Трофимова курс физики 14 е издание. Предмет физики и ее связь с другими науками. Основы молекулярно-кинетической теории

Главная > Литература

Современные психолого-педагогические технологии обучения

Введение

1. Обучающие игры: их функции, особенности и основные виды

2. Дистанционное обучениеЗаключениеЛитератураВведение

В общем виде процесс обучения представляет собой процесс управления, т.е. воздействия на педагогическую систему, организацию знаний. Для успешного его осуществления в педагогической науке разрабатываются модели, способствующие оптимальному управлению в педагогических системах. К ним относятся специальные методы (методики) и технологии обучения.

В.П. Беспалько дает следующее определение педагогической технологии: Педагогическая технология – это систематичное воплощение на практике заранее спроецированного учебно-воспитательного процесса 1 . Отличием педагогических технологий от любых других является то, что они способствуют более эффективному обучению за счет повышения интереса и мотивации к нему у учащихся.

В настоящее время существует множество психолого-педагогических технологий, различающихся по целям, задачам, структуре: методики ускоренного обучения (например, 25-й кадр для изучения иностранных языков; метод быстрого обучения навыкам машинописи), групповое обучение, обучающие игры и др. Многие из них используются не только в образовательном процессе, но и в других сферах. Так, например, большое распространение получили тренинги на предприятиях – деловые игры для выработки и стимулирования определенных качеств и навыков сотрудников.

С развитием информационных технологий большими темпами идет становление системы дистанционного образования – обучения через сеть Интернет, что открывает широкие возможности применению новейших психолого-педагогических методик.

Поскольку в настоящее время обучающие игры и дистанционное обучение вызывают особый интерес, именно их мне бы и хотелось рассмотреть в своей работе.

Обучающие игры: их функции, особенности и основные виды.

Обучающие игры занимают важное место среди современных психолого-педагогических технологий обучения. Как метод они получили распространение в 70-е годы 20 века. В настоящее время в зависимости от сферы применения существуют различные модификации обучающих игр. Так, при подготовке офицеров применяются военные игры, для актеров существуют сюжетно-ролевые игры, для бизнесменов и руководителей – специальные тренинги.Обучающие игры выполняют 3 основные функции :

Инструментальная: формирование определенных навыков и умений; Гностическая: формирование знаний и развитие мышления учащихся; Социально-психологическая: развитие коммуникативных навыков.

Каждой функции соответствует определенный тип игры: инструментальная функция может выражаться в игровых упражнениях, гностическая – в дидактических, последняя – в ролевых играх.

Для повышения эффективности обучающей игры ее технология должна отвечать определенным требованиям:

Игра должна соответствовать целям обучения;

Имитационно-ролевая игра должна затрагивать практическую педагогическую (психологическую) ситуацию;

Необходима определенная психологическая подготовка участников игры, которая бы соответствовала содержанию игры;

Возможность использования творческих элементов в игре;

Преподаватель(психолог) должен выступать не только в роли руководителя, но и как корректор и консультант в процессе игры.

Любая обучающая игра состоит из нескольких этапов:

Создание игровой атмосферы. На данном этапе определяется содержание и основная задача игры, осуществляется психологическая подготовка ее участников;

Организация игрового процесса, включающая инструктаж - разъяснение правил и условий игры участникам - и распределение ролей среди них;

Проведение игры, в результуте которой должна быть решена поставленная задача;

Подведение итогов. Анализ хода и результатов игры как самими участниками, так и экспертами (психологом, педагогом).

Следует отметить, что в обучающих играх используется не только игровой метод как таковой. В процессе игры можно применять групповую и индивидуальную работу, совместное обсуждение, проводить тестирование и опрос, создавать ролевые ситуации. Иными словами, игра органично сочетает и позволяет использовать различные методы – анкетирования, социометрии, «мозгового штурма» и др.

Вместе с тем, в педагогике игровой метод имеет некторую специфику. В процессе обучения игра зачастую используется как вспомогательный элемент, дополнение к теоретическому материалу и не может выступать в качестве основного метода обучения.

Исходя из методов, целей и особенностей обучающих игр можно выделить следующие их разновидности :

имитационные игры используются в профессиональном обучении при формировании определенных производственных навыков. Так, в игре «Импод» имитируется организационно-экономическая деятельность условного швейного производства. Участники игры разрабатывают основные этапы своего швейного производства, а также применяют полученные практические навыки по моделированию и пошиву изделий. сюжетно-ролевые . В их основе лежит конкретная ситуация - жизненная, деловая или иная. Игра в этом случае напоминает театральную постановку, где каждый участник выполняет(играет) определенную роль. Это игры творческие, в которых сюжет – форма интеллектуальной деятельности, поэтому в данном случае большое значение играет подготовка участников и разработка сценария игры. инновационные игры . Их основное отличие от других видов состоит в их подвижной структуре и проведении игры в нескольких обучающе-развивающих «пространствах» - например, с использованием компьютерных программ. Инновационные игры направлены на получение качественно иного знания с использованием новейших педагогических и информационных технологий.

Если вышеперечисленные виды игр различались по методу, то принцип выделения последних – это цель, назначение игры, состоящая в формировании определенных навыков управления конкретной ситуацией.

организационно-деятельностные . В них акцент ставится на диагностике игровой ситуации и обосновании выбора вариантов решения проблемы. С точки зрения методов здесь больше внимания уделяется диалогу, общению участников и другим формам групповой работы. деловые тренинги – этот вид подробнее будет рассмотрен ниже.

Эта классификация не является окончательной и может быть продолжена. Следует также отметить, что формы обучающих игр отличаются разнообразием и могут сочетаться и взаимодополнять друг друга– например, может быть ролевая деловая игра, инновационно-имитационная и т.д. Ярким примером сферы применения такого вида игр является обучение иностранному языку. В этом случае в играх сочетаются различные методы, направленные на совершенстование навыков владения языком. Так, в игре «Презентация» 2 студентам необходимо представить свою «фирму» на получение «кредита от банка» на английском языке. Аргументируя свои позиции, они воспроизводят различные ситуации делового общения, что дает им не только возможность языковой практики, но и позволяет развить определенные деловые качества и творческие способности, которые могут быть полезны в их будущей профессии.

Одной из наиболее эффективных методик выступает деловая игра . В процессе ее моделирования определяется проблемная ситуация (кейс), и цель игры состоит в поиске путей ее разрешения. Деловые игры применяются как в образовательной, так и деловой сферах.

Пример обучающей деловой игры приводился при рассмотрении игры «Презентация. Другой пример - игра «Новый менеджер» 3 (Эта игра использовалась при конкурсном отборе на должность менеджера в конкретную фирму). Ход игры включал 3 этапа – доклад кандидата, кейс-стадии (участие в конкретных ситуациях) и групповое решение проблем. Здесь от кандидатов требовалось не просто показать свои знания, но сделать это наилучшим образом, т.е. проявить компетентность и оригинальность при решении управленческих задач.

Деловые игры в образовательном процессе часто используются при изучении экономических дисциплин. Так, например, игра «Инвестор» ставит целью планирование и организацию инвестиционного проекта, что позволяет учащимся усвоить понимание целей и задач инвестиционной деятельности.

В целом в процессе деловой игры у ее участников формируется и закрепляется механизм поиска решения проблемы. Кроме того, она оказывает корректирующее влияние на психологию учащихся, т.к. лишена психологической напряженности, присущей традиционным формам обучения и ориентирует участников на более полное восприятие учебного процесса.

Психологические игры, проводимые для бизнесменов, позволяют выявить у них специфические качества и навыки, необходимые для управления/руководства фирмой, делового общения, создания и поддержания «духа компании». Во время психологических тренингов игры могут носить и раскрепощающий характер. Так, например, игра «Знакомство деловых партнеров» направлена на создание благоприятной атмосферы в группе.

«Эффективная коммуникация» - пример психологического тренинга 4

Основная цель тренинга состояла в обучении участников навыкам эффективного общения, т.е. такого, от которого сам человек и его слушатели получали бы удовлетворение.

