Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Журналистика конца 50-х – начала 60-х гг. ХХ в. в условиях поиска путей демократизации общества, социально-политических и экономических преобразований...полностью>>
'Решение'
Здоровый образ жизни несовместим с вредными привычками, и эта несовместимость принципиальная, ибо курение табака препятствуют утверждению любых сторо...полностью>>
'Документ'
«Диалог» — последнее неоконченное произведение Абеляра. Не дожидаясь решения Сансского собора, осудившего его в 1140 г. как еретика, он отправился с ...полностью>>
'Документ'
Уважаемые работники жилищно-коммунального комплекса! Трудно переоценить значение вашего труда, ведь от него в значительной степени зависит социально-...полностью>>

Курс «общая физика» для студентов дневного отделения геологического факультета

Главная > Документ
Сохрани ссылку в одной из сетей:

«Утверждено на заседании Кафедры общей физики 2
20 марта 2000 г.»

Заведующий Кафедрой общей физики 2
физического факультета СПбГУ
проф. д.ф.-м.н. А.Е. Грищенко

КУРС

«ОБЩАЯ ФИЗИКА»

ДЛЯ СТУДЕНТОВ

ДНЕВНОГО ОТДЕЛЕНИЯ

ГЕОЛОГИЧЕСКОГО ФАКУЛЬТЕТА

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

Специальности: геология (511000), экология (013100).

(I-II курсы, 2-4 семестры, 107 часов)

Составитель -

доцент физического факультета СПбГУ

к.ф.-м.н. Бармасов Александр Викторович

Санкт-Петербург

2000

Требования государственного стандарта образования Российской Федерации к обязательному минимуму содержания основной образовательной программы подготовки по физике бакалавра/специалиста

Геология (511000):

  • физические основы механики;

  • колебания и волны;

  • молекулярная физика и термодинамика;

  • электричество и магнетизм;

  • оптика;

  • атомная и ядерная физика;

Экология (013100):

  • физические основы механики,

  • физика колебаний и волн,

  • молекулярная физика и термодинамика,

  • электричество и магнетизм,

  • квантовая физика.

Семестр 2(1)

1.МЕХАНИКА С ОСНОВАМИ НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ И РЕЛЯТИВИСТСКОЙ МЕХАНИКИ – 18 часов

1.1.Введение. Системы единиц.

Предмет физики. Физика и геология, геофизика, экология. Механика. Материальная точка и системы материальных точек как объекты классической механики. Свойства пространства и времени.

Физические измерения. Размерность. Системы единиц. Скалярные и векторные величины. Умножение вектора на скаляр. Произведение векторов. Двойные произведения.

1.2.Кинематика материальной точки.

Кинематика материальной точки. Системы отсчёта. Системы координат. Движение в механике. Перемещение. Траектория, путь.

Скорость. Ускорение. Равнопеременное поступательное движение. Криволинейное движение. Нормальное и тангенциальное ускорения. Угловая скорость, угловое ускорение.

1.3.Динамика материальной точки.

Инерциальные системы отсчёта. Принцип инерции, принципы относительности. Первый закон Ньютона. Сила. Основные силы в классической механике.

Второй закон Ньютона. Масса. Импульс. Третий закон Ньютона. Закон сохранения импульса.

1.4.Основы небесной механики. Основы теории тяготения.

Законы Кеплера. Солнечная система.

Закон всемирного тяготения. Гравитационные силы. Гравитационная и инертная массы, их эквивалентность. Чёрные дыры.

1.5.Гравитационное поле Земли. Гравиметрия.

Гравитационное поле Земли. Сила тяжести. Вес. Невесомость. Космические скорости. Космические исследования.

Геоид. Потенциал гравитационного поля. Аномалии ускорения силы тяжести. Принципы гравиразведки.

1.6.Основы теории упругости. Трение. Элементы гидродинамики.

Упругие силы. Деформации, предел упругости. Растяжение, сжатие, сдвиг. Закон Гука. Модули Юнга и сдвига.

Силы трения покоя, скольжения и качения. Движение жидкости. Уравнение Бернулли. Вязкое трение; вязкость. Закон Стокса. Число Рейнольдса.

1.7.Неинерциальные системы отсчёта. Движение тела с переменной массой.

