Кинематика
|
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
АБАЙ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ПЕДАГОГИКАЛЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ |
«БЕКІТЕМІН» Физика-математика факультеті ТТФ кафедра меңгерушісі _______________ М.Құлбекұлы
«____»____________2010 ж.
|
Білім алушыларға арналған пәннің
оқу-әдістемелік кешені
«Ф 2301 Физика»
«5В011100-Информатика»
Алматы, 2010
Білім алушыларға арналған пәннің оқу-әдістемелік кешені
- 5В011100-Информатика мамандығы бойынша жоғары кәсіби білім берудің Мемлекеттің жалпыға міндетті стандарты;
- «___» _______200_ ҚР БҒМ №___ бұйрығымен бекітілген «Физика» пәнінің типтік бағдарламасы;
- «__»______________ 200_ж. бекітілген «5В011100-Информатика» мамандығы бойынша жұмыс оқу жоспары
негізінде дайындалды.
Дайындағандар:
Ф-м.ғ.д., профессор
Магистр, оқытушы
Кафедра меңгерушісі, т.ғ.д., профессор
«____» _________________ 2010 ж.
Рецензенттер:
Абай атындағы ҚазҰПУ-нің
т.ғ.к., доцент
Қазақ Мемлекеттік қыздар
педагогикалық университетінің
профессоры, т.ғ.д.
Пәннің оқу-әдістемелік кешенінің мазмұнының тізімдемесі
№ |
Құжаттаманың атауы |
Беті |
Силлабус |
4 | |
Дәрістер тезистері |
6 | |
Практика сабақтарының қысқаша сипаттамасы (жоспарлар, практика сабақтарын жүргізуге арналған тапсырмалар, СОӨЖ, СӨЖ); |
75 | |
Емтиханға дайындалуға және өзін-өзі тексеруге арналған тапсырмалар, соның ішінде тесттер |
83 | |
Негізгі және қосымша әдебиеттер тізімі, соның ішінде электрондық тасуыштардағы әдебиеттер |
91 | |
Интернет-ресурстардың тізімі |
92 | |
Глоссарий |
92 |
Пән Силлабусы
1. Пән туралы ақпарат
Пән аты Физика
|
Пән коды Ф2301 |
Кредит саны 3 |
Курс-2 семестр-4
|
Мамандық аты Информатика |
Мамандық шифры 5В011100 |
Кафедра ТТФ |
факультет аты ФМФ |
Оқыту формасы (күндізгі), (ОБ, АОБ, ЖО) |
Оқыту тілі Қазақ | ||
Пәнді өткізу уақыты және орны Сабақ кестесі бойынша | |||
Консультация уақыты Кесте бойынша | |||
Рубеждік бақылау кестесі | |||
Ф-м.ғ.д., профессор Доцент Кабулов Ашир Бакирович |
Контактілік ақпарат (телефон, e-mail) 3-86-66-62 8-777-390-04-63 | ||
Оқытушы қолы _________ |
Кафедра меңгерушісі қолы Құлбек М.Қ. | ||
2. Курстың қысқаша сипаттамасы:
Пәнді оқытудың мақсаты: студенттерді физика негіздерімен жалпы физика курсының бағдарламасы көлемінде таныстыру.
Физика курсын оқытудың негізгі міндеттері: студент жалпы физиканың негізгі заңдарын меңгеруге, есептерді шығаруға, теорияны қолдануға тиісті.
«Физика» курсының негізгі тараулары: механика, молекулалық физика және термодинамика, нақты газдар, сұйықтар және қатты денелер, электрдинамика, тербелмелі қозғалыстар және толқындар, оптика, кванттық және атомдық физика негіздері, атомдық ядроның және элементарлық бөлшектердің физикасының элементтері болып табылады.
«Физика» пәнін оқыту нәтижесінде студент: есеп шығарудың қиын жолдарын, эксперимент арқылы қорытындысын шығару, заңдар мен теориялардың, классикалық және қазіргі физиканың ішкі қарым қатынасының негізін білуі керек; шығармашылық ойлау қабілеті мен өзі жұмыс істеуді, компьютер арқылы физиканы модельдеуді, қазіргі ақпаратармен танысып нақты қорытынды шығаруды меңгеруі керек.
