конденсатори. Енергія електричного поля.
2 1,5 осн. 3 дод.
10 Постійний електричний струм. Поняття про електричний струм. Сила і густина струму. Електричне коло. Сторонні сили. Електрорушійна сила. Електричний опір. Закон Ома у диференціальній формі. Закон Ома для ділянки електричного кола. Закон Ома для повного кола. Робота і потужність електричного струму.
2 1,5 осн. 3 дод.
11 Електричний струм у різних середовищах. Електричний струм у металах. Основи класичної електронної теорії електропровідності металів та її недоліки. Робота виходу електрона з металу. Контактна різниця потенціалів. Закон Вольти. Електричний струм у рідинах. Електроліти. Закони електролізу Фарадея. Електролітична дисоціація. Електропровідність рідин. Відомості про будову та
6 1,5 осн. 3 дод.
7
роботу гальванічних елементів. Електричний струм у газах. Електропровідність газів. Іонізація та рекомбінація. Самостійний та несамостійний газові розряди. Різні види газових розрядів. Електричний струм у напівпровідниках. Власна і домішкова провідність напівпровідників. p-n перехід. Елементи зонної теорії електропровідності. Напівпровідникові діод та тріод. Застосування напівпровідникових пристроїв. Інтегральні схеми.
12 Електромагнетизм. Магнітне поле. Магнітна індукція. Сила Лоренца. Сила Ампера. Закон Біо-Савара-Лапласа та його застосування. Закон повного струму для магнітного поля у вакуумі. Магнітний потік. Теорема Гаусса для магнітного поля. Магнітні моменти електронів та атомів. Спін. Магнетон Бора. Атом у магнітному полі. Магнітне поле у речовині. Вектор намагніченості. Магнітні сприйнятливість та проникливість речовини. Закон електромагнітної індукції. Явище самоіндукції. Енергія магнітного поля.
6 1,5 осн. 3 дод.
Модуль 4. Оптика. Фізика атома і атомного ядра
13 Основи геометричної та хвильової оптики. Основні закони геометричної оптики. Оптичні пристрої: плоске та сферичне дзеркала, лінза, призма. Побудова зображень у простих оптичних пристроях. Елементи хвильової оптики. Інтерференція. Дифракція. Дисперсія. Поляризація.
2 2,5 осн. 4 дод.
14 Світлові кванти. Дії світла. Фотоелектричний ефект. Досліди Столєтова. Фотон. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Дослід Боте. Тиск світла. Досліди Лебедєва. Імпульс фотона. Фотохімічні перетворення під дією світла. Фотосинтез. Теплове випромінювання. Закон Кірхгофа. Закони Стефана-Больцмана та Віна. Їх пояснення Планком.
6 2,6 осн. 5 дод.
15 Елементи квантової механіки. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Хвилі де Бройля. Математичний апарат квантової механіки. Співвідношення невизначеностей Гейзенберга. Хвильова функція. Рівняння Шредингера. Рух вільної частинки. Частинка в одномірній нескінченній потенціальній ямі. Лінійний гармонічний осцилятор. Електронна будова атома. Квантові числа. Структура періодичної системи хімічних елементів Менделєєва.
4 2,6 осн. 5 дод.
16 Фізика атомного ядра. Основні властивості та будова ядра атома. Характеристики ядра. Зарядове та масове числа. Ізотопи. Ізобари. Ізотони. Енергія зв’язку ядер. Дефект мас. Ядерна взаємодія. Структура ядра та ядерні моделі. Радіоактивність. Альфа-розпад. Бета-розпад. Гамма-випромінювання.
4 2,6 осн. 6 дод.
8
Ядерні реакції. Закон радіоактивного розпаду. Ланцюгова реакція поділу ядер урану. Реакції термоядерного синтезу. Токамак. Метод лазерного термоядерного синтезу.
17 Елементарні частинки. Загальні відомості про елементарні частинки: характеристики та класифікація. Античастинки. Взаємоперетворення елементарних частинок. Фундаментальні взаємодії. Лептони і адрони. Фундаментальні частинки. Кварки.
2 2,6 осн. 6 дод.
ЗАГАЛОМ 68
9
ЛАБОРАТОРНІ ЗАНЯТТЯ
№ Тема лабораторної роботи Зміст теоретичної частини лабораторної роботи
Кількість годин
3 СЕМЕСТР
Модуль №1
1 Вимірювання фізичних величин та оцінка похибок вимірювань
Фізичні величини. Види вимірювань. Обчислення під час лабораторних робіт. Прямі одноразові вимірювання та їх похибки. Непрямі вимірювання та їх похибки. Оцінка похибок при багаторазових вимірюваннях. Розв’язування підготовчих задач.
4
2 Вивчення руху тіла під дією сили тяжіння. Частина 1. Дослідження залежності дальності польоту тіла від кута кидання. Частина 2. Вимірювання початкової швидкості і дальності польоту тіла, кинутого горизонтально. Визначення висоти підйому тіла
Прямолінійний рівномірний рух. Рівноприскорений рух матеріальної точки. Графіки швидкості, шляху, переміщення і прискорення при прямолінійному та рівноприскореному рухах. Принцип незалежності рухів. Рух тіла, кинутого горизонтально. Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту. Розв’язування підготовчих задач.
3
3 Визначення прискорення вільного падіння методом математичного маятника
Види сил у природі. Гравітаційні сили. Закон всесвітнього тяжіння. Гравітаційна стала. Сила тяжіння. Вага тіла. Прискорення вільного падіння. Перевантаження і невагомість, їх дія на живий організм. Математичний маятник. Розв’язування підготовчих задач.
3
4 Визначення маси тіла методом гідростатичного зважування
Тиск. Закон Паскаля. Закон Архімеда. Умови рівноваги тіл. Атмосферний тиск. Розв’язування підготовчих задач.
3
5 Визначення моменту інерції махового колеса динамічним методом
Рівномірний та рівноприскорений рух тіла по колу. Основне рівняння динаміки обертального руху. Момент інерції. Обчислення моменту інерції простих тіл. Розв’язування підготовчих задач.
3
Модуль №2
6 Визначення швидкості звуку в повітрі методом резонансу
Механічні хвилі: рівняння хвилі, поперечні і поздовжні хвилі, особливості їх поширення. Когерентні хвилі. Інтерференція хвиль. Умови інтерференційних максимумів і мінімумів. Звуки - музичні і шумові. Висота, тембр, тон, сила звуку. Діаграма чутності. Ультразвук, його властивості. Біологічна дія ультразвуку: механічна і теплова; ультразвук в терапії та хірургії.
