Выполнение контрольных работ

Самостоятельная работа по учебным пособиям

Самостоятельная работа по учебным пособиям является главным ви­дом работы студента-заочника. Студентам рекомендуется:

1. Изучать курс систематически в течение всего учебного процесса. Изучение физики в сжатые сроки перед экзаменом не даст глубоких и проч­ных знаний.

2. Выбрав какое-либо учебное пособие в качестве основного для определенной части курса, придерживаться данного пособия при изучении всей части или, по крайней мере, ее раздела. Замена одного пособия другим в процессе изучения может привести к утрате логической связи между от­дельными вопросами. Но если основное пособие не дает полного или ясно­го ответа на некоторые вопросы программы, необходимо обращаться к другим учебным пособиям.

3. При чтении учебного пособия составлять конспект, в котором за­писывать законы и формулы ₉ выражающие эти законы, определения физи­ческих величин и их единиц, делать чертежи и решать типовые задачи. При решении задач следует преимущественно пользоваться Международной си­стемой единиц (СИ).

4. Самостоятельную работу по изучению физики подвергать система­тическому контролю. Для этого после изучения очередного раздела следует ставить вопросы и отвечать на них. При этом надо использовать рабочую программу физики.

5. Прослушать курс лекций по физике, организуемый для студентов-заочников. Пользоваться очными консультациями преподавателей, а также задавать вопросы в письменном виде.

При изучении физики студент встречается с многими единицами физических величин. Без основательного знания единиц и систем единиц, без умения пользоваться ими при решении физических задач невозможно усвоить курс физики и тем более применять физические знания на практике.

Решение задач

Систематическое решение задач - необходимое условие успешного изучения курса физики. Решение задач помогает уяснить физический смысл явлений, закрепляет в памяти формулы, прививает навыки практического применения знаний.

При решении задач необходимо выполнять следующее:

1. Указать законы и формулы, на которых базируется решение, и дать словесную формулировку этих законов, разъяснить буквенные обозначения формул. Если при решении задач применяется формула, полученная для частного случая, не выражающая какой-нибудь физический закон, или не являющаяся определением какой-нибудь физической величины, то её следует вывести.

2. Дать чертеж, поясняющий содержание задачи (в тех случаях, когда это возможно); выполнять его надо аккуратно при помощи чертежных принадлежностей.

3. Решение задачи сопровождать краткими, но исчерпывающими пояснениями.

4. Решить задачу в общем виде, т.е. выразить искомую величину в буквенных обозначениях величин, заданных в условии задачи и взятых из таблицы. Физические задачи весьма разнообразны, и дать единый рецепт их решения невозможно. Однако, как правило, их следует решать в общем виде. При этом способе не проводятся вычисления промежуточных величин: числовые значения подставляются только в окончательную (рабочую) формулу, выражающую искомую величину.

5. Подставить в рабочую формулу размерности или обозначения единиц и убедиться в правильности размерности искомой величины или ее единицы.

6. Выразить все величины, входящие в рабочую формулу, в единицах СИ и выписать их для наглядности столбиком.

7. Подставить в окончательную формулу, полученную в результате решения задачи в общем виде, числовые значения, выраженные в единицах одной системы. Несоблюдение этого правила приводит к неверному результату. Исключение из этого правила допускается лишь для тех однородных величин, которые входят в виде сомножителейв числитель и знаменатель формулы с одинаковыми показателями степени. Такие величины необязательно выражать в единицах той системы, в которой ведется решение задачи. Их можно выразить в любых, но только одинаковых единицах.

8. Произвести вычисление величин, подставленных в формулу, руководствуясь правилами приближенных вычислений, записать в ответе числовое значение и сокращенное наименование единицы измерения искомой величины.

9. При подстановке в рабочую формулу, а также при записи ответа числовые значения величин записать как произведение десятичной дроби с одной значащей цифрой перед запятой на соответствующую степень десяти. Например, вместо 3520 надо записать 3,52*10³. вместо 0,00129 записать 1,29*10^-3 и т.д.