Бағдарлама отандық және шетел әдебиеттері негізінде жазылды.
Осы пәнді оқыту үшін қажетті материалдарды меңгеруі керек тақырыптардың аты көрсетілген
3. Пән пререквизиттері:
Жоғары математиканың жалпы курстары
4. Пән постреквизиттері:
Арнайы курстар
5. Күнтізбелік-тақырыптық жоспар:
№ |
Пән бөлімдерінің аттары |
апта |
Аудиториялық сабақтар |
СОӨЖ (сағ.) |
СӨЖ (сағ.) |
Барлығы (сағ.) | |
Дәріс (сағ.) |
Пр.саб (сағ.) | ||||||
1 |
Кинематика Динамика |
1 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
2 |
Жұмыс және энергия |
2 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
3 |
Қатты денелер механикасы |
3 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
4 |
Сұйықтықтар механикасы |
4 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
5 |
Идеал газдың молекулалық және кинетикалық теориясы |
4,5 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
6 |
Термодинамика |
5,6 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
7 |
Нақты газдар Қатты денелер |
6,7 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
8 |
Электрстатика |
7,8 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
9 |
Тұрақты ток |
8,9 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
10 |
Магнетизм |
9,10 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
11 |
Электрмагниттік индукция |
10,11 |
2 |
1 |
3 |
3 |
9 |
12 |
Геометриялық және толқындық оптика |
12,13 |
2 |
1 |
4 |
4 |
9 |
13 |
Сәулеленудің кванттық табиғаты |
13,14 |
2 |
1 |
4 |
4 |
9 |
14 |
Атомдық физика |
14,15 |
2 |
1 |
4 |
4 |
9 |
15 |
Ядролық физика |
2 |
1 |
9 | |||
Барлығы |
15 |
30 |
15 |
45 |
45 |
135 | |
6. Оқытуға арналған әдебиеттер
Негізгі әдебиеттер
- Абдуллаев Ж. Жалпы физика курсы. – Алматы, Ана тілі, 1994
- Савельев И.В. Жалпы физика курсы. – Алматы, Мектеп, 1,2,3 том, 2000
- Трофимова Т.И. Физика курсы. – М., Высшая школа, 2001
- Волькенштейн В.С. Жалпы физика курсының есептер жинағы. – М., Наука, 2000
- Иродов И.Е. Жалпы физика курсының есептер жинағы. М: Наука, 2006
Қосымша әдебиеттер
- Иродов И.Е.Механиканың негізгі заңдары.М.Высшая школа.2001
- Телеснин Р.В.Молекулалық физика.М.Высшая школа.1980
- Матвеев А.Н. Электр және магнетизм. М.Высшая школа.1983
- Бутиков Е.Н. Оптика. М.Высшая школа.1987.
- Широков Ю.М. Юдин Н.Я. Ядролық физика. М. Наука.1980
- Епифанов Г.И. Қатты дененің физикасы. М.Высшая школа.1977
7. Бағалау саясаты
Бақылау түрі |
Жұмыс түрі (сабақ) |
Баға (max балл) |
саны |
қосындысы |
Шекаралық бақылау№1 |
Сабаққа қатысуы |
6 |
100 |
|
Дәріс сабақтары |
10 | |||
Практикалық сабақтар |
50 | |||
Студенттің өзіндік жұмыстары |
34 | |||
Шекаралық бақылау№2 |
Сабаққа қатысуы |
6 |
100 | |
Дәріс сабақтары |
10 | |||
Практикалық сабақтар |
50 | |||
Студенттің өзіндік жұмыстары |
34 | |||
Қорытынды бақылау |
Экзамен |
100 |
200 |
300 |
8. Оқытушы саясаты:
-Сабаққа қатысуы
-Тәртіп сақтау
ДӘРІСТЕР ТЕЗИСТЕРІ
№ 1 дәріс
Тақырыбы: Кинематика, Динамика
Жоспар:
- Кіріспе.
- Механикалық қозғалыс. Кеңістік және уақыт. Санақ жүйесі.
- Материялық нүкте ұғымы. Материялық нүкте қозғалысының кинематикалық сипатталуы. Траектория.
