- Артикул:00-00002561
- Автор: Оселедчик Ю.С.
- ISBN: 978-5-9916-2762-7
- Тираж: 500 экз.
- Обложка: Твердый переплет
- Издательство: Юрайт (все книги издательства)
- Город: Москва
- Страниц: 526
- Формат: 84х108 1/32
- Год: 2014
- Вес: 732 г
- Серия: Учебное пособие для ВУЗов (все книги серии)
Развернуть ▼
Модульный курс по физике подготовлен в соответствии с проектом программы по физике для студентов технических вузов, разработанным Ассоциацией кафедр физики технических вузов России.
Основное отличие модульного курса для технических вузов по сравнению со стандартным учебником для вузов следование Болонской системе: курс рассчитан на 432 часа по учебному плану и разбит на 12 модулей (каждый модуль соответствует одному зачетному кредиту).
Предусмотрена методическая завершенность каждого модуля, который включает, кроме теоретического материала, типовые задачи, основные понятия, вынесенные для изучения, и примеры тестов.
Соответствует Федеральному государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования третьего поколения.
Для студентов и преподавателей технических вузов.
Содержание
Введение
Модуль № 1. Кинематика и динамика системы частиц и твердого тела
1.1. Кинематика материальной точки
1.1.1. Системы отсчета. Поступательное движение
1.1.2. Кинематика вращательного движения. Угловая скорость. Угловое ускорение. Связь с линейной скоростью и ускорением
1.1.3. Кинематика прямолинейного движения
1.2. Законы динамики материальной точки
1.2.1. Замкнутые системы. Импульс материальной точки. Закон сохранения импульса
1.2.2. Импульс системы тел. Закон сохранения импульса системы частиц. Центр инерции. Закон движения центра инерции
1.2.3. Внутренние и внешние силы. Второй закон Ньютона. Третий закон Ньютона
1.2.4. Потенциальная энергия силового поля
1.2.5. Кинетическая энергия. Закон сохранения энергии
1.3. Движение частиц в однородном силовом поле. Упругие столкновения частиц
1.3.1. Движение частиц в постоянном и однородном силовом поле
1.3.2. Упругие и неупругие соударения шаров
1.4. Момент импульса системы тел. Закон изменения момента импульса. Закон сохранения момента импульса
1.4.1. Момент импульса материальной точки и системы материальных точек
1.4.2. Момент силы
1.4.3. Закон изменения момента импульса. Закон сохранения момента импульса
1.4.4. Вращение абсолютно твердого тела вокруг неподвижной оси
Основные положения модуля № 1
Задачи к модулю № 1
Тесты к модулю № 1
Модуль № 2. Гравитация. Механические колебания
2.1. Гравитационное поле
2.1.1. Закон всемирного тяготения
2.1.2. Принцип суперпозиции. Напряженность и потенциал гравитационного поля
2.1.3. Сила тяготения. Потенциальная энергия взаимодействия двух материальных точек
2.2. Упругие силы и колебания
2.2.1. Сила упругости. Закон Гука. Энергия деформированной пружины
2.2.2. Колебательное движение в поле упругих сил. Гармонические колебания и их характеристики. Дифференциальное уравнение гармонических колебаний
2.3. Затухающие и вынужденные механические колебания
2.3.1. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний и его решение
2.3.2. Вынужденные колебания. Зависимость амплитуды вынужденных колебаний от частоты вынуждающей силы. Резонансная кривая
2.3.3. Уравнение движения пружинного маятника
2.3.4. Математический маятник. Уравнение движения. Период малых колебаний
2.3.5. Физический маятник. Уравнение движения. Период малых колебаний
2.4. Сложение однонаправленных гармонических колебаний. Векторные диаграммы
2.4.1. Биения
2.4.2. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний. Фигуры Лиссажу
2.5. Одномерная бегущая волна
2.5.1. Скорость распространения волны. Уравнение волны
2.5.2. Гармоническая волна. Частота. Период. Волновое число. Длина волны. Уравнение волны
2.5.3. Волны в пространстве. Плоская волна. Сферическая волна
2.5.4. Стоячие волны
2.5.5. Ударные волны
2.5.6. Акустический эффект Доплера
Основные положения модуля № 2
Задачи к модулю № 2
Тесты к модулю № 2
Модуль № 3. Электричество
3.1. Постоянное электрическое поле в вакууме
3.1.1. Элементарный электрический заряд. Электризация трением
