МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ «ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ» Методические рекомендации и контрольные работы по дисциплине «ФИЗИКА» Часть 1 Учебно-методическое пособие Составители: С. Д. Миловидова, А. С. Сидоркин, О. В. Рогазинская Издательско-полиграфический центр Воронежского государственного университета 2011 Утверждено научно-методическим советом фармацевтического факультета 24 июня 2010 г., протокол № 1500-08-06 Рецензент проф. <...> Рекомендуется для студентов 1 курса заочного отделения фармацевтического факультета. <...> 28 3 ВВЕДЕНИЕ Учебный план по физике для студентов 1 курса фармацевтического факультета заочной формы обучения Воронежского государственного университета в 1 семестре состоит из: 1. <...> Контрольную работу по курсу общей физики необходимо выслать в деканат до 1 декабря. <...> В настоящем пособии приведены основные вопросы программы, список литературы по курсу общей физики и методические указания по выполнению и оформлению контрольной работы. <...> Изучать вопросы программы самостоятельно рекомендуется с карандашом и бумагой. <...> После прочтения необходимого параграфа записать основные формулы с краткими пояснениями всех величин, входящих в них. <...> Скорость и ускорение при поступательном и вращательном движении материальной точки. <...> Молярные теплоемкости одноатомных, двухатомных, трехатомных и многоатомных идеальных газов. <...> Сравнение опытных и теоретических изотерм реального газа. <...> Дифференциальные уравнения незатухающих и затухающих электромагнитных колебаний. <...> Поляризация при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. <...> Взаимодействие электромагнитных волн с веществом Дисперсия света. <...> Приступая к решению задач, необходимо: а) полностью написать условие задачи в тетради; б) выписать заданные величины в буквенных выражениях с их численными значениями и размерностями, а искомые <...>
Методические_рекомендации_и_контрольные_работы_по_курсу_Физика_._Часть_1.pdf
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ
УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ»
Методические рекомендации
и контрольные работы
по дисциплине «ФИЗИКА»
Часть 1
Учебно-методическое пособие
Составители:
С. Д. Миловидова,
А. С. Сидоркин,
О. В. Рогазинская
Издательско-полиграфический центр
Воронежского государственного университета
2011
Стр.1
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.................................................................................................................4
Рабочая программа по физике .............................................................................5
Литература .............................................................................................................9
Методические указания к выполнению и оформлению
контрольных работ по физике ...........................................................................10
Некоторые справочные данные.........................................................................12
Примеры решения задач.....................................................................................15
Задачи для самостоятельного решения.............................................................28
3
Стр.3
Степени свободы. Распределение энергии по степеням свободы. Внутренняя
энергия идеального газа. Распределение Максвелла. Барометрическая
формула. Распределение Больцмана. Средняя длина свободного пробега
молекул газа.
Применение первого начала термодинамики к процессам в идеальном
газе. Количество теплоты, работа и изменение внутренней энергии. Теплоемкости.
Уравнение Майера. Молярные теплоемкости одноатомных, двухатомных,
трехатомных и многоатомных идеальных газов. Зависимость теплоемкости
газа от температуры.
Явления переноса. Общий вид уравнений переноса. Уравнения диффузии,
вязкости и теплопроводности. Коэффициенты переноса и их связь с
величинами, характеризующими молекулярную структуру вещества.
Реальные газы. Взаимодействие между молекулами газа. Внутренняя
энергия реального газа. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Сравнение опытных и
теоретических изотерм реального газа. Критическое состояние вещества.
Сжижение газов. Применение низких температур в фармации и медицине.
Жидкости. Общие свойства и особенности молекулярного строения
жидкостей. Молекулярное движение в жидкостях. Явления переноса в жидкостях
и коэффициенты переноса. Теплопроводность.
Поверхностное натяжение. Энергия поверхностного слоя жидкости.
Методы исследования поверхностного натяжения жидкости. Давление под
изогнутой поверхностью жидкости. Формула Лапласа. Капиллярные явления.
Электричество и магнетизм
Основные характеристики электрического поля: напряженность и потенциал.
Напряженность электрического поля диполя. Электрический момент
диполя. Теорема Гаусса – Остроградского, ее применение для расчета
электрических полей.
Проводники в электрическом поле. Электроемкость. Энергия заряженного
конденсатора. Объемная плотность энергии электрического поля в
вакууме и в диэлектриках.
Поляризация диэлектриков. Диэлектрическая проницаемость вещества.
Диэлектрическая проницаемость биологических объектов. Пьезоэлектрический
эффект.
Постоянный электрический ток. Плотность тока. Закон Ома в дифференциальной
форме. Сопротивление проводников. Сверхпроводимость.
Элементы электронной теории проводимости твердых тел. Понятие о
зонной теории твердых тел. Контактная разность потенциалов. Термоэлектродвижущая
сила. Термопары. Термостолбики. Явление Пельтье, его применение
в холодильниках. Применение термохолодильников в фармации и
медицине.