В процессе тренинга (который проходил 3 дня) участники усвоили основные принципы вербального и невербального общения, получили не только коммуникативные навыки, но и навыки «обратной связи» (умение слушать), научились элементам переговорного процесса и поведению в конфликтной ситуации общения. Все это было достигнуто благодаря использованию различных психологических методов: тестов, упражнений, групповых обсуждений и самотосятельной работы. Особое место отводилось формированию личностной позиции

(«Я-концепция»), усвоению психологических моделей (например, модель «Айсберг», отражающая механизм и аксиомы коммуникации). Каждый этап тренинга - игра или психологическая методика - сопровождался анализом высококвалифицированного психолога-ведущего. Использование этих и других технологий способствовало органичному сочетанию теории и практики и делало сам тренинг динамичным.

В результате тренинг помог участникам научиться правильно оценивать себя и других, эффективно строить общение с другими людьми как в повседневной жизни, так и в деловых ситуациях и, конечно, любить сам процесс общения.

Завершая рассмотрение деловых игр, отметим, что они обучают:

сопоставлять свое мнение с мнением других;

оценивать свои амбиции и возможности, уровень авторитета и степень доверия со стороны коллектива;

находить выход из конфликтных ситуаций в деловой сфере и межличностном общении;

осозновать свои поведенческие и психологические установки;

выполнять различные функциональные роли и др.

Итак, роль обучающих игр в образовании и психологии чрезвычайно важна. В педагогике они являются неотъемлемой составляющей развивающего обучения, которое основывается на развитии активности, инициативы, самостоятельности учащихся. Говоря о роли деловых игр, известный отечественный педагог и психолог М.И.Махмутов отмечал, что значение этой технологии состоит в развитии познавательной, социальной и профессиональной активности учащихся, формирования у них навыков участия в деловых играх 5 .

О результатах применения обучающих игр в целом свидетельствуют многочисленные исследования отечественных специалистов, которые отмечают, что эта технология позволяет повысить эффективность обучения в среднем в 3 раза .

Обучающие игры в целом и деловые в частности имеют также психологическое значение и широко применяется в деловой сфере, способствуя развитию профессиональных и личностных качеств бизнесменов.

На современном этапе глобализации и развития компьютерных технологий игры и другие психолого-педагогические методики и технологии могут успешно применяться в виртуальном пространстве. Проблеме дистанционного образования как новейшей технологии обучения посвящена следующая часть работы.

Дистанционное обучение

Подобно тому, как ранее изобретение пера и бумаги вывело развитие образования на новый уровень, информационные технологии стали новой революцией в современном обществе. В обучении телекоммуникации и компьютерные технологии открывают дорогу новым формам представления информации и передачи знаний. Ведущей из таких форм становится образование в сети Интернет, именуемое дистанционным.

«Дистанционное обучение – это комплекс образовательных услуг, предоставляемых широким слоям населения в стране и зарубежом с помощью специализированной информационно-образовательной среды, базирующийся на средствах обмена учебной информацией на расстоянии (компьютерная связь, спутниковое телевидение и т.п.).» 6 Особенностью дистанционного обучения является, во-первых, обособленость (удаленность) учащегося от преподавателя; во-вторых, самостоятельность – это некий вариант заочного обучения; и, в-третьих, активная интеграция информационных средств и ресурсов в процесс обучения. Так, например, система Tandem 7 позволяет найти партнера по изучению одного из европейских языков и выступает посредником в обучении, предлагая определенную методику организации процесса общения.

Какое же значение могут выполнять в дистанционном обучении психолого-педагогические технологии? В виртуальном пространстве они также могут выполнять функцию активизации процесса обучения, но на качественно ином уровне: они должны отвечать требованиям виртуальной среды и сочетаться с информационными технологиями. Последнее утверждение вызывает острую полемику среди специалистов тех стран, где новейшие технологии давно интегрированы в образовательный процесс 8 . Для них важным является вопрос, какое влияние оказывает использование современных технических и информационных средств на учащихся.

Вот как оценивают использование новейших технологий в обучении французские специалисты 9 .

Новейшие технологии, по их мнению, имеют следующие преимущества :

способствуют повышению мотивации обучения;

являются источником информации, стимулируют самообразование, формируют навыки самостоятельной, сосредоточенной деятельности;

повышают информативность, интенсивность, результативность образования;

способствуют его диверсификации, использованию игрового и скоростного обучения.

Вместе с тем, многие специалисты далеки от идеализации роли новейших технологий и даже ставят их использование под сомнение. Так, например, японский педагог С.Судзуки считает, что ЭВМ, с одной стороны, помогают развивать интеллект учащихся, но, сдругой стороны, не обеспечивают прочного закрепления знаний. Французский педагог Л.Легран, рассматривая феномен мотивации учащихся при работе с компьютером, предлагает проанализировать, является ли возникающая при этом игра учебной 10 . Кроме того, компьютерные занятия имеют и негативные последствия – невроз, снижение зрения и др.

В целом иностранные специалисты сходятся во мнении, что необходим комплексный подход к анализу новейших средств обучения, подразумевающий качественную подготовку/переподготовку учителей, а также сотрудничество ученых, педагогов и специалистов в области новейших технологий.

Все эти проблемы являются актуальными при анализе дистанционного образования, поскольку оно выступает сферой, польностью связанной с применением информационных технологий.

Одним из главных принципов дистанционного обучения является его доступность – каждый желающий может при опредленных условиях стать «виртуальным студентом». Однако, здесь возникает еще одна проблема: как оптимально сочетать доступность с высоким качеством? Вот как видит возможные пути решения этой проблемы один из отечественных специалистов 11 . Для совершенствования качества в сравнении с традиционными формами обучения программа дистанционного образования должна включать следующие принципы:

Баланс системы «качество – доступность» может буть достигнут при сочетании эффективного финансирования, при котором средства идут на создание образовательного пространства (информационных ресурсов и учебного материала), с оптимальной орагнизацией процесса обучения. Последнее подразумевает разработку специализированного программного обеспечения, обеспечивающего поиск информации в сети, а также создание дополнительных ресурсов – электронных баз данных, библиотек и ссылок на необходимые источники.

Учебно-методическая работа преподавателей предполагает выход на новый уровень – сотрудничество со специалистами по психологии и информационным технологиям, а также со студентами и пользователями Интернет.

В виртуальном пространстве особое значение имеет постоянное совершенствование и обновление ресурсов, поэтому образование “on line” должно быть в некотором смысле универсальным. Это требует использования в обучении активизирующих методов и технологий. В дистанционном образовании большую роль играют виртульные семинары, конференции и форумы, электронная переписка с преподавателями. Не теряют своей актуальности психолого-педагогические технологии: моделирующие программы, предназначенные для проведения деловых игр в сети, виртуальные психологические тесты и опросы, коллективная работа в сети (например, с использованием телемостови телеконференций) могут успешно дополнять виртуальное образование, повышать его качество и интерес к нему.

Важной проблемой виртуального обучения является критерий оценки знаний. Дистанционное образование во многом самостоятельный процесс, поэтому в задачи преподавателей входит формирование активного отношения молодежи к учению. В связи с этим необходимо не только внедрение тестового контроля, но и оценки самостоятельности и активности студента.

Учебная программа должна быть максимально гибкой - учащийся должен иметь право выбора наиболее доступной и удобной для него формы обучения. В виртуальном пространстве большую роль играют мотивация и заинтерисованность учащегося, и если обучающие технологии не будут это учитывать, возникает опасность его «потери»– студент в любой момнет может перейти к конкуренту или вернуться к традиционным формам обучения.

Итак, дистанционное образование создает широкие возможности применению обучающих и информационных технологий, подразумевает их совместное применение. Вместе с тем, на современном этапе его организация образует целый комплекс нерешенных проблем. Даже самые лучшие и передовые технологии – как информационные, так и психолого-педагогические – без адекватной организации учебного процесса могут оказать обратное, порой разрушительное, воздействие, поэтому для качественного и доступного образования недостаточно просто внедрить их в процесс обучения, необходим творческий подход к делу, создание налаженной системы организации учебной работы преподавателей и студентов.