3
10
Інфразвук, його властивості. Біологічна дія інфразвуку. Розв’язування підготовчих задач.
7 Вивчення коливань пружинного маятника
Періодичність процесів у природі. Гармонічні коливання: рівняння руху та його розв’язок, амплітуда, період, частота, фаза коливань. Графіки гармонічних коливань. Малі коливання. Пружинний маятник. Розв’язування підготовчих задач.
3
8 Вимірювання атмосферного тиску
Атмосферний тиск. Дослід Торрічеллі. Розподіл Больцмана частинок у потенціальному силовому полі. Барометрична формула. Парціальний тиск. Закон Дальтона. Розв’язування підготовчих задач.
3
9 Визначення коефіцієнта поверхневого натягу рідини методом відриву петлі
Поверхневий натяг рідини. Змочування та капілярні явища. Розв’язування підготовчих задач.
3
10 Визначення коефіцієнта внутрішнього тертя рідини методом Стокса
Рівняння Бернуллі. Ламінарна і турбулентна течії. В’язкість. Формула Пуазейля. Лобовий опір. Закон Стокса. Розв’язування підготовчих задач.
3
11 Вимірювання відносної вологості повітря за допомогою психрометра і гігрометра
Випаровування та конденсація. Пара. Насичена пара. Кипіння. Вологість повітря (абсолютна та відносна). Точка роси. Психрометр. Гігрометр. Розв’язування підготовчих задач.
3
4 СЕМЕСТР
Модуль №3
12 Визначення електроємності конденсатора за допомогою гальванометра
Електричне поле. Напруженість поля. Графічне зображення полів. Провідники і діелектрики в електричному полі. Поляризація діелектриків. Електричне зміщення. Діелектрична проникливість речовини. Електроємність. Конденсатори. Пробій конденсатора. Обчислення еквівалентної ємності батареї конденсаторів. Енергія електричного поля конденсатора. Розв’язування підготовчих задач.
3
13 Визначення внутрішнього опору джерела струму та опору ділянки кола методом амперметра і вольтметра
Закон Ома для ділянки кола. Закон Ома для повного кола. Правила Кірхгофа. Закони послідовного і паралельного з’єднання резисторів. Розрахунок еквівалентного опору кола. Будова і принцип дії амперметра і вольтметра. Шунти та додаткові опори. Розрахунок ЕРС і внутрішнього опору батареї джерел струму у випадку їх послідовного, паралельного та змішаного
3
11
з’єднань. Розв’язування підготовчих задач.
14 Вивчення резонансу в електричному коливальному контурі за допомогою звукового генератора
Коливальний контур. Незатухаючі та затухаючі електромагнітні коливання. Формула Томсона. Вимушені коливання. Змінний струм. Резонанс та його застосування у техніці. Звуковий генератор. Розв’язування підготовчих задач.
3
15 Визначення горизонтальної складової напруженості магнітного поля Землі
Магнітна індукція та напруженість магнітного поля. Сила Ампера та сила Лоренца. Магнетики. Пара-, діа- і феромагнетики. Постійний магніт, магнітні полюси, силові лінії. Закон Біо-Савара-Лапласа і його застосування для розрахунку напруженості магнітного поля. Земля - великий магніт. Загальна характеристика геомагнітного поля. Його вплив на організм людини. Розв’язування підготовчих задач.
3
16 Визначення показника заломлення скла за допомогою мікроскопа
Швидкість світла, способи її визначення. Відбивання і заломлення світла. Повне відбивання. Волоконна оптика та її використання. Хід променів крізь плоскопаралельну пластинку. Мікроскоп: будова та принцип дії. Розв’язування підготовчих задач.
3
17 Визначення оптичної сили збиральної і розсіювальної лінз
18 Визначення довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки
Електромагнітна природа світла. Інтерференція та дифракція світла. Дифракція Френеля. Дифракція Фраунгофера. Дифракційна решітка як спектральний прилад. Розв’язування підготовчих задач.
3
19 Вимірювання роботи виходу електрона
Види електронної емісії. Корпускулярно-хвильовий дуалізм. Дисперсія світла. Спектр. Види спектрів. Інфрачервона та ультрафіолетова частина спектра. Спектри випромінювання і спектри поглинання. Зовнішній фотоефект і його закони. Формула Ейнштейна. Розв’язування підготовчих задач.
3
12
20 Дослідження залежності сили фотоструму від поверхневої густини потоку випромінювання
Корпускулярно-хвильова природа світла. Фотоефект. Види фотоефекту. Зовнішній фотоефект і його закони. Формула Ейнштейна. Фотоелементи. Їх будова і застосування. Фотохімічні реакції. Біологічна дія світла. Розв’язування підготовчих задач.
3
21 Реєстрація а-частинок за допомогою камери Вільсона
Радіоактивність(природна та штучна). Типи радіоактивного розпаду. Закон радіоактивного розпаду. Способи реєстрації мікрочастинок. Розв’язування підготовчих задач.
3
22 Визначення найбільш імовірної величини потужності еквівалентної дози опромінення
Елементи дозиметрії. Забруднення атмосфери радіоактивними нуклідами, запобігання його шкідливого впливу. Дія радіації на живі організми: норми, дози, захист, проблеми. Ядерний реактор. Екологічні проблеми ядерної енергетики. Використання радіоактивних ізотопів у біології, медицині, промисловості. Розв’язування підготовчих задач.
3
ЗАГАЛОМ 68
13
САМОСТІЙНА РОБОТА СТУДЕНТІВ
Самостійна робота студентів з дисципліни “Фізика” передбачає: • опрацювання конспектів лекцій до кожного лабораторного заняття; • вивчення рекомендованого для самостійного опрацювання матеріалу; • виконання індивідуальних домашніх завдань; • виконання робіт у фізичній лабораторії, спрямованих на набуття
навичок роботи з основними вимірювальними приладами та навичок обробки результатів вимірювань. № п/п
Зміст матеріалу для самостійного опрацювання Кількість годин
Форми контролю
Модуль 1. Механіка
1 Основи кінематики. Основні одиниці механічних величин. Метод розмірностей. Криволінійний рух: швидкість, прискорення. Додавання швидкостей та прискорень. Рух тіла, кинутого під кутом до горизонту. Степені вільності. Теорема Ейлера. Кути Ейлера.
