ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
Поможем в ✍️ написании учебной работы
Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

ФИЗИКА

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

для студентов – заочников

инженерно – технических направлений

и специальностей МГТУ

 

 

Под редакцией А. А. Краева

 

Издание второе, переработанное и дополненное

 

 

Мурманск

1998

ББК 22.5

Ф50

УДК 530.1

Вихорев И.Б., Краев А.А. ФИЗИКА: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических направлений и спе­циальностей МГТУ/Под ред. А. А. Краева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мур­манск, 1998.

Содержатся общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ. Предложена примерная схема решения задач. В таблицах приложения приводятся необходимые для решения задач физиче­ские постоянные, даны некоторые формулы приближенных вычислений.

Предназначено для студентов-заочников инженерно-технических направле­ний и специальностей. Может быть полезно курсантам и студентам дневных факультетов, а также преподавателям физики высших учебных заведений.

Табл. 29, список лит. – 39 назв.

Игорь Борисович Вихорев Александр Анатольевич Краев

ФИЗИКА: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических направлений и специальностей МГТУ.

© Мурманский государственный технический университет, 1999

Рукопись издается без редактирования



ПРЕДИСЛОВИЕ

Физика – фундаментальная база для теоретической подготовки будущих инженеров, без которой их успешная деятельность невозможна. Основной целью настоящего пособия является оказание помощи студентам-заочникам при самостоятельном изучении курса общей физики. Настоящее учебно-мето­дическое пособие предназначено в первую очередь для студентов-заочников инженерно-технических направлений и специальностей вечерне-заочного фа­культета Мурманского государственного технического университета (МГТУ), однако оно может быть полезно курсантам и студентам дневных факультетов. Основной учебный материал программы курса общей физики в данном посо­бии распределен на шесть разделов:

1. Физические основы механики.

2. Молекулярная физика. Термодинамика.

3. Электростатика. Электрический ток.

4. Электромагнетизм.

5. Волновая оптика. Квантовая природа излучения.

6. Атомная и ядерная физика. Квантовая механика. Физика твердого тела.

 В пособии даны общие методические указания к решению задач и вы­полнению контрольных работ, к самостоятельной работе над учебными материалами. Кроме того, здесь же предложена примерная схема решения задач, " приводится литература для подготовки к выполнению контрольных работ. В таблицах приложения приводятся основные физические постоянные и вели­чины, необходимые для решения задач, даны некоторые формулы для при­ближенных вычислений. В конце пособия помещен список основной и допол­нительной литературы.

В данном учебно-методическом пособии учтены особенности учебных планов разных направлений и специальностей вечерне-заочного факультета (ВЗФ) – различие в числе контрольных работ и во времени, отводимом для изучения курса физики. Поэтому в пособии даны различные таблицы вариан­тов контрольных работ для всех инженерно-технических направлений и спе­циальностей вечерне-заочного факультета МГТУ.

В отличие от первого издания (Мурманск, МГТУ, 1997) в данное издание внесен ряд изменений и дополнений. Прежде всего был пересмотрен весь текст пособия и внесены необходимые исправления. Существенным образом переработаны контрольные работы № 3 и № 4 ("Электростатика. Электриче­ский ток. Электромагнетизм"). Некоторые менее удачные задачи заменены новыми. Кроме того, приводится необходимая литература для подготовки к каждой контрольной работе по всем разделам курса общей физики.

В данном издании исправлены замеченные неточности и опечатки пре­дыдущего пособия. Увеличено количество таблиц приложения, расширен список рекомендуемой литературы.

Надеемся, что коллеги и читатели будут помогать нам своими предложе­ниями и советами по дальнейшему улучшению содержания пособия, которые будут с благодарностью восприняты.

Авторы

Мурманск, ноябрь 1998 г.



Решение задач

Систематическое решение задач – один из лучших методов прочного ус­воения, проверки и закрепления теоретического материала и необходимое ус­ловие успешного изучения курса физики. Решение задач помогает уяснить фи­зический смысл явлений, закрепляет в памяти формулы, прививает навыки практического применения теоретических знаний. Прежде чем приступить к решению той или иной задачи необходимо хорошо понять ее содержание и поставленные в ней вопросы. При решении задач необходимо выполнять сле­дующие указания:

1. Сначала ознакомьтесь с таблицами приложения, так как решение мно­гих задач без них невозможно. Кроме того, содержащийся в этих таблицах справочный материал значительно облегчит Вашу работу и сэкономит время.

2- Хорошо вникнув в условие задачи, ее смысл и постановку вопроса, сделайте краткую запись условия.

3. Установите, все ли данные, необходимые для решения задачи, приве­дены. Константы физических величин и другие недостающие справочные данные, где это необходимо, можно найти в соответствующих таблицах при­ложения.

4. Запишите основные законы и формулы, на которых базируется реше­ние задачи, дайте словесную формулировку этих законов и разъясните бук­венные обозначения, употребляемые при написании формул. Если при реше­нии задач применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон, или не являющаяся определением какой-либо физической величины, то ее следует вывести.

5. Выполните рисунок, начертите схему или сделайте чертеж, поясняю­щие содержание задачи (если позволяет характер задачи и в тех случаях, ко­гда возможно) – это во многих случаях значительно облегчает как поиск ре­шения, так и само решение. Выполнять их надо аккуратно при помощи чер­тежных принадлежностей.