В заключении автор статьи и вышеизложенного подхода к эффективному внедрению информационных технологий в образовательный процесс делает выводы, аналогичные высказываниям иностранных специалистов: улучшить качество и доступ к образованию можно за счет интеграции усилий ученых, преподавателей и специалистов в различных областях.

Заключение

Проанализировав два типа современных психолого-педагогических технологий, можно сделать следующие выводы.

Обучающие игры представляют собой действенные технологии, которые находят применение как в обучении, так и во многих других сферах деятельности. В педагогике они способствуют активизации учебного процесса, пробуждение творческого начала учащихся. При подготовке специалистов психологические тренинги с использованием игрового метода позволяют, в игровых ситуациях найти решение проблемам, часто имеющим место в жизни, повысить заинтерисованность участников, а также создают открытую атмосферу общения.Несмотря на популярность, игра остается одним из сложных и спорных понятий философии и психологии. До сих пор ведутся споры о том, каково ее предназначение, какие задачи выполняет присутствие этого "излишества" в человеческом бытии. "Игра в бисер" Г.Гессе, "Человек играющий" (Homo ludens) Й.Хейзинги – все эти явления свидетельствуют о том, что именно посредством необыкновенного, неочевидного с точки зрения прагматического смысла осуществляется основное человеческое предназначение, состоящее в возможности подняться к вершинам духа, оторваться от телесных потребностей и земного существования. Именно в игре создается нечто новое, чего не было раньше.

Одной из самых новейших образовательных технологий является дистанционное обучение, позволяющее в домашних условиях при помощи компьютера или телекоммуникаций получить высшее образование или пройти курсы иностранного языка в университете или школе, находящемся в другой стране. Однако, развитие дистанционного образование порождает и ряд проблем, связанных с качеством преподавания и использованием современных информационных средств в обучении.

В виртуальном образовании также стоит вопрос об эффективной организации учебного процесса, повышении заинтерисованности учащихся, и здесь большую роль могут играть психолого-педагогическе технологии, применяемые и в традиционном обучении: сетевые игры, виртуальные семинары, тренингии, совместные коллективные проекты и др Два типа технологий – информационные и обучающие – могут (и должны) успешно сочетаться, способствуя диверсификации процесса обучения, развитию творческого потенциала и познавательных стремлений личности, что и является смыслом образования в целом.

Ж.-Ф.Лиотар в своей работе «Состояние постмодерна», говоря о знании в информационных обществах, отмечал, что в эпоху постмодерна актуальным становится получение доступа к информации. В этом случае роль образования сводится к разработке междисциплинарного подхода и обучению «приемам» получения знаний. Можно сказать, что возможности дистанционного образования в полной мере отражают эти принципы. Необходимо лишь, чтобы была в полной мере обеспечена соответствующая методологичекая и управленческая база для его успешного функционирования.

Литература

Ж.-Ф.Лиотар.Состояние постмодерна.СПб, 1998 Якунин В.А. Педагогическая психология. СПб, 2000 Бадмаев Б.Ц. Психология и методика ускоренного обучения.М,1998 Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии обучения. /Материалы научной конференции. СПБ,1996 Захарова И.Г.Информационные технологии для качественного и доступного образования// Педагогика, №1,2002 Nouvelles technologies – réussir la révolution?// Le Monde de l’éducation, №287 (12), 2000

1 См: Педагогический менеджмент и прогрессивные технологии обучения. СПб, 1996,Ч.2 с.33

2 См: там же,с.95-98

3 Там же, с.58

4 По материалам тренинга, проводимого ЗАО «Тим Трейнинг Россия» для компании JTI,2000г.

5 См.: там же, с.33-34

6 Цит.по: там же, Ч.2,с.120

8 Особое развитие дистанционное обучение получило в европейских странах (Германии и Франции) и в Канаде.

9 См.: Nouvelles technologies – reussir la revolution?// Le Monde de l’education, №287 (12), 2000,с.20-32 (пер.с франц.: Новейшие технологии – успешная революция?//Мир образования)

Утверждаю

Декан учебного центра

Биомедицинской инженерии Пущ ГЕНИ

Д.б.н., профессор

___________ Е.А.Пермяков

«_____»_____________2012г.

Программа вступительных экзаменов

«ФИЗИКА»

Направление подготовки магистра 200300 Биомедицинская инженерия Магистерская программа

«Биомедицинские измерительные информационные системы и технологии»

Программа составлена в соответствии с государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по соответствующему направлению.

Экзамен - устный, в билете 2 вопроса, решение задач не предусмотрено.

I. Классическая механика

Кинематика.

Механическое движение. Виды движения. Система отсчета.

Уравнения движения материальной точки. Траектория, длина пути, вектор перемещения.

Скорость, ускорение и его составляющие.

Кинематика вращательного движения твердого тела.. Угловая скорость и угловое ускорение.

Динамика поступательного движения.

Сила, масса, импульс тела. Законы Ньютона.

Инерциальные системы отсчета. Принцип относительности Галилея. Закон сохранения импульса.

Динамика вращательного движения.

Момент инерции, момент силы, момент импульса.

Уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

Работа и механическая энергия.

Энергия, работа, мощность.

Кинетическая и потенциальная энергия. Закон сохранения и превращения механической энергии.

Кинетическая энергия вращательного движения твердого тела относительно неподвижной оси.

Механические колебания.

Гармонические колебания и их характеристики.

Уравнения свободных колебаний математического и физического маятника.

Изменение скорости, ускорения, кинетической и потенциальной энергии колеблющегося тела.

Свободные затухающие колебания. Вынужденные колебания.

II. Молекулярная физика и термодинамика

Основы молекулярно-кинетической теории

Основные понятия молекулярно-кинетической теории: температура и температурные

шкалы, масса и молекулярная масса, давление и плотность газа.

Идеальный газ. Законы идеального газа. Уравнение состояния идеального газа.

Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеального газа.

Основы термодинамики

Закон о равномерном распределении энергии по степеням свободы молекул.

Внутренняя энергия идеального газа. Работа газа при изменении его объема.

Первое начало термодинамики. Теплоемкость.

Применение первого начала термодинамики к изопроцессам. Адиабатный процесс.

Второе начало термодинамики.

III. Основы электродинамики

Электростатика

Электрический заряд. Закон сохранения заряда. Закон Кулона.

Напряженность электростатического поля. Принцип суперпозиции полей. Диполь

Потенциал, разность потенциалов.

Поляризация диэлектриков. Поляризованность. Напряжен­ность поля в диэлектрике.

Проводники и распределение в них зарядов. Проводник во внешнем электростатическом поле

Электрическая емкость проводника Конденсаторы Энергия электростатического поля.

Постоянный электрический ток

Электрический ток, основные характеристики: сила и плотность тока. Электродвижущая сила и напряжение.

Закон Ома. Сопротивление проводников.

Работа и мощность электрического тока. Закон Джоуля -Ленца.

Магнитное поле

Характеристики магнитного поля. Единицы измерения магнитной индукции и силы тока.

Магнитное поле тока. Магнитное поле движущегося заряда. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов.

Сила Лоренца. Движение заряженных частиц в магнитном поле.

Магнитные свойства вещества. Парамагнетики, диамагнетики и ферромагнетики.

Электромагнитная индукция

Явление электромагнитной индукция. Закон электромагнитной индукции (Закон Фарадея).

Индуктивность. Явление самоиндукции. Взаимная индукция.

Энергия магнитного поля.

Электромагнитные колебания

Электромагнитные колебания. Колебательный контур. Уравнение колебательного контура, собственная частота колебательного контура.

Вынужденные электромагнитные колебания. Явление электрического резонанса.

IV. Оптика

Интерференция света

- Интерференция световых волн. Зеркала и бипризма Френеля.