12 Поточний
2 Основи динаміки. Правило додавання сил. Рівняння руху матеріальної точки. Рух тіла при наявності сили тертя. Сухе тертя. Визначення коефіцієнта сухого тертя. В’язке тертя та опір середовища. Принцип еквівалентності гравітаційної та інертної мас. Елементи статики: умови рівноваги тіл, прості механізми. Елементи гідро та аеродинаміки.
14 Поточний, рубіжний
3 Обертальний рух. Обчислення моменту інерції однорідних тіл: диска, циліндра, стержня, кулі. Застосування теореми Гюйгенса-Штейнера. Різні способи обчислення моменту інерції тіл.
16 Поточний
4 Робота і енергія. Кінетична енергія системи матеріальних точок. Визначення першої, другої та третьої космічних швидкостей. Різні випадки зіткнення двох куль.
14 Поточний
5 Коливання і хвилі. Математичний та фізичний маятники. Явище резонансу. Принцип суперпозиції коливань. Додавання гармонічних коливань. Фігури Ліссажу. Основні характеристики хвиль. Хвильове рівняння та його розв’язок. Стоячі хвилі. Інтерференція та дифракція хвиль. Звук. Характеристики звуку. Інфра та ультразвук.
16 Поточний, рубіжний
Модуль 2. Молекулярна фізика та термодинаміка
6 Основи молекулярно-кінетичної теорії. Види термометрів. Шкали температур. Шкала Кельвіна. Агрегатні стани речовини. Суміш ідеальних газів. Парціальний тиск. Закон Дальтона. Ізотерми Ван-дер-Ваальса. Критичні параметри газу. Середня довжина вільного пробігу молекул. Явища переносу у газах. Закон Фіка. Закон Фур’є. Закон Ньютона.
14 Поточний
14
7 Основи термодинаміки. Тепловий обмін. Рівняння теплового балансу. Граничні випадки політропного процесу. Теореми Карно. Третє начало термодинаміки.
12 Поточний
8 Властивості газів, рідин та твердих тіл. Поверхневий натяг. Способи визначення поверхневого натягу. Поверхневий натяг, змочування та капілярні явища в природі та техніці. Рідкі кристали та їх застосування. Явище теплового розширення та його застосування. Фазові переходи першого та другого роду.
12 Поточний, рубіжний
Модуль 3. Електродинаміка
9 Електричне поле. Закон збереження електричного заряду. Квантування електричного заряду. Провідники та діелектрики. Застосування електростатичної теореми Гаусса для обчислення полів простих систем. Електричне поле у речовині. Діелектрична проникливість речовини. Вектор електричної індукції. Різні види з’єднання конденсаторів. Поляризація діелектриків. П’єзоелектричний ефект та його застосування. П’єзоелектрики. Сегнетоелектрики.
12 Поточний
10 Постійний електричний струм. Різні види з’єднання провідників. Обчислення еквівалентного опору електричних кіл. Розрахунок простих електричних кіл. Правила Кірхгофа. Вимірювання струму, напруги, опору та ЕРС джерела.
12 Поточний, рубіжний
11 Електричний струм у різних середовищах. Електричний струм у металах. Залежність опору металів від температури. Надпровідність. Ефект Холла. Термопари. Електричний струм у рідинах. Закон розведення Оствальда. Сильні та слабкі електроліти. Вимірювання електропровідності електролітів. Закон Ома для струму в рідині. Хімічні джерела струму: будова та принцип дії. Електричний струм у газах. Жевріючий розряд. Іскровий розряд. Блискавка. Коронний розряд. Дуговий розряд. Плазма. Термоелектронна емісія. Електричний струм у напівпровідниках. Застосування напівпровідникових пристроїв. Випрямлення струму. Підсилення електричних сигналів.
14 Поточний
12 Електромагнетизм. Магнітні властивості речовини. Магнетики. Магнітний гістерезис. Електричні машини. Електромагнітні коливання. Коливальний контур. Змінний струм. Коло змінного струму. Розрахунок кіл змінного струму. Закон Ома та правила Кірхгофа для змінного струму. Потужність змінного струму. Трансформатор. Електромагнітні хвилі. Шкала електромагнітних хвиль.
14 Поточний, рубіжний
15
Модуль 4. Оптика. Фізика атома та атомного ядра
13 Основи геометричної та хвильової оптики. Швидкість розповсюдження світла. Принцип Ферма. Побудова оптичних зображень. Оптичні пристрої: проекційний апарат, фотоапарат, око, лупа, мікроскоп, телескоп. Елементи фотометрії. Принцип Гюйгенса-Френеля. Поглинання світла. Кольори тонких плівок. Кільця Ньютона. Дифракція Френеля. Дифракція Фраунгофера. Дифракційна решітка як спектральний прилад.
14 Поточний
14 Світлові кванти. Дії світла. Види фотоефекту. Багатофотонний фотоефект. Ефект Комптона. Фотохімічні реакції Люмінесценція: природа явища, види люмінесценції. Оптичні квантові генератори. Спонтанне та вимушене випромінювання. Лазери. Голографія. Теплове випромінювання. Рівноважна густина енергії випромінювання. Формула Планка. Оптична пірометрія.
12 Поточний
15 Елементи квантової механіки. Принцип відповідності. Принцип причинності. Принцип суперпозиції станів. Властивості мікрочастинок. Спряжені змінні. Процес вимірювання. Правила квантування динамічних змінних класичної механіки. Оператори фізичних величин. Проходження частинок через потенціальний бар’єр. Середні значення фізичних величин. Закони збереження у квантовій механіці. Спін електрона. Спіновий магнітний момент електрона. Багатоелектронні системи. Принцип антисиметрії. Орбіталь. Спін-орбіталь.
16 Поточний
16 Фізика атомного ядра. Магічні числа. Структура спектра енергетичних рівнів ядра. Особливості ядерних сил. Штучна радіоактивність. Реакції поділу важких ядер. Властивості іонізуючого випромінювання та методи його виявлення. Ядерний реактор. Ядерна енергетика.
12 Поточний, рубіжний
17 Елементарні частинки. Методи виявлення елементарних частинок. Структура частинок. Кваркова модель. Глюони. Фізика частинок і космологія.
