Материальная точка. Способы описания движения

Вопросы
для поступающих в магистратуру ЗКГУ им. М.Утемисова
по специальности 6М011000 - «Физика»
Физика
1. Физика – наука о наиболее общих закономерностях природы.
Дуализм материи: вещество и физическое поле. Формы движения материи.
Современные представления о пространстве и времени. Роль моделей в физике.
Объективный характер физических законов, их разновидности (фундаментальные законы,
законы сохранения и статистические закономерности). Роль физической науки в
формировании научного мировоззрения. Физика и научно-технический прогресс.
2. Пространство, время и движение в классической механике .
Материальная точка. Способы описания движения материальной точки.. Система
отсчета. Перемещение. Скорость. Ускорение. Прямолинейное
и криволинейное,
равномерное и неравномерное движение. Относительность движения. Преобразования
Галилея. Классический закон сложения скоростей. Графическое преставление движения
3. Криволинейное движение
Нормальное и тангенциальное ускорение. Движение по окружности ,
угловая скорость и угловое ускорение.
Связь между линейными и угловыми
характеристиками движения.
4. Первый и второй Законы Ньютона.
ИСО. Первый закон Ньютона. Сила, масса, способы их измерения. Второй закон
Ньютона Дифференциальные уравнения движения. Роль начальных условий. Принцип
относительности Галилея. Классический принцип причинности. Границы применимости
классической механики.
5. Третий закон Ньютона. Реактивное движение.
Взаимодействие тел. Третий закон Ньютона. Импульс тела, импульс силы. Связь
между ними. Закон сохранения импульса системы тел. Реактивное движение. Работы К.Э.
Циолковского .
6. Всемирное тяготение.Сила тяжести. Вес тела
Закон всемирного тяготения. Опыты Кавендиша. Свойства гравитационного
взаимодействия. Движение в гравитационном поле. Космические скорости. Космонавтика.
Сила тяжести. Зависимости сила тяжести от широты и высоты. Сила тяжести на
различных небесных телах. Вес тела. Зависимость веса тела от ускорения движения.
Невесомость. Перегрузки
7. Работа и энергия. Закон сохранения и превращения энергии.
Механическая работа. Работа силы тяжести и силы упругости. Кинетическая и
потенциальная энергия. Внутренняя энергия.
Работа силы трения. Закон сохранения энергии в системах без трения и системах с
наличием трения. Вечный двигатель первого рода.
8. Колебательное движение.
Колебательное движение. Условия возникновения свободных колебаний. Упругие и
квазиупругие силы. ЛГО. Характеристики колебательного движения. Превращение
энергии при колебательном движении. Математический и пружинный маятник.
Затухающие и вынужденные колебания. Резонанс. Применение резонанса и борьба с ним.
Представление о квантовом ЛГО.
9. Движение относительно (НИСО).
НИСО. Силы инерции в поступательно движущихся НИСО. Центробежная сила
инерции. Сила Кориолиса.
Проявление сил инерции на Земле. Зависимость веса тела от географической
широты, маятник Фуко. Гравитационная и инертная масса. Принцип эквивалентности.
Красное смещение
10. Кинематика СТО. Свойства пространства и времени в СТО.
Инвариантность скорости света. Постулаты Эйнштейна Преобразование Лоренца и их
кинематические следствия; относительность одновременности, промежутков времени,
длины. Абсолютно удаленные во времени и абсолютно удаленные в пространстве
события. Релятивистский закон сложения скоростей.
11. Релятивистическая динамика.
Релятивистский импульс, масса покоя. Проблема релятивистской массы . Второй закон
Ньютона в СТО. Связь между энергией и импульсом. Взаимосвязь массы и энергии. Закон
сохранения энергии
и СТО. Экспериментальные подтверждения соотношений
релятивистической динамики.
12. Электрический заряд .
Свойства заряда. Измерение удельного и элементарного зарядов. Модель точечного
и непрерывно распределенного зарядов. Закон Кулона. Экспериментальная проверка
закона Кулона.
13. Электрическое поле.
Теории дальнодействия и близкодействия. Электрическое поле. Напряженность поля.
Закон Кулона в полевой трактовке .Теорема Гаусса и ее применение: поле точеного
заряда, бесконечной равномерно заряженной плоскости, проводящего заряженного шара
14. Энергия зарядов. Энергия электростатистического поля.
Работа электростатического поля по перемещению зарядов. Потенциальная энергия
заряда в электростатическом поле. Потенциал точки поля. Эквипотенциальные
поверхности. Потенциал поля точечного заряда, системы зарядов, заряженной сферы.