10. Оценить, где это целесообразно, правдоподобность численного ответа. В ряде случаев такая оценка поможет обнаружить ошибочность полученного результата. Например, коэффициент полезного действия тепловой машины не может быть больше единицы, электрический заряд не может быть меньше элементарного заряда е = 1.60*10^-19 Кл, скорость тела не может быть больше скорости света в вакууме и т.д.

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 помешенные в настоящем пособии примеры решения типовых задач, решить задачи из раздела. Задачи для самостоятельного решения, а также ряд задач из задачников по физике. Задачи для самостоятельного решения подобраны так, что содержат элементы задач, предлагаемых для контрольных работ, поэтому решение задач из этого раздела подготавливает студента к выполнению контрольной работы.

Выполнение контрольных работ

Выполнение контрольных работ студентами и рецензирование их преподавателем преследует две цели: во-первых, осуществление университетом контроля за работой студента; во-вторых, оказание ему помощи в вопросах слабо усвоенных или непонятных. К выполнению контрольных работ по каждому разделу курса студент-заочник приступает только после изучения материала, соответствующего данному разделу программы, внимательного ознакомления с примерами и после решения задач, предназначенных для самостоятельного решения.

При выполнении контрольных работ студенту необходимо руководствоваться следующим:

· Контрольная работа выполняется чернилами или шариковой ручкой. Для замечаний преподавателя на страницах тетради оставляются поля, каждая следующая задача должна начинаться с новой страницы. Условия задач переписываются полностью без сокращений.

· Решения задач должны сопровождаться исчерпывающими, но краткими объяснениями, раскрывающими физический смысл употребляемых формул, и выполняться в соответствии с правилами, изложенными в параграфе “Решение задачи”.

· Решение задачи должно быть кратко обосновано с использованием законов и положений физики. При необходимости решение следует пояснить чертежом, выполненным карандашом с помощью циркуля и линейки. Обозначения на чертеже и в решении должны соответствовать и поясняться не менее подробно, чем это сделано в примерах решения задач. Не следует обозначать одну и ту лее величину разными символами, а такжее различные величины одинаковыми символами.

· На каждую контрольную работу требуется 20-30 часов интенсивного труда.

· Во время лабораторно-экзаменационной сессии при собеседовании по решениям задач вам предложат пояснить ход решения задач, входящих в контрольные работы, физический смысл встречающихся в решениях величин, применяемые при вычислениях единицы и т.п. Неудовлетворительные ответы на вопросы по контрольным работам могут повлиять на исход зачета или экзамена.

· Как правило, задачи решаются в общем виде, т.е. в буквенных выражениях без вычисления промежуточных величин. Числовые значения подставляются только в буквенных выражениях без вычисления промежуточных величин. Числовые значения подставляются только в окончательную (расчетную) формулу. Если расчетная формула не выражает общеизвестный физический закон, то ее следует вывести, поясняя попутно все физические величины. После получения расчетной формулы необходимо: а) проверить расчетную формулу, для чего подставить в нее обозначения единиц, входящих в формулу величин, и, выполнив преобразования, убедиться, что единицы правой и левой частей формулы совпадают: б) выписать в единицах СИ числовые значения используемых при вычислении физических постоянных, а также тех величин, которые даны в условии в единицах, кратных или дольных от единиц СИ, или в единицах, отличных от единиц СИ: в) вычислить искомую величину, подставив в расчетную формулу числовые значения входящих в нее величин. При этом студентам рекомендуется делать одну-две промежуточные записи между подстановкой и конечным результатом вычислений.

· В конце работы необходимо перечислить использованную литературу, обязательно указывая авторов учебников и год издания. Это позволит рецензенту при необходимости дать ссылку на определенную страницу того пособия, которое имеется у вас.

· Получив проверенную работу (как зачтенную, так и не зачтенную), студент обязан тщательно изучить все замечания рецензента, уяснить свои ошибки и внести исправления. Повторно оформленная работа высылается на рецензию обязательно вместе с незачтённой работой. Замечания и рекомендации, сделанные преподавателем кафедры, следует рассматривать как руководство для под­готовки к беседе по решениям задач.