6 Поточний, підсумковий
16
ФОРМИ І МЕТОДИ КОНТРОЛЮ
В процесі вивчення дисципліни поточний контроль здійснюється в наступних формах:
форми контролю терміни контролю
• індивідуальні домашні завдання до всіх лабораторних занять
• контроль засвоєння теоретичного матеріалу
по завершенню модуля
• перевірка конспектів літературних джерел, рекомендованих для самостійного опрацювання
до всіх лабораторних занять
• обговорення результатів лабораторної частини заняття
до всіх лабораторних занять
• іспит в кінці обох семестрів
Критерії оцінювання
Оцінювання знань студентів під час поточного контролю відбувається на
підставі наступних критеріїв: 1. Правильність відповідей (правильне, чітке, достатньо глибоке
викладення теоретичних понять). 2. Ступінь усвідомлення програмного матеріалу і самостійність міркувань. 3. Новизна навчальної інформації; рівень використання наукових
(теоретичних знань). 4. Вміння користуватися засвоєними теоретичними знаннями у
повсякденному житті. Відповідь студентів оцінюється і за формою: логічність, чіткість,
виразність викладу. Виходячи з розглянутих положень, критерії оцінки такі: "Відмінно" виставляється студенту тоді, коли його відповідь бездоганна за
змістом, формою, обсягом. Це означає, що студент в повній мірі за програмою засвоїв увесь навчальний матеріал, викладений в підручниках та інших джерелах і на практичних, семінарських заняттях, заліку дає бездоганні і глибокі відповіді на поставлені запитання, а також при тестуванні показує знання не лише основної, а й додаткової літератури, першоджерел, наводить власні міркування, робить узагальнюючі висновки, використовує знання з суміжних, галузевих дисциплін, вміє пов'язати вивчений матеріал з реальною дійсністю і доцільно використовує його для аналізу практичних завдань.
"Добре" передбачає також високий рівень знань і навичок. При цьому відповідь досить повна, логічна, з елементами самостійності, але містить деякі
17
неточності, або пропуски в неосновних питаннях. Можливе слабке знання додаткової літератури, недостатня чіткість в визначенні понять.
"Задовільно" передбачає наявність знань лише основної літератури, студент відповідає по суті питання, і в загальній формі розбирається у матеріалі, але відповідь неповна, неглибока, містить неточності, дає недостатньо правильні формулювання, порушує послідовність викладу матеріалу, відчуває труднощі, застосовуючи знання при розв’язуванні практичних завдань.
"Незадовільно" ставиться, коли студент не знає значної частини програмного матеріалу, допускає суттєві помилки при висвітленні понять, на додаткові питання відповідає не по суті, робить велику кількість помилок в усній відповіді.
18
ПРИКЛАДИ ЗАВДАНЬ
Завдання для модульного контролю №3 І варіант
1. Яке співвідношення є математичним виразом модуля сили Ампера?
А. αυ sinBqF = . Б. NF µ= .
В. EqFrr
= . Г. αsinlBIF ∆= .
2. Електропровідність газів обумовлюється головним чином… А. …молекулами газів. Б. …від’ємними іонами. В. …електронами та іонами. Г. …протонами.
3. При срібленні виробу за 2 години на катоді виділилося 4 г срібла. Якою була сила струму під час сріблення?
А. Приблизно 300 мА. Б. Приблизно 400 мА. В. Приблизно 500 мА. Г. Приблизно 600 мА.
4. Провідник, по якому тече струм 5 А, розташовано у магнітному полі з індукцією 10 мТл. Кут між напрямом струму і вектором магнітної індукції поля 60°. Знайдіть довжину провідника, якщо поле діє на нього із силою 20 мН.
А. Від 0,2 м до 0,4 м. Б. Від 0,4 м до 0,6 м. В. Від 0,6 м до 0,8 м. Г. Від 0,8 м до 1 м.
5. При гармонічних коливаннях вздовж осі ОХ координата тіла змінюється за законом tx 3cos6,0= (всі величини вимірюються у СІ). За яким законом змінюється з часом прискорення цього руху?
А. )23cos(8,1 π+= tа . Б. )3cos(8,1 π−= tа . В. )23cos(4,5 π+= tа . Г. )3cos(4,5 π+= tа .
6. Електрон рухається в однорідному магнітному полі по колу радіуса 4 мм. Знайдіть індукцію магнітного поля, якщо швидкість електрона 3,5·106 м/с.
А. 20 мТл. Б. 50 мТл. В. 2 мТл. Г. 5 мТл.
7. На катоді електролітичної ванни з розчином мідного купоросу за 20 хв виділилося 1,64 г міді. Амперметр, що ввімкнений послідовно із ванною, показує струм 3,8 А. Чи правильно проградуйовано цей амперметр.
8. Прямий провідник вагою 0,1 Н підвішено горизонтально на двох тонких дротах. Центральна частина провідника довжиною 0,2 м знаходиться в однорідному магнітному полі з індукцією 0,1 Тл (вектор магнітної індукції напрямлено вертикально). На який кут від вертикалі відхиляться дроти, на яких підвішено провідник, якщо по ньому пропускати струм 2 А?
19
ІІ варіант
1. Яке співвідношення є математичним записом першого закону Фарадея для електролізу?
А. Fn
Ak = . Б. kItm = . В. αυ sinqBF = . Г.
2
21
R
qqkF = .
2. Сила Лоренца – це сила, з якою магнітне поле діє на… А. …електричний заряд, що рухається. Б. …провідник зі струмом. В. …постійний магніт. Г. …нерухомий електричний заряд.
3. Визначіть електрохімічний еквівалент свинцю, якщо за 5 год електролізу при силі струму 5 А на катоді виділилося 97 г свинцю.
А. Приблизно 1·10-6 кг/Кл. Б. Приблизно 2·10-6 кг/Кл. В. Приблизно 3·10-6 кг/Кл. Г. Приблизно 4·10-6 кг/Кл.
4. На прямолінійний провідник зі струмом 1,5 А в однорідному магнітному полі з індукцією 40 мТл діє сила 20 мН. Знайдіть довжину провідника, якщо він розташований під кутом 30° до ліній магнітної індукції.
А. Від 30 см до 40 см. Б. Від 40 см до 50 см. В. Від 50 см до 60 см. Г. Від 60 см до 70 см.
