Система бально-рейтинговой оценки знаний студентов. Курс физики

1. Курс физики

Александр Викторович
Сумманен
Доцент кафедры прикладной механики,
физики и инженерной графики
Ауд. 521

2. Система бально-рейтинговой оценки знаний студентов

Элементы учебной
деятельности
Максимальный
балл
Посещение лекций
18
Выполнение лабораторных работ 11
Защита лабораторных работ
44
Коллоквиумы
20
Итого
93

3. Экзамен

Для допуска к экзамену студент обязан
выполнить и представить преподавателю
отчеты по лабораторным работами,
конспекты изучаемых разделов дисциплины.
При выставлении оценки по физике за
семестр учитываются баллы, набранные
студентом во время обучения. На экзамене
студент может получить максимально 30
баллов.

4. Пересчет суммы баллов в оценку

Сумма баллов
Оценка
95-100
5(отлично)
84-94
4(хорошо)
60-83
3(удовлетворительно)
30-59
2(неудовлетворительно)

5. Литература

1. Р.И.Грабовский. Курс физики.
2. Методические указания к выполнению
лабораторных работ по физике для
студентовинженерных факультетов.
Механика/ Н.Е.Дробышева, Г.А
Сангаджиева; СПбГАУ,Каф.физики. - СПб.,
2011. – 66 с.

6.

7.

8.

9. Предмет физики

Физика – наука, изучающая наиболее
общие закономерности явлений природы,
свойства и строение материи и законы ее
движения.
Понятия физики и ее законы лежат в
основе всего естествознания.
(Физический энциклопедический
словарь, М., 1983)

10. Предмет физики

Два вида материи: вещество и поле.
Различные виды материи могут превращаться
друг в друга.
Материя находится в непрерывном движении.
Материя существует и движется в
пространстве и во времени.

11. Предмет физики

-Физика является фундаментальной наукой
- Физика тесно связана с математикой
- Физика — экспериментальная наука
- Современная физика ещё очень далека от того,
чтобы объяснить все явления природы.

12. Предмет физики

Разделы курса общей физики:
- Механика
- Молекулярная физика и термодинамика
- Электродинамика
- Теория колебаний и волн
- Волновая и квантовая оптика
- Физика атома и элементы квантовой физики
- Ядерная физика и элементы физики элементарных
частиц

13. Механика

Механика – раздел физики, изучающий
механическое
движение
и
механическое
взаимодействие тел.
Механическим движением называется изменение
положение тела в пространстве с течением
времени относительно других тел.
Механическое движение относительно.

14. Механика

Исаак Ньютон
(1642-1727)
Механика
Галилея-Ньютона
называется
классической
механикой.
Границы
применимости
классической механики:
1. M >> me
2. V << c
Классическая механика изучает
движение макроскопических тел,
скорости которых малы по
сравнению со скоростью света.

15. Разделы механики

Механика
Кинематика
Статика
Динамика

16. Разделы механики

Кинематика – раздел механики, в котором изучается
механическое
движение
без
учета
причин,
вызывающих это движение.
Статика — раздел механики, в котором изучаются
условия равновесия механических систем под
действием приложенных к ним сил.
Динамика – раздел механики, в котором изучается
механическое
движение
с
учетом
причин,
вызывающих это движение (под действием сил).

17. Кинематика материальной точки

Материальная точка – тело, формой и
размерами которого можно пренебречь в
условиях данной задачи.
Тело отсчета – условно неподвижное тело,
относительно
которого
рассматривается
движение других тел.
Система отсчета – тело отсчета, жестко
связанная с ним система координат и прибор
для определения времени.

18. Способ описания движения

Положение
движущейся
частицы А задают радиусомвектором , проведенным из
точки отсчета О в точку 1.
При движении частицы А ее
радиус-вектор меняется в
общем случае как по модулю,
так и по направлению, т. е.
радиус-вектор
зависит от
времени t.

19. Вектор перемещения

Перемещением тела называют
вектор,
проведенный
из
начального положения тела в
его конечное положение.
Вектор перемещения указывает
расстояние,
на
которое
сместилось тело и направление
этого смещения

20. Скорость материальной точки

Скорость – производная
радиус-вектора частицы по
времени.
dr
V
dt
Вектор скорости направлен
по касательной к
траектории.

