Раздел 1. повторим математику
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие.................................................................................................. 5
Введение......................................................................................................... 6
Раздел 1. Повторим математику................................................................... 7
1.1. Тригонометрия................................................................................ 7
1.2. Действия с векторами...................................................................... 7
1.3. Построение графиков степенных функций.................................... 8
1.4. Дифференцирование и интегрирование математических функций........... 9
Раздел 2. Предмет физики............................................................................. 10
2.1. Явления, изучаемые физикой......................................................... 10
2.2. Место и роль физики в системе других наук (дисциплин)............ 10
2.3. Виды материи и движения.............................................................. 11
2.4. Единицы измерения основных и дополнительных физических величин в системе «СИ»..................................................................................................... 12
2.5. Множители и приставки кратных и дольных единиц................... 12
Раздел 3. Механика....................................................................................... 12
3.1. Виды механики................................................................................ 12
3.2. Система отсчёта............................................................................... 13
3.3. Физические модели......................................................................... 13
3.4. Способы задания движения. Уравнение движения....................... 14
3.5. Общий случай криволинейного движения.................................... 14
3.6. Прямая задача кинематики для поступательного и вращательного движения. Аналогия формул.......................................................................................... 15
3.7. Обратная задача кинематики для поступательного и вращательного движения. Аналогия формул.................................................................................. 16
3.8. Графики зависимости параметров поступательного и вращательного движения от времени............................................................................................... 17
3.9. Аналогия формул динамики для поступательного и вращательного движения.................................................................................................................. 18
3.10. Виды сил в механике и потенциальная энергия тел для разных видов взаимодействия..................................................................................................... 19
Раздел 4. Молекулярная физика. Термодинамика...................................... 21
4.1. Свойства агрегатных состояний вещества..................................... 21
4.2. Расчёт основных параметров газа................................................. 22
4.3. Информация о газовых процессах................................................. 23
4.4. Сравнение двух методов исследования......................................... 25
4.5. Число степеней свободы тел и молекул с учётом поступательного и вращательного движения......................................................................................... 26
4.6. Сравнение разных видов энергии идеального газа...................... 27
4.7. Сравнение прямого и обратного кругового газового процесса.. 27
4.8. Сравнение первого и второго начала термодинамики................. 28
4.9. Сравнение коэффициентов полезного действия циклов................ 29
Раздел 5. Электростатика и постоянный электрический ток....................... 30
5.1. Электрический заряд – источник тока........................................... 30
5.2. Пробный заряд – индикатор поля................................................. 30
5.3. Заряд электрона – наименьший в природе................................... 30
5.4. Сила Кулона – мера взаимодействия электрических зарядов...... 31
5.5. Сравнение силовых и энергетических характеристик электростатического поля................................................................................................................ 31
5.6. Графическое изображение электростатических полей.................. 32
5.7. Сравнение силовых параметров гравитационных, электростатических и магнитных полей........................................................................................... 33
5.8. Два вида соединений элементов цепей переменного тока............. 34
5.9. Аналогия параметров конденсатора и катушки как элементов электрических цепей............................................................................................................... 35
5.10. Сравнение двух типов источников магнитных полей................. 36
5.11. Аналогия формул для расчёта работы........................................ 38
5.12. Три вида магнетиков..................................................................... 39
5.13. Сравнение принципа устройства электродвигателя и электрогенератора........................................................................................................................ 40
5.14. Три траектории движения электрического заряда в магнитном поле..... 41
Раздел 6. Колебания ..................................................................................... 42
6.1. Модель колебательного движения – проекция вращательного движения на плоскость........................................................................................................ 42
6.2. Аналогия параметров вращательного и колебательного движения........... 42
6.3. Аналогия формул кинематики поступательного движения и механических колебаний материальной точки с описанием электромагнитных колебаний в контуре (Условия осуществления колебаний)............................................................ 43
6.4. Сравнение механических колебаний пружинного и математического маятников с электромагнитными колебаниями в контуре...................................... 45
6.5. Расчёт частоты и периода незатухающих колебаний для пружинного, физического, математического маятников и колебательного контура........................................ 47
6.6. Сравнение незатухающих и затухающих механических и электромагнитных колебаний....................................................................................................... 49
6.7. Сравнение свободных и вынужденных электромагнитных колебаний ..... 51
6.8. Сравнение трёх элементов цепей переменного тока..................... 53
6.9. Последовательное и параллельное соединение элементов в цепях переменного тока............................................................................................................ 54
6.10. Три метода задания и сложения гармонических колебаний....... 55
Раздел 7. Оптика ........................................................................................... 57
7.1. Теории физической природы световых явлений........................... 57
7.2. Законы геометрической оптики...................................................... 58
7.3. Ход лучей в зеркале и в призме..................................................... 59
7.4. Сравнение свойств двояковыпуклых и двояковогнутых тонких линз ....... 59
7.5. Сравнение расположения максимумов и минимумов интенсивности света при интерференции, дифракции световых волн........................................... 62
Библиографический список .......................................................................... 63
ПРЕДИСЛОВИЕ
Реформирование современного образования и появление двухуровневой системы высшего профессионального образования приводят к уменьшению трудоемкости дисциплин цикла ЕН на первых курсах бакалавриата. При этом появляется необходимость уделять особое внимание развитию познавательных способностей студентов.