5. Тіло здійснює гармонічні коливання за законом tx π10cos05,0= (усі величини вимірюються у СІ). Як записується закон зміни швидкості для цього руху.
А. )210cos(5,0 πππυ += t . Б. )210cos(05,0 πππυ += t . В. )210sin(5,0 πππυ += t . Г. )210cos(05,0 πππυ −= t .
6. В однорідне магнітне поле з індукцією 10 мТл перпендикулярно до ліній індукції влітає електрон з кінетичною енергією 7,5 кеВ. Який радіус траєкторії руху електрона?
А. Менше ніж 1 см. Б. Від 1 см до 5 см. В. Від 5 см до 8 см. Г. Більше 8 см.
7. При електролітичному способі одержання нікелю витрачається 10 кВт·год електроенергії на кілограм. При якій напрузі відбувається електроліз? Втрати енергії не враховуйте.
8. Горизонтальний провідник масою 10 г і довжиною 10 см висить на гнучких провідних невагомих підвісах. На нього діє однорідне магнітне поле. Вектор магнітної індукції напрямлено вертикально, сила струму в провіднику 10 А. Підвіси відхилилися на 30° від вертикалі (самі підвіси знаходяться поза магнітним полем). Знайдіть модуль вектора магнітної індукції.
20
Завдання для модульного контролю №4 І варіант
1. Заряд на пластинах конденсатора змінюється з часом за законом
tq π200cos105 5−⋅= . Виберіть рівняння залежності сили струму від часу. А. ti π200sin105 5−⋅= . Б. )2200cos(10 2 πππ += − ti . В. ti ππ 200sin10 2−= . Г. ti π200cos01,0= .
2. Індуктивність коливального контуру радіоприймача 25 мкГн. При прийомі радіосигналу максимальна сила струму у контурі 2 мА, а максимальна напруга на конденсаторі – 0,2 В. Яка довжина прийнятих хвиль?
А. Менше 11 м. Б. Від 49 м до 51 м. В. Від 245 м до 255 м. Г. Більше 460 м.
3. Частота власних коливань у контурі 10 кГц, амплітудне значення заряду конденсатора 4 мкКл. Чому дорівнює амплітудне значення сили струму у контурі?
А. Більше 4 А. Б. Менше 1,5 А. В. Від 2 А до 2,5 А. Г. Від 3 А до 3,5 А.
4. Довжина хвилі лазерного випромінювання дорівнює 500 нм,
потужність випромінювання 5 мВт. Скільки фотонів випромінює лазер за 1 хвилину?
А. Менше 17102 ⋅ . Б. Від 17103⋅ до 17105⋅ . В. Від 17106 ⋅ до 17108 ⋅ . Г. Більше 17109 ⋅ .
5. Дифракційна решітка має 100 штрихів на 1 мм. Відстань від решітки до екрану складає 5 м. Решітку освітлюють білим світлом (довжини хвиль від 400 нм до 780 нм). Чому дорівнює ширина спектра першого порядку?
А. Менше 2 мм. Б. Від 1,8 см до 2 см. В. Від 18,5 см до 19,5 см. Г. Більше 19,5 см.
6. Луч падає нормально на бічну грань рівнобічної трикутної скляної призми. Знайдіть кут відхилення променя від початкового напрямку, якщо заломний кут призми дорівнює 40°.
7. На скільки потрібно змінити зазор між пластинами повітряного конденсатора у вхідному коливальному контурі радіоприймача, щоб перейти на прийом більших у два рази хвиль? Початковий зазор дорівнює 1 мм.
8. Поверхню металу по черзі освітлюють світлом з довжиною хвилі 4001 =λ нм та 8002 =λ нм. У другому випадку максимальна швидкість
фотоелектронів у 1,5 рази менша, ніж у першому. Знайдіть роботу виходу електронів з даного металу.
21
ІІ варіант
1. Яка з формул може описувати залежність напруги від часу у мережі змінного струму 220 В, 50 Гц?
А. tu π100sin220= . Б. tu π50cos220= . В. tu π100sin311= . Г. tu π50sin156= .
2. При випромінюванні радіохвиль довжиною 12 м амплітуда сили струму в антенному контурі передатчика дорівнює 20 А, а амплітуда напруги – 80 В. Чому дорівнює ємність контуру?
А. Менше 16 пФ. Б. Від 47 пФ до 49 пФ. В. Від 1500 пФ до 1700 пФ. Г. Більше 19000 пФ.
3. Коливальний контур складається з котушки індуктивністю 60 мкГн і плоского конденсатора з площею кожної пластини 50 см2 та відстанню між ними 0,1 мм. Чому дорівнює діелектрична проникливість діелектрика, який заповнює конденсатор, якщо частота власних коливань контуру 400 кГц?
А. Приблизно 3,5. Б. Приблизно 5. В. Приблизно 6. Г. Приблизно 2,5.
4. На скільки потрібно збільшити частоту випромінювання, яке діє на поверхню металу, щоб максимальна швидкість фотоелектронів збільшилася від 2000 км/с до 5000 км/с?
А. Між 14105⋅ Гц ті 1510 Гц. Б. Між 1510 Гц ті 1610 Гц. В. Між 1610 Гц ті 1710 Гц. Г. Між 1710 Гц ті 17105⋅ Гц.
5. На відстані 2 м від екрану знаходиться дифракційна решітка, яка має 50 штрихів на кожний міліметр. Чому буде дорівнювати відстань між максимумами нульового та першого порядку, якщо на решітку падає світло з довжиною хвилі 660 нм?
А. Менше 2,5 см. Б. Від 2,9 см до 3,1 см. В. Від 4,7 см до 4,9 см. Г. Більше 5,9 см.
6. Кут падіння світлового променя на плоскопаралельну скляну пластинку товщиною 12 мм дорівнює 60°. На скільки зсунеться світловий промінь після проходження крізь пластинку?
7. У вхідному контурі радіоприймача встановлено конденсатор змінної ємності. При прийомі радіохвиль з довжиною хвилі 21 м пластини конденсатора перекриваються на половину. На яку частину загальної площі потрібно збільшити або зменшити площу перекриття пластин конденсатора, щоб перейти на довжину хвилі 14 м.
8. Коли на поверхню металу діє випромінювання з довжиною хвилі 400 нм, затримуюча напруга дорівнює 1 В. Якою буде затримуюча напруга при дії на цю поверхню випромінювання з довжиною хвилі 300 нм?