21. Ускорение материальной точки

Ускорение – векторная
величина,
равная
производной от скорости
по времени.
dV
a
а аn a
dt
Вектор ускорения можно
представить в виде суммы
нормальной
и
тангенциальной
составляющей ускорения

22. Ускорение материальной точки

Тангенциальное ускорение — направлено по
касательной к траектории. Характеризует изменение
скорости по модулю.
Центростремительное или нормальное ускорение —
возникает при движении точки по криволинейной
траектории. Нормальное ускорение перпендикулярно
вектору мгновенной скорости. Вектор нормального
ускорения всегда направлен к центру окружности, а
модуль равен:

23. Классификация движения по ускорению

прямолинейное
1) an 0, a 0 – равномерное
движение
2) an 0, a 0
3) an 0, a 0
4) an 0, a 0
– равномерное движение по
окружности
– равноускоренное прямолинейное
движение
– неравномерное криволинейное
движение

24. Равноускоренное прямолинейное движение

a t 2 – формула для вычисления
S r V0 t
2 пройденного пути
V V0 a t
– формула для вычисления
скорости
Графики движения
a
V
t
S
t
t

25. Законы Ньютона

В основе классической механики лежат три
закона Ньютона, сформулированные им в
“Математических началах натуральной
философии”(1687).

26. Первый закон Ньютона(закон инерции)

Материальная точка сохраняет состояние
покоя или прямолинейного равномерного
движения до тех пор, пока воздействие со
стороны других тел не выведет ее из этого
состояния.
Инертность(инерция) – способность тела
сохранять движение.
Системы отсчета, в которых выполняется закон
инерции называются инерциальными.
Любые две инерциальные системы отсчета могут
двигаться друг относительно друга только
равномерно и прямолинейно.

27. Масса тела

Массой тела называется скалярная физическая
величина, описывающая инертные свойства тела
при поступательном движении.
Масса зависит от размеров тел и от природы их
вещества. Обладает свойством аддитивности:
m
n
m
i
i 1
Измеряется в системе СИ в кг.

28. Сила

Сила – это векторная физическая величина,
описывающая внешнее воздействие на тело,
которое может происходить не только со
стороны других тел, но и со стороны полей.
Сила характеризуется направлением, абсолютной
величиной и точкой приложения.
Опыт показывает, что одним из результатов
действия силы на тело является приобретение телом
ускорения.
В системе СИ сила измеряется в Н.

29. Второй закон Ньютона (основной закон динамики)

Под действием силы материальная точка
приобретает ускорение, пропорциональное
силе, и направленное так же как сила.
F m a - математическая запись второго закона
Ньютона
Второй закон Ньютона строго выполняется
только в инерциальных системах отсчета

30. Третий закон Ньютона

Если тело В воздействует на тело А с силой F1 , то
тело А в свою очередь воздействует
на тело В с
силой F2, численно равной F1 и направленной в
противоположную сторону.

31. Импульс материальной точки

p m V
Векторная величина
называется
механическим импульсом движущейся точки.
m – масса точки, V – ее скорость.
Импульс направлен так же как скорость.

32. Закон изменения импульса

dp
или
F
F t p
dt
Скорость изменения механического импульса
пропорциональна действующей силе.

33. Закон изменения импульса

Следствием закона изменения импульса является
закон сохранения импульса
при F 0 p 0 или p const

34. Реактивное движение

На принципе отдачи основано реактивное
движение.
Под реактивным понимают движение тела,
возникающее при отделении некоторой его части
с определенной скоростью относительно тела.
Реактивное движение, используемое в самолетах,
ракетах и космических снарядах, свойственно
осьминогам, кальмарам, каракатицам, медузам –
все они используют для плавания реакцию
(отдачу) выбрасываемой струи воды.

35. Закон всемирного тяготения

m1 m 2
F G
r
3
r
где F - сила притяжения, m1 и m2 - массы взаимодействующих
тел, r – расстояние между ними, r -радиус-вектор направлен от
притягивающей точки, G – гравитационная постоянная
G = 6,67·10–11 Н·м2/кг2 (СИ).
Между любыми материальными точками существует
сила взаимного притяжения, прямо пропорциональная
произведению их масс и обратно пропорциональная
квадрату расстояния между ними, действующая по
линии, соединяющей эти точки.

36. Гравитационное взаимодействие Закон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения выполняется только
для материальных точек и шаров (в этом случае за
расстояние принимается расстояние между
центрами шаров).

37. Гравитационное взаимодействие Сила тяжести

Сила тяжести - сила притяжения тел к Земле
вблизи ее поверхности.
F = mg;
где g – ускорение свободного падения у
поверхности Земли; m – масса тела.
Сила тяжести всегда приложена к центру масс тела.
Сила тяжести направлена к центру Земли и не
зависит от того, движется тело или покоится.

38. Гравитационное взаимодействие Вес тела

Весом тела (P) называют силу, с которой тело
вследствие его притяжения к Земле действует на
опору или подвес.