6. Решение задач сопровождайте краткими, но исчерпывающими поясне­ниями.

7. При решении задач необходимо обосновывать каждый этап решения, исходя из теоретических положений курса. Если Вы видите несколько путей решения, то должны сравнить их и выбрать из них самый лучший и рацио­нальный.

8. Решите задачу в общем виде, т. е. выразите искомую величину в бук­венных обозначениях величин, заданных в условии задачи и взятых из таб­лиц. Решение в общем виде придает окончательному результату особую цен­ность, так как позволяет установить определенную закономерность, показы­вающую, как зависит искомая величина от заданных величин. Кроме того, ответ, полученный в общем виде, позволяет судить в значительной степени о правильности самого решения. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин (числовые значения подставляются только в окончательную расчетную формулу, выражающую искомую величи­ну).

В тех случаях, когда в процессе нахождения искомых величин приходится решать систему нескольких громоздких уравнений, как, например, часто бы­вает при нахождении токов, текущих в сложных разветвленных цепях (см. контр, раб. № 3, задачи 351 – 360), целесообразно сначала подставить в эти уравнения числовые значения коэффициентов и лишь затем определять значения искомых физических величин.

9. После получения расчетной формулы для проверки правильности ее следует подставить в правую часть этой формулы вместо символов величин размерности (или сокращенные обозначения) единиц измерения этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует размерности искомой величины (или ее еди­ницы). Если в формулу входит показательная функция, то размерность пока­зателя должна быть равна нулю. Неверная размерность служит явным при­знаком ошибочности решения.

10. Если возможно, исследуйте поведение решения в предельных частных случаях.

11. Выразите все физические величины, входящие в расчетную формулу, в единицах Международной системы единиц СИ. При решении задач следует, как правило, пользоваться этой системой единиц (СИ) или единицами одной системы.

12. Подставьте в окончательную расчетную формулу, полученную в ре­зультате решения задачи в общем виде, заданные числовые значения величин, выраженные в единицах одной системы. Несоблюдение этого правила приво­дит к неверному результату. В виде исключения из этого правила допускается выражать в любых, но только одинаковых единицах, числовые значения лишь тех однородных величин, которые входят в виде сомножителей в числи­тель и знаменатель формулы и имеют одинаковые показатели степени.

13. При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения физических величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствую­щую степень десяти.

Например, вместо 4560 надо записывать 4,56·103, а вместо 0,00789 за­писать 7,89·10־3 и т. п.

14. Подставив в формулу числовые значения, прежде чем начать вычис­ления, проверьте, нельзя ли воспользоваться формулами для приближенных вычислений, приведенными в приложении к настоящему пособию.

15. Произведите вычисление величин, подставленных в окончательную расчетную формулу, руководствуясь правилами приближенных вычислений.

16. В конце каждой решенной задачи необходимо записать ответ. Чис­ловое значение ответа и сокращенное наименование единицы измерения ис­комой величины привести в той системе, в которой производились вычисле­ния.

17. Точность расчета определяется числом значащих цифр исходных дан­ных. Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя знача­щими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с приме­нением микрокалькулятора.

18. Оцените, где это целесообразно, реальность и правдоподобность по­лученного численного ответа. В ряде случаев такая оценка поможет обнару­жить ошибочность полученного результата.

Например, скорость υ тепа не может быть больше скорости света в ва­кууме с = =3·108 м/с; масса молекулы mo не может быть порядка 1 мг; коэф­фициент полезного действия η тепловой машины не может быть больше 1 (единицы) или 100 % ; электрический заряд q не может быть меньше эле­ментарного заряда е = 1,60·10־CAPut!’ Кл и т. д.

CAPut!’. Полезно, если это возможно, решить задачу несколькими способами и сравнить полученные результаты.

Решение задач определенного типа нужно продолжать до приобретения достаточно твердых навыков в их решении.

Умение решать задачи приобретается длительными и систематическими упражнениями. Чтобы научиться решать задачи и подготовиться к выполне­нию контрольной работы, следует после изучения очередного раздела учеб­ника внимательно разобрать, а затем решить достаточное количество задач из различных задачников по физике (см. список основной и дополнительной литературы).



Примерная схема решения задач

Физические задачи даже в одной контрольной работе весьма разнооб­разны, и предложить единую схему их решения невозможно. Можно рекомен­довать лишь определенный алгоритм решения задач.

При решении задач целесообразно придерживаться следующей схемы:

1. По условию задачи представьте себе физическое явление, о котором идет речь. Вникнув в условие задачи, сделайте краткую запись условия, выра­зив все исходные данные в единицах СИ.

2. Сделайте, где это необходимо и возможно, чертеж, схему или рисунок, поясняющие содержание задачи или описанный в задаче процесс.

3. Установив, какие физические законы лежат в основе данной задачи, напишите уравнение или систему уравнений, отображающие этот физический

процесс.

4. В соответствии с условием задачи преобразуйте уравнения так, чтобы в них входили лишь исходные данные и табличные величины.

5. Решите задачу в общем виде, т. е. выразите искомую физическую вели­чину через заданные в задаче и табличные величины в буквенных обозначе­ниях без подстановки числовых значений в промежуточные формулы.