Интерференция света при отражении в тонких пленках. Полосы равного наклона и равной толщины.

Примеры применения интерференции света. Просветление оптики.

Дифракция света

- Дифракция света. Принцип Гюйгенса-Френеля.

Дифракция Фраунгофера на щели. Дифракционная решетка.

Разрешающая способность оптических приборов

V. Основы квантовой физики

Основы квантовой оптики

Тепловое излучение и его характеристики. Законы Кирхгофа, Стефана-Больцмана, Вина.

Фотоэффект. Законы фотоэффекта. Энергия и импульс фотона.

Элементы физики атома

Модель атома. Постулаты Бора. Спектр атома водорода по Бору.

Оптические квантовые генераторы.(лазеры) и их классификация.

Свойства лазерного излучения..

Элементы физики атомного ядра

- Характеристики и состав атомных ядер. Ядерные силы.

Радиоактивность и ее виды. Альфа- и бета-распад.

Ядерные реакции и их классификация

Литература

Основная литература:

Трофимова Т. И. «Физика: Учебник для образоват. учреждений высшего профессионального образования». Издательский центр «Академия», 2012.-320с.-(Серия «Бакалавриат»).

Трофимова Т. И. «Курс физики: Учебное пособие для вузов».-2-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1990 (и более поздние переиздания).- 478 с.: ил.

Дополнительная литература:

1. Савельев И.В. «Курс общей физики: т. I-III», М.: Наука, 1989.

2. Яворский Б.М. и Детлаф А.А. «Справочник по физике для инженеров и студентов ВУЗов»,Издательство: Оникс, 2008 г.

3. Грибов Л.А., Прокофьева Н.И. «Основы физики». М., Физматлит, 1995.

4. Ландсберг Г.С., «Элементарный учебник физики», т.1, 2, 3., М., Физматлит, 2001.

5. «Берклеевский курс физики», т. I - V, М., Наука, 1977.

11-е изд., стер. - М.: 2006.- 560 с.

Учебное пособие (9-е издание, переработанное и дополненное, 2004 г.) состоит из семи частей, в которых изложены физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики атомов, молекул и твердых тел, физики атомного ядра и элементарных частиц. Рационально решен вопрос об объединении механических и электромагнитных колебаний. Установлена логическая преемственность и связь между классической и современной физикой. Приведены контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения.

Для студентов инженерно-технических специальностей высших учебных заведений.

Формат: pdf / zip (11- е изд., 2006, 560с.)

Размер: 6 Мб

Скачать:

RGhost

1. Физические основы механики.
Глава 1. Элементы кинематики

§ 1. Модели в механике. Система отсчета. Траектория, длина пути, вектор перемещения

§ 2. Скорость

§ 3. Ускорение и его составляющие

§ 4. Угловая скорость и угловое ускорение

Задачи

Глава 2. Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела Сила

§ 6. Второй закон Ньютона

§ 7. Третий закон Ньютона

§ 8. Силы трения

§ 9. Закон сохранения импульса. Центр масс

§ 10. Уравнение движения тела переменной массы

Задачи

Глава 3. Работа и энергия

§ 11. Энергия, работа, мощность

§ 12. Кинетическая и потенциальная энергии

§ 13. Закон сохранения энергии

§ 14. Графическое представление энергии

§ 15. Удар абсолютно упругих и неупругих тел

Задачи

Глава 4. Механика твердого тела

§ 16. Момент инерции

§ 17. Кинетическая энергия вращения

§ 18. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела.

§ 19. Момент импульса и закон его сохранения
§ 20. Свободные оси. Гироскоп
§ 21. Деформации твердого тела
Задачи

Глава 5. Тяготение. Элементы теория поля
§ 22. Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения
§ 23. Сила тяжести и вес. Невесомость.. 48 у 24. Поле тяготения и его напряженность
§ 25. Работа в поле тяготения. Потенциал поля тяготения
§ 26. Космические скорости

§ 27. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции
Задачи

Глава 6. Элементы механики жидкостей
§ 28. Давление в жидкости и газе
§ 29. Уравнение неразрывности
§ 30. Уравнение Бернулля и следствия из него
§ 31. Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей
§ 32. Методы определения вязкости
§ 33. Движение тел в жидкостях и газах

Задачи
Глава 7. Элементы специальной (частной) теории относительности
§ 35. Постулаты специальной (частной) теории относительности
§ 36. Преобразования Лоренца
§ 37. Следствия из преобразований Лоренца
§ 38. Интервал между событиями
§ 39. Основной закон релятивистской динамики материальной точки
§ 40. Закон взаимосвязи массы и энергии
Задачи

2. Основы молекулярной физики и термодинамики
Глава 8. Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов
§ 41. Методы исследования. Опытные законы идеального газа
§ 42. Уравнение Клапейрона - Менделеева
§ 43. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов
§ 44. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения
§ 45. Барометрическая формула. Распределение Больцмана
§ 46. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул
§ 47. Опытное обоснование молекулярно-кинетической теории
§ 48. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах
§ 49. Вакуум и методы его получения. Свойства ультраразреженных газов
Задачи

Глава 9. Основы термодинамики.
§ 50. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул
§ 51. Первое начало термодинамики
§ 52. Работа газа при изменении его объема
§ 53. Теплоемкость
§ 54. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам
§ 55. Адиабатический процесс. Политропный процесс
§ 57. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью
§ 58. Второе начало термодинамики
§ 59. Тепловые двигатели и холодильные машины Цикл Карно и его КПД для идеального газа
Задачи
Глава 10. Реальные газы, жидкости и твердые тела
§ 61. Уравнение Ван-дер-Ваальса
§ 62. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ
§ 63. Внутренняя энергия реального газа
§ 64. Эффект Джоуля - Томсона
§ 65. Сжижение газов
§ 66. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение
§ 67. Смачивание
§ 68. Давление под искривленной поверхностью жидкости
§ 69. Капиллярные явления
§ 70. Твердые тела. Моно- и поликристаллы
§ 71. Типы кристаллических твердых тел
§ 72. Дефекты в кристаллах
§ 75. Фазовые переходы I и II рода
§ 76. Диаграмма состояния. Тройная точка
Задачи

3. Электричество и магнетизм
Глава 11. Электростатика
§ 77. Закон сохранения электрического заряда
§ 78. Закон Кулона
§ 79. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля
§ 80. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поле диполя
§ 81. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме
§ 82. Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей в вакууме
§ 83. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля
§ 84. Потенциал электростатического поля
§ 85. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности
§ 86. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля
§ 87. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков
§ 88. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике
§ 89. Электрическое смешение. Теорема Гаусса для электростатического поля в диэлектрике
§ 90. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред
§ 91. Сегнетоэлектрики
§ 92. Проводники в электростатическом поле
§ 93. Электрическая емкость уединенного проводника
§ 94. Конденсаторы
§ 95. Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля
Задачи
Глава 12. Постоянный электрический ток
§ 96. Электрический ток, сила и плотность тока
§ 97. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение
§ 98. Закон Ома. Сопротивление проводников

§ 99.Работа и мощность. Закон Джоуля - Ленца
§ 100. Закон Ома для неоднородного участка цепи
§ 101. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей
Задачи
Глава 13. Электрические токи в металлах, вакууме и газах
§ 104. Работа выхода электронов из металла
§ 105. Эмиссионные явления и их применение
§ 106. Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд
§ 107. Самостоятельный газовый разряд и его типы
§ 108. Плазма и ее свойства
Задачи

Глава 14. Магнитное поле.
§ 109. Магнитное поле и его характеристики
§ 110. Закон Био - Савара - Лапласа и его применение к расчету магнитного поля
§ 111. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов
§ 112. Магнитная постоянная. Единицы магнитной индукции и напряженности магнитного поля
§ 113. Магнитное поле движущегося заряда
§ 114. Действие магнитного поля на движущийся заряд
§ 115. Движение заряженных частиц в магнитном поле
§ 117. Эффект Холла
§ 118. Циркуляция вектора В магнитного поля в вакууме
§ 119. Магнитные поля соленоида и тороида
§ 121. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле
Задачи