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ

Различные системы единиц отличаются друг от друга тем, какие единицы приняты за основные. Мы будем пользоваться Международной системой единиц. Эта система обозначается символом SI или в русском напи­сании CPI (по начальным буквам слов System international).

Основные и дополнительные единицы системы СИ приведены в табл.1 и 2, определения основных и дополнительных единиц СИ и их связь с внесистемными единицами приведены в табл. 3.

Производные системы СИ образуются из основных. Для того чтобы показать, как данная производная единица зависит от основных, применяются формулы размерности.

Таблица 1

Величина	Единица
	наименование	обозначение
Длина	метр	м
Масса	килограмм	кг
Время	секунда	с
Сила электрического тока	ампер	А
Термодинамическая температура	кельвин	К
Сила света	кандела	кд
Количество вещества	моль	моль

Таблица 2

Величина	Единица
наименование	обозначение
Плоский угол Телесный угол	радиан стерадиан	рад ср

Таблица 3

Длина

МЕТР (м) представляет собой расстояние, проходимое в вакууме плоской электромагнитной волной за 1 /299792458 долю секунды.

1 а.е. (астрономическая единица) = 1,49598*10¹¹м,

1 св.год (световой год) = 9,4605*10¹⁵м,

1 пк (парсек) = 3,0857 10¹⁶ м,

Масса

КИЛОГРАММ (кг) равен массе международного прототипа килограмма.

1т (тонна) = 10³ кг,

1 а.е.м. (атомная единица массы) = 1,6605655*10^{-27 кг.}

Время

СЕКУНДА (с) равна 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между двумя сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

1 мин (минута) = 60 с,

1 ч (час) = 3600 с,

1 сут (сутки) - 86400 с.

Сила электрического тока

АМПЕР (А) равен силе не изменяющегося тока, который при прохож­дении по двум параллельным прямолинейным проводникам бесконечной длины и ничтожно малой площади кругового поперечного сечения, распо­ложенным в вакууме на расстоянии ! и один от другого, вызвал бы на каж­дом участке проводника длиной 1 м силу взаимодействия, равную 2' 1'0"⁷ Н.

Температура (термодинамическая)

КЕЛЬВИН (К равен 1/273,16 части термодинамической температуры тройной точки воды:

Количество вещества

МОЛЬ (моль) равен количеству вещества системы, содержащей столь­ко же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде -12 массой 0,012 кг.

При применении моля структурные элементы должны быть специфи­цированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и дру­гими частицами или специфицированными группами частиц;

Сила света

КАНДЕЛА (кд) равна силе света в заданном направлении источника, испускающего монохроматическое излучение частотой 540*10¹² Гц, энергетическая сила света которого в этом направлении составляет 1 /683 Вт/ср.

Дополнительные единицы

Плоский угол

РАДИАН (рад) равен углу между двумя радиусами окружности, длина дуги между которыми равна радиусу:

1⁰(утл. градус)=(П/180) рад,

1’(утл. минута)=(П/10800) рад,

1” (утл. секунда)=(П/64800) рад.

Телесный угол

СТЕРАДИАН (ср) равен телесному углу с вершиной в центре сферы, вырезающему на поверхности сферы площадь, равную площади квадрата со стороной, равной радиусу сферы.

Если принять для основных величин условные обозначения размерностей; длины L. массы M, времени Т, силы тока I. температуры , силы света J и количества вещества N, то формулу размерности в системе СИ некоторой величины х можно записать так: dimx = Чтобы найти размерность величины х нужно определить числовые значения показателей . Эти показатели могут быть положительными или отрицательными, целыми или дробными.

Пример 1. Найти размерность работы. Исходя из соотношения A =F l, получим dim A = L²MТ².

Пример 2. Найти размерность удельной теплоемкости. Так как: с = Q/m t и dim Q=dim А, получим dim с = L² Т^-2 .

Зная размерность в системе Си какой-либо физической величины, нетрудно найти и размерность ее единицы в этой системе. Так, например размерность единицы работы равна м²кг с^-2; размерность единицы удельной теплоемкости равна м²с^-2 К^-1 и т.д.

