Курс физики презентация

Содержание

Литература Хавруняк В. Г. Курс физики. - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2014. - 400 с. - ЭБС "Знаниум". Рогачев Н. М. Курс физики. - М.: Лань, 2010.

Слайд 1ФИЗИКА


Слайд 2Литература

Хавруняк В. Г. Курс физики. - М.: НИЦ ИНФРА-М,

2014. - 400 с. - ЭБС "Знаниум".
Рогачев Н. М. Курс физики. - М.: Лань, 2010. - 448 с. . - ЭБС "Лань".
Трофимова Т.И. Курс физики.- М. : Академия, 2010. - 560 с.
«Физика. Лабораторный практикум» . - ЭБС «ВГЛТУ»
«Механика»
«Молекулярная физика. Термодинамика»
«Электростатика. Постоянный ток»

Слайд 3Номер варианта выбирается по последней цифре номера зачетной книжки
.
5. Физика. Методическое

пособие и задания к контрольным работам для студентов факультета заочного обучения специальностей: «Автомобили и автомобильное хозяйство», «Автомобили и автомобильное хозяйство» (сокращенная программа), «Технология деревообработки»/ Б.М. Кумицкий, А.М. Бомбин, И.П. Бирюкова ; ГОУ ВПО "ВГЛТА".– Воронеж, 2009.– 94 с

Слайд 4ПЛАН РАБОТЫ

Лекции – 1 установочная и 2 лекции в летнюю сессию
Лабораторный

практикум – 5 занятий – 3 лабораторные работы.
Самостоятельная контрольная работа – 6 задач
Контроль самостоятельной работы – 1 задача из варианта на выбор преподавателя

Рейтинговая система назначения баллов

Посещение и конспект на лекции 5 баллов, итого 15 баллов
За каждую ЛР максимум 10 баллов, итого 30 баллов, посещение лабораторного занятия 2 балла, итого 10 баллов (всего в сумме 40 баллов)
За самостоятельную контрольную работу максимум 20 баллов
За контроль самостоятельной работы 5 баллов
За тест-зачет максимум 20 баллов

Зачет – ставится, если:
Выполнены 3 лабораторные работы, сдана самостоятельная работа.
Если рейтинг меньше 60 баллов, то зачет ставится после ответа на тест.


Слайд 5Все науки можно разделить на две группы –
на физику и

коллекционирование марок.
Эрнест Резерфорд

Физика – наука о наиболее общих законах природы. Она изучает простейшие формы движения материи и их взаимные превращения.

Физика – наука экспериментальная, и эксперимент является одним из основных методов исследования в физике. Законы устанавливают связь между физическими величинами.


Слайд 6 В настоящее время обязательной к применению является Международная система единиц System

International – Система Интернациональная (СИ), которая состоит из:
семи основных единиц
метр, килограмм, секунда, ампер, кельвин, моль, кандела
и двух дополнительных
радиан и стерадиан.

Слайд 7Механика


Слайд 8Основные законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564

– 1642) и окончательно сформулированы английским физиком И. Ньютоном (1643 – 1727).

Механика Галилея и Ньютона называется классической, т.к. она рассматривает движение макроскопических тел со скоростями, значительно меньшими скорости света в вакууме.

Слайд 9 Кинематика (от греческого слова kinema – движение) изучает движение тел без

учета их массы и действующих на них сил.

Динамика (от греческого dynamis – сила)
изучает движения тел в связи с теми причинами, которые обуславливают это движение.

Статика (от греческого statike – равновесие)
изучает условия равновесия тел.
Поскольку равновесие – есть частный случай движения, законы статики являются естественным следствием законов динамики и в данном курсе отдельно не изучается.

Разделы механики


Слайд 10

Материальная точка –
это тело, размерами, формой и
внутренним строением которого

в
данной задаче можно пренебречь.


Абсолютно твердое тело –
это тело, которое не может деформироваться,
и при всех условиях расстояние между любыми двумя
точками этого тела остается постоянным.


Сплошная среда –
это модель, в которой не учитывается дискретное
(молекулярное) строение;
предполагается, что вещество непрерывно
распределено в пространстве.

Модели в механике


Слайд 11Система отсчета
Всякое движение относительно.
Система отсчета – это набор инструментов для исследования

движения:
тело отсчета,
связанная с ним система координат,
прибор измерения промежутков времени - часы.

Траектория – это линия, вдоль которой движется материальная точка.


Слайд 12Поступательное движение
Поступательным называется движение, при котором траектории всех точек тела одинаковы.



Движение называется вращательным, если все точки тела движутся по окружностям, центры которых лежат на одной прямой, называемой осью вращения.

Вращательное движение


Слайд 13Поступательное движение
Путь – это длина траектории.
Перемещение – это вектор, равный разности

радиус-векторов точки для двух разных моментов времени

Угол поворота – это угол, на который поворачивается радиус за время движения.

Вращательное движение


Слайд 14Поступательное движение
Скорость
Средней скоростью
за конечный промежуток времени называется отношение совершенного перемещения

к этому промежутку времени


Мгновенная скорость – это первая производная радиус-вектора точки по времени


Угловая скорость -
это векторная величина, равная первой производной угла поворота по времени




Вращательное движение







Вектор угловой скорости направлен вдоль оси вращения тела.


Слайд 15Поступательное движение
Вектор мгновенной скорости направлен по касательной к траектории.
Модуль мгновенной

скорости


Проекции вектора скорости на оси координат


Для равномерного вращательного движения

Период – это время одного полного оборота.

Частота – это число оборотов за единицу времени:

Циклическая частота (или угловая скорость) – это число оборотов за 2π секунд

Вращательное движение






Слайд 16Поступательное движение
Если известна зависимость v(t) то, проинтегрировав это выражение по времени,

получим величину пути:

Если известна зависимость ω(t) то, проинтегрировав это выражение по времени, получим величину угла поворота:

Вращательное движение








Слайд 17Поступательное движение
Ускорение - это первая производная скорости по времени или вторая

производная радиус-вектора по времени

Угловое ускорение - это первая производная угловой скорости по времени или вторая производная угла поворота по времени

Вращательное движение











Слайд 18Поступательное движение
Тангенциальное ускорение характеризует изменение модуля скорости

Нормальное ускорение характеризует изменение направления

вектора скорости

Векторы и коллинеарны.

Вектор направлен к центру кривизны траектории.


Вращательное движение








Слайд 19Связь между линейными и угловыми величинами





( ϕ в радианах )


Слайд 20Динамика


Слайд 21Основная задача динамики -
по заданным начальным значениям координат и импульса

тела и действующим на него силам рассчитать координаты и импульс тела для любого другого момента времени.

В классической механике состояние системы определяется совокупностью значений координат и импульсов тел системы.


Слайд 22Инерциальные системы отсчета
Система отсчета называется инерциальной, если её тело отсчёта

не испытывает внешние воздействия.
В инерциальных системах отсчета тела находятся в состоянии покоя или прямолинейного и равномерного движения до тех пор, пока на них не подействуют другие тела.
Однородность пространства и времени означает, что наблюдаемые физические свойства и явления одинаковы в любой точке пространства и в любой момент времени.
Изотропность пространства предполагает, что в пространстве все направления равноправны и физические явления в замкнутых системах не изменяются при ее повороте в пространстве.

Слайд 23Поступательное движение
Вращательное движение


О






Сила - вектор, характеризующий степень воздействия

на тело других тел.

Равнодействующая сила:



[F ] = Н

[MZ ] = Н⋅м


Моментом силы
относительно оси Z называется скалярная величина MZ , равная произведению проекции силы на плоскость, перпендикулярную оси вращения, на плечо этой силы относительно данной оси:


Слайд 24Поступательное движение
Вращательное движение


Плечом силы относительно оси называется расстояние между линией действия

силы и данной осью.

Результирующий момент силы:









Точка пересечения линий действия сил, вызывающих поступательное движение тела, называется центром инерции данного тела.


Слайд 25Поступательное движение
Вращательное движение







Масса – мера инертности тела в поступательном движении.

Инертностью называется

свойство тел сохранять состояние покоя или прямолинейного и равномерного движения.

Масса – величина аддитивная:

[ m ] = кг

Момент инерции – мера инертности тела во вращательном движении.
Моментом инерции материальной точки называется произведение массы этой точки на квадрат расстояния от точки до оси вращения:


Момент инерции – величина аддитивная:

[ J ] = кг⋅м2


Слайд 26Поступательное движение
Вращательное движение









Импульс материальной точки равен произведению массы точки на ее

скорость:


Момент импульса материальной точки равен произведению модуля импульса
на расстояние от точки до оси:



Или
Момент импульса материальной точки равен произведению момента инерции на угловую скорость точки:



[ p ] = кг⋅м/с

[ L ] = кг⋅м2/с


Слайд 27Поступательное движение
Вращательное движение

1687 год








Первый закон Ньютона
Тело покоится или движется

прямолинейно и равномерно, пока другое тело не изменит это состояние:

пока




Тело вращается равномерно или покоится, пока результирующий момент сил, действующих на тело относительно оси вращения, равен нулю:

пока




Слайд 28Поступательное движение
Вращательное движение














Второй закон Ньютона:
ускорение тела прямо
пропорционально
равнодействующей силе и


обратно пропорционально
массе тела:

Слайд 29Поступательное движение
Вращательное движение














Основное уравнение динамики поступательного движения:


скорость изменения импульса тела равна

равнодействующей сил, действующих на тело.

Основное уравнение динамики вращательного движения:



суммарный момент внешних сил равен произведению момента инерции на угловое ускорение тела.

скорость изменения момента импульса равна результирующему моменту силы, действующему на тело.


равнодействующая внешних сил равна произведению массы на ускорение тела.


Слайд 30Поступательное движение
Вращательное движение
Третий закон Ньютона:
силы взаимодействия двух тел
равны по модулю,
противоположны

по направлению
и действуют вдоль прямой,
соединяющей эти тела:






Силы взаимодействия имеют
одинаковую природу,
появляются и исчезают
одновременно.












Слайд 31Поступательное движение
Вращательное движение
Система, для которой
равнодействующая внешних
сил равна нулю, называется


замкнутой (или изолированной).















Закон сохранения импульса
суммарный импульс тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:


Закон сохранения импульса является проявлением свойства однородности пространства.

Закон сохранения момента импульса

суммарный момент импульса тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:


Закон сохранения момента импульса является проявлением свойства изотропности пространства.


Слайд 32Поступательное движение
Вращательное движение
Система, для которой
равнодействующая внешних
сил равна нулю, называется


замкнутой (или изолированной).















Закон сохранения импульса
суммарный импульс тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:


Закон сохранения импульса является проявлением свойства однородности пространства.

Закон сохранения момента импульса

суммарный момент импульса тел замкнутой системы не изменяется с течением времени:


Закон сохранения момента импульса является проявлением свойства изотропности пространства.


Слайд 33Работа
является количественной мерой превращения одних форм движения материи в другие.


Слайд 34Поступательное движение
Вращательное движение





dr = dS - путь точки приложения силы за

малый промежуток времени dt;
α - угол между векторами и

Элементарная работа момента силы:


dϕ - угол поворота за малый промежуток времени dt;








Элементарная работа силы:



[A] = Н⋅м = Дж







Слайд 35Поступательное движение
Вращательное движение














δА = 0, если dr = 0 или α

= π/2
δA > 0, если 0 ≤ α < π/2
δA < 0, если π/2 < α ≤ π

Слайд 36Поступательное движение
Вращательное движение

Мощность –
это работа, совершенная
силой за единицу времени:













[P] =

Дж/с = Вт

Слайд 37Энергия
это количественная мера
различных форм движения материи
и взаимодействий.
Работа, совершенная

системой,
равна убыли энергии системы:
А = – ΔЕ

[Е] = [A] = Дж


Слайд 38Кинетическая энергия –
это энергия движения.
Конкретный вид функции Ек(v) зависит

от вида механического движения.

Слайд 39Поступательное движение
Вращательное движение






































Опыт с палитрой
Изменение кинетической энергии тела равно работе равнодействующей

силы.

Кинетическая энергия
материальной точки

mi – масса материальной точки;
vi – её скорость.

Кинетическая энергия тела

m – масса тела;
v – скорость его центра инерции.

Кинетическая энергия
материальной точки

Ji - момент инерции материальной точки;
ωi – её угловая скорость.

Кинетическая энергия тела

J – момент инерции тела.

При поступательно-вращательном
движении:


Слайд 40Потенциальная энергия –
это энергия взаимодействия тел системы.
Конкретный вид функции Ер(r)

зависит от характера силового поля.

Слайд 41






Гравитационное взаимодействие


Ep = mgh
Упругое взаимодействие


Слайд 42






Закон сохранения механической энергии
Механическая энергия замкнутой системы,
в которой действуют только

консервативные силы, не изменяется с течением времени.

Работа консервативных сил по любой замкнутой траектории равна нулю.


Слайд 43ЭЛЕМЕНТЫ РЕЛЯТИВИСТСКОЙ МЕХАНИКИ
- механики высоких скоростей.


Слайд 44Принцип относительности Галилея
Система отсчета К ′ движется относительно К со скоростью




Преобразования Галилея.




Все законы механики одинаковы для всех ИСО.
Никакими опытами по механике невозможно определить,
движется ли данная инерциальная система отсчета или покоится.





Слайд 45Классическая механика прекрасно «работает» пока скорость тела много меньше скорости света.
Однако

при скоростях, соизмеримых со скоростью света, ньютоновская механика «даёт сбой»:

Опытные факты по определению скорости света противоречат классическому закону сложения скоростей.

Имеется противоречие между классической механикой и уравнениями Максвелла, лежащими в основе понимания света, как электромагнитной волны.


Слайд 46 Для устранения этих противоречий необходимо было создать новую теорию, которая убрала

бы эти противоречия и содержала бы ньютоновскую механику как предельный случай для малых скоростей (v << c).


Это удалось Альберту Эйнштейну, который заложил основы специальной теории относительности (СТО).

Слайд 47В основе СТО лежат два постулата:

Принцип относительности: все законы природы одинаково

выполняются во всех инерциальных системах отсчета. Никакие физические опыты не позволяют обнаружить, движется ли эта система прямолинейно и равномерно или покоится.

Принцип инвариантности (постоянства) скорости света: скорость света в вакууме не зависит от скорости движения источника света или его приемника и одинакова во всех ИСО.

Скорость света в вакууме с = (299792458,0 ± 1,2) м/с или с ≈ 3⋅108 м/с.

Слайд 48











В СТО преобразования Галилея заменяются преобразованиями Лоренца, которые удовлетворяют постулатам СТО:

При

малых скоростях (u << c) преобразования Лоренца переходят в преобразования Галилея, т.е. выполняется принцип соответствия: классическая теория является частным случаем теории относительности.

Слайд 49









Следствия из преобразований Лоренца

Если в одной системе отсчета некоторые события происходят в точках x1 и x2 в

один и тот же момент времени t, то в другой системе отсчета эти события происходят в точках x'1 и x'2 в разные моменты времени 
t '1 и t '2


То есть одновременность событий оказывается зависит от выбора системы отсчета.

Одновременность событий относительно разных ИСО нарушается.


Слайд 50






длительность события наименьшая относительно той системы отсчета, в которой точка, где

происходит событие, неподвижна.


  Если в одной системе отсчета длительность события равна τ = t2 – t1, то в другой системе отсчета длительность этого же события τ ' = t2' – t1'

Это соотношение выражает релятивистский эффект замедления времени:


Слайд 51






Длина отрезка уменьшается в направлении движения в системе отсчета, относительно которой

отрезок движется.

Если в одной системе отсчета покоящаяся линейка имеет длину l, то в системе отсчета, в которой линейка движется со скоростью u вдоль своей оси, ее длина

Этот эффект называется релятивистским сокращением продольных размеров тела. Поперечные размеры тела не изменяются.


Слайд 52






Релятивистский закон сложения скоростей

 Если в одной системе отсчета тело имеет скорость v'x,

то его скорость vx в другой системе отсчета

Если v << c и u << c , то получим классический закон сложения скоростей.

Если v' = c, то , что не противоречит постулату СТО.


Слайд 53Инвариантом является интервал

где Δt - промежуток времени между двумя событиями;



- расстояние между двумя точками, в которых произошли эти события.

Инвариантность интервала отражает органическую связь между пространством и временем, как единую форму существования материи.


Слайд 54Основной закон релятивистской динамики

По определению импульс тела

. Поэтому основное уравнение динамики поступательного движения можно записать в виде:


Решая это уравнение для случая v = 0 при t = 0 и ,
получаем



То есть скорость может быть сколь угодно большой.
Например, если а = 10 м/с2, то скорость достигнет скорости света приблизительно через год.


Слайд 55Для больших скоростей следует уточнить определение импульса, дополнив выражение для него

множителем, который обращался бы в единицу при малых скоростях:


Основной закон релятивисткой динамки


Вместо получим



Слайд 56Энергия релятивистской частицы
Из определением интервала и релятивистского импульса, можно получить:



- полная

энергия движущегося тела;

- энергия покоя, т.е. энергия тела относительно ИСО, в которой оно покоится.


Слайд 57Энергия покоя не связана с общим движением тела и соответствует энергии,

которая содержится внутри тела.

Энергия покоя это сумма:
кинетической энергии относительного движения составляющих тело частиц,
потенциальной энергии их взаимодействия,
энергии внутренних полей и т.д.


Масса и энергия представлены в любом теле в пропорциональных количествах:

Слайд 58Каждое изменение энергии покоя тела неизбежно сопровождается пропорциональным изменением его энергии.


При ядерных реакциях синтеза выделяется энергия


где Δm - дефект массы, равный разности массы исходного ядра и массы ядер продуктов реакции.

Этой же формуле подчиняется тепловой эффект и обычных химических реакций.

Изменяется также масса тела при нагревании или деформации, но эти изменения незначительны.


Слайд 59Разность между полной энергий тела и его энергией покоя называется кинетической

энергий тела:


Это выражение справедливо для любых скоростей.



Если v << c, то это выражение переходит в привычное

.


Слайд 60Спасибо за внимание!


Обратная связь

Если не удалось найти и скачать презентацию, Вы можете заказать его на нашем сайте. Мы постараемся найти нужный Вам материал и отправим по электронной почте. Не стесняйтесь обращаться к нам, если у вас возникли вопросы или пожелания:

Email: Нажмите что бы посмотреть 

Что такое ThePresentation.ru?

Это сайт презентаций, докладов, проектов, шаблонов в формате PowerPoint. Мы помогаем школьникам, студентам, учителям, преподавателям хранить и обмениваться учебными материалами с другими пользователями.


Для правообладателей

Яндекс.Метрика