3.1.2. Взаимодействие точечных зарядов. Закон Кулона
3.1.3. Электрическое силовое поле. Напряженность поля. Характеристики электрического поля. Принцип суперпозиции
3.1.4. Теорема Гаусса
3.2. Применение теоремы Гаусса и принципа суперпозиции
3.2.1. Использование теоремы Гаусса для расчета полей распределенных зарядов
3.2.2. Принцип суперпозиции электрического поля
3.3. Потенциал электрического поля. Работа при перемещении заряда в электрическом поле. Циркуляция вектора напряженности
3.3.1. Основные уравнения электростатики в интегральной форме
3.3.2. Силовые линии и эквипотенциальные поверхности. Связь напряженности и потенциала
3.3.3. Потенциал точечного заряда
3.3.4. Потенциал диполя
3.3.5. Потенциал заряженной сферы
3.3.6. Потенциал заряженной плоскости
3.3.7. Потенциал заряженного цилиндра
3.4. Проводники в постоянном электрическом поле
3.4.1. Электрическая Индукция. Индуцированные заряды
3.4.2. Электрическая емкость заряженного проводника
3.4.3. Конденсаторы. Напряжение. Емкость конденсатора. Плоский конденсатор
3.4.4. Сферический конденсатор
3.4.5. Цилиндрический конденсатор
3.4.6. Соединение конденсаторов
3.4.7. Энергия электрического поля заряженного конденсатора. Плотность энергии электрического поля. Пондеромоторные силы в электрическом поле
3.5. Электрическое поле в диэлектриках
3.5.1. Поляризация диэлектрика. Свободные и связанные заряды. Вектор поляризации. Поток вектора поляризации
3.5.2. Поверхностная плотность связанных зарядов и ее связь с вектором поляризации
3.5.3. Электрическая индукция. Теорема Гаусса для вектора индукции 3.5.4. Полярные и неполярные молекулы
3.5.5. Сегнетоэлектричество. Закон Кюри-Вейса. Гистерезис
Основные положения модуля № 3
Задачи к модулю № 3
Тесты к модулю № 3
Модуль № 4. Постоянный ток
4.1. Ток проводимости
4.1.1. Вектор плотности тока. Сила тока
4.1.2. Падение напряжения. Закон Ома для участка цепи в интегральной форме
4.1.3. Работа сторонних сил при переносе носителей тока. Электродвижущая сила. Закон Ома для неоднородного участка цепи
4.1.4. Электродвижущая сила в заряженном цилиндре, вращающемся вокруг собственной оси
4.2. Работа и мощность постоянного тока. Закон Джоуля-Ленца
4.2.1. Закон Джоуля - Ленца в интегральной форме
4.2.2. Закон Ома в дифференциальной форме
4.2.3. Закон Джоуля-Ленца в дифференциальной форме. Удельная мощность тока
4.3. Соединение проводников
4.3.1. Последовательное и параллельное соединение проводников
4.3.2. Измерение сопротивлений
4.4. Классическая теория электропроводности металлов
4.4.1. Природа электрического сопротивления
4.4.2. Закон Ома в классической теории электропроводности
4.4.3. Закон Джоуля-Ленца в классической теории электропроводности
4.4.4. Закон Видемана-Франца
Основные положения модуля № 4
Задачи к модулю № 4
Тест к модулю № 4
Модуль № 5. Магнетизм
5.1. Действие магнитного поля на заряды и токи
5.1.1. Магнитное поле
5.1.2. Сила Лоренца. Индукция магнитного поля
5.1.3. Действие магнитного поля на проводник с током. Сила Ампера. Закон Био-Савара-Лапласа
5.1.4. Циркуляция вектора индукции
5.1.5. Магнитное поле кругового и прямого тока
5.2. Контур с током в магнитном поле
5.2.1. Взаимодействие параллельных проводов с током
5.2.2. Вращение электрона в магнитном поле
5.2.3. Контур с током в магнитном поле
5.2.4. Работа по перемещению контура в магнитном поле
5.2.5. Магнитное поле тороидальной катушки
5.2.6. Магнитное поле соленоида
5.2.7. Прямой провод конечного радиуса
5.3. Электромагнитная индукция
5.3.1. Явление электромагнитной индукции
5.3.2. Закон Фарадея и правило Ленца. Электродвижущая сила индукции
5.3.3. Самоиндукция. Электродвижущая сила индукции. Индуктивность контура. Взаимная индукция. Индуктивность соленоида
5.3.4. Энергия магнитного поля в соленоиде. Плотность энергии магнитного поля
5.4. Постоянное магнитное поле в веществе
5.4.1. Атомные токи. Напряженность магнитного поля. Магнитная восприимчивость
5.4.2. Намагниченность вещества. Циркуляция вектора намагниченности. Напряженность магнитного поля
5.4.3. Магнитная восприимчивость и магнитная проницаемость
5.4.4. Намагничивание диамагнетиков
5.4.5. Намагничивание парамагнетиков