Энергия системы точечных зарядов. Энергия электростатического поле.
15. Электростатическое поле при наличии проводников
Распределение заряда в проводнике. Потенциал и напряженность поля в
проводнике. Связь напряженности поля вблизи поверхности проводника с поверхностной
плотностью заряда.
Проводники во внешнем электростатическом поле. Электризация через влияние.
Электростатическая защита. Силовые линии у поверхности заряженного.
16. Электростатическое поле в диэлектриках.
Свободные и связанные заряды. Полярные и неполярные диэлектрики Виды
диэлектриков. Напряженность поля в диэлектриках. Вектор электрической индукции
Диэлектрическая проницаемость. Поведение диэлектрика в однородном и неоднородном
полях. Сегнетоэлектрики. Электреты.
17. Электроемкость. Конденсаторы.
Электроемкость. Конденсаторы. Их виды и характеристики. Пробой конденсатора.
Соединения конденсаторов. Энергия конденсаторов. Конденсаторы в цепях постоянного и
переменного токов.
18. Постоянный электрический ток.
Движение электрических зарядов.
Условия существования. Сила тока.
Постоянный ток. Источник тока. ЭДС источника. Характеристики электрической цепи
постоянного тока. Закон Ома для участка цепи и для полной цепи. Закон Ома в
дифференциальной и интегральной формах. Соединения источников и потребителей.
19. Работа и мощность тока.
Работа и мощность в цепи постоянного тока. Закон Джоуля – Ленца в интегральной
и дифференциальной формах. КПД электрических цепей.
20. Магнитное поле электрического тока.
Взаимодействие токов. Законы Ампера и Био – Савара – Лапласа,
Эрстеда. Магнитное поле, его характеристики. Индукция и напряженность магнитного
поля. Магнитный поток. Вихревой характер магнитного поля. Закон полного тока. Сила
Лоренца.
21. Магнитное поле в веществе.
Магнетики. Магнитное поле в магнетиках.
Намагниченность. Магнитная
проницаемость. Диа – пара и ферромагнетизм, магнитный гистерезис. Работа Столетова.
Точка Кюри. Постоянные магниты. Новые магнитные материалы.
22. Электромагнитная индукция.
Опыты Фарадея. Закон Фарадея в
интегральной и дифференциальной формах.
Правило Ленца. Электродвижущая сила индукции. Вихревые токи и их роль в технике.
Явление самоиндукции. Индуктивность. Энергия и плотность энергии магнитного поля.
23. Электромагнитное поле. Электромагнитные волны.
Ток смещения. Система уравнений Максвелла в интегральной и дифференциальной
формах, их физический смысл. Вектор
Умова- Пойнтинга. Относительность
электрического и магнитного поля. Волновое уравнение. Излучение электромагнитных
волн.
Опыты Герца. Плотность потока электромагнитного излучения. Принципы
радиосвязи и телевидения. Радиолокация. Шкала электромагнитных волн.
24. Электрические колебания.
Свободные и вынужденные колебания. Колебательный контур. Формула Томсона.
Затухающие колебания. Вынужденные колебания в колебательном контуре. Резонанс.
25. Переменный электрический ток.
Квазистационарный ток. Мгновенные и действующие значения ЭДС, силы тока и
напряжения. Активное сопротивление, индуктивность и емкость в цепи переменного тока.
Векторные диаграммы. Закон Ома для цепей переменного тока. Активная и реактивная
мощность, коэффициент мощности.
26. Производство, передача и использование электрической энергии.
Генерирование электрической энергии. Генератор переменного тока. Передача
электроэнергии на расстояние. Трансформатор, преобразование переменного тока в
постоянный. Выпрямители.
27. Дифракция света.
Сущность явления дифракции. Принцип Гюйгенса-Френеля. Дифракция Френеля
и Фраунгофера. Метод зон Френеля. Объяснение прямолинейного распространения света
на основе волновой теории. Дифракционная решетка, ее применение.
28. Интерференция света.
Принцип суперпозиции электромагнитных волн и границы его применимости.
Когерентность. Интерференция света. Условия максимума и минимума интенсивности.
Практические схемы наблюдения интерференции. Интерференция в тонких слоях.
Просветление оптики.
29. Поляризация света.
Поперечность электромагнитных волн. Прохождение света через анизотропные
среды. Поляризация при отражении и преломлении. Поляризация при двойном
лучепреломлении. Законы Малюса и Брюстера. Оптически активные вещества.
30. Геометрическая оптика.
Геометрическая оптика - как предельный случай волновой оптики. Законы
отражения и преломления света. Полное отражение. Зеркала, тонкие линзы. Призмы.