Приобретение знаний, формирование навыков и умений, развитие способностей (процесс образования ассоциаций) имеет определенную логическую последовательность (поэтапно):
1) восприятие учебного материала;
2) его осмысление, доведение до понимания внутренних связей и противоречий;
3) запоминание и сохранение в памяти;
4) применение усвоенного материала в практической деятельности.
Наивысший результат в обучении достигается при соблюдении следующих условий:
а) формирование активного отношения со стороны обучающихся;
б) подача учебного материала в определенной последовательности (в пособии это выполняется при помощи блочного представления схем, таблиц и диаграмм);
в) демонстрация и закрепление в упражнениях различных приемов умственной и практической деятельности;
г) применение знаний на практике.
Содержание пособия соответствует программе дисциплины «Физика» для всех специальностей и направлений бакалавриата.
ВВЕДЕНИЕ
Учебное пособие разработано для оказания помощи студентам как в освоении теоретической части дисциплины «Физика», так и при решении физических задач. Материал сгруппирован по разделам дисциплины таким образом, чтобы облегчить его поиск и применение.
Физика как обязательная составляющая содержания образования формирует у студентов знания о свойствах пространства и времени, о веществе и поле, явлениях природы. В настоящее время базисный учебный план и стандарты физического образования требуют существенных изменений в структуре и методике преподавания физики. В каждый раздел включает основной материал, глубокого и прочного усвоения которого следует добиваться, не загружая память студентов множеством частных факторов.
Основная идея данного пособия заключается в использовании метода аналогий, образных связей при организации учебно-познавательного процесса, что позволит улучшить усвоение дидактических единиц. В качестве элементов учебного материала используются дидактически единицы (блоки) – относительно завершенные элементы содержания информации – представленные в виде схем, совокупность формул и диаграммы. В результате у студентов формируется умение сжато, образно, в логической взаимосвязи интерпретировать теоретическую информацию, что способствует глубокому осмысленному усвоению.
Использование блок-схем, таблиц и диаграмм позволяет студенту сравнивать методы расчета физических величин, прослеживать аналогию форм записи физических уравнений и законов для разных видов движений и взаимодействий, обобщать методы описания физических полей, а также анализировать принципы устройства и работы различных механизмов.
Работа с пособием полезна для улучшения усвоения теоретического материала студентами при их самостоятельной работе. Кроме того, упрощается формирование навыков ведения конспекта, что является важным аспектом адаптации первокурсников к обучению в вузе. Пособие позволяет лектору более широко использовать технические средства обучения.
Пособие издается в комплексе с заданиями к самостоятельной работе студентов по физике (ч. 1, 2).
РАЗДЕЛ 1. ПОВТОРИМ МАТЕМАТИКУ
1.1. Тригонометрия
| ОА = ОС = R = 1; |
| АВ = Ky; |
| ОВ = Kx; |
| ОА = Г = 1; |
| sin2 φ + cos2 φ = 1 |
| φ | 0º | 30º | 45º | 60º | 90º | 180º | 270º | 360º |
sin φ =  = AB |  |  |  | –1 | ||||
cos φ =  = OB | | | | –1 | +1 | |||
tg φ =  =  |  |  | ∞ | ∞ |
Действия с векторами
 – проекция вектора  на ось OХ |  = ОА, =  |  | |||
 – результат сложения векторов и  |  |  1. 2.
| |||
 – результат вычитания вектора из вектора |  Проверка:  ,  |
  |
Окончание таблицы
| k – результат скалярного произведения векторов и |  ,  ; при φ = 90º k = 0 |  | ||||
 – результат векторного произведения векторов и |  ,  |  | ||||
 – результат уменьшения вектора на число К |  |
|