Неинерциальные системы отсчёта. Силы инерции. Перегрузки. Центробежная сила инерции. Зависимость веса тела от широты местности. Центрифуги и их применение в научных исследованиях. Сила Кориолиса.

Движение тела с переменной массой. Реактивное движение; уравнение Мещерского; формула Циолковского.

1.8.Работа. Энергия. Законы сохранения.

Работа силы. Мощность. Энергия. Закон сохранения и превращения энергии. Кинетическая и потенциальная энергии. Консервативная система. Энергия сжатой или растянутой пружины.

Центральный удар. Упругое и неупругое соударения двух тел. Деформации горных пород и закон сохранения и превращения энергии.

1.9.Основы механики твёрдого тела.

Центр масс системы материальных точек. Абсолютно твёрдое тело. Поступательное, вращательное и плоское движения.

Вращательное движение абсолютно твёрдого тела вокруг неподвижной оси. Момент инерции. Момент импульса. Момент силы. Законы сохранения при вращательном движении. Теорема Штейнера. Гироскоп.

1.10.Основы релятивистской механики.

Специальная теория относительности. Движение тел с околосветовой скоростью. Преобразования Лоренца. Понятие одновременности. Релятивистское сокращение продольных размеров тела. Релятивистское замедление времени. Релятивистский закон преобразования скорости. Релятивистский интервал. Релятивистская масса. Релятивистский импульс. Кинетическая энергия релятивистской частицы. Взаимосвязь энергии и массы.

2.КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ – 4 часа

2.1.Колебательное движение.

Колебания. Смещение и амплитуда. Период и частота. Фаза колебания. Периодические и гармонические колебания. Линейный осциллятор и его дифференциальное уравнение. Сложение гармонических колебаний.

Математический и физический маятники. Собственные колебания. Затухающие колебания. Вынужденные колебания. Энергия гармонического колебания. Резонанс.

2.2.Волны в упругой среде. Эффект Доплера.

Волны. Фазовая и групповая скорости волн. Продольные и поперечные волны. Принцип Гюйгенса. Поляризация волн. Волновое уравнение. Интерференция волн. Стоячие волны. Энергия волны. Звуковые волны.

Эффект Доплера. Принципы локации. Теория «Большого взрыва» и происхождение Вселенной. Сейсмичность Земли. Сейсмология. Принципы сейсморазведки. Сейсмическая аппаратура. Георадар. Метод общей глубинной точки. Вибрации.

3.МОЛЕКУЛЯРНАЯ ФИЗИКА И ТЕРМОДИНАМИКА – 17 часов

3.1.Введение: молекулярно-кинетическая теория, термодинамика.

Молекулы, атомы и их массы. Атомная единица массы. Моль и число Авогадро. Агрегатные состояния вещества. Тепловое движение молекул. Параметры термодинамического состояния. Идеальный газ. Давление, объём. Уравнение состояния. Равновесное и неравновесное состояния.

Температура, нулевое начало термодинамики. Экспериментальные газовые законы. Уравнение Менделеева-Клапейрона. Степени свободы.

3.2.Первое начало термодинамики.

Термодинамические процессы; графическое изображение процессов. Направленные процессы. Примеры термодинамических процессов.

Внутренняя энергия. Циклические процессы. Работа и теплота; первое начало термодинамики.

3.3.Теплоёмкость. Тепловые машины.

Теплоёмкость идеального газа; закон Джоуля; физический смысл универсальной газовой постоянной; формула Майера; энтальпия термодинамической системы. Молекулярно-кинетический смысл теплоёмкости CV; теплоёмкости одноатомных и многоатомных газов. Отношение теплоёмкостей.

Адиабатический процесс; уравнение Пуассона. Политропический процесс. Обратимые и необратимые термодинамические процессы. Тепловые машины. Цикл Карно. Приведённая теплота; теорема Клаузиуса для обратимого и необратимого круговых процессов.

3.4.Энтропия. Второе начало термодинамики.

Энтропия. Энтропия в обратимых и необратимых адиабатических процессах. Второе начало термодинамики.

Закон возрастания энтропии. Статистический смысл энтропии. Границы применимости второго начала термодинамики, «Тепловая смерть» Вселенной. Термодинамические потенциалы. Третье начало термодинамики (Теорема Нернста).