В табл. 4 приведены приставки, служащие для образования кратных и дольных системы СИ,

Таблица 4

Приставка	Числовое значение	Обозначение	Приставка	Числовое значение	Обозначение
Атто Фемто Пико Нано Микро Милли Санти	10-18 10-15 10-12 10-9 10-6 10-3 10-2	а ф п н мк м с	Деци Дека Гекто Кило Мега Гига Тера	10-1 101 102 103 106 109 1012	д да г к М Г Т

Эти приставки можно присоединять только к простым наименованиям (метр, грамм и т д.). Не допускается, например, присоединять какую-либо приставку к наименованию "килограмм", уже содержащему приставку "кило". Из этих же соображений единицу массы т = 10⁹ кг = 10¹² г следует называть «тераграммом» (Тг).

ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ

Ускорение свободного падения:

нормальное...........,........................................................ 9,80665 м/с²

на полюсе Земли............................................................. 9,8324 м/с²

на экваторе Земли ....................................,..................... 9,7805 м/с²

Гравитационная постоянная........................................ 6,67*10^-11 Н*м*кг^-2

Нормальное атмосферное давление............................... 1,01325 10⁵ Н/м²

Абсолютный нуль температуры............................................... -273°,15’С

Число Авогадро............................................................. 6.023*10²⁶ кмоль^-1

Число Лошмидта.................................................................. 2,6872*10²⁵м^-3

Универсальная газовая постоянная..................... 8,31*10³ Дж/(кмоль*К)

Объем килограмм-моля идеального газа

при нормальных условиях ,...................................... 22,42 м³/кмоль

Скорость света в вакууме.................................................. 2,99776*10³ м/с

Скорость звука в воздухе

при нормальных условиях................................................ 331,36 м/с

Постоянная Планка........................................................... 6,625*10^-34Дж*с

Электрическая постоянная............................................... 3,8541*10^-12Ф/м

Магнитная постоянная...................................................... 1,2566*10^-6Гн/м

Число Фарадея................................................................ 9,65*10⁴ Кл/моль

Заряд электрона................................................................ 1,60207*10^-19Кл

Масса электрона................................................................. 9,1083*10^{-31 кг}

Масса протона.................................................................... 1,6724*10^{-27 кг}

Масса нейтрона.................................................................. 1,6747*10^{-27 кг}

Масса -частицы (ядра атома гелия) ............................... 6,664*10^{-27 кг}

Отношение заряда электрона к его массе................... 1,7589*10¹¹ Кл/кг

Отношение массы протона к массе электрона............................ 1836,11

Атомная единица массы

кислородная.......................................................................... 1,6597*10^-27кг

углеродная…………............................................................ 1,6602*10^-27кг

Плотность в кг/м³

Твердые Вещества (при 15 - 20°С)

Алюминий..............................2,7*10³ Латунь...................8,5*10³

Вольфрам.............................19,3*10³ Лед.........................0,9*10³

Гранит…................................2,6*10³ Медь......................9,9*10³

Пробка...................................0,2*10⁵ Олово.....................7,3*10³

Древесина (сухая): Свинец..................11,3*10³

береза...........................0,7*10³ Серебро................10,5*10³

дуб................................0,8*10³ Сталь......................7,8*10³

сосна.............................0,5*10³ Чугун.......................7,0*10³

Железо.........................7,9*10³

Жидкости (при 15 - 20° С)

Бензин....................................0,7*10³ Молоко..................1,03*10³

Вода (4°С)..............................1,0*10³ Нефть......................0,8*10³

Вода морская.......................1,03*10³ Ртуть (0°С)............13,6*10³

Керосин..................................0,8*10³ Спирт......................0,3*10³

Масло (смазочное)................0.9*10³ Эфир......................0,71*10³

Газы (при нормальных условиях: Т=0°С и Р=1,013*10⁵ Па):

Азот............................ 1,251 Гелий..........................0,178

Водород..................... 0,089 Кислород....................1,429

Воздух........................ 1,292 Углекислый газ..........1,978