- Орын ауыстыру векторы. Жылдамдық. Үдеу.
- Айналмалы қозғалыс кинематикасының элементтері. Айналмалы қозғалыс кезіндегі жылдамдық пен үдеу. Бұрыштық жылдамдық және бұрыштық үдеу.
- Күштер. Ньютон заңдары. Масса. Импульс.
- Механикадағы күштердің түрлері. Гравитациялық күштер. Бүкіләлемдік тартылыс заңы. Серпінділік күштері. Гук заңы.
- Күштердің тәуелсіздік принципі.
- Импульстің сақталу заңы
Физика – табиғат заңдарын зерттейтін негізгі жаратылыстану ғылымдарының бірі.
Жалпы физика курсы бірнеше бөлімдерге бөлінеді: 1) механика, 2) молекулалық физика, 3) электр және магнетизм, 4) оптика, 5) атомдық және ядролық физика.
Механикалық қозғалыс заңдары физиканың бірінші бөлімі – механикада қарастырылады.
Кинематика нақты механикалық қозғалыстарды, олардың туу себептеріне, ондай қозғалыстардың табиғатта қалай пайда болатындықтарына көңіл бөлмей-ақ сипаттап береді.
Механикалық жүйелердің моделін жасау үшін маңызды абстракцияның бірі материялық нүкте ұғымы болып саналады. Материялық нүкте деп геометриялық мәні бойынша математикалық нүктеге эквивалентті, бірақ массасы бар физикалық нысанды айтады.
Әрбір қозғалысқа кем дегенде екі дене қатысады, сондықтан, қозғалысты сипаттау үшін, екі дененің бірін санақ денесі деп аламыз. Санақ денесі болып, негізінде кез келген дене кабылдана алады.
Материялы нүкте қозғалысын сипаттау дегеніміз, яғни, оның кез келген уақыт мезетіндегі орналасу жағдайын көрсету. Ол өз қозғалысы кезінде қозғалыс траекториясы деп аталатын санақ жүйесі нүктелерінің үздіксіз тізбегінен өтеді.
Қозғалысты координаттық формада сипаттау. Нүктенің қозғалысы кезінде оның координаттары (x1=x, x2=y, x3=z) уақыт озған сайын өзгереді, яғни, уақыттың қайсыбір функциясы болып табылады. Қозғалысты сипаттау – демек, осы функцияларды көрсетіп беру:
Қозғалысты векторлық түрде сипаттау. Нүктенің қозғалысы кезінде оның радиус-векторы үздіксіз өзгеріп тұрады. Оның соңы траекторияны сипаттайды. Қозғалыс бейкоординаттық формада беріледі:
=
(t).
Қозғалысты траектория параметрлері көмегі арқылы сипаттау. Егер траектория берілген болса, онда мақсат оны бойлай жүретін қозғалыстың заңын көрсетіп беруге әкеп соғады. Траекторияның қайсыбір нүктесі бастапқы деп алынсын, ал кез келген басқа нүкте бастапқы нүктеден оны бойлай S қашықтығында сипатталсын:
Орын ауыстыру векторы. = (t+ t) – (t) орын ауыстыру векторы сандық жағынан соңғы және бастапқы нүктелердің ара қашықтығына тең болып, бастапқыдан соңғыға бағытталған және материялы нүкте t және t+ t мезетінде болған траектория нүктелерін жалғастырады.
Жылдамдық. Орташа жылдамдық векторы екі нүкте арасындағы орын ауыстыру кезінде вектор ретінде анықталады:
Лездік жылдамдық:
(1.5)
Декарттық координаттар жүйесінде:
= = + + , (1.5)
мұнда , , - координат өстеріндегі бірлік векторлар.
Лездік жылдамдық траекторияға жанама бойымен бағытталған:
=
v,
мұнда – траекторияға жанама бірлік вектор.
Үдеу. t уақыт бойынша орташа үдеу мынаған тең:
(t, t+
t) =
=
=
Толық үдеу өзара перпендикуляр екі вектордан: ( ) = тангенциаль үдеуден және = нормаль үдеуден құралады:
=
+
(
)
Толық үдеудің модулі:
.