6. Проверив правильность общего решения, проверьте ответ по равенству размерностей величин, входящих в расчетную формулу.

7. Подставьте числа в окончательную расчетную формулу, произведите вычисления и укажите единицу измерения искомой физической величины.

8. Получив числовой ответ, оцените, где это возможно, его реальность и правдоподобность.

 



Контрольная работа № 2

Контрольная работа №3

Контрольная работа № 5

Номера задач

1 601 611 621 631 641 651 661 671 2 602 612 622 632 642 652 662 672 3 603 613 623 633 643 653 663 673 4 604 614 624 634 644 654 664 674 5 605 615 625 635 645 655 665 675 6 606 616 626 636 646 656 666 676 7 607 617 627 637 647 657 667 677 8 608 618 628 638 648 658 668 678 9 609 619 629 639 649 659 669 679 0 610 620 630 640 650 660 670 680

 

Перед решением задач данной контрольной работы необходимо хорошо изучить соответствующие темы курса общей физики, указанные в следующей таблице:

Номера задач Наименование темы
601–610 Атом водорода по теории Бора
611–620 Волновые свойства микрочастиц. Волны де Бройля
621–630 Соотношения неопределенностей Гейзенберга
631–640 Простейшие случаи движения микрочастиц
641–650 Радиоактивность
651–660 Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции
661–670 Тепловые свойства твердых тел
671–680 Элементы квантовой статистики. Полупроводники

 

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 6

Наименование темы Трофимова Т. И, Курс физики. М., Высшая школа, 1997

ДетлафА. А., Яворский Б. М. Курс физики. М., Высшая школа, 1989

Савельев И. В., Курс общей физики. Т.З. М., Наука, 1987
1. Атом водорода по теории Бора Гл.27,§209 – 210,с.387 – 389; §212,с.391-393. Гл.29,§223, с. 412-416.

Гл.38,§38.3 – 38.4,с.447 – 452.Гл.39, §39.1,с.455.

Гл.Ш, §12,с.46-48; §17, с. 59-61. Гл.V, §28,с.93 – 99.
2. Волновые свойства микрочастиц. Волны де Бройля Гл.28, §213, С.393 – 395.

Гл.37, §37.1,с.422 – 426.

Гл.IV,§18, c. 62 – 65.
3. Соотношения неопре­деленностей Гейзенберга Гл.28,§215, с.396 – 398.

Гл.37,§37.4, c.428 – 431.

Гл.IV, §20, с. 68 – 72.
4. Простейшие случаи движения микрочастиц Гл.28, § 220, с. 404 – 407.

Гл.37, § 37.7, с. 434 – 437.

Гл.IV,§23, c.77 – 81.
5. Радиоактивность Гл.32, §256,с.472 – 474.

Гл.45, §45.4, с.535 – 537.

Гл.Х, §70, с. 244 – 252.
6. Дефект массы и энергия связи атомных ядер. Ядерные реакции

Гл.32, §252,с. 467 – 468; § 262 – 265,с.484 – 490; §268, c.494 – 496,

Гл.45, §45.2, с.533 – 534; § 45.9, с.542 – 546. Гл.Х, §67, с.234 – 237; §71 – 73, c.252 – 265.
7. Тепловые свойства твердых тел

Гл.30, §237, с.438 – 439.

Гл.41, §41.8, с.498 – 500. Гл.VI, §48, с. 162 – 166.
8. Элементы квантовой статистики. Полупро­водники

Гл.31,§242, с.445 – 448.

Гл.43, §43.4 – 43.5, с. 516 – 523. Гл.44, §44.4, с. 528 – 530. Гл.VIII,§58, с.201 – 204.
         

 



Контрольная работа №6

ПРИЛОЖЕНИЕ

1. Основные физические постоянные (округленные значения)

Физическая постоянная   Обозначение   Числовое значение  
Нормальное ускорение свободного падения Гравитационная постоянная Постоянная Авогадро Число Лошмидта Молярная газовая постоянная Стандартный объем газа Постоянная Больцмана Скорость света в вакууме Элементарный заряд Масса покоя электрона Удельный заряд электрона Масса покоя протона Удельный заряд протона Постоянная Фарадея Постоянная Стефана – Больцмана Постоянная Вина в первом законе (смещения) Постоянная Вина во втором законе Постоянная Планка   Постоянная Ридберга   Первый боровский радиус Энергия ионизации атома водорода Комптоновекая длина волны электрона Комптоновекая длина волны протона Комптоновекая длина волны нейтрона Атомная единица массы Энергия, соответствующая 1 а. е. м. Электрическая постоянная Магнитная постоянная Магнетон Бора Ядерный магнетон   g  γ na nо R Vm k с e т e e/me mp e/mp F σ b    С h  ћ  R  R′  R"  ao Е i λce λcp λcn a. е. м .   εo μo μB  μN   9,81 м/с2 6,67.10‾11м3/(кг·с2) 6,02·1023 моль‾1 2,69·1025 м‾3 8,31 Дж/(моль.К) 22,4.10‾3 м3/моль 1,38·10‾23 Дж/К 3,00·108 м/с 1,60·10‾19Кл 9,11·10‾31 кг 1,76·1011 Кл/кг 1,67·10‾27 кг 9,59·107 Кл/кг 96,5 кКл/моль 5,67·10‾8 Вт/(м2·К4) 2,90·10‾3м·К   1,30·10‾3 Вт/(м3·К5) 6,626·10‾14 Дж·с 1,054· 10‾34 Дж·с 1,097·107 м‾1 3,29·1015 c‾1 2,07·1016 с‾1 5,29·10‾11 м 2,18·10‾18 Дж(13,6 эВ) 2,436·10‾12 м 1,321·10‾15м 1,319·10‾15 м 1,660·10‾27 кг 931,42МэВ 8,85·10‾12 Ф/м 4π·10‾7 Гн/м 9,27·10‾24Дж/Тл 5,05·10‾27 Дж/Тл  