Оптические приборы (лупа, зрительная труба, микроскоп ). Недостатки оптических
систем.
31. Развитие представлений о природе света.
Корпускулярная и волновая гипотезы света в истории физики. Электромагнитная
природа света. Излучение нагретого тела. Распределение энергии в спектре излучения
абсолютно черного тела. Гипотеза световых квантов. Квантовая теория фотоэффекта.
Формула Эйнштейна. Дуализм света.
32. Волновые свойства частиц. Волновая функция.
Гипотеза де Бройля и ее экспериментальное подтверждение. Соотношение
неопределенностей для координат и импульса. Истолкование волн де Бройля. Описание
состояний частиц
в классической механике.
Волновая функция, её свойства.
Соотношение неопределенностей для энергии и времени, его смысл.
33. Уравнение Шредингера.
Стационарное и временное уравнения Шредингера и их роль в квантовой механике.
Сплошные и линейчатые спектры физических величин. Вырожденные спектры. Принцип
причинности в квантовой механике. Классическая механика как предельный случай
квантовой механики.
34. Периодическая система Д.И.Менделеева.
Состояние электрона в многоэлектронном атоме. Полный набор квантовых чисел.
Принцип Паули. Электронные оболочки. Анализ периодической системы элементов
Д.И.Менделеева с точки зрения квантовой механики.
35. Структура атома.
Атом. Модель Томсона.
Модель Резерфорда. Постулаты Бора. Атомные
энергетические уровни. Спектральные серии атома водорода. Опыт Франка и Герца.
Современное понятие о структуре атома.
36. Атомное ядро.
Состав ядра. Изотопы. Заряд ядра. Энергия связи и дефект масс. Форма и размер ядра.
Взаимодействие нуклонов. Свойства ядерных сил. Понятие о мезонной теории ядерного
сильного взаимодействия. Капельная и оболочечная модели ядра.
37. Радиоактивность.
Нестабильные атомные ядра (примеры). Вероятностный характер радиоактивного
распада. Время жизни и период полураспада ядра. Альфа – распад как проявление
туннельного эффекта. Виды бета – распада , их природа. Превращения нуклонов при
бета- распадах. Гамма – превращение ядер
38. Ядерные реакции. Реакции деления и синтеза.
Искусственные
ядерные реакции. Энергетический выход реакции. Реакции
деления тяжелых и слияния легких ядер как источник энергии. Ценная реакция и ее
применение. Термоядерные реакции. Проблема управляемого синтеза. Перспективы
ядерной энергетики. Источники энергии звезд.
39. Методы регистрации и ускорения частиц.
Принцип действия детекторов частиц: пропорциональные, черенковские и
сцинтиляционные
счетчики, пузырьковая
камера и камера Вильсона, метод
фотоэмульсии.
Линейные и циклические ускорители заряженных частиц, их принцип действия.
40. Элементарные частицы.
Краткая история открытия элементарных частиц. Характеристики основных
элементарных частиц, их классификация по участию в фундаментальных
взаимодействиях. Обменный механизм фундаментальных взаимодействий. Кварковая
модель адронов.
41. Макроскопические системы, распределение Гиббса.
Макросистемы. Макросостояние и микросостояние макросистемы. Статистический
ансамбль. Термодинамические величины как средние по ансамблю. Фазовое
пространство. Функции распределения. Статистический характер процессов в
макросистемах.
42. Основы молекулярно-кинетической теории газов.
Основные положения МКТ газов. Экспериментальные подтверждения МКТ.
Модель классического идеального газа. Основное уравнение кинетической теории газов.
Температура. Давление. Уравнение состояния идеального газа. Основные газовые законы.
43. Первое начало термодинамики.
Термодинамическая система. Внутренняя энергия. Работа. Теплота. Функции
состояния и функции процесса. Первое начало термодинамики. Применение первого
начала к изопроцессам . Теплоемкость изопроцессов, вычисление работы и теплоты при
различных процессах.
44. Второе начало термодинамики.
Обратимые и необратимые процессы. Направление процессов в замкнутых системах .
Энтропия и ее свойства. Формула Больцмана. Закон возрастания энтропии. Тепловые
двигатели. КПД тепловых двигателей. Формулировки второго начала. Критика теории
тепловой смерти Вселенной.
45. Третье начало термодинамики.
Низкие температуры и их получение. Адиабатическое размагничивание. Свойства
макроскопических систем при низких температурах. Абсолютный нуль. Теорема
Нернста, ее следствия. Недостижимость абсолютного нуля.
46. Классический и квантовый идеальный газ.