Глава 15. Электромагнитная индукция
§ 122. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея
§ 123. Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии
§ 125. Вихревые токи (токи Фуко
§ 126. Индуктивность контура. Самоиндукция
§ 127. Токи при размыкании и замыкании цепи
§ 128. Взаимная индукция
§ 129. Трансформаторы
§130. Энергия магнитного поля
дачи
Глава 16. Магнитные свойства вещества
§ 131. Магнитные моменты электронов и атомов
§ 132. Дна- и парамагнетизм
§ 133. Намагниченность. Магнитное поле в веществе
§ 134. Условия на границе раздела двух магнетиков
§ 135. Ферромагнетики и их свойства

§ 136. Природа ферромагнетизма
Задачи
Глава 17. Основы теории Максвелла для электромагнитного ноля
§ 137. Вихревое электрическое поле
§ 138. Ток смещения
§ 139. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля

4. Колебания и волны.
Глава 18. Механические и электромагнитные колебания
§ 140. Гармонические колебания и их характеристики
§ 141. Механические гармонические колебания
§ 142. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники
§ 144. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения
§ 145. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний
§ 146. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний (механических и электромагнитных) и его решение. Автоколебания
§ 147. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний (механических и электромагнитных) и его решение
§ 148. Амплитуда и фаза вынужденных колебании (механических и электромагнитных). Резонанс
§ 149. Переменный ток
§ 150. Резонанс напряжений
§ 151. Резонанс токов
§ 152. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока
Задачи

Глава 19. Упругие волны.
§ 153. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны
§ 154. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость. Волновое уравнение

§ 155. Принцип суперпозиции. Групповая скорость
§ 156. Интерференция волн
§ 157. Стоячие волны
§ 158. Звуковые волны
§ 159. Эффект Доплера в акустике
§ 160. Ультразвук и его применение

Задачи

Глава 20. Электромагнитные волны.
§ 161. Экспериментальное получение электромагнитных волн
§ 162. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны

§ 163. Энергия электромагнитных волн. Импульс электромагнитного поля

§ 164. Излучение диполя. Применение электромагнитных волн
Задачи

5. Оптика. Квантовая природа излучения.

Глава 21. Элементы геометрической и электронной оптики.
§ 165. Основные законы оптики. Полное отражение
§ 166. Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью линз
§ 167. Аберрации (погрешности) оптических систем
§ 168. Основные фотометрические величины и их единицы
Задачи
Глава 22. Интерференция света
§ 170. Развитие представлений о природе света
§ 171. Когерентность и монохроматичность световых волн
§ 172. Интерференция света
§ 173. Методы наблюдения интерференции света
§ 174. Интерференция света в тонких пленках
§ 175. Применение интерференции света
Глава 23. Дифракция света
§ 177. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света
§ 178. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске
§ 179. Дифракция Фраунгофера на одной щели
§ 180. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке
§ 181. Пространственная решетка. Рассеяние света
§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Брэггов
§ 183. Разрешающая способность оптических приборов
§ 184. Понятие о голографии
Задачи

Глава 24. Взаимодействие электромагнитных волн с веществом.
§ 185. Дисперсия света
§ 186. Электронная теория дисперсии света
§ 188. Эффект Доплера
§ 189. Излучение Вавилова - Черенкова

Задачи
Глава 25. Поляризация света
§ 190. Естественный и поляризованный свет
§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков
§ 192. Двойное лучепреломление
§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды
§ 194. Анализ поляризованного света

§ 195. Искусственная оптическая анизотропия
§ 196. Вращение плоскости поляризации

Задачи

Глава 26. Квантовая природа излучения.
§ 197. Тепловое излучение и его характеристики.

§ 198. Закон Кирхгофа
§ 199. Законы Стефана - Больцмана и смещения Вина

§ 200. Формулы Релея-Джинса и Планка.
§ 201. Оптическая пирометрия. Тепловые источники света
§ 203. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Экспериментальное подтверждение квантовых свойств света
§ 204. Применение фотоэффекта
§ 205. Масса и импульс фотона. Давление света
§ 206. Эффект Комптона и его элементарная теория
§ 207. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения
Задачи

6. Элементы квантовой физики

Глава 27. Теория атома водорода по Бору.

§ 208. Модели атома Томсона и Резерфорда
§ 209. Линейчатый спектр атома водорода
§ 210. Постулаты Бора
§ 211. Опыты Франка в Герца
§ 212. Спектр атома водорода по Бору

Задачи

Глава 28. Элементы квантовой механики
§ 213. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества
§ 214. Некоторые свойства волн де Бройля
§ 215. Соотношение неопределенностей
§ 216. Волновая функция и ее статистический смысл
§ 217. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний
§ 218. Принцип причинности в квантовой механике
§ 219. Движение свободной частицы
§ 222. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике
Задачи
Глава 29. Элементы современной физики атомов t молекул
§ 223. Атом водорода в квантовой механике
§ 224. Ь-сосгояние электрона в атоме водорода
§ 225. Спин электрона. Спиновое квантовое число
§ 226. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны
Менделеева
§ 229. Рентгеновские спектры
§ 231. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света
§ 232. Поглощение, спонтанное и вынужденное излучения
(лазеры
Задачи
Глава 30. Элементы квантовой статистики
§ 234. Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения
§ 235. Понятие о квантовой статистике Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака
§ 236. Вырожденный электронный газ в металлах
§ 237. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фонолы
§ 238. Выводы квантовой теории электропроводности металлов
! эффекте Джозефсоаа
Задачи
Глава 31. Элементы физики твердого тела
§ 240. Понятие о зонной теории твердых тел
§ 241. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории
§ 242. Собственная проводимость полупроводников
§ 243. Примесная проводимость полупроводников
§ 244. Фотопроводимость полупроводников
§ 245. Люминесценция твердых тел
§ 246. Контакт двух металлов по зонной теории
§ 247. Термоэлектрические явления и их применение
§ 248. Выпрямление на контакте металл-полупроводник
§ 250. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы
Задачи

7. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Глава 32. Элементы физики атомного ядра.

§ 252. Дефект массы и энергия связи, ядра

§ 253. Спин ядра и его магнитный момент

§ 254. Ядерные силы. Модели ядра

§ 255. Радиоактивное излучение и его виды Правила смещения

§ 257. Закономерности а-распада

§ 259. Гамма-излучение и его свойства.

§ 260. Резонансное поглощение у-излучения (эффект Мёссбауэра

§ 261. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц

§ 262. Ядерные реакции и их основные типы

§ 263. Позитрон. /> -Распад. Электронный захват

§ 265. Реакция деления ядра
§ 266. Цепная реакция деления
§ 267. Понятие о ядерной энергетике
§ 268. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций
Задачи
Глава 33. Элементы физики элементарных частиц
§ 269. Космическое излучение
§ 270. Мюоны и их свойства
§ 271. Мезоны и их свойства
§ 272. Типы взаимодействий элементарных частиц
§ 273. Частицы и античастицы
§ 274. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц
§ 275. Классификация элементарных частиц. Кварки
Задачи
Основные законы и формулы
1. Физические основы механики
2. Основы молекулярной физики и термодинамики
4. Колебания и волны
5. Оптика. Квантовая природа излучения
6. Элементы квантовой физики атомов, молекул и твердых тел

7. Элементы физики атомного ядра и элементарных частиц
Предметный указатель

О том, как читать книги в форматах pdf , djvu - см. раздел "Программы; архиваторы; форматы pdf, djvu и др. "

Учебное пособие (9-е издание, переработанное и дополненное, 2004 г.) состоит из семи частей, в которых изложены физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики атомов, молекул и твердых тел, физики атомного ядра и элементарных частиц. Рационально решен вопрос об объединении механических и электромагнитных колебаний. Установлена логическая преемственность и связь между классической и современной физикой. Приведены контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения.
Для студентов инженерно-технических специальностей высших учебных заведений.