5.4.6. Ферромагнетики
Основные положения модуля № 5
Задачи к модулю № 5
Тесты к модулю №5
Модуль № 6. Электромагнитные колебания. Теория электромагнитного поля Максвелла. Электромагнитные волны
6.1. Колебательный контур, состоящий из конденсатора и катушки индуктивности. Гармонические колебания
6.1.1. Колебательный контур. Энергия колебательного контура. Закон сохранения энергии. Уравнение колебаний. Частота колебаний. Формула Томсона
6.1.2. Затухающие электромагнитные колебания. Дифференциальное уравнение затухающих электромагнитных колебаний. Амплитуда, частота и период затухающих колебаний. Логарифмический декремент затухания. Добротность контура
6.1.3. Вынужденные электромагнитные колебания. Уравнение колебаний в контуре, состоящем из конденсатора, проводника, катушки индуктивности и генератора переменной ЭДС. Решение дифференциального уравнения вынужденных электромагнитных колебаний
6.2. Резонанс напряжения. Резонансная частота. Амплитуда напряжения резонансной частоты
6.2.1. Контур, состоящий из проводника и генератора переменной ЭДС. Зависимость от времени напряжения в проводнике
6.2.2. Контур, состоящий из конденсатора и генератора переменной ЭДС. Уравнение колебаний напряжения на конденсаторе. Амплитуда и фаза колебаний напряжения на конденсаторе
6.2.3. Контур, состоящий из катушки индуктивности и генератора переменной ЭДС. Зависимость от времени напряжения на катушке. Амплитуда и фаза колебаний напряжения на катушке
6.2.4. Контур, состоящий из конденсатора, катушки индуктивности, проводника и генератора переменной ЭДС. Зависимость амплитуды и фазы вынужденных колебаний напряжения от частоты ЭДС и коэффициента затухания. Резонанс напряжения
6.3. Электромагнитное поле. Уравнения Максвелла
6.3.1. Вихревое электрическое поле
6.3.2. Уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме
6.3.3. Плоская гармоническая электромагнитная волна. Скорость распространения электромагнитных волн
6.4. Плоские электромагнитные волны. Волновое уравнение. Уравнение Максвелла для плоской электромагнитной волны, распространяющейся в однородной среде вдоль одной из координатных осей
6.4.1. Волновое уравнение. Вывод волнового уравнения из уравнений Максвелла
6.4.2. Плотность и поток энергии электромагнитного поля. Вывод уравнения непрерывности из уравнения Максвелла. Вектор Умова-Пойнтинга
6.4.3. Элементы специальной теории относительности. Принцип относительности Галилея
6.4.4. Постулаты относительности Эйнштейна
6.4.5. Относительность одновременности. Релятивистское сокращение длины и времени
6.4.6. Релятивистская динамика
Основные положения модуля № 6
Задачи к модулю №6
Тесты к модулю № 6
Модуль № 7. Волновая и квантовая оптика
7.1. Законы интерференции
7.1.1. Обзор истории развития теории о природе света. Законы геометрической оптики
7.1.2. Сложение волн и колебаний. Амплитуда суммы двух гармонических колебаний. Интенсивность. Когерентность
7.1.3. Интерференция света от двух точечных источников. Распределение интенсивности света на экране
7.2. Законы дифракции
7.2.1. Принцип Гюйгенса - Френеля и принцип суперпозиции. Зоны Френеля. Вывод формулы для распределения амплитуды света на оси кругового отверстия
7.2.2. Дифракция света на круглом отверстии и круглом диске
7.2.3. Дифракция Фраунгофера на щели
7.2.4. Дифракция на двух щелях
7.2.5. Дифракционная решетка как спектральный прибор
7.3. Поляризация света
7.3.1. Эллиптическая и линейная поляризация света
7.3.2. Степень поляризации. Закон Малюса. Поляризация света при отражении и преломлении. Угол Брюстера
7.4. Законы квантовой оптики
7.4.1. Характеристики теплового излучения. Энергетическая светимость. Испускательная способность. Поглощательная способность
7.4.2. Законы равновесного теплового излучения. Закон Кирхгофа. Закон Стефана - Больцмана. Закон смещения Вина
7.4.3. Вывод формулы Рэлея - Джинса. Ультрафиолетовая катастрофа
7.4.4. Квантовая гипотеза Планка. Вывод формулы Планка
7.4.5. Фотоны. Импульс и энергия фотона
7.4.6. Фотоэффект. Вольт-амперная характеристика вакуумного фотоэлемента. Законы фотоэффекта
Основные положения модуля № 7
Задачи к модулю № 7