 

Плотность твердых тел

 

Твердое тело Плотность ρ, кг/м3 Твердое тело Плотность ρ, кг/м3
Алюминий Барий Ванадий Висмут Вольфрам Германий Железо Золото Индий Калий Каменная соль Кварц Кремний Латунь Лед Литий 2,70·103 3,50·103 6,02·103 9,80·103 CAPut!’,3·103 5,46·103 7,87·103 CAPut!’,3·103 7,28·103 0,86·103 2,20·103 2,65·103 2,35·103 8,55·103 0,90·103 0,53·103 Марганец Медь Натрий Никель Олово Платина Пробка Свинец Серебро Сталь Теллур Уран Фарфор Цезий Цинк Эбонит 7,40·103 8,93·103 0,97·103 8,90·103 7,30·103 21,4·103 0,20·103 11,3·103 10,5·103 7,70·103 6,02·103 18,7·103 2,30·103 1,90·103 7,15·103 1,20·103

 

Плотность жидкостей

Жидкость   Плотность ρ, 103 кг/м3   Жидкость   Плотность ρ, 103 кг/м3  
Бензол Вода (при t = 4°С) Глицерин Керосин Масло смазочное   0,88 1,00 1,26 0,80 0,90   Масло касторовое Ртуть Сероуглерод Спирт Эфир   0,96 13,6 1,26 0,80 0,70  

Газ

Критическая температура Tкр, К

Критическое давление
p кр , Мпа


Поправки Ван-дер-Ваальса

a , Н·м4/моль2 b , 10‾5 м3/моль Азот Аммиак Аргон Водород Водяной пар Воздух Гелий Кислород Криптон Ксенон Метан Неон Углекислый газ Хлор   126 405 151 33 647 132,5 5,2 155 209 290 190,5 44,4 304 417   3,39 11,3 4,86 1,3 22,1 3,76 0,23 5,08 5,49 5,9 4,64 2,72 7,38 7,71   0,135 0,422 0,134 0,0244 0,545 0,136 0,0034 0,136 0,231 0,416 0,226 0,021 0,361 0,650   3,86 3,72 3,22 2.64 3,04 3,66 2,35 3,17 3,95 5,12 4,26 1,70 4,28 5,62  

 

9. Динамическая вязкость и поверхностное натяжение Жидкостей (при г = 20°С)

Жидкость Динамическая вязкость η, мПа·с Поверхностное натяжение σ, мН/м
Вода Глицерин Масло касторовое Мыльная вода Ртуть Спирт Эфир 1,00 1480 990 – 1,58 1,20 0,24 73 62 33 40 500 22 17

Скорость звука в веществе

Вещество Скорость звука υ , м/с
Алюминий Бериллий Вода Воздух (при нормальных условиях) Воск Железо Кирпич   5100 12250 1450 332 390 5300 3650  

Показатель преломления

(средние значения для видимой части спектра)

Вещество Показатель преломления n Вещество Показатель преломления n
Алмаз Бензол Вода Воздух Глицерин Каменная соль 2,42 1,50 1,33 1,00029 1,47 1,54 Кварц Лед Масло коричное Сероуглерод Скипидар Стекло 1,55 1,31 1,60 1,63 1,48 1,50

 

Частица

Обозначение

Масса

Энергия

m o , кг m o , а . е . м . E o , Дж E o , МэВ Электрон Протон Нейтрон Дейтон α-частица 9,109·10‾31 1,673·10‾27 1,675·10‾27 3,344·10‾27 6,642·10‾27 0,00055 1,00728 1,00867 2,01355 4,00149 8,16·10‾14 1,50·10‾10 1,51·10‾10 3,00·10‾10 5,96·10‾10 0,511 938,27 939,57 1875,61 3725,98

 

Порядковый номер

Изотоп

Масса, а. е. м. Водород

1

1H

1,00783  

 

2H

2,01410  

 

3H

3,01605 Гелий

2

3He

3,01603  

 

4He

4,00260 Литий

3

6Li

6,01513  

 

7Li

7,01601 Бериллий

4

7Be

7,01693  

 

8Be

8,00531  

 

9Be

9,01219  

 

10Be

10,01354 Бор

5

9B

9,01333  

 

10B

10,01294  

 

11B

11,00931 Углерод

6

10C

10,00168  

 

11C

11,01143  

 

12C

12,00000  

 

13C

13,00335  

 

14C

14,00324 Азот

7

13N

13,00574  

 