Қатты дененің кинематикасы
Айналмалы қозғалыс. Бұрыштық жылдамдықтың векторы. Қатты дененің айналулары толығымен бұрыштық жылдамдықтың мәні арқылы сипатталады. Қатты дененің айналуларының барлық сипаттамаларын бұрыштық айналу жылдамдығының векторы ұғымына біріктіруге болады. Модулі бойынша ол w= тең және қатты дене нүктелерінің сызықтық жылдамдығы
=
формуласымен бейнеленетіндей жағдайда айналу өсінің бойымен бағытталған, онда қатты дене нүктелерінің радиус-векторларының санақ басы айналу өсі бойында жатыр деп есептелінеді.
№2 дәріс
Жұмыс және энергия
Жоспар:
1. Инерциялық емес санақ жүйелері
2. Инерциялық күштер
3. Гравитация
4. Жұмыс, энергия, қуат
5. Кинетикалық және потенциалдық энергия
6. Энергияның сақталу заңы.
7. Денелердің соқтығысуы.
8. Тартылыс күштерінің өрісі
9. Арнаулы салыстырмалы теория элементтері.
Инерция санақ жүйесіне қатысты үдеумен қозғалатын санақ жүйесі инерциялық емес санақ жүйесі деп аталады. Үдеп ілгерілей қозғалған санақ жүйесінде инерция күші ( инерциялы емес санақ жүйесінің үдеуі); айналмалы қозғалған санақ жүйесінде тыныш тұрған денеге әсер ететін инерция күші: айналмалы санақ жүйесінде қозғалған денеге әсер ететін күш: . Инерциялы емес санақ жүйесі үшін динамиканың негізгі заңы:
Кез келген екі материалдық нүктенің арасындағы өзара тартылу күші немесе гравитациялық күш осы нүктелердің массаларының көбейтіндісіне тура пропорционал және олардың ара қашықтығына кері пропорционал:
Жұмыс пен жылдамдық өзгерісінің арасындағы байланысты табайық. Әуелі күш Х осі бойымен әсер ететін және қозғалыс осы ос бойында болатын бірөлшемді жағдайда қарастырайық. Нүкте қозғалысының теңдеуін шеше отырып (бұл теңдеудің екі бөлімін де vx-ке көбейтіп)
,
біржолата мынаны табамыз:
мұнда mo – нүктенің массасы, ал – нүктенің кинетикалық энергиясы.
Материялық нүктенің кинетикалық энергиясының оның екі түрлі орналасуы арасындағы орын ауыстыруы кезіндегі өзгеруі осы жердегі күштің атқарған жұмысына тең.
Нүкте алғашқыдағыдай түзу бойымен емес ерікті траекториямен қозғалсын делік.
Қозғалыс траекториясын қысқа кесінділерге бөлейік. Осы кесіндідегі элементарлық жұмыс:
Кесінділердің ұзындықтарын нөлге қарай, ал олардың санын – шексіздікке ұмталдыра отырып, ерікті траектория бойынша орын ауыстыру кезіндегі күштің жұмысын аламыз:
. (2.2)
Енді қозғалыстың жалпы теңдеуін қарастырайық:
.
Бұл теңдеуді шеше отырып (теңдеудің екі бөлігін де -ға көбейтіп) мынаны табамыз:
. (2.4)
Көп жағдайда күштің қасиеттері соншалықты, тыпты оң жақ бөлім (2.4) (энергияның өлшемділігіне ие шама) механика аясында анық мәнге ие болады.
№3 дәріс
Тақырыбы: Қатты дененің механикасы
Жоспар:
1. Қатты дененің инерция моменті. Қатты дененің айналмалы қозғалысының қозғалмайтын өске қарасты динамика теңдеуі.
2. Гюйгенс – Штейнер теоремасы..
Санақ денесі болып кез келген дене алына алады. Абсолют қатты деп кез келген нүктелерінің арасындағы қашықтық өзгеріссіз болатын денені айтады.