22
ЕКЗАМЕНАЦІЙНІ ЗАВДАННЯ
Варіант №1
1. Візок масою 4 кг, що рухається зі швидкістю 3 м/с, зчіплюється з нерухомим візком масою 2 кг. Яка швидкість візків після їх зчеплення?
2. Повітря розширилося при постійному тиску 5103⋅ Па, при цьому було виконано роботу 1,5 кДж. На скільки збільшився об’єм повітря?
3. Яка кількість теплоти виділилась у резисторі опором 10 Ом за 30 с при силі струму 0,2 А?
4. Визначіть гальмівну силу, що діє на автомобіль масою 2 т, якщо рівняння руху має вигляд 25 ttх −= (усі величини вимірюються в СІ).
5. Густина водяної пари при тиску 50 кПа дорівнює 0,29 кг/м3. Визначіть температуру пари.
6. При ізобарному розширенні одноатомного ідеального газу було виконано роботу 12=А кДж. На скільки збільшилася при цьому внутрішня енергія газу?
7. Рухаючись рівноприскорено, автомобіль за 2 с пройшов 60 м та збільшив свою швидкість утричі. Знайдіть початкову та кінцеву швидкості автомобіля на цій ділянці шляху.
8. Змішали 1 м3 повітря з вологістю 20% і 2 м3 повітря з вологістю 30%. При цьому обидві порції було взято при однаковій температурі. Суміш займає об’єм 3 м3. Визначіть відносну вологість повітря після змішування.
9. Нейтральна порошинка масою 10-11 г втратила 20 електронів. Вона знаходиться в рівновазі між горизонтальними пластинами конденсатора. Яка відстань між пластинами, якщо напруга на конденсаторі дорівнює 150 В?
Варіант №2
1. Коли до пружини підвісили вантаж вагою 90 Н, пружина подовжилась
на 0,1 м. Знайдіть потенціальну енергію деформованої пружини. 2. У посудині знаходиться неон масою 1,25 кг. При нагріванні його
температура змінилася на 4 °С. Визначіть зміну внутрішньої енергії неону. 3. Тіло масою 2 г, рухаючись горизонтально під дією сили тертя, пройшло
до зупинки відстань 86 см за 2 с. Визначіть силу тертя, яка діяла на тіло. 4. По провіднику опором 100 Ом за 5 хв пройшов заряд 60 Кл. Знайдіть
напругу, прикладену до провідника (вважайте струм постійним). 5. При ізохорному нагріванні на 6 К тиск газу зріс на 2% від початкового.
Якою була початкова температура газу? 6. Яку кількість теплоти має отримати повітря масою 5 г із початковою
температурою 17 °С, щоб при ізобарному розширенні його об’єм збільшився вдвічі?
23
7. Сила притягання між двома сталевими кулями становить 11105 −⋅ Н. Відстань між центрами куль дорівнює 2 м. Знайдіть об’єми куль, якщо маса однієї кулі у 3 рази більша, ніж другої.
8. У вертикальному циліндрі під важким поршнем знаходиться кисень масою 2 кг. Знайдіть збільшення внутрішньої енергії кисню при підвищенні його температури на 5 К.
9. У плоский конденсатор довжиною 10 см влітає електрон під кутом 10° до пластин. Енергія електрона 1500 еВ, відстань між пластинами 1 см. При якій напрузі на конденсаторі електрон вилетить з нього паралельно пластинам?
Варіант №3
1. Тіло масою m, яке кинули вгору, піднялося на деяку висоту h і впало на
поверхню Землі. Яку роботу виконала сила тяжіння? 2. При ізохорному нагріванні газ отримав кількість теплоти 2 кДж. На
скільки збільшилася його внутрішня енергія? 3. Сани масою 500 кг буксирують за допомогою троса, жорсткість якого
12 кН/м, причому його видовження дорівнює 22 мм. З яким прискоренням рухаються сани, якщо коефіцієнт тертя дорівнює 0,04?
4. По провіднику, до кінців якого прикладено напругу 12 В, за 2 хв пройшов заряд 12 Кл. Знайдіть опір провідника.
5. Тиск суміші в циліндрі двигуна внутрішнього згоряння перед тактом стискання дорівнює 4108 ⋅ Па, а температура 50°С. Визначіть температуру суміші наприкінці такту стискання, якщо об’єм суміші в процесі стискання зменшився в 5 разів, а тиск став 5107 ⋅ Па.
6. Яку роботу виконує повітря масою 0,16 кг при ізобарному нагріванні на 12°С?
7. Камінь кидають зі швидкістю υo під кутом α до горизонту. Через який час його швидкість буде становити кут з горизонтом β, і чому буде дорівнювати модуль цієї швидкості?
8. У першій посудині об’ємом 3102 −⋅ м3 знаходиться газ під тиском 5107,1 ⋅ Па, а в другій посудині об’ємом 3102,3 −⋅ м3 – газ під тиском 51055,0 ⋅ Па
при такій самій температурі. Посудини з’єднані між собою тонкою трубкою з краном. Який тиск установиться в посудинах після того, як відкриють кран? Температура не змінюється.
9. Дві однакові свинцеві кульки масою по 2,5 г підвішено в одній точці на нитках довжиною 1 м. Після надання їм від’ємного заряду кульки розійшлися на відстань 10 см одна від одної. Скільки електронів було передано кулькам?
Варіант №4
1. На повороті при швидкості 20 м/с автомобіль рухається з доцентровим
прискоренням 5 м/с2. Визначіть радіус повороту. 2. При ізобарному нагріванні 0,04 кг кисню його температура змінилася
на 6°С. Яку кількість теплоти отримав газ?
24
3. Автомобіль, який їде зі швидкістю 36 км/год, не чинить тиску на середину моста. Визначіть радіус кривизни моста.
4. При проходженні заряду 20 Кл по провіднику опором 0,5 Ом електричний струм виконав роботу 100 Дж. Скільки часу існував струм в провіднику (вважайте струм постійним).
5. Знайдіть кількість атомів в 1 м3 алюмінію (у твердому стані). 6. При ізобарному розширенні 80 г аргону його об’єм збільшився в 1,5
раза. Визначіть зміну внутрішньої енергії аргону, якщо його початкова температура була 300 К.