ЭЛЕМЕНТЫ КИНЕМАТИКИ.
Механика - часть физики, которая изучает закономерности механического движения и причины, вызывающие или изменяющие это движение. Механическое движение - это изменение с течением времени взаимного расположения тел или их частей.

Развитие механики как науки начинается с III в. до н.э., когда древнегреческий ученый Архимед (287 - 212 до н.э.) сформулирован закон равновесия рычага и законы равновесия плавающих тел. Основные законы механики установлены итальянским физиком и астрономом Г. Галилеем (1564-1642) и окончательно сформулированы английским ученым И. Ньютоном (1643-1727).

Механика Галилея - Ньютона называется классической механикой. В ней изучаются законы движения макроскопических тел, скорости которых малы по сравнению со скоростью света с в вакууме. Законы движения макроскопических тел со скоростями, сравнимыми со скоростью с, изучаются релятивистской механикой, основанной на специальной теории относительности, сформулированной А. Эйнштейном (1879-1955). Для описания движения микроскопических тел (отдельные атомы и элементарные частицы) законы классической механики неприменимы - они заменяются законами квантовой механики.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие 2
Введение 2
Предмет физики и ее связь с другими науками 2
Единицы физических величин 3
1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ МЕХАНИКИ 4
Глава 1 Элементы кинематики 4
§ 1. Модели в механике. Система отсчета. Траектория, длина пути, вектор перемещения 4
§ 2. Скорость 6
§ 3. Ускорение и его составляющие 7
§ 4. Угловая скорость и угловое ускорение 9
Глава 2 Динамика материальной точки и поступательного движения твердого тела 11
§ 5. Первый закон Ньютона. Масса. Сила 11
§ 6. Второй закон Ньютона 11
§ 7. Третий закон Ньютона 13
§ 8. Силы трения 13
§ 9. Закон сохранения импульса. Центр масс 14
§ 10. Уравнение движения тела переменной массы 16
Глава 3 Работа и энергия 17
§11. Энергия, работа, мощность 17
§ 12. Кинетическая и потенциальная энергии 18
§ 13. Закон сохранения энергии 20
§ 14. Графическом представление энергии 22
§ 15. Удар абсолютно упругих и неупругих тел 23
Глава 4 Механика твердого тела 27
§ 16. Момент инерции 27
§ 17. Кинетическая энергия вращения 28
§ 18. Момент силы. Уравнение динамики вращательного движения твердого тела 28
§ 19. Момент импульса и закон то сохранения 29
§ 20. Свободные оси. Гироскоп 32
§ 21. Деформации твердого тела 34
Глава 5 Тяготение. Элементы теории поля 36
§ 22. Законы Кеплера. Закон всемирного тяготения 36
§ 23. Сила тяжести и вес. Невесомость 37
§ 24. Поле тяготения и то напряженность 38
§ 25. Работа в поле тяготения. Потенциал поля тяготения 38
§ 26. Космические скорости 40
§ 27. Неинерциальные системы отсчета. Силы инерции 40
Глава 6 Элементы механики жидкостей 44
§ 28. Давление в жидкости и газе 44
§ 29. Уравнение неразрывности 45
§ 30. Уравнение Бернулли и следствия из него 46
§ 31. Вязкость (внутреннее трение). Ламинарный и турбулентный режимы течения жидкостей 48
§ 32. Методы определения вязкости 50
§ 33. Движение тел в жидкостях и газах 51
Глава 7 Элементы специальной (частной) теории относительности 53
§ 34. Преобразования Галилея. Механический принцип относительности 53
§ 35. Постулаты специальной (частной) теории относительности 54
§ 36. Преобразования Лоренца 55
§ 37. Следствия из преобразований Лоренца 56
§ 38. Интервал между событиями 59
§ 39. Основной закон релятивистской динамики материальной точки 60
§ 40. Закон взаимосвязи массы и энергии 61
2 ОСНОВЫ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ФИЗИКИ И ТЕРМОДИНАМИКИ 63
Глава 8 Молекулярно-кинетическая теория идеальных газов 63
§ 41. Статистический и термодинамический методы. Опытные законы идеального газа 63
§ 42. Уравнение Клапейрона - Менделеева 66
§ 43. Основное уравнение молекулярно-кинетической теории идеальных газов 67
§ 44. Закон Максвелла о распределении молекул идеального газа по скоростям и энергиям теплового движения 69
§ 45. Барометрическая формула. Распределение Больцмана 71
§ 46. Среднее число столкновений и средняя длина свободного пробега молекул 72
§ 47. Опытное обоснование молекулярно-кинетической теории 73
§ 48. Явления переноса в термодинамически неравновесных системах 74
§ 48. Вакуум и методы его получения. Свойства ультраразреженных газов 76
Глава 9 Основы термодинамики 78
§ 50. Число степеней свободы молекулы. Закон равномерного распределения энергии по степеням свободы молекул 78
§ 51. Первое начало термодинамики 79
§ 52. Работа газа при изменении его объема 80
§ 53. Теплоемкость 81
§ 54. Применение первого начала термодинамики к изопроцессам 82
§ 55. Адиабатический процесс. Политропный процесс 84
§ 56. Круговой процесс (цикл). Обратимые и необратимые процессы 86
§ 57. Энтропия, ее статистическое толкование и связь с термодинамической вероятностью 87
§ 58. Второе начало термодинамики 89
§ 59. Тепловые двигатели и холодильные машины. Цикл Карно и его к. п. д. для идеального газа 90
Задачи 92
Глава 10 Реальные газы, жидкости и твердые тела 93
§ 60. Силы и потенциальная энергия межмолекулярного взаимодействия 93
§ 61. Уравнение Ван-дер-Ваальса 94
§ 62. Изотермы Ван-дер-Ваальса и их анализ 95
§ 63. Внутренняя энергия реального газа 97
§ 64. Эффект Джоуля - Томсона 98
§ 65. Сжижение газов 99
§ 66. Свойства жидкостей. Поверхностное натяжение 100
§ 67. Смачивание 102
§ 68. Давление под искривленной поверхностью жидкости 103
§ 69. Капиллярные явления 104
§ 70. Твердые тела. Моно- и поликристаллы 104
§ 71. Типы кристаллических твердых тел 105
§ 72. Дефекты в кристаллах 109
§ 73. Теплоемкость твердых тел 110
§ 74. Испарение, сублимация, плавление и кристаллизация. Аморфные тела 111
§ 75. Фазовые переходы I и П рода 113
§ 76. Диаграмма состояния. Тройная точка 114
Задачи 115
3 ЭЛЕКТРИЧЕСТВО И ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ 116
Глава 11 Электростатика 116
§ 77. Закон сохранения электрического заряда 116
§ 78. Закон Кулона 117
§ 79. Электростатическое поле. Напряженность электростатического поля 117
§ 80. Принцип суперпозиции электростатических полей. Поле диполя 119
§ 81. Теорема Гаусса для электростатического поля в вакууме 120
§ 82. Применение теоремы Гаусса к расчету некоторых электростатических полей в вакууме 122
§ 83. Циркуляция вектора напряженности электростатического поля 124
§ 84. Потенциал электростатического поля 125
§ 85. Напряженность как градиент потенциала. Эквипотенциальные поверхности 126
§ 86. Вычисление разности потенциалов по напряженности поля 127
§ 87. Типы диэлектриков. Поляризация диэлектриков 128
§ 88. Поляризованность. Напряженность поля в диэлектрике 129
§ 88. Электрическое смещение. Теореме Гаусса для электростатического поля в диэлектрике 130
§ 90. Условия на границе раздела двух диэлектрических сред 131
§ 91. Сегнетоэлектрики 132
§ 92. Проводники в электростатическом поле 134
§ 93. Электрическая емкость уединенного проводника 136
§ 94. Конденсаторы 136
§ 95. Энергия системы зарядов, уединенного проводника и конденсатора. Энергия электростатического поля 138
Задачи 140
Глава 12 Постоянный электрический ток 141
§ 96. Электрический ток, сила и плотность тока 141
§ 97. Сторонние силы. Электродвижущая сила и напряжение 142
§ 98. Закон Ома. Сопротивление проводников 143
§ 99. Работа и мощность тока. Закон Джоуля - Ленца 144
§ 100. Закон Ома для неоднородного участка цепи 145
§ 101. Правила Кирхгофа для разветвленных цепей 146
Задачи 148
Глава 13 Электрические токи в металлах, вакууме и газах 148
§ 102. Элементарная классическая теория электропроводности металлов 148
§ 103. Вывод основных законов электрического тока в классической теории электропроводности металлов 149
§ 104. Работа выхода электронов из металла 151
§ 105. Эмиссионные явления и их применение 152
§ 106. Ионизация газов. Несамостоятельный газовый разряд 154
§ 107. Самостоятельный газовый разряд и его типы 155
§ 108. Плазма и ее свойства 158
Задачи 159
Глава 14 Магнитное поле 159
§ 109. Магнитное поле и его характеристики 159
§ 110. Закон Био - Савара - Лапласа и его применение к расчету магнитного поля 162
§ 111. Закон Ампера. Взаимодействие параллельных токов 163
§ 112. Магнитная постоянная. Единицы магнитной индукции и напряженности магнитного поля 164
§ 113. Магнитное поле движущегося заряда 165
§ 114. Действие магнитного поля на движущийся заряд 166
§ 115. Движение заряженных частиц в магнитном поле 166
§ 116. Ускорители заряженных частиц 167
§ 117. Эффект Холла 169
§ 118. Циркуляция вектора В магнитного поля в вакууме 169
§ 119. Магнитные поля соленоида и тороида 171
§ 120. Поток вектора магнитной индукции. Теорема Гаусса для поля В 172
§ 121. Работа по перемещению проводника и контура с током в магнитном поле 172
Задачи 174
Глава 15 Электромагнитная индукция 174
§122. Явление электромагнитной индукции (опыты Фарадея) 174
§ 123. Закон Фарадея и его вывод из закона сохранения энергии 175
§ 124. Вращение рамки в магнитном поле 177
§ 125. Вихревые токи (токи Фуко) 177
§ 126. Индуктивность контура. Самоиндукция 178
§ 127. Токи при размыкании и замыкании цепи 179