О нүктесіне қарасты (3.1 сурет) материялық нүктеге әсер етуші күш моменті мына вектор болып табылады
. (3.1)
деп материялық нүктеге
әсер етуші барлық күштердің
тең әсерлісін айтады. Бастапқы
деп қабылданып алынған
О нүктесіне қарасты материялық нүктенің импульс моменті мына вектор
. (3.2)
Уақыт бойынша импульс моментін дифференциалдау (3.2) арқылы моменттер теңдеуін аламыз:
Материялық нүктелер жүйесінің импульсі деп жүйені құраушы материялық нүктелер импульстерінің қосындысын айтады:
, (3.3)
мұнда - i индексімен белгіленген материялық нүктенің импульсі, n – жүйедегі нүктелер саны.
Материялық нүктелер жүйесінің бастапқы деп қабылданып алынған О нүктесіне қарасты импульс моменті деп О нүктесіне қарасты материалық нүктелер жүйесін құраушыларының импульс моменттерінің қосындысын айтады:
, (3.4)
мұнда – i индексімен белгіленген материялы нүкте импульсының моменті.
О нүктесіне қарасты материалық нүктелер жүйесіне әсер етуші күш моменті деп, О нүктесіне қарасты жүйе нүктелеріне түсірілген күш моменттерінің қосындысын айтады:
. (3.5)
(3.5)-гі күші i нүктесіне түсірілген ішкі күштерді қоса алғандағы толық күш болып табылады:
мұнда – сыртқы күш, ал – ішкі күштер.
Уақыт бойынша (3.3)-ті дифференциялдау арқылы материялық нүктелер жүйесінің теңдеуін аламыз:
, , (3.6)
мұнда . (3.7)
шамасы сыртқы күштер қосындысына тең, өйткені, (3.7) қосындысында барлық ішкі күштер өзара қысқарады.
Уақыт бойынша (3.4)-ті дифференциалдасақ, материялық нүктелер жүйесі үшін моменттер теңдеуін аламыз:
, = . (3.8)
Естеріңізге салайық, – сыртқы күштер моменті.
Қатты дене ара қашықтығы тұрақты болатын материялық нүктелер жүйесі ретінде қарастырыла алады. Сондықтан, материялық нүктелер жүйесі тұралы пайымдаулар мен теңдеулер қатты денелер үшін де қолданылады. (3.6) және (3.8) теңдеулері, осы жерде тағы да жазып көрсете кетейік:
жалпы алғанда тұйық жүйе болып саналмайды. Алайда, олар қатты дене үшін тұйық теңдеулер жүйесі болып табылады.
Қозғалмайтын
өске қарасты қатты дененің
(3.9)
мұнда , ал w тұрақты шама ретінде қосындының таңбасының алдына шығарылған.
Материялық нүктелер
массаларының олардың айналу өсіне
дейінгі қашықтықтарының
(3.10)
Дененің инерция моменті – ілгерілемелі қозғалыс кезіндегі массаға теңдес физикалық шама; ол дененің формасына, мөлшеріне, массасына және оның дене ішінде таралуына, сонымен қоса айналу өсін таңдауға тәуелді, ол айналмалы қозғалыс кезіндегі дененің инерттілігін сипаттайды.
Айналмалы қозғалыстың динамикасының негізгі заңын (3.10)-ді ескере отырып айналу осіне проекциясында былай жазуға болады:
, (3.11)
мұнда М – сыртқы күштердің қосынды моментінің айналу өсіне проекциясы.
Қозғалмайтын өсті айнала қатты дененің айналуының жекелеген жағдайында (3.11) теңдеу мына түрге өзгереді:
(3.12)
немесе
мұнда – бұрыштық үдеу.
Әрбір денеде дененің қозғалыста не тыныштықта болғанына қарамастан массасы болатындығы сияқты, ол дененің айналуда ма, немесе тыныштықта тұрғанына қарамастан, кез келген өске қарасты белгілі бір инерция моменті болады.
Гюйгенс – Штейнер теоремасын пайдаланса, анағұрлым жеңілденер еді: еркін өске қарасты J инерция моменті – мәлім өске параллель және дене массасының центрінен өтуші өске қарасты Jc инерция моменті мен дененің m массасының өстер аралық а қашықтығы квадратының көбейтінділерін қосқандағы шамаға тең:
№ 4 дәріс
Тақырыбы: Сұйық механикасының элементтері
Жоспар:
- Сұйықтар мен газдардың жалпы қасиеттері.