7. Куля масою m підвішена на нитці. Її відхилили від положення рівноваги так, що нитка стала горизонтальною, і відпустили. Коли куля проходила положення рівноваги, середина нитки зачепилась за гвіздок. Визначіть натяг нитки в той момент, коли нижня половина нитки буде горизонтальною.
8. На деякій планеті 80% маси атмосфери складає кисень, а 20% – неон. Визначіть середню молярну масу атмосфери планети.
9. Весь простір між пластинами плоского конденсатора займає парафінова пластинка. Ємність конденсатора 40 пФ, його заряд 2 нКл. Яку роботу потрібно виконати проти сил електричного поля, щоб витягти пластинку з конденсатора? Конденсатор відключений від джерела напруги.
ЗАВДАННЯ
для перевірки рівня засвоєння теоретичного матеріалу
Модуль 1 МЕХАНІКА
1. Визначення понять та величин в фізиці. Одиниці вимірювання фізичних величин.
Векторні і скалярні величини. 2. Предмет і завдання механіки. Системи координат. Кінематика матеріальної точки. 3. Взаємодія тіл. Сила. Інертна маса. Імпульс. 4. Імпульс і сила. Центр мас. Закон збереження імпульсу. 5. Закони динаміки Ньютона. 6. Види сил. 7. Інерціальні і неінерціальні системи відліку. Рух тіл в неінерціальних системах
відліку. 8. Основні поняття обертального руху тіла: період, частота, циклічна частота, кут
повороту. Кінематика обертального руху тіла. 9. Момент сили. Момент інерції. Обчислення моменту інерції для тіл різної форми 10. Момент імпульсу. Рівняння кінематики і динаміки обертального руху. 11. Робота. Робота постійної і змінної сили. Енергія. Потенціальна і кінетична енергія. 12. Зв'язок роботи і енергії. Консервативні системи. Приклади потенціальної енергії. 13. Закон збереження енергії. 14. Закон збереження моменту імпульсу. 15. Рівняння неперервності рухомих середовищ. Поле швидкостей. Ламінарна течія.
Турбулентність. Число Рейнольдса.
25
16. Рівняння Бернуллі та наслідки з нього. 17. В'язкість. Стисливість. Особливості течії стисливих середовищ Рівняння Пуазейля.. 18. Гармонічні коливання та їх характеристики. Енергія коливань. 19. Математичний і фізичний маятники. 20. Перетворення Галілея. Постулати СТВ. 21. Перетворення Лоренца і наслідки з них. Формула додавання швидкостей. 22. Маса, енергія і імпульс в релятивістській механіці. Закон взаємозв'язку маси і
енергії. 23. Реактивний рух. Рівняння Мещерського. Формула Ціолковського.
Модуль 2 МОЛЕКУЛЯРНА ФІЗИКА ТА ТЕРМОДИНАМІКА
26. Основні положення молекулярно-кінетичної теорії. 27. Ідеальний газ. Основне рівняння молекулярно-кінетичної теорії газів (рівняння
Клаузіуса). 28. Температура та її вимірювання. Температурні шкали: Фаренгейта, Цельсія,
Кельвіна. 29. Абсолютна температура. Статистичне означення температури. 30. Статистичний метод. Випадкові величини. Ймовірність. Розподіл Максвелла. 31. Кінематичні характеристики молекулярного руху. Розподіл Больцмана.
Барометрична формула. 32. Середня довжина вільного пробігу молекул. Явища переносу в газах. Рівняння
переносу. 33. Дифузія. Закон Фіка. 34. Теплопровідність. Закон Фур'є. 35. Внутрішнє тертя. Закон Ньютона. 36. Внутрішня енергія системи. Кількість теплоти і робота. 37. Число ступенів вільності молекул. Закон рівнорозподілу енергії за ступенями
вільності. 38. Теплоємність газу. Фізичний зміст універсальної газової сталої. 39. Перше начало термодинаміки та його застосування до ізопроцесів. 40. Адіабатний процес. Закон Пуассона. 41. Квазістатичні процеси. Необоротність реальних теплових процесів. Ентропія. 42. Друге начало термодинаміки. Різні формулювання другого начала термодинаміки. 43. Цикл Карно. Термодинамічне тлумачення ентропії. 44. Реальний газ. Рівняння Ван-дер-Ваальса. 45. Фази і фазові перетворення. Метастабільні стани. 46. Осмос і осмотичний тиск. Механізм осмосу.
Модуль 3
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
47. Електричні заряди та їх основні властивості. 48. Точковий заряд. Закон Кулона. 49. Електричне поле. Напруженість поля. Потік вектора напруженості. Електростатична
теорема Гаусса.
26
50. Потенціал (різниця потенціалів) електростатичного поля. 51. Поняття про електричний струм і його характеристики. Класична електронна теорія
струму. Закон Ома у диференціальній формі. Недоліки класичної електронної теорії струму. 52. Сторонні сили. Електрорушійна сила джерела. Закон Ома для повного кола. 53. Властивості електронів з точки зору квантової механіки. Головне, орбітальне,
магнітне і спінове квантові числа. 54. Елементи зонної теорії. Поняття про енергетичні рівні. Енергетична зона. Принцип
Паулі. 55. Електричний струм у металах. Робота виходу електрона з металу. Контактна різниця
потенціалів. Закони Вольта. Пояснення контактної різниці потенціалів за зонною і електронною теоріями.
56. Електричний струм в електролітах. Закони Фарадея для електролізу. 57. Електричний струм у напівпровідниках. Власна і домішкова провідність
напівпровідників. Контактні явища в напівпровідниках. р-п-перехід. 58. Напівпровідникові діод і тріод. Застосування напівпровідникових приладів.
Інтегральні схеми. 59. Магнітне поле. Вектор магнітної індукції. Закон Біо-Савара-Лапласа та його
застосування. Циркуляція вектора напруженості магнітного поля струму. 60. Різні випадки прояву магнітної взаємодії. Взаємодія двох прямих струмів. Сила
Лоренца. 61. Рух електрона в однорідному магнітному і електричному полях. Ефект Холла. 62. Магнітні властивості речовини. Магнітні властивості атомів. Магнетон Бора. 63. Вектор намагніченості. Магнітні сприйнятливість та проникність речовини. Діа- і
парамагнетики. Закон Кюрі. 64. Феромагнетики. Домени. Температура Кюрі. Магнітний гістерезис. 65. Система рівнянь Максвела в інтегральній і диференціальній формі.