14N

14,00307  

 

15N

15,00011 Кислород

8

15O

15,00307  

 

16O

15,99491  

 

17O

16,99913  

 

18O

17,99916 Фтор

9

19F

18,99840 Неон

10

20Ne

CAPut!’,99244 Натрий

11

22Na

21,99444  

 

23Na

22,98977  

 

24Na

23,99097 Магний

12

23Mg

22,99414  

 

24Mg

23,98504  

 

27Mg

26,98436 Алюминий

13

27Al

26,98135  

 

30Al

29,99817 Кремний

14

26Si

26,81535  

 

28Si

27,9769  

 

30Si

29,97377  

 

31Si

30,97535 Фосфор

15

31P

30,97376  

 

33P

32,97174 Калий

CAPut!’

51K

40,96184 Кальций

20

44Ca

43,95549 Свинец

82

207Pb

206,97590 Полоний

84

210Po

209,98297 Уран

92

235U

235,04393

Водород

 

 

Гелий

 

Литий

Бериллий

 

Бор

 

 

Углерод

 

Азот

 

 

Кислород

 

 

Фтор Неон Натрий

 

 

Магний

 

1     2   3 4   5     6   7     8     9 10 11     12  

1Н

2Н

3Н

3Не

4Не

6Li

7Li

7Be

8Be

9Be

10Be

9B

10B

11B

10С

11С

12С

13С

14С

13N

14N

15N

15O

16O

17O

18O

19F

20Ne

22Na

23Na

24Na

23Mg

24Mg

27Mg

1,00783

2,01410

3,01605

3,01603

4,00260

6,01513

7,01601

7,01693

8,00531

9,012)9

10,01354

9,01333

10,01294

11,00931

10,00168

11,01143

12,00000

13,00335

14,00324

13,00574

14,00307

15,00011

15,00307

15,99491

16,99913

17,99916

18,99840

CAPut!’,99244

21,99444

22,98977

23,99097

22,99414

23,98504

26,98436

Алюминий

 

Кремний

 

 

Фосфор

Калий

Кальций

Свинец

Полоний

Уран

 

13   14   15 CAPut!’ 20 82 84 92

27Al

30Al

26Si

28Si

30Si

31Si

31P

33P

41K

44Ca

207Pb

210Po

235U

26,98135

29,99817

26,81535

27,9769

29,97377

30,97535

30,97376

32,97174

40,96184

43,95549

206.97590

209,98297

235,04393

             

CAPut!’. Относительные атомные массы (округленные значения) и порядковые номера некоторых элементов

Элемент Символ элемента Относительная атомная масса АТ Порядковый номер Z
Азот Алюминий Аргон Барий Бериллий Бор Ванадий Водород Вольфрам Гелий Германий Железо Золото Индий Кадмий Калий Кальций Кислород Кобальт Кремний Криптон Ксенон Литий Магний Марганец Медь Молибден Натрий Неон Никель Олово Платина Ртуть Свинец Сеяен Сера Серебро Титан Углерод Уран Фосфор Фтор Хлор Хром Цинк   N А1 Аг Ва Be В V Н W Не Ge Fe Au In Cd К Ca 0 Co Si Kr Xe Li Mg Mn Cu Mo Na Ne Ni Sn Pt Hg Pb Se S Ag Ti С U P F Cl Cr Zn   14 27 40 137 9 11 51 1 184 4 73 56 197 115 112 39 40 16 59 28 84 131 7 24 55 64 96 23 20 59 119 195 201 207 79 32 108 48 12 238 31 CAPut!’ 35 52 65   7 13 18 56 4 5 23 1 74 2 32 26 79 49 48 CAPut!’ 20 8 27 14 36 54 3 12 25 29 42 11 10 28 50 78 80 82 34 16 47 22 6 92 15 9 17 24 30  

 

Приставка

Множитель

Приставка

Множитель

Наименование Обозначение Наименование Обозначение экса пета тера гига мега кило гекто дека Э П Т Г М к г да 1018 1015 1012 109 106 103 102 I01 деци санти милли микро нано пико фемто атто д с м мк н п ф а 101 102 103 106 109 1012 1015 1018

 

Греческий алфавит

Обозначения букв Название букв Обозначения букв Название букв
А, α B, β Γ, γ Δ, δ Ε, ε Ζ, ζ, ς Η, η Θ, θ Ι, ι Κ, æ Λ, λ Μ, μ   альфа бета гамма дельта эпсилон дзета эта тэта йота каппа ламбда мю   N, v Ξ, ξ 0, о Π, π Ρ, ρ Σ, σ Τ, τ Υ, υ Φ, φ Χ, χ Ψ, ψ Ω, ω ню кси омикрон пи ро сигма тау ипсилон фи хи пси омега  

 



ЛИТЕРАТУРА

Основная

 

Трофимова Т.И. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1997.

ДетлафА.А., Яворский Б.М. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1989.

Савельев И.В. Курс общей физики. T.I.- М.: Наука, 1987.

Савельев И.В. Курс общей физики. Т.2.-М.: Наука, 1988.

Савельев И.В. Курс общей физики. Т.З. – М.: Наука, 1987.

Савельев И.В. Курс физики. – М.: Наука, 1989. Т.1,2,3.