39. Силы трения

Сила трения – это сила, возникающая при движении
или попытки движения одного тела по поверхности
другого и направленная вдоль соприкасающихся
поверхностей против направления движения.
Причины возникновения сил трения служат
шероховатости соприкасающихся поверхностей и
взаимные притяжения молекул этих поверхностей.

40. Силы трения

Особенности сил трения:
-возникают при соприкосновении;
-действуют вдоль поверхности;
-всегда направлены против направления движения
тела.
Различают: силы трения покоя,
силы трения скольжения,
силы трения качения.

41. Сила трения скольжения

Сила трения скольжения
действует вдоль поверхности
соприкосновения твердых тел и
направлена против направления
скольжения тела.
Закон Кулона для трения:
Fтр N
где - коэффициент трения,
N – нормальная реакция опоры

42. Работа и мощность. Понятие работы.

Работой A, совершаемой постоянной силой называется
физическая величина, равная произведению модулей
силы и перемещения, умноженному на косинус угла α
между векторами силы и перемещения.
A = Fs cos α

43. Работа и мощность. Понятие работы.

Работа является скалярной величиной. Она может
быть как положительна (0° ≤ α < 90°), так и
отрицательна (90° < α ≤ 180°). При α = 90° работа,
совершаемая силой, равна нулю.
В системе СИ работа измеряется в джоулях (Дж).
Джоуль равен работе, совершаемой силой в 1 Н на
перемещении 1 м в направлении действия силы.

44. Работа и мощность. Мощность.

Работа силы, совершаемая в единицу времени,
называется мощностью. Мощность N это физическая
величина, равная отношению работы dA к
промежутку времени dt, в течение которого
совершена эта работа:
dA
N
dt
В Международной системе (СИ) единица мощности
называется ватт (Вт).
Ватт равен мощности силы, совершающей работу в
1 Дж за время 1 с.

45. Кинетическая энергия.

Кинетическая энергия – это энергия
движения.
Физическая величина, равная половине
произведения массы тела на квадрат его
скорости, называется кинетической энергией
тела:

46. Кинетическая энергия.

Работа приложенной к телу равнодействующей
силы равна изменению кинетической энергии тела.
A = Ek2 – Еk1.
Это утверждение называют теоремой о
кинетической энергии.

47. Потенциальная энергия.

Потенциальная энергия определяется взаимным
положением тел (например, положением тела
относительно поверхности Земли).
Понятие потенциальной энергии можно ввести
только для сил, работа которых не зависит от
траектории движения тела и определяется
только начальным и конечным положениями.
Такие силы называются консервативными.

48. Потенциальная энергия. Консервативные силы.

Работа консервативных сил на замкнутой
траектории равна нулю.

49. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия поля тяжести.

Потенциальная энергия тела в поле силы тяжести
Ep = mgh.

50. Потенциальная энергия. Потенциальная энергия упруго деформированного тела.

Растянутая (или сжатая) пружина способна привести в
движение прикрепленное к ней тело, т. е. сообщить
этому телу кинетическую энергию. Следовательно, такая
пружина обладает запасом энергии.
Потенциальная энергия упруго деформированного тела
равна работе силы упругости при переходе из данного
состояния в состояние с нулевой деформацией.
kx2
Ep
2

51. Закон сохранения механической энергии

Сумма кинетической и потенциальной энергии тел,
составляющих
замкнутую
систему
и
взаимодействующих между собой силами тяготения и
силами упругости, остается неизменной.
Это утверждение выражает закон сохранения энергии в
механических процессах. Он является следствием
законов Ньютона.
Сумму E = Ek + Ep называют полной механической
энергией.

52. Закон изменения механической энергии

В реальных условиях практически всегда на движущиеся
тела наряду с силами тяготения, силами упругости и другими
консервативными силами действуют силы трения или силы
сопротивления среды.
Сила трения не является консервативной. Работа силы
трения зависит от длины пути.
Если между телами, составляющими замкнутую систему,
действуют силы трения, то механическая энергия не
сохраняется. Часть механической энергии превращается во
внутреннюю энергию тел (нагревание).

53. Закон изменения механической энергии

При любых физических взаимодействиях энергия не
возникает и не исчезает. Она лишь превращается из
одной формы в другую.
Этот экспериментально установленный факт
выражает фундаментальный закон природы – закон
сохранения и превращения энергии.
Одним из следствий закона сохранения и превращения
энергии является утверждение о невозможности
создания «вечного двигателя» (perpetuum mobile) –
машины, которая могла бы неопределенно долго
совершать работу, не расходуя при этом энергии.