Тесты к модулю № 7
Модуль № 8. Атомная физика
8.1. Боровская теория атома
8.1.1. Планетарная модель атома
8.1.2. Спектр излучения атома водорода. Спектральные серии
8.1.3. Постулаты Бора. Скорость и радиус орбиты электрона. Спектр энергии электрона. Уровни энергии. Испускание и поглощение света атомом
8.1.4. Теория водородоподобного иона
8.2. Основы квантовой механики. Корпускулярно-волновой дуализм
8.2.1. Волны де Бройля. Формулы де Бройля
8.2.2. Дифракция электронов в кристаллах
8.2.3. Неопределенность координаты и импульса. Соотношение неопределенностей. Волна де Бройля для свободной частицы
8.3. Волновая функция. Операторы в квантовой механике. Уравнение Шрёдингера
8.3.1. Волновая функция и ее статистический смысл. Вероятность. Плотность вероятности
8.3.2. Операторы в квантовой механике. Операторы координаты, импульса, оператор Гамильтона
8.3.3. Уравнение Шрёдингера
8.3.4. Уравнение Шрёдингера для свободной частицы и его решение. Стационарное одномерное движение
8.3.5. Частица в потенциальной яме с бесконечно высокими стенками
8.3.6. Падение частицы на односторонний потенциальный барьер. Туннельный эффект
8.3.7. Гармонический осциллятор. Спектр энергии. Нулевые колебания
8.4. Атом водорода в квантовой механике
8.4.1. Уравнение Шрёдингера для атома водорода. Спектр энергии электрона. Энергетические уровни
8.4.2. Пространственное распределение плотности вероятности для электрона. Сравнение с теорией Бора
8.4.3. Спин электрона. Опыт Штерна и Герлаха
8.4.4. Эффект Зеемана
8.4.5. Многоэлектронные атомы. Состояния электронов в атоме и их характеристики. Электронные слои и оболочки. Принцип Паули. Число состояний. Периодическая система элементов Менделеева
8.4.6. Рентгеновские спектры атомов. Тормозное излучение. Характеристические спектры. Закон Мозли
8.5. Физика лазеров
8.5.1. Спонтанное и вынужденное испускание фотонов
8.5.2. Прохождение излучения через вещество. Инверсная населенность уровней
Основные положения модуля № 8
Задачи к модулю № 8
Тесты к модулю № 8
Модуль № 9. Физика атомного ядра
9.1. Статические свойства ядер
9.1.1. Самопроизвольный радиоактивный распад ос-частиц
9.1.2. Состав атомных ядер
9.1.3. Энергия связи ядер. Удельная энергия связи
9.1.4. Капельная модель ядра
9.1.5. Теория ядерных сил Юкавы
9.2. Радиоактивность. Закономерности радиоактивного распада
9.2.1. Закон радиоактивного распада
9.2.2. Закономерности сс-распада
9.2.3. Закономерности Р-распада
9.2.4. Гамма-излучение ядер
9.3. Ядерные реакции. Реакция деления и реакция синтеза ядер
9.3.1. Деление тяжелых ядер. Энергия реакции
9.3.2. Цепная реакция деления. Атомный реактор
9.3.3. Реакции термоядерного синтеза
Основные положения модуля № 9
Задачи к модулю № 9
Тесты к модулю № 9
Модуль № 10. Термодинамика. Статистическая физика
10.1. Основы статистической физики
10.1.1. Модель идеального газа. Статистические закономерности (406). 10.1.2. Распределение частиц идеального газа по скоростям. Распределение Максвелла
10.1.3. Средние характеристики идеального газа
10.1.4. Давление газа. Среднее число столкновений молекул о стенку. Основное уравнение кинетической теории газа
10.1.5. Барометрическая формула. Распределение Больцмана
10.2. Термодинамика идеального газа
10.2.1. Макроскопические параметры идеального газа. Средняя энергия молекулы. Внутренняя энергия идеального газа. Число степеней свободы молекулы
10.2.2. Работа газа при изменении его объема. Первый закон термодинамики
10.2.3. Теплоемкость идеального газа при постоянном объеме и постоянном давлении
10.2.4. Применение первого закона термодинамики к изопроцессам. Изохорический, изобарический, изотермический процессы
10.2.5. Адиабатический процесс. Вывод уравнения Пуассона. Показатель адиабаты
10.3. Энтропия идеального газа и второе начало термодинамики
10.3.1. Необратимость тепловых процессов. Второе начало термодинамики
10.3.2. Цикл Карно
10.3.3. Природа необратимости термодинамических процессов. Энтропия идеального газа и второе начало термодинамики
Основные положения модуля № 10
Задачи к модулю № 10
Тесты к модулю № 10
Модуль № 11. Явления переноса в газах. Реальные газы.