- Идеал сұйық . Бернулли теңдеуі.
- Ішкі үйкеліс күштері. Сұйықтардың ламинарлық және турбуленттік ағысы.
- Стокс формуласы және Пуазейль формуласы.
Жылдамдық векторының өрісі. Ағын сызығы. Стационарлық ағыс. Ағын түтігі.
Егер де сұйық сығылмайтын болған болса (яғни оның тығыздығы барлық жерде бірдей және өзгере алмайтын болса), онда S1 және S2 (4.1-сурет) қималарының арасындағы сұйық саны өзгеріссіз қала береді. Бұдан шығатыны, бір уақыт бірлігі ішінде S1 және S2 қималары арқылы өтетін сұйықтын көлемдері бірдей болулары керек:
S1v1=S2v2 .
Жоғарыда келтірілген пайымдауды S1 және S2 қималарының кез келген жұбына қолдануға болады. Демек, сығылмайтын сұйық үшін Sv шамасы тоқтың тура сол түтігінің кез келген қимасында бірдей болуы керек:
.
4.1-сурет
Алынған нәтиже ағынның үзіліссіздігі туралы теореманың мазмұнын білдіреді.
Сұйықтың қозғалысын қарастыра отырып көп жағдайда, сұйықтың кей бөлшектерінің басқаларға қатысты орын ауыстыруы үйкеліс күшінің тууымен байланыссыз деп есептеуге болады. Ішкі үйкелісі (тұтқырлығы) толығымен жоқ боп келетін сұйық – идеалды деп аталады.
Кез келген тоқтың ағын сызығының бойымен стационарлы ағымдағы сығылмайтын идеалды сұйықта мына шарт орындылады:
мұнда – динамикалық қысым;
– нивелирлік қысым;
p – статикалық қысым.
№ 5 дәріс
Тақырбы: Молекулалы – кинетикалық теорияның негіздері
Жоспар:
1. Заттардың физикалық қасиеттерін зерттеудің әдістері.
2. Идеал газ.
Идеал газдың молекулалы –
кинетикалық теориясының
3. Газ заңдары. Дальтон заңы. Авогадро заңы.
4. Идеал газдың күй теңдеуі.
5. Макселл және Больцман үлестірулері.
6. Тасымалдау құбылыстары.
Молекулалық физика және термодинамика макроскопиялық денелердің, былайша айтқанда, өте көп микробөлшектерден ( молекулалар, атомдар, иондар, электрондар т.с.с.) тұратын денелердің физикалық қасиеттерін зерттейтін физиканың бөлімдері. Осы қасиеттерді зерттеу үшін сапалы түрде алшақ және бірін-бірі толықтыратын екі әдіс қолданылады: молекулалы-кинетикалық (статистикалық) және термодинамикалық.
Жүйелерді құрайтын микробөлшектердің
қозғалысы сипаттамаларының орташаланған
мәндері негізінде
Жүйелерде жүретін энергияның алмасу заңдарына сүйене отырып макроскопиялық жүйелердің қасиеттерін зерттеу әдісі термодинамикалық деп аталады.
Молекулалы-кинетикалық теорияның (МКТ) негіздері:
1. Барлық заттар молекулалардан тұрады.
2. Молекулалардың арасында бірмезгілде өзара тарту және тебу күштері әсер етеді.
3. Молекулалар үздіксіз хаосты (бейберекет) қозғалыс күйінде болады.

- Кинобрендинг в США: механизмы продвижения кинокомпаний на примере развития американской киноиндустрии 20 в.
- Киотский протокол как механизм регулирования глобальных экологических проблем на международном уровне
- Кисломолочние продукты
- Кисломолочні продукти
- Кисломолочные продукты
- Кисломолочные продукты, исследование йогурта
- Кінәсіздік презумпциясы
- Кекс двоколірний
- Кенесары хан
- Кен орынның геологиялық құрлымының сипаттамасы
- Кеңес – ауған соғысы
- Керамика раннего железного века
- Керамические материалы
- Керамические товары