3.5.Статистическая физика (молекулярно-кинетическая теория).

Распределение молекул идеального газа по скоростям при тепловом движении в замкнутой системе (распределение Максвелла). Средняя, среднеквадратичная и наиболее вероятная скорости молекул, и их связь с температурой. Экспериментальные проверки распределения Максвелла.

Распределение частиц по объёму в замкнутой системе и в силовом поле. Барометрическая формула. Распределение частиц по энергиям (распределение Больцмана). Распределение Максвелла-Больцмана.

3.6.Физическая кинетика в идеальном газе (явления переноса). Ультраразреженные газы.

Явления переноса; длина свободного пробега. Теплопроводность. Внутреннее трение (вязкость). Диффузия. Общее уравнение для явлений переноса в идеальном газе. Диффузия в идеальном газе. Внутреннее трение в идеальном газе. Теплопроводность идеального газа.

Вакуум; ультраразреженные газы. Эффузия разреженного газа. Число Кнудсена.

3.7.Реальные газы.

Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Ван-дер-Ваальса. Критическое состояние газа. Внутренняя энергия реального газа. Расширение реального газа в вакуум в адиабатических условиях.

Эффект Джоуля-Томсона. Сжижение газов. Закон Дальтона для реальных газов.

3.8.Жидкое состояние вещества.

Общие свойства и строение жидкостей; тепловое движение и явления переноса в жидкостях. Внутреннее трение. Жидкие кристаллы.

Поверхностные свойства жидкостей. Давление над изогнутой поверхностью. Явления на границе жидкости и твёрдого тела. Капиллярные явления.

3.9.Твёрдые тела.

Твёрдые тела. Аморфные тела. Поли- и монокристаллы. Типы кристаллических решёток. Дефекты в кристаллах. Механические свойства твёрдых тел. Теплоёмкость кристаллических тел. Закон Дюлонга и Пти. Плавление и кристаллизация. Диаграммы состояния; тройная точка. Геотермическая разведка.

Реферат 1

Экзамен 1

Семестр 3(2)

4.ЭЛЕКТРИЧЕСТВО – 18 часов

4.1.Электростатика.

Электромагнитные взаимодействия, электростатика. Электрические заряды.

Закон сохранения зарядов. Взаимодействие электрических зарядов; закон Кулона. Единицы измерения заряда.

4.2.Электрическое поле. Напряжённость.

Электрическое поле. Вектор напряжённости электрического поля. Плотности зарядов.

Линии напряжённости электрического поля и их свойства. Принцип суперпозиции электростатических полей; электрический диполь.

4.3.Теорема Гаусса.

Вектор электростатической индукции. Поток индукции. Теорема Гаусса.

Примеры использования теоремы Гаусса. Скачок нормальной составляющей вектора E на заряженной поверхности.

4.4.Потенциал электростатического поля.

Скалярный потенциал; работа сил электростатического поля. Разность потенциалов, абсолютный электрометр.

Связь потенциала с напряжённостью. Потенциал в простейших электрических полях.

4.5.Диэлектрики.

Дипольный момент молекулы. Полярные и неполярные молекулы. Вектор электрической поляризации неполярного диэлектрика. Диэлектрические восприимчивость и проницаемость. Поляризация полярных диэлектриков во внешнем электростатическом поле. Электростатическое поле на границе двух диэлектриков. Энергия поляризованного диэлектрика.

Кристаллические диэлектрики. Изотропный и анизотропный кристаллические диэлектрики. Сегнетоэлектрики. Пироэлектрики. Пьезоэлектрики. Электреты, термоэлектреты, фотоэлектреты.

4.6.Проводники. Электрическая ёмкость.

Классическая модель проводника. Модель металла Друде-Лоренца. Опытная проверка электронного характера проводимости металлов. Опыты Рике и Стюарта-Толмена.

Электроёмкость проводника. Конденсаторы. Ёмкость простых конденсаторов. Размерность абсолютной диэлектрической проницаемости в СИ. Энергия заряженного конденсатора. Соединения конденсаторов. Энергия электрического поля неподвижных зарядов.

4.7.Электрический ток в металлах.