Явления на поверхности жидкости
11.1. Явления переноса
11.1.1. Диффузия в газах. Закон Фика. Коэффициент диффузии
11.1.2. Теплопроводность газов. Закон Фурье. Коэффициент теплопроводности
11.1.3. Вязкость газов. Коэффициент вязкости
11.2. Локальное термодинамическое равновесие. Средняя длина свободного пробега молекул. Вывод законов переноса
11.2.1. Средняя длина свободного пробега молекул
11.2.2. Вывод законов переноса. Локальное термодинамическое равновесие
11.3. Уравнение состояния реальных газов
11.3.1. Межмолекулярное взаимодействие в реальных газах
11.3.2. Уравнение состояния реального газа Ван-дер-Ваальса
11.3.3. Изотермы газа Ван-дер-Ваальса. Критическая точка
11.3.4. Изотермы реального газа. Динамическое равновесие между паром и жидкостью
11.4. Равновесие фаз и фазовые переходы
11.4.1. Фазы вещества. Равновесие между фазами. Удельная теплота испарения. Критическая температура. Уравнение Клапейрона - Клаузиуса
11.4.2. Тройная точка. Диаграмма состояний вещества
11.4.3. Поверхностное натяжение. Явления на поверхности жидкости. Поверхностная энергия жидкости. Явления на границе раздела двух жидкостей. Коэффициент поверхностного натяжения
11.4.4. Капиллярные силы
Основные положения модуля № 11
Задачи к модулю №11
Тесты к модулю № 11
Модуль № 12. Физика твердого тела
12.1. Типы связи в твердых телах
12.1.1. Кристаллическая решетка
12.1.2. Основные типы связи
12.1.3. Кристаллы инертных газов
12.1.4. Ионные кристаллы
12.1.5. Ковалентные кристаллы
12.1.6. Металлические кристаллы
12.2. Тепловые свойства твердых тел. Фононы и колебания решетки. Теплоемкость кристаллов. Теория Дебая
12.2.1. Теплоемкость твердых тел. Закон Дюлонга-Пти
12.2.2. Фононы. Теория Дебая. Число волн в бесконечно малом интервале частот
12.2.3. Теория Дебая
12.2.4. Зависимость внутренней энергии кристаллической решетки и ее теплоемкости от температуры
12.2.5. Теплопроводность твердых тел
12.3. Электрические свойства твердых тел. Распределение Ферми - Дирака
12.3.1. Электроны в кристаллах. Распределение электронов по состояниям. Функция Ферми - Дирака. Энергия Ферми
12.3.2. Внутренняя энергия системы электронов. Теплоемкость электронного газа в металлах
12.3.3. Экспериментальное определение теплоемкости металлов
12.3.4. Электропроводность металлов. Закон Ома. Зависимость удельного сопротивления металла от температуры
12.3.5. Сверхпроводимость
12.4. Зонная теория электронных спектров
12.4.1. Зонная теория твердых тел. Спектр волновых чисел
12.4.2. Заполнение энергетических зон. Диэлектрики, металлы и полупроводники
12.4.3. Чистые полупроводники. Собственная проводимость полупроводника
12.4.4. Свободные электроны и дырки. Зависимость концентрации электронов и дырок от температуры
12.4.5. Эффект Холла. Определение концентрации носителей тока и знака заряда
12.4.6. Примесные полупроводники п- и р-типа
Основные положения модуля № 12
Задачи к модулю № 12
Тесты к модулю № 12
Приложения
Авторский указатель
Литература
Рекомендуем