Зисман Г.А., Тодес О.М. Курс общей физики. – Киев: Днiпро, 1994. Т.1,2,3.

Геворкян Р.Г. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1979.

Рымкевич П.А. Курс физики. – М.: Высшая школа, 1975.

Шубин А.С. Курс общей физики.-М.: Высшая школа, 1976.

Бушманов Б.Н., Хромов Ю.А. Физика твердого тела. – М.: Высшая школа, 1971.

Епифанов Г. И. Физика твердого тела. – М.: Высшая школа, 1977.

Чертов А.Г., Воробьев А.А. Задачник по физике. – М.: Интеграл-Пресс, 1997.

Волькенштейн B.C. Сборник задач-по общему курсу физики. – СПб.: Специ­альная литература,1997.

Трофимова Т.И. Сборник задач по курсу физики. – М.: Высшая школа, 1996.

Трофимова Т.И. Физика. 500 основных законов и формул, – М.: Высшая школа,1997.

Загуста Г.А., Макеева Г.П., Микулич А.С., Савицкая И.Ф., Цедрик М.С. Сборник задач по курсу общей физики. – М.: Просвещение, 1989.

Гофман Ю.В. Законы, формулы, задачи физики. Справочник – Киев: Наукова думка, 1977.

Кибец И.Н., Кибец В.И. Физика: Справочник. – Харьков: Фолио; Ростов

н/Д: Феникс, 1997.

Мясников С.П., Осанова Т.Н. Пособие по физике. – М.: Высшая школа, 1988.

Гольдфарб Н.И. Сборник вопросов и задач по физике. – М.: Высшая школа, 1993.

Фирганг Е.В. Руководство к решению задач по курсу общей физики. – М.: Высшая школа, 1977.

Беликов Б.С. Решение задач по физике. – М.: Высшая школа, 1986.

Коган Л.М. Учись решать задачи по физике. – М.: Высшая школа, 1993.

Дополнительная

Стрелков С.П. Механика. – М.: Наука, 1975.

ХайкинС.Э. Физические основы механики. – М.: Наука, 1971.

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

Калашников С.Г. Электричество. – М.: Наука, 1977.

Ландсберг Г.С. Оптика. – М.: Наука, 1976.

Широков Ю.М., Юдин Н.П. Ядерная физика. – М.: Наука, 1980.

Киттель Ч. Элементарная физика твердого тела. – М.: Наука, 1965.

Киттель Ч. Введение в физику твердого тела. – М.; Наука, 1978.

Уэрт Ч., Томсон Р. Физика твердого тела. – М.: Мир, 1966.

Савельев И.В. Сборник вопросов и задач по общей физике. – М.: Наука, 1988.

Иродов И.Е. Задачи по общей физике. – М.: Бином, 1998.

Сахаров Д.И. Сборник задач по физике. – М.: Просвещение, 1973.

Гурьев Л.Г., КортневА.В., Куценко А.Н., Латьев Б.В., Минкова С.Е., Руб­лев Ю.В., Тивденко В.В.,

Шепетуха М.И. Сборник задач по общему курсу физики.-М.: Высшая школа, 1972.

Чертов А.Г. Единицы физических величин. – М.: Аквариум, 1997.

Сена Л.А. Единицы физических величин и их размерности. – М.: Наука, 1988.



СОДЕРЖАНИЕ

 Предисловие...........................................................................................................………. 3

Общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных 5 работ....................................................................................................................……….....

1. Решение задач.......................................................................................……................. 5

2. Выполнение контрольных работ......................………................................................ 9

3. Примерная схема решения задач........................................................................…….. 14

1 Физические основы механики. Контрольная работа № 1..................................………... 15

Таблица вариантов................................................................................................………... 15

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 1..............……….. 16

 Задания контрольной работы № I.……………........................................................……… 18

2 Молекулярная физика. Термодинамика. Контрольная работа № 2...............…………… 30

Таблица вариантов................................................................................................………… 30

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 2...............………. 31

 Задания контрольной работы № 2........................……….................................................. 33

3 Электростатика. Электрический ток. Контрольная работа № 3......………..................... 43

Таблица вариантов..........................................................................................………........ 43

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 3...............……... 44

Электростатика. Электрический ток. Электромагнетизм.

 Контрольная работа № 3 (3 и 4)................................................................….........…….... 46

Таблица вариантов...................................................................................………….......... 46

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 3 (3 и 4)..………. 47

 Задания контрольной работы № 3.............................................................…………........ 49

4 Электромагнетизм. Контрольная работа №4.................................................…………... 64

Таблица вариантов.................................................................................................……… 64

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 4...............…….. 65

 Задания контрольной работы № 4.............................…………...................................... 67

5 Волновая оптика. Квантовая природа излучения. Контрольная работа № 5.……….... 80

Таблица вариантов.................................................................................................……... 80

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 5.............…….... 81

Волновая оптика. Квантовая природа излучения. Атомная и ядерная физика.

Квантовая механика. Физика твердого тела. Контрольная работа № 4 (5 и 6)..….…. 83

Таблица вариантов................................................................................................…….… 83

Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 4 (5 и 6)......…… 84

Задания контрольной работы № 5.............................................................………….......... 86

6 Атомная и ядерная физика. Квантовая механика. Физика твердого тела.