Электрический ток. Сила и плотность тока. Удельное электрическое сопротивление и проводимость.

Закон Ома. Закон Джоуля-Ленца. Вывод законов Ома и Джоуля-Ленца по классической теории электропроводности металлов. Закон Видемана-Франца. ЭДС. Сторонние источники ЭДС и внутреннее сопротивление источника ЭДС. Закон Ома для замкнутой цепи.

4.8.Электрический ток в электролитах, в газах и в вакууме.

Электрический ток в электролитах. Электролиз. Законы Фарадея.

Электрический ток в газах: самостоятельный, несамостоятельный и искровой разряды. Явления на границе металл-вакуум. Электрический ток в вакууме. Закон Богуславского-Ленгмюра (закон трёх вторых). Электровакуумные приборы. Диод. Триод. Вольтамперные характеристики.

4.9.Правила Кирхгофа. Электрические свойства горных пород. Принципы электроразведки.

Правила Кирхгофа для разветвлённых электрических цепей. Компенсационный метод измерения ЭДС. Биоэлектричество.

Электрические свойства горных пород. Диэлектрическая проницаемость горных пород. Поляризуемость пород. Принципы электроразведки. Классификация методов электроразведки. Электрическое профилирование. Вертикальное электрическое зондирование. Электрический каротаж. Метод заряда.

Коллоквиум 1

5.МАГНЕТИЗМ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ – 18 часов

5.1.Магнетизм. Магнитное поле.

Магнетизм. Магнитное поле. Магнитное взаимодействие токов. Магнитная постоянная. Напряжённость магнитного поля. Закон Био-Савара-Лапласа. Силовые линии магнитного поля. Вихревой характер магнитного поля.

Магнитный момент кольцевого тока. Тороид. Соленоид.

5.2.Электромагнитная индукция.

Магнитный поток вектора магнитной индукции. Электромагнитная индукция. Закон Ленца, самоиндукция и взаимная индукция.

Энергия магнитного поля.

5.3.Магнетики.

Сила Ампера; гипотеза Ампера о намагничивании вещества. Закон Ампера и его применения. Магнитная проницаемость вещества.

Диамагнетики. Парамагнетики. Ферромагнетики; точка Кюри. Магнитострикция.

5.4.Сила Лоренца.

Магнитное поле одиночного движущегося заряда. Движение заряженных частиц в электрических и магнитных полях; сила Лоренца.

Фокусировка электронных пучков. Экспериментальное определение заряда и массы электрона. Масс-спектрограф. Эффект Холла.

5.5.Переменный ток.

Переменный ток. Законы переменного тока. Мощность переменного тока.

Скин-эффект; токи смещения. Трансформатор.

5.6.Электромагнитные колебания и волны. Теория Максвелла.

Взаимные превращения электрических и магнитных полей. Теория Максвелла.

Электромагнитные колебания в контуре. Электромагнитные волны. Поток электромагнитной энергии и вектор Умова-Пойнтинга. Опыты Герца. Шкала электромагнитных колебаний.

5.7.Примеры использования электромагнитных явлений.

Основы радио. Техническое использование магнитного потока. Генераторы. Альтернативные источники электрической энергии.

Силы и момент сил, действующие на рамку в магнитном поле. Двигатели синхронные и асинхронные. Электродинамические сейсмографы. Магнитная запись информации.

5.8.Полупроводники. Явления на границе двух металлов.

Затруднения классической электронной теории. Статистика Ферми-Дирака. Зонная теория твёрдого тела; Ферми-энергия. Полупроводниковые диоды, транзисторы.

Явления на границе двух металлов. Внутренняя и внешняя контактные разности потенциалов. Термоэлектричество и его применение. Явления Пельтье и Томпсона.

5.9.Естественное электромагнитное поле Земли. Магниторазведка.

Магнитосфера; естественное электромагнитное поле Земли. Полярные сияния. Электромагнитное загрязнение окружающей среды.

Магниторазведка. Магнитная проницаемость горных пород. Магнитотеллурический метод. Метод магнитовариационного зондирования. Аэромагниторазведка.

Коллоквиум 2

6.ОПТИКА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА – 16 часов

6.1.Основные понятия оптики.

