методичка №1 физика

А.В. Человечкова

ФИЗИКА

КУРГАН – 2013

1

А.В. Человечкова

ФИЗИКА

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ И ЗАДАНИЯ

ДЛЯ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ №1 МЕХАНИКА И МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА

ДЛЯ СТУДЕНТОВ ЗАОЧНОЙ ФОРМЫ ОБУЧЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО–ТЕХНИЧЕСКИХ СПЕЦИАЛЬНОСТЕЙ И НАПРАВЛЕНИЙ

КУРГАН – 2013

2

УДК 531/536 (07)

Ч 39

Человечкова А.В. Физика. Методические указания и задания для контрольной работы №1 для студентов заочной формы обучения инженерно-технических специальностей и направлений факультета «Промышленное и гражданское строительство». – Курган: Изд-во КГСХА,2013. – 54с.

Рецензент: кандидат физико-математических наук, доцент кафедры математики КГСХА имени Т.С. Мальцева Московченко Г.А.

Методические указания и контрольные задания подготовлены в соответствии с государственным образовательным стандартом по физике для инженерно-

технических специальностей и направлений факультета «Промышленное и гражданское строительство». Пособие содержит список формул, словарь основных терминов, примеры решения задач по физике, контрольные задания для работы №1.

Пособие рассмотрено и одобрено на заседании кафедры физики (протокол №3

от 16 ноября 2012 г.), утверждено и рекомендовано к изданию методической комиссией факультета «Промышленное и гражданское строительство» (протокол №4 от 14 февраля 2013 г.)

© ФГБОУ ВПО «Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т.С.Мальцева», 2013

3

Правила оформления контрольных работ

1. По курсу общей физики студенты заочной формы обучения выполняют определенное количество контрольных работ: специалист – три, бакалавриат – две работы.

2. Номера задач, для контрольной работы, определяются по последней цифре учебного шифра. Например, при последней цифре шифра 1, номера задач будут 1,

11, 21, 31, 41, 51, 61, 71.

3.Контрольную работу следует выполнять в школьной тетради в клетку, на 12

листах. На обложке приводятся сведения (по образцу приложения В).

4. Записи и рисунки в тетради выполняются аккуратно. При несоблюдении этого правила работа возвращается студенту с отметкой «не зачтено» для пере-

оформления.

5.Решение каждой задачи начинается с новой страницы.

6.Условия задач в контрольной работе приводятся полностью, без сокраще-

ний. Для замечаний преподавателя на страницах тетради оставляются поля.

7. После записи полного условия задачи приводится краткая запись условия в форме уголка (смотри образцы оформления в примерах решения задач) и приво-

дится решение задачи после перевода данных в систему единиц интернациональ-

ную (СИ).

8. Решение надо начинать с общеизвестного закона или уравнения с указанием фамилии его автора, с пояснением обозначений физических величин. Далее при-

водится вывод расчетной формулы с пояснением хода решения и производимых преобразований (преобразования приводятся полностью). Без таких пояснений работа зачету не подлежит. В тех случаях, когда это необходимо, выполняется рисунок или чертеж с помощью чертежных принадлежностей. Рисунок или чер-

теж должны иметь пояснения.

9.После вывода расчетной формулы приводится проверка ее размерностей.

Для этого в формулу вместо физических величин подставляются единицы их из-

мерения. При правильно выведенной формуле размерности ее левой и правой ча-

стей должны совпадать.

4

10.После проверки размерностей в расчетную формулу подставляются значения заданных величин в СИ, и производится вычисление. Записывается ответ.

11.Сдавать на проверку следует одновременно не более одной работы. Во избежание одних и тех же ошибок очередную работу следует выполнять только после получения положительной рецензии на предыдущую работу.

12.Если контрольная работа при рецензировании не зачтена, студент обязан представить ее на повторную рецензию после произведения доработки с учетом всех сделанных ранее замечаний. Повторную работу надо представить вместе с

незачтенной.

13.Контрольная работа – это основная форма самостоятельной работы студента заочной формы обучения, поэтому контрольная работа после получения на нее положительной рецензии забирается студентом, и хранится им до тех пор, пока не будет сдан соответствующий зачет или экзамен. Если студент не смог сдать зачет или экзамен, контрольная работа является допуском к повторной сдаче зачета или экзамена. При утере студентом работы до сдачи зачета или экзамена он выполняет эту работу заново.

14.Зачтенные контрольные работы предъявляются экзаменатору. Студент должен быть готов во время зачета или экзамена дать пояснения по существу решения задач, входящих в его вариант контрольной работы.

15.При очевидной несамостоятельности выполнения контрольной работы преподаватель вправе выдать студенту для выполнения другой вариант контрольной работы.

16.При выполнении контрольной работы №1 студентам рекомендуется использовать следующие литературные источники:

1 Савельев, И.В. Курс общей физики: учеб. пособие / И.В. Савельев. В3-х тт. Т. 1. Механика. Молекулярная физика. – СПб.: Лань, 2007. – 496 с.