Модуль 4 ОПТИКА. ФІЗИКА АТОМА ТА АТОМНОГО ЯДРА
66. Природа світла. Рівняння плоскої електромагнітної хвилі. Інтерференція світла.
Когерентність. Оптична довжина шляху. Умови інтерференційних максимумів і мінімумів. Інтерференція в плоскопаралельній пластині.
67. Дифракція світла. Принцип Гюйгенса-Френеля. Метод зон Френеля. Дифракція Френеля.
68. Дифракція Фраунгофера. Дифракція Фраунгофера від щілини. Дифракційна решітка.
69. Дифракція світла від круглого отвору. Основні характеристики спектральних приладів.
70. Поляризація світла. Закони Брюстера і Малюса. 71. Дисперсія світла. Електронна теорія дисперсії. 72. Фотоефект та його закони. Досліди О.Г.Столєтова. Пояснення законів фотоефекта
на основі квантових уявлень. Фотон. Фотонна теорія світла. Рівняння Ейнштейна для фотоефекту. Дослід Боте.
73. Тиск світла. Досліди П.М.Лебедєва. 74. Дифракція рентгенівського випромінювання. Формула Вульфа-Брегга.
Характеристичне рентгенівське випромінювання.
27
75. Випромінювання абсолютно чорного тіла. Закон Кірхгофа. Експериментальні закони випромінювання абсолютно чорного тіла та їх пояснення М.Планком.
76. Хвилі де Бройля. 77. Співвідношення невизначеностей В.Гейзенберга. 78. Хвильова функція і рівняння Е.Шредінгера. 79. Електронна будова атомів. Пояснення будови періодичної системи елементів
Д.І.Менделєєва. 80. Склад ядра. Заряд і масове число ядра. Ізотопи і ізотони. Густина ядерної речовини. 81. Енергія зв'язку ядер. Дефект мас. Питома енергія зв'язку. Ядерні сили. 82. Ядерні реакції. Екзотермічні та ендотермічні ядерні реакції. Види ядерних реакцій:
під дією нейтронів, під дією протонів і альфа-частинок, під дією дейтронів, під дією гама-квантів, при високих енергіях.
83. Штучна радіоактивність. Трансуранові елементи. 84. Реакції поділу важких ядер. Ланцюгова реакція поділу ядер. 85. Реакції термоядерного синтезу. Протонно-протонний та вуглецево-азотний цикли.
Токамак. Метод лазерного термоядерного синтезу. 86. Елементарні частинки. Лептони, адрони та їх характеристика. Кваркова теорія
посібник: У 2 кн. Кн. 1. Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.
2. Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн. 2. Оптика. Фізика атома і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Либідь, 2001. – 422 с.
3. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.1. Механика. Колебания и волны. Молекулярная фізика – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1966. – 389 с.
4. Савельев И.В. Курс физики: Учебное пособие. В 3-х т. – Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 352 с.
5. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1978. – 480 с.
6. Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов. Т.3. Квантовая оптика. Атомная физика. Физика твердого тела. Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука. гл. ред. физ.-мат. лит. 1987. – 320 с.
Додаткова: 1. Сивухин Д.В. Механика: Учебное пособие для вузов. – Т.1. – М.: Наука.
Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 576 с. 2. Сивухин Д.В.Термодинамика и молекулярная физика: Учебное пособие
для вузов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1990. – 592 с. 3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Электричество. Учебное пособие для
вузов. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1983. – 688 с. 4. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Оптика: Учебное пособие для вузов.
– Т.4. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1985. – 752 с. 5. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие вузов. В 2-х ч. –
Т.5. Атомная и ядерная физика. – Ч.1. Атомная физика – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1986. – 416 с.
6. Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие для вузов. В 2-х ч. Т.5. Атомная и ядерная физика. Ч.2. Ядерная физика – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1989. – 416 с.
29
КАРТА ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ДИСЦИПЛІНИ
Каф
едра
Навч.
Рік
Навча
льна
дис
ц.
Фор
ма на
вчан
ня
Кільк
ість
сту
дент
ів
Підручник, посібник, бібл. опис та кількість
%
Інстру
кт. м
етод
. літера
тура
%
Бушок Г.Ф., Левандовский В.В., Півень Г.Ф.Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн.
1. Фізичні основи механіки. Електрика і магнетизм. – К.: Либідь, 2001. – 448 с.
(100 прим.) Бушок Г.Ф., Венгер Є.Ф. Курс фізики: Навч. посібник: У 2 кн. Кн. 2. Оптика. Фізика атома
і атомного ядра. Молекулярна фізика і термодинаміка. – К.: Либідь, 2001. – 422 с.
(100 прим.)
100 100
Фізик
и та
метод
ики її вик
лада
ння
2007
/200
8
Фізика
Ден
на та заоч
на
16
Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие для студ. физ. спец. вузов. Т.1.
Механіка. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.
1989. – 576 с. (28 прим.) Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное
пособие для студ. физ. спец. вузов. Т.4. Оптика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.
1980. – 752 с. (63 прим.) Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие для студ. физ. спец. вузов. В 2-х ч.
Т.5. Атомная и ядерная физика. Ч.1. Атомная физика
– М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1989. – 416 с. (46 прим.)
Сивухин Д.В. Общий курс физики: Учебное пособие для студ. физ. спец. вузов. В 2-х ч. Т.5. Атомная и ядерная физика. Ч.2. Ядерная
фізика – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит.
1989. – 416 с. (101 прим.)
100 100
30
Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.1.
Механика. Колебания и волны. Молекулярная физика
– М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1966. – 356 с.(33 прим.)
Курс общей физики: Учебное пособие. В 3-х т. Т.1. Механика. Молекулярная физика. – М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1989. – 352 с. (61
прим.) Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное
пособие для студ. втузов. В 3-х т. Т.2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. –
М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит. 1978. – 480 с. (48 прим.)
Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов. Т.3. Квантовая оптика.
Атомная физика. Физика твердого тела.Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука. гл. ред. физ.-мат. лит.
1987. – 320 с. (52 прим.) Савельев И.В. Курс общей физики: Учебное пособие для втузов. Т.3. Квантовая оптика.
Атомная физика. Физика твердого тела.Физика атомного ядра и элементарных частиц. – М.: Наука. гл. ред. физ.-мат. лит.
