Рабочая Программа курса общей физики

Раздел 1. «Механика»

1.1 Кинематика. Задачи механики. Характерные пространственные и временные масштабы в физике. Задачи кинематики. Равномерное прямолинейное движение. Скорость. Путь. Неравномерное движение. Ускорение, скорость путь, перемещение при неравномерном движении. Движение в пространстве. Вращательное движение. Угловая скорость, угловое ускорение. Центростремительное ускорение. Нормальное и тангенциальное ускорения..

1.2 Динамика. Задачи динамики. Понятие состояния в классической механике. Принцип относительности Галилея. Импульс. Закон сохранения импульса. Законы Ньютона. Силы в природе. Работа и кинетическая энергия. Потенциальная энергия. Закон сохранения механической энергии. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения. Момент импульса. Закон сохранения момента импульса.

1.3 Специальная теория относительности. Постулаты Эйнштейна.Лоренцево сокращение расстояний. Лоренцево замедление времени. Преобразование Лоренца. Формула Эйнштейна для энергии.

1.4 Механика сплошных сред. Уравнение непрерывности. Уравнение Бернулли. Ламинарные и турбулентные течения. Число Рейгнольдса.

Раздел 2. «Электричество и магнетизм»

2.1 Электричество. Электрическое взаимодействие. Закон Кулона. Электрическое поле. Напряженность. Теорема Гаусса.Потенциал. Проводники и диэлектрики в электрическом поле. Конденсаторы. Энергия электрического поля. Электрический ток. Закон Кулона для участка и для полной цепи. Сопротивление. Мощность тока.

2.2 Магнетизм. Магнитное взаимодействие. Магниты. Магнитное поле. Связь магнитного поля с электрическим током и открытие Эрстеда. Действие магнитного поля на ток и сила Ампера. Магнитная индукция. Закон полного тока. Движение заряженных частиц в магнитном поле. Сила лоренца.

2.3 Электродинамика. Электромагнитная индукция. Закон Фарадея. Индуктивность. Энергия магнитного поля. Уравнения Максвелла. Принцип относительности в электродинамике.

Раздел 3. «Колебания и волны»

3 .1 Кинематика гармонических колебаний. Гармонические колебания. Уравнение гармонических колебаний. Уравнение динамики гармонических колебаний. Сложение колебаний.

3.2 Динамика колебаний. Уравнение динамики свободных гармонических колебаний. Математический, физический и пружинный маятники. Колебательный контур. Ангармонический осциллятор.

3.3 Затухающие колебания. Уравнение динамики затухающих колебаний. Уравнение затухающих колебаний.

Декремент затухания. Добротность.

3.4 Вынужденные колебания. Уравнение динамики вынужденных колебаний. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний. Резонанс. Вынужденные колебания в электрических цепях.

3.5 Волновые процессы. Уравнение волны. Волновое уравнение. Спектральное разложение. Кинематика волновых процессов. Нормальные моды

Раздел 4. «Оптика»

4.1 Электромагнитные волны. Электромагнитные волны и уравнения Максвелла. Шкала электромагнитных волн. Скорость света.

4.2 Геометрическая оптика. Законы преломления и отражения. Полное внутреннее отражение. Линзы. Микроскоп. Телескоп. Бинокль.

4.2 Интерференция света. Интерференция. Опыт Юнга. Расчет интерференционной картины Юнга. Кольца Ньютона. Тонкие пленки.

4.3 Дифракция. Дифракция. Пятно Пуассона. Дифракция Френеля. Зоны Френеля. Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка. Элементы Фурье оптики.

4.4 Взаимодействие света с веществом. Дисперсия. Опыт Ньютона. Рассеяние и поглощение света. Поляризация. Закон Малюса. Угол Брюстера. Двойное лучепреломление.

Раздел 5. «Квантовая механика»

5.1 Квантовые свойства света. Проблема теплового излучения. Формула Планка. Фотоэффект. Эффект Комптона. Световое давление. Опыт Лебедева.

5.2 Волновые свойства вещества. Дифракция электронов. Корпускулярно-волновой дуализм. Формула де Бройля. Корпускулярно волновой дуализм. Принцип и соотношение неопределенностей Гейзенберга.

5.4 Квантовомеханическое описание. Волна де Бройля. Квантовые состояния. Принцип суперпозиции. Уравнение Шредингера. Стационарные решения. Частица в потенциальной яме. Квантовый осциллятор. Операторы физических величин. Опыт Штерна-Герлаха. Момент импульса. Магнитный момент. Спин.

5.5 Атомы и молекулы в квантовой механике. Описание состояния атома. Энергетический спектр. Квантовые числа. Принцип запрета Паули. Таблица Менделеева. Молекулы. Природа химической связи..

5.5 Элементарные частицы и фундаментальные взаимодействия. Ядерная модель атома. Протоны, нейтроны и кварки. Адроны и лептоны. Фундаментальные взаимодействия. Частицы переносчики взаимодействий.

Раздел 6. «Термодинамика»

6.1 Термодинамическое описание состояния системы. Термодинамическая система. Параметры состояния. Уравнение состояния. Изопроцессы.

6.2. Первое начало термодинамики. Работа. Внутренняя энергия. Теплота. Первое начало термодинамики. Адиабатный процесс. Политропный процесс.

6.3 Второе начало термодинамики. Тепловые машины. Цикл Карно. Формула Карно. Второе начало термодинамики по кельвину и по Клаузиусу. Приведенная теплота. Интеграл Клаузиуса. Энтропия. Неравновесные системы. Необратимость. Неравенство Клаузиуса. Энтропия и второе начало термодинамики. Третье начало термодинамики. Термодинамические функции состояния. Фазовые превращения и фазовые равновесия. Элементы неравновесной термодинамики.

6.4. Реальные газы. Уравнение Ван-дер-Ваальса. Изотермы Эндрюса. Пары. Влажность.

Раздел 7. «Статистическая физика»

7.1 Молекулярно-кинетическая теория. Основное уравнение МКТ. Связь энергии и температуры. Закон равнораспределения энергии по степеням свободы. Явления переноса. Диффузия. Вязкость. Теплопроводность.

7.2 Распределения Больцмана и Максвелла. Барометрическая формула. Распределение Больцмана. Распределение молекул по скоростям. Функция распределения. Распределение Максвелла. Наиболее вероятная скорость. Среднеарифметическая скорость.

7.3. Квантовые и классические распределения. Постановка задачи в классической статистике. Микро и макросостояния. Термодинамическая вероятность. Статистическое истолкование энтропии. Формула Больцмана. Распределение Больцмана. Квантовая статистика. Распределение Ферми-Дирака. Распределение Бозе-эйнштейна.

Раздел 8. «Физика конденсированного состояния»

8.1 Тепловые свойствам твердых тел. Классическая теория теплоемкостей. Закон Дюлонга-Пти. Теория Эйнштейна. Теория Дебая. Формула Дебая.

8.2 Электрические свойства твердых тел. Классическая теория электропроводности. Зонная теория. Проводники, диэлектрики и полупроводники в зонной теории. Проводимость полупроводников. Р-n переход. Полупроводниковый диод. Понятие о нанотехнологиях