 Контрольная работа № 6..................................................................…………................… 98

 Таблица вариантов................................................................................................………... 98

 Литература для подготовки к выполнению контрольной работы № 5...............……… 99

 Задания контрольной работы №6...........................................................…………........... 101

Приложение................................................................................…........................…….. 111

 Литература.............................................................................................………................ 125

 

 

ФИЗИКА

 

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

 

для студентов – заочников

инженерно – технических направлений

и специальностей МГТУ

 

 

Под редакцией А. А. Краева

 

Издание второе, переработанное и дополненное

 

 

Мурманск

1998

ББК 22.5

Ф50

УДК 530.1

Вихорев И.Б., Краев А.А. ФИЗИКА: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических направлений и спе­циальностей МГТУ/Под ред. А. А. Краева. – 2-е изд., перераб. и доп. – Мур­манск, 1998.

Содержатся общие методические указания к решению задач и выполнению контрольных работ. Предложена примерная схема решения задач. В таблицах приложения приводятся необходимые для решения задач физиче­ские постоянные, даны некоторые формулы приближенных вычислений.

Предназначено для студентов-заочников инженерно-технических направле­ний и специальностей. Может быть полезно курсантам и студентам дневных факультетов, а также преподавателям физики высших учебных заведений.

Табл. 29, список лит. – 39 назв.

Игорь Борисович Вихорев Александр Анатольевич Краев

ФИЗИКА: Методические указания и контрольные задания для студентов-заочников инженерно-технических направлений и специальностей МГТУ.

© Мурманский государственный технический университет, 1999

Рукопись издается без редактирования



ПРЕДИСЛОВИЕ

Физика – фундаментальная база для теоретической подготовки будущих инженеров, без которой их успешная деятельность невозможна. Основной целью настоящего пособия является оказание помощи студентам-заочникам при самостоятельном изучении курса общей физики. Настоящее учебно-мето­дическое пособие предназначено в первую очередь для студентов-заочников инженерно-технических направлений и специальностей вечерне-заочного фа­культета Мурманского государственного технического университета (МГТУ), однако оно может быть полезно курсантам и студентам дневных факультетов. Основной учебный материал программы курса общей физики в данном посо­бии распределен на шесть разделов:

1. Физические основы механики.

2. Молекулярная физика. Термодинамика.

3. Электростатика. Электрический ток.

4. Электромагнетизм.

5. Волновая оптика. Квантовая природа излучения.

6. Атомная и ядерная физика. Квантовая механика. Физика твердого тела.

 В пособии даны общие методические указания к решению задач и вы­полнению контрольных работ, к самостоятельной работе над учебными материалами. Кроме того, здесь же предложена примерная схема решения задач, " приводится литература для подготовки к выполнению контрольных работ. В таблицах приложения приводятся основные физические постоянные и вели­чины, необходимые для решения задач, даны некоторые формулы для при­ближенных вычислений. В конце пособия помещен список основной и допол­нительной литературы.

В данном учебно-методическом пособии учтены особенности учебных планов разных направлений и специальностей вечерне-заочного факультета (ВЗФ) – различие в числе контрольных работ и во времени, отводимом для изучения курса физики. Поэтому в пособии даны различные таблицы вариан­тов контрольных работ для всех инженерно-технических направлений и спе­циальностей вечерне-заочного факультета МГТУ.

В отличие от первого издания (Мурманск, МГТУ, 1997) в данное издание внесен ряд изменений и дополнений. Прежде всего был пересмотрен весь текст пособия и внесены необходимые исправления. Существенным образом переработаны контрольные работы № 3 и № 4 ("Электростатика. Электриче­ский ток. Электромагнетизм"). Некоторые менее удачные задачи заменены новыми. Кроме того, приводится необходимая литература для подготовки к каждой контрольной работе по всем разделам курса общей физики.

В данном издании исправлены замеченные неточности и опечатки пре­дыдущего пособия. Увеличено количество таблиц приложения, расширен список рекомендуемой литературы.

Надеемся, что коллеги и читатели будут помогать нам своими предложе­ниями и советами по дальнейшему улучшению содержания пособия, которые будут с благодарностью восприняты.

Авторы

Мурманск, ноябрь 1998 г.



ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К РЕШЕНИЮ ЗАДАЧ И ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ

Решение задач

Систематическое решение задач – один из лучших методов прочного ус­воения, проверки и закрепления теоретического материала и необходимое ус­ловие успешного изучения курса физики. Решение задач помогает уяснить фи­зический смысл явлений, закрепляет в памяти формулы, прививает навыки практического применения теоретических знаний. Прежде чем приступить к решению той или иной задачи необходимо хорошо понять ее содержание и поставленные в ней вопросы. При решении задач необходимо выполнять сле­дующие указания:

1. Сначала ознакомьтесь с таблицами приложения, так как решение мно­гих задач без них невозможно. Кроме того, содержащийся в этих таблицах справочный материал значительно облегчит Вашу работу и сэкономит время.

2- Хорошо вникнув в условие задачи, ее смысл и постановку вопроса, сделайте краткую запись условия.