Основные понятия оптики. Плоские линейно поляризованные электромагнитные волны в однородном изотропном безграничном диэлектрике. Оптический диапазон частот. Отражение и преломление света на границе двух диэлектриков. Законы Снелля. Полное внутреннее отражение света. Дисперсия света нормальная и аномальная. Групповая скорость света.

Оптическая призма. Монохроматор. Простейший спектрофотометр. Поглощение света. Закон Бугера-Ламберта-Бера. Рассеяние света. Закон Рэлея.

6.2.Основы волновой оптики. Интерференция света.

Интерференция света. Когерентность источников света. Образование интерференционной картины для двух одинаково поляризованных волн.

Опыт Юнга. Бипризма Френеля. Интерференция при отражении от тонкой пластины. Полосы равной толщины и равного наклона. Кольца Ньютона.

6.3.Поляризация. Кристаллооптика.

Поляризация света. Поляризация света при отражении; угол Брюстера.

Двойное лучепреломление. Обыкновенный и необыкновенный лучи. Оптическая ось кристалла. Одноосные кристаллы. Главная плоскость. Построение Гюйгенса. Поляроиды. Закон Малюса. Формулы Френеля.

6.4.Оптические квантовые генераторы.

Оптическая активность. Искусственное двойное лучепреломление. Ячейка Керра. Оптические свойства минералов.

Длина и время когерентности. Оптические квантовые генераторы.

6.5.Дифракция света.

Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция сферических волн на круглых экране и отверстии. Зоны Френеля.

Дифракция Фраунгофера в параллельных лучах. Дифракционная решётка. Спектрофотометр.

6.6.Основы квантовой оптики. Тепловое излучение.

Тепловое излучение. Излучательная и поглощательная способности. Равновесное излучение. Абсолютно чёрное тело. Закон излучения Рэлея-Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа. Формула Планка. Законы Стефана-Больцмана и Вина.

Фотоэффект. Опыты Столетова. Формула Эйнштейна. Вольтамперная характеристика. Красная граница фотоэффекта. Вторичная электронная эмиссия.

6.7.Взаимодействие излучения с веществом.

Давление света. Опыты Лебедева. Фотохимические явления. Природный фотосинтез. Фотография. Фотохромизм.

Люминесценция. Спектрофлуориметр.

6.8.Физика рентгеновского излучения. Прикладная оптика.

Физика рентгеновского излучения. Тормозное и характеристическое излучения. Спектроскопия рентгеновских лучей. Закон Мозли. Дифракция рентгеновских лучей. Условие Брэгга-Вульфа. Рентгеноструктурный анализ. Спектрохимический рентгеновский анализ. Биологическое действие рентгеновского излучения. Эффект Комптона.

Оптоэлектроника. Основы голографии.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Курс лекций "концепции современного естествознания " для студентов факультета социологии

    Курс лекций
    Курс объёмом 32 часа составлен в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования РФ и предназначен для студентов 2 курса дневного отделения Факультета социологии Санкт-Петербургского
  2. Курс 2, семестр 4 Трудоемкость дисциплины по стандарту 80 часов. Втом числе

    Лекции
    Дисциплина ” Механика грунтов ” является одной из основных в разделе «механика» и необходима для подготовки инженеров путей сообщения для строительства автомобильных дорог.
  3. Н. Г. Чернышевского за 2009 год Введение: Основные направления деятельности декана геологического факультета, реализуемые в соответствии с Положением о факультете, включали: руководство

    Руководство
    организацию работы всех структурных подразделений факультета с учетом решений Ученого совета Университета, приказов и распоряжений ректора, решений Ученого совета факультета
  4. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования (23)

    Научная работа
    4. Экономика – 06.41.00; 06.61.00; 06.01.45; 06.01.79; 06.03.07; 06.09.00; 06.43.00; 06.51.00; 06.51.51; 06.61.33; 06.75.00; 06.75.05; 06.75.55; 06.71.
  5. Отчет о работе геологического факультета Саратовского государственного университета имени Н. Г. Чернышевского за 2009 / 2010 учебный год

    Публичный отчет
    В текущем учебном году на факультете были успешно реализованы такие новые формы управления и организации проведения научных исследований, как создание «Молодежного геологического центра»; студенческой геологической партии на базе

Другие похожие документы..