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		К=2 а