Возможность различения одинаковых частиц. Принцип тождественности в квантовой
механике. Принцип Паули. Распределения Максвелла-Больцмана, Бозе-Эйнштейна,
Ферми-Дирака. Критерий вырождения. Особенности газа бозонов (на примере жидкого
гелия и равновесного излучения). Особенности газа фермионов (на примере электронного
газа в металлах). Сверхтекучесть и сверхпроводимость.
47. Основы теории теплоемкости.
Теплоемкость. Удельная
и молярная теплоемкости.
Теплоемкость при
изопроцессах. Классическая теория теплоемкости газов и твердого тела. Закон ДюлонгаПти. Недостатки классической теории теплоемкости и их причины. Квантовая
характеристическая
температура.
Энергия
поступательного,
вращательного,
колебательного, электронного движения молекул двухатомного газа. Понятие о
квантовой теории теплоемкости кристаллов.
48. Агрегатные состояния вещества.
Характер теплового движения молекул и свойства вещества в различных агрегатных
состояниях. Плавление и отвердевание кристаллических тел. Удельная теплота плавления.
Испарение и конденсация. Кипение. Удельная теплота, парообразования и конденсации.
Понятия о фазовых переходах первого и второго рода. Равновесие фаз. Уравнение
Клапейрона – Клаузиуса. Диаграмма состояния вещества. Тройная точка. Особенности
фазовых превращений воды, их роль в природе.
49.Основы теории электропроводности.
Возникновение представлений об электронном газе в металлах. Трудности
классической теории проводимости. Развитие представлений об электронном газе в
металлах в квантовой механике. Зонная теория проводимости. Классификация
кристаллических твердых тел с точки зрение зонной теорий (проводники, диэлектрики,
полупроводники с собственной и примесной проводимостью, полуметаллы).
50.Квантовые усилители и генераторы.
Спонтанные и вынужденные переходы. Правила отбора. Метастабильные
состояния. Отрицательные температуры. Инверсная заселенность ээнергетических
уровней. Методы создания инверсной заселенности. Квантовые усилители и генераторы
(лазеры и мазеры).
Методика обучения
1. Методика преподавания физики как педагогическая наука, методология
педагогического исследования, связь методики преподавания физики с другими
науками. Основные задачи преподавания физики.
2. Компетентностный подход в обучении.
3. Цели обучения физике в средних общеобразовательных учреждениях, способы
задания целей обучения физике, социально-личностный подход к заданию целей
обучения физике. Таксономии целей обучения физике.
4. Обучение учащихся решению физических задач. Роль задач при обучении физике,
классификация физических задач, технология решения физических задач,
технология обучения учащихся решению физических задач.
5. Основные цели обучения физике, формирование глубоких и прочных знаний.
6. Политехническое обучение и профориентация.
7. Формирование научного мировоззрения в процессе обучения физике.
8. Развитие мышления учащихся при обучении физике.
9. Анализ программ по физике. Вариативные программы. Программы для
углубленного изучения физики.
10. Система физического образования в общеобразовательных учреждениях.
11. Физическая картина мира как предмет изучения в школьном курсе физики
12. Принципы отбора содержания курса физики и его структуирование.
13. Содержание курса физики основной школы.
14. Методы обучения физике. Теоретические основы методов обучения физике,
методы и методические приемы обучения физике, классификация методов
обучения физике.
15. Проверка достижения учащимися целей обучения физике. Теоретические основы
проверки достижения учащимися целей обучения физике, значение и функции
проверки и оценки достижения учащихся.
16. Методы, формы и средства проверки знаний и умений учащихся по физике.
Методика проверки достижения учащимися целей обучения физике. Планирование
работы учителем. Годовой и календарно-тематический планы, подготовка учителя
к уроку, план и конспект урока.
17. Планирование работы учителя.
18. Формы организации учебного процесса по физике. Формы организации
обязательных учебных занятий, виды организационных форм обучения физике.
19. Современный урок физики. Структура урока физики как целостная система.
Актуализация прежних знаний, формирование новых знаний, применение новых
знаний, обобщающий урок физики.
20. Технологии обучения учащихся физике. Теоретические основы технологии
обучения физике.
21. Модульная интерактивная технология обучения физике.
22. Проектная технология обучения физике.
23. Формирование физических понятий.
Физическое понятие. Источники
формирования понятий. Основные способы формирования понятий. Этапы
успешного формирования понятий. Критерии оценки усвоения понятий.
24. Внеклассная работа по физике. Виды и формы внеклассной работы по физике,
кружки по физике, вечера и конференции, олимпиады.
25. Обобщение и систематизация знаний учащихся по физике, формирование у
учащихся обобщенных умений.