Индукция магнитного поля. Напряженность магнитного поля. Закон
Био-Савара-Лапласа и его применение для расчета магнитных полей.
6
Стр.6
Действие магнитного поля на проводник с током. Действие магнитного
поля на движущийся заряд. Сила Лоренца. Движение заряженных частиц
в электрическом и магнитном полях. Принцип действия циклотрона. Определение
удельного заряда частиц. Физические основы масс-спектроскопии.
Электронно-лучевая трубка.
Магнитное поле в веществе. Магнитные моменты электрона, атома и
молекулы. Вектор намагничивания. Магнитная проницаемость вещества.
Формула, связывающая индукцию и напряженность магнитного поля. Магнитное
поле в диамагнетиках и парамагнетиках. Строение и свойства ферромагнетиков.
Магнитное поле в ферромагнетиках. Ферриты, их свойства и
применение.
Электромагнитная индукция. Магнитный поток. Закон Фарадея –
Ленца. Энергия магнитного поля. Вращение рамки в магнитном поле. Получение
переменного тока.
Переменный ток. Индуктивность в цепи переменного тока. Емкость в
цепи переменного тока. Полное сопротивление цепи переменного тока.
Обобщенный закон Ома. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока.
Электромагнитные колебания и волны
Электромагнитные колебания. Дифференциальные уравнения незатухающих
и затухающих электромагнитных колебаний. Получение незатухающих
колебаний.
Основные положения теории Максвелла. Уравнения электромагнитной
волны. Энергия волны. Вектор Умова – Пойнтинга. Применение электромагнитных
волн в фармации и медицине.
Оптика
Волновая оптика
Интерференция света. Интерференция в тонких пленках. Интерферометры,
их применение для анализа вещества.
Понятие о голографии и ее применение.
Дифракция света. Принцип Гюйгенса – Френеля. Дифракционная решетка.
Дифракционный спектр. Применение дифракционной решетки. Разрешающая
способность оптических приборов (дифракционной решетки,
микроскопа).
Рассеяние света. Эффект Тиндаля. Молекулярное рассеяние. Закон
Релея. Зависимость интенсивности и поляризации рассеянного света от отношения
размера частиц к длине волны и от строения частиц дисперсной
фазы.
Поглощение света. Закон Бугера – Ламберта.
Рентгеновсие лучи. Дифракция рентгеновских лучей. Простейшая
рентгеновская трубка. Тормозное и характеристическое рентгеновское из7
Стр.7
лучение. Характеристические рентгеновские спектры, их применение для
химического анализа. Действие рентгеновского излучения на вещество.
Применение рентгеновских лучей в медицине и фармации. Рентгеноструктурный
анализ, его применение в биофизике, медицине, фармации.
Поляризация света. Естественный и поляризованный свет. Поляризация
при отражении и преломлении света на границе двух диэлектриков. Закон
Брюстера. Поляризация при двойном лучепреломлении. Закон Малюса.
Оптическая активность веществ. Удельное вращение. Поляриметры и их
применение для исследования оптически активных веществ.
Геометрическая оптика. Рефрактометрия. Применение рефрактометрии
в фармации. Волоконная оптика и ее применение.
Квантовая оптика
Тепловое изучение тел. Закон Кирхгофа. Законы излучения черного
тела (Вина и Стефана – Больцмана). Гипотеза Планка. Формула Планка.
Особенности действия ультрафиолетового излучения, его бактерицидное
действие. Инфракрасное излучение. Применение инфракрасного и ультрафиолетового
излучения в медицине и фармации.
Взаимодействие электромагнитных волн с веществом
Дисперсия света. Понятие о классической теории дисперсии света.
Нормальная и аномальная дисперсии света. Применение дисперсии света в
спектральных приборах.
Люминесценция. Источники люминесцентных излучений. Фосфоресценция
и флюоресценция. Люминесцентный анализ и его применение в
фармации и медицине. Внешний фотоэффект. Уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта.
Строение атома и атомного ядра
Строение атома. Модель атома Резерфорда. Постулаты Бора. Квантово-механическая
модель атома. Квантовые числа. Электронные орбитали.
Принцип Паули. Энергетические уровни атомов и молекул. Элементы квантовой
физики. Волновые свойства движущихся микрочастиц. Длина волны
де Бройля. Дифракция электронов, нейтронов и других частиц. Использование
электронографии для исследования веществ. Принцип действия электронного
микроскопа и его применение.
Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами. Оптические
спектры атомов. Спектр атома водорода. Спектральный анализ в фармации.
Эмиссионные и абсорбционные спектры. Молекулярные спектры.
Понятие об индуцированном излучении. Инверсная заселенность.
Принцип действия гелий-неонового лазера. Свойства лазерного излучения.
Применение лазера в фармации и медицине.
Строение и свойства ядер. Атомное ядро. Заряд, масса и радиус ядра.
Магнитный момент ядра. Ядерные силы. Энергия связи частиц в ядре.
8
Стр.8