§ 128. Взаимная индукция 181
§ 129. Трансформаторы 182
§ 130. Энергия магнитного поля 183
Глава 16 Магнитные свойства вещества 184
§ 131. Магнитные моменты электронов и атомов 184
§ 132. Диа- и парамагнетизм 186
§ 133. Намагниченность. Магнитное поле в веществе 187
§ 134. Условия на границе раздела двух магнетиков 189
§ 135. Ферромагнетики и их свойства 190
§ 136. Природа ферромагнетизма 191
Глава 17 Основы теории Максвелла для электромагнитного поля 193
§ 137. Вихревое электрическое поле 193
§ 138. Ток смещения 194
§ 139. Уравнения Максвелла для электромагнитного поля 196
4 КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ 198
Глава 18 Механические и электромагнитные колебания 198
§ 140. Гармонические колебания и их характеристики 198
§ 141. Механические гармонические колебания 200
§ 142. Гармонический осциллятор. Пружинный, физический и математический маятники 201
§ 143. Свободные гармонические колебания в колебательном контуре 203
§ 144. Сложение гармонических колебаний одного направления и одинаковой частоты. Биения 205
§ 145. Сложение взаимно перпендикулярных колебаний 206
§ 146. Дифференциальное уравнение свободных затухающих колебаний (механических и электромагнитных) и его решение. Автоколебания 208
§ 147. Дифференциальное уравнение вынужденных колебаний (механических и электромагнитных) и его решение 211
§ 148. Амплитуда и фаза вынужденных колебаний (механических и электромагнитных). Резонанс 213
§ 148. Переменный ток 215
§ 150. Резонанс напряжений 217
§ 151. Резонанс токов 218
§ 152. Мощность, выделяемая в цепи переменного тока 219
Глава 19 Упругие волны 221
§ 153. Волновые процессы. Продольные и поперечные волны 221
§ 154. Уравнение бегущей волны. Фазовая скорость. Волновое уравнение 222
§ 155. Принцип суперпозиции. Групповая скорость 223
§ 156. Интерференция волн 224
§ 157. Стоячие волны 225
§ 158. Звуковые волны 227
S 159. Эффект Доплере в акустике 228
§ 160. Ультразвук и его применение 229
Глава 20 Электромагнитные волны 230
§ 161. Экспериментальное получение электромагнитных волн 230
§ 162. Дифференциальное уравнение электромагнитной волны 232
§ 163. Энергия электромагнитных волн. Импульс электромагнитного поля 233
§ 164. Излучение диполя. Применение электромагнитных волн 234
5 ОПТИКА. КВАНТОВАЯ ПРИРОДА ИЗЛУЧЕНИЯ 236
Глава 21 Элементы геометрической и электронной оптики 236
§ 165. Основные законы оптики. Полное отражение 236
§ 166. Тонкие линзы. Изображение предметов с помощью линз 238
§ 187. Аберрации (погрешности) оптических систем 241
§ 168. Основные фотометрические величины и их единицы 242
§ 189. Элементы электронной оптики 243
Глава 22 Интерференция света 245
§ 170. Развитие представлений о природе света 245
§ 171. Когерентность и монохроматичность световых волн 248
§ 172. Интерференция света 249
§ 173. Методы наблюдения интерференции света 250
§ 174. Интерференция света в тонких пленках 252
§ 175. Применение интерференции света 254
Глава 23 Дифракция света 257
§ 176. Принцип Гюйгенса - Френеля 257
§ 177. Метод зон Френеля. Прямолинейное распространение света 258
§ 178. Дифракция Френеля на круглом отверстии и диске 260
§ 178. Дифракция Фраунгофера на одной щели 261
§ 180. Дифракция Фраунгофера на дифракционной решетке 263
§ 181. Пространственная решетка. Рассеяние света 265
§ 182. Дифракция на пространственной решетке. Формула Вульфа - Брэггов 266
§ 183. Разрешающая способность оптических приборов 267
§ 184. Понятие о голографии 268
Глава 24 Взаимодействие электромагнитных волн с веществом 27 0
§ 185. Дисперсия света 270
§ 186. Электронная теория дисперсии светя 271
§ 187. Поглощение (абсорбция) света 273
§ 188. Эффект Доплера 274
§ 189. Излучение Вавилова - Черенкова 275
Глава 25 Поляризация света 276
§ 190. Естественный и поляризованный свет 276
§ 191. Поляризация света при отражении и преломлении на границе двух диэлектриков 278
§ 192. Двойное лучепреломление 279
§ 193. Поляризационные призмы и поляроиды 280
§ 194. Анализ поляризованного света 282
§ 195. Искусственная оптическая анизотропия 283
§ 196. Вращение плоскости поляризации 284
Глава 26 Квантовая природа излучения 285
§ 197. Тепловое излучение и его характеристики 285
§ 188. Закон Кирхгофа 287
§ 199. Законы Стефана - Больцмана и смещения Вина 288
§ 200. Формулы Рэлея - Джинса и Планка 288
§ 201. Оптическая пирометрия. Тепловые источники света 291
§ 202. Виды фотоэлектрического эффекта. Законы внешнего фотоэффекта 292
§ 203. Уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта. Экспериментальное подтверждение квантовых свойств света 294
§ 204. Применение фотоэффекта 296
§ 205. Масса и импульс фотона. Давление света 297
§ 206. Эффект Комптона и его элементарная теория 298
§ 207. Единство корпускулярных и волновых свойств электромагнитного излучения 299
6 ЭЛЕМЕНТЫ КВАНТОВОЙ ФИЗИКИ АТОМОВ, МОЛЕКУЛ И ТВЕРДЫХ ТЕЛ 300
Глава 27 Теория атома водорода по Бору 300
§ 208. Модели атома Томсона и Резерфорда 300
§ 209. Линейчатый спектр атома водорода 301
§ 210. Постулаты Бора 302
§ 211. Опыты Франка и Герца 303
§ 212. Спектр атома водорода по Бору 304
Глава 28 Элементы квантовой механики 306
§ 213. Корпускулярно-волновой дуализм свойств вещества 306
§ 214. Некоторые свойства волн да Бройля 308
§ 215. Соотношение неопределенностей 308
§ 216. Волновая функция и ее статистический смысл 311
§ 217. Общее уравнение Шредингера. Уравнение Шредингера для стационарных состояний 312
§ 218. Принцип причинности в квинтовой механике 314
§ 219. Движение свободной частицы 314
§ 220. Частице в одномерной прямоугольной «потенциальной яме» с бесконечно высокими «стенками» 315
§ 221. Прохождение частицы сквозь потенциальный барьер. Туннельный эффект 317
§ 222. Линейный гармонический осциллятор в квантовой механике 320
Глава 29 Элементы современной физики атомов и молекул 321
§ 223. Атом водорода в квантовой механике 321
§ 224. 1s-Состояние электрона в атоме водорода 324
§ 225. Спин электрона. Спиновое квантовое число 325
§ 226. Принцип неразличимости тождественных частиц. Фермионы и бозоны 326
§ 227. Принцип Паули. Распределение электронов в атоме по состояниям 327
§ 228. Периодическая система элементов Менделеева 328
§ 229. Рентгеновские спектры 330
§ 230. Молекулы: химические связи, понятие об энергетических уровнях 332
§ 231. Молекулярные спектры. Комбинационное рассеяние света 333
§ 232. Поглощение. Спонтанное и вынужденное излучения 334
§ 233. Оптические квантовые генераторы (лазеры) 335
Глава 30 Элементы квантовой статистики 338
§ 234. Квантовая статистика. Фазовое пространство. Функция распределения 338
§ 235. Понятие о квантовой статистике Бозе - Эйнштейна и Ферми - Дирака 339
§ 236. Вырожденный электронный газ в металлах 340
§ 237. Понятие о квантовой теории теплоемкости. Фононы 341
§ 238. Выводы квантовой теории электропроводности металлов 342
§ 239. Сверхпроводимость. Понятие об эффекте Джозефсона 343
Глава 31 Элементы физики твердого тела 345
§ 240. Понятие о зонной теории твердых тел 345
§ 241. Металлы, диэлектрики и полупроводники по зонной теории 346
§ 242. Собственная проводимость полупроводников 347
§ 243. Примесная проводимость полупроводников 350
§ 244. Фотопроводимость полупроводников 352
§ 245. Люминесценция твердых тел 353
§ 246. Контакт двух металлов по зонной теории 355
§ 247. Термоэлектрические явления и их применение 356
§ 248. Выпрямление на контакте металл - полупроводник 358
§ 249. Контакт электронного и дырочного полупроводников (p-n-переход) 360
§ 250. Полупроводниковые диоды и триоды (транзисторы) 362
7 ЭЛЕМЕНТЫ ФИЗИКИ АТОМНОГО ЯДРА И ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ 364
Глава 32 Элементы физики атомного ядра 364
§ 251. Размер, состав и заряд атомного ядра. Массовое и зарядовое числа 364
§ 252. Дефект массы и энергия связи ядра 365
§ 253. Спин ядра и его магнитный момент 366
§ 254. Ядерные силы. Модели ядра 367
§ 255. Радиоактивное излучение и его виды 368
§ 256. Закон радиоактивного распада. Правила смещения 369
§ 257. Закономерности -распада 370
§ 258. Распад. Нейтрино 372
§ 259. Гамма-излучение и его свойства 373
§ 260. Резонансное поглощение -излучения (эффект Мёссбауэра*) 375
§ 261. Методы наблюдения и регистрации радиоактивных излучений и частиц 376
§ 262. Ядерные реакции и их основные типы 379
§ 263. Позитрон. Распад. Электронный захват 381
§ 264. Открытие нейтрона. Ядерные реакции под действием нейтронов 382
§ 265. Реакция деления ядра 383
§ 266. Цепная реакция деления 385
§ 267. Понятие о ядерной энергетике 386
§ 268. Реакция синтеза атомных ядер. Проблема управляемых термоядерных реакций 388
Глава 33 Элементы физики элементарных частиц 390
§ 269. Космическое излучение 390
§ 270. Мюоны и их свойства 391
§ 271. Мезоны и их свойства 392
§ 272. Типы взаимодействий элементарных частиц 393
§ 273. Частицы и античастицы 394
§ 274. Гипероны. Странность и четность элементарных частиц 396
§ 275. Классификация элементарных частиц. Кварки 397
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 400
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ И ФОРМУЛЫ 402
ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ 413.