2Трофимова, Т. И. Курс физики: учеб. пособие / Т.И. Трофимова. – М.: Академия, 2010. – 565 с.

3Трофимова, Т. И., Фирсов, А.В. Курс физики. Задачи и решения:сборник задач/

Т.И. Трофимова, А.В. Фирсов. – М.: Академия, 2011. – 592 с.

5

МЕХАНИКА.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА

1 Основные формулы

			dr
Скорость	υ			,
			dt

где r – радиус-вектор материальной точки, t – время.

Ускорение

тангенциальное

нормальное

полное

где R – радиус кривизны траектории.

Угловая скорость

где – угол поворота,

Ускорение угловое

Связь между линейными и угловыми величинами

Импульс (количество движения) материальной точки

где m – масса материальной точки.

d a dt ;

a ddt ;

an 2 ; R

a a2 an2 ,

ddt ,

	d
		.
	dt
S = R,			υ = R,
a = R,			an = 2R.
p m ,

									n		const ,
Закон сохранения импульса									pi
									i 1
									m2
для системы из двух тел								m1 1		2	m1 01	m2 02	,
где m , m – массы тел;		01	,	02	,	,	2	– векторы
1	2				1
								6

скоростей тел до и после взаимодействия.

Второй закон Ньютона

где Fdt – импульс силы,	dp – изменение
импульса тела.

Сила упругости

где k – жесткость пружины, x – величина деформации.

dp F ma dt .

Fdt dp ,

F kx,

Сила тяжести

F = mg,

где g – ускорение свободного падения.

Сила трения скольжения	F = N,
где – коэффициент трения, N – сила
нормального давления.
Момент силы
	M r		F
	M = Frsin = Fd,
где r – радиус-вектор точки приложения силы,
– угол между векторами r
	и F ,

d – плечо силы (длина перпендикуляра, опущенного от оси вращения на линию действия силы).

	Момент инерции:
	материальной точки	I = mr2;
	твердых тел относительно оси, проходящей через центр масс:
	обруча, тонкостенного цилиндра	Ic = mR2;
	диска, сплошного цилиндра	I c			1		mR2		;
				2
	шара	Ic			2	mR2			,
				5
	стержня	Ic			1			ml2	,
				12
		7

твердых тел относительно параллельной оси, не проходящей через центр

масс:

где r –расстояние до оси вращения,

R – радиус тел,

l – длина стержня,

d - расстояние между осями.

Момент импульса тела (количества движения)

Закон сохранения момента импульса

Работа постоянной силы в поступательном движении

где F – сила,

s – перемещение,

– угол между векторами силы и перемещения;

во вращательном движении

где М – момент силы,– угол поворота.

Работа переменной силы в поступательном движении

где Fl = Fcos – проекция силы на перемещение dl;

во вращательном движении

Мощность в поступательном движении

во вращательном движении

Кинетическая энергия поступательного движения

где υс – скорость центра масс;

вращательного движения

где Ic – момент инерции относительно оси,

8

I Ic md 2 ,

L r		p
L = I .
n
Li	const .
i 1

A= Fscos ,

А= М ,

A Fl dl ,

l

A Md .

N dAdt F cos ;

N = M .

m 2 E c ,

2

E I c 2 ,

2

проходящей через центр масс.
Потенциальная энергия тела, поднятого над землей	E = mgh,
	E kx2
упруго деформированного тела		2	.
Уравнение гармонических колебаний	x A sin t 0 ,

где x – смещение колеблющейся точки от положения равновесия

A – амплитуда,

– круговая частота,

0 – начальная фаза колебаний.

Период колебаний маятников:

пружинного

физического

математического

где m – масса маятника,

k – жесткость пружины,

I – момент инерции маятника,

g – ускорение свободного падения, l – длина маятника.

Длина волны

где – скорость распространения волны,

– частота колебаний.

Волновое число

Скорость распространения механических волн в газах

T 2		m		;
		k
T 2		I			;
		mgl

	T 2	l	,
		g

Т ,

k 2 .

			RT		,

9

где – отношение теплоемкостей газа при постоянном давлении и объеме,

R – универсальная газовая постоянная,

T – абсолютная температура,

– молярная масса газа.

Уравнение плоской механической волны

где x – смещение точек среды от положения равновесия,

A – амплитуда колебаний,

– круговая частота, k – волновое число,

r – расстояние от источника колебаний.

Основное уравнение молекулярно-кинетической

теории идеального газа

где p – давление, n – концентрация молекул,

постк.ср – средняя кинетическая энергия

поступательного движения молекулы.

Уравнение Менделеева – Клапейрона

где p – давление, V – объем,

m – количество вещества,

m – масса,

– молярная масса,

R – универсальная газовая постоянная,

T – абсолютная температура газа.

x A sin t kr ,

р 23 n постк ср ,

рV νRT ,

Средняя кинетическая энергия молекулы идеального газа

к.ср 2i kT ,

где i – число степеней свободы молекулы,

10