3. Установите, все ли данные, необходимые для решения задачи, приве­дены. Константы физических величин и другие недостающие справочные данные, где это необходимо, можно найти в соответствующих таблицах при­ложения.

4. Запишите основные законы и формулы, на которых базируется реше­ние задачи, дайте словесную формулировку этих законов и разъясните бук­венные обозначения, употребляемые при написании формул. Если при реше­нии задач применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон, или не являющаяся определением какой-либо физической величины, то ее следует вывести.

5. Выполните рисунок, начертите схему или сделайте чертеж, поясняю­щие содержание задачи (если позволяет характер задачи и в тех случаях, ко­гда возможно) – это во многих случаях значительно облегчает как поиск ре­шения, так и само решение. Выполнять их надо аккуратно при помощи чер­тежных принадлежностей.

6. Решение задач сопровождайте краткими, но исчерпывающими поясне­ниями.

7. При решении задач необходимо обосновывать каждый этап решения, исходя из теоретических положений курса. Если Вы видите несколько путей решения, то должны сравнить их и выбрать из них самый лучший и рацио­нальный.

8. Решите задачу в общем виде, т. е. выразите искомую величину в бук­венных обозначениях величин, заданных в условии задачи и взятых из таб­лиц. Решение в общем виде придает окончательному результату особую цен­ность, так как позволяет установить определенную закономерность, показы­вающую, как зависит искомая величина от заданных величин. Кроме того, ответ, полученный в общем виде, позволяет судить в значительной степени о правильности самого решения. При таком способе решения не производятся вычисления промежуточных величин (числовые значения подставляются только в окончательную расчетную формулу, выражающую искомую величи­ну).

В тех случаях, когда в процессе нахождения искомых величин приходится решать систему нескольких громоздких уравнений, как, например, часто бы­вает при нахождении токов, текущих в сложных разветвленных цепях (см. контр, раб. № 3, задачи 351 – 360), целесообразно сначала подставить в эти уравнения числовые значения коэффициентов и лишь затем определять значения искомых физических величин.

9. После получения расчетной формулы для проверки правильности ее следует подставить в правую часть этой формулы вместо символов величин размерности (или сокращенные обозначения) единиц измерения этих величин, произвести с ними необходимые действия и убедиться в том, что полученная при этом единица соответствует размерности искомой величины (или ее еди­ницы). Если в формулу входит показательная функция, то размерность пока­зателя должна быть равна нулю. Неверная размерность служит явным при­знаком ошибочности решения.

10. Если возможно, исследуйте поведение решения в предельных частных случаях.

11. Выразите все физические величины, входящие в расчетную формулу, в единицах Международной системы единиц СИ. При решении задач следует, как правило, пользоваться этой системой единиц (СИ) или единицами одной системы.

12. Подставьте в окончательную расчетную формулу, полученную в ре­зультате решения задачи в общем виде, заданные числовые значения величин, выраженные в единицах одной системы. Несоблюдение этого правила приво­дит к неверному результату. В виде исключения из этого правила допускается выражать в любых, но только одинаковых единицах, числовые значения лишь тех однородных величин, которые входят в виде сомножителей в числи­тель и знаменатель формулы и имеют одинаковые показатели степени.

13. При подстановке в расчетную формулу, а также при записи ответа числовые значения физических величин следует записывать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствую­щую степень десяти.

Например, вместо 4560 надо записывать 4,56·103, а вместо 0,00789 за­писать 7,89·10־3 и т. п.

14. Подставив в формулу числовые значения, прежде чем начать вычис­ления, проверьте, нельзя ли воспользоваться формулами для приближенных вычислений, приведенными в приложении к настоящему пособию.

15. Произведите вычисление величин, подставленных в окончательную расчетную формулу, руководствуясь правилами приближенных вычислений.

16. В конце каждой решенной задачи необходимо записать ответ. Чис­ловое значение ответа и сокращенное наименование единицы измерения ис­комой величины привести в той системе, в которой производились вычисле­ния.

17. Точность расчета определяется числом значащих цифр исходных дан­ных. Как правило, окончательный ответ следует записывать с тремя знача­щими цифрами. Это относится и к случаю, когда результат получен с приме­нением микрокалькулятора.

18. Оцените, где это целесообразно, реальность и правдоподобность по­лученного численного ответа. В ряде случаев такая оценка поможет обнару­жить ошибочность полученного результата.

Например, скорость υ тепа не может быть больше скорости света в ва­кууме с = =3·108 м/с; масса молекулы mo не может быть порядка 1 мг; коэф­фициент полезного действия η тепловой машины не может быть больше 1 (единицы) или 100 % ; электрический заряд q не может быть меньше эле­ментарного заряда е = 1,60·10־CAPut!’ Кл и т. д.

CAPut!’. Полезно, если это возможно, решить задачу несколькими способами и сравнить полученные результаты.

Решение задач определенного типа нужно продолжать до приобретения достаточно твердых навыков в их решении.

Умение решать задачи приобретается длительными и систематическими упражнениями. Чтобы научиться решать задачи и подготовиться к выполне­нию контрольной работы, следует после изучения очередного раздела учеб­ника внимательно разобрать, а затем решить достаточное количество задач из различных задачников по физике (см. список основной и дополнительной литературы).



Дата: 2018-12-28, просмотров: 523.