УДК 53(075.8) ББК 22.3я73 Т761

Рецензент - профессор кафедры физики им. А. М. Фабриканта

Московского энергетического института (технического университета) В.A. Касьянов

Трофимова Т. И.

Т761 Курс физики: учеб. пособие для вузов / Таисия Ивановна Трофимова. - 11-е изд., стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2006. - 560 с.

ISBN 5-7695-2629-7

Учебное пособие (9-е издание, переработанное и дополненное, - 2004 г.) состоит из семи частей, в которых изложены физические основы механики, молекулярной физики и термодинамики, электричества и магнетизма, оптики, квантовой физики атомов, молекул и твердых тел, физики атомного ядра и элементарных частиц. Рационально решен вопрос об объединении механических и электромагнитных колебаний. Установлена логическая преемственность и связь между классической и современной физикой. Приведены контрольные вопросы и задачи для самостоятельного решения.

Для студентов инженерно-технических специальностей высших учебных заведений.

УДК 53(075.8) ББК 22.3я73

Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом

без согласия правообладателя запрещается

ПРЕДИСЛОВИЕ

Учебное пособие написано в соответствии с действующей программой курса физики для инженерно-техничес- ких специальностей высших учебных заведений. Небольшой объем учебного пособия достигнут с помощью тщательного отбора и лаконичного изложения материала.

Книга состоит из семи частей. В первой части дано систематическое изложение физических основ классической механики, а также рассмотрены элементы специальной (частной) теории относительности. Вторая часть посвящена основам молекулярной физики и термодинамики. В третьей части представлены электростатика, постоянный электрический ток и электромагнетизм. В четвертой части, посвященной теории колебаний и волн, механические и электромагнитные колебания рассмотрены параллельно, указаны их сходства и различия и сопоставлены физические процессы, происходящие при соответствующих колебаниях. В пятой части изложены элементы геометрической и электронной оптики, волновая оптика и квантовая природа излучения. Шес-

тая часть посвящена элементам квантовой физики атомов, молекул и твердых тел. В седьмой части рассмотрены элементы физики атомного ядра и элементарных частиц.

Изложение материала ведется без громоздких математических выкладок, особое внимание обращено на физическую суть явлений и описывающих их понятий и законов, а также на преемственность современной и классической физики. Все биографические данные приведены по книге Ю. А. Храмова «Физики» (М.: Наука, 1983).

Автор выражает глубокую благодарность коллегам и читателям, чьи доброжелательные замечания и пожелания способствовали улучшению книги, и особую признательность профессору В. А. Касьянову за рецензирование пособия и сделанные им замечания.

ВВЕДЕНИЕ

ПРЕДМЕТ ФИЗИКИ И ЕЕ СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ

Окружающий нас мир, все существующее вокруг нас и обнаруживаемое нами посредством ощущений представляют собой материю.

Неотъемлемым свойством материи и формой ее существования является движение. Движение в широком смысле слова - это всевозможные изменения материи - от простого перемещения до сложнейших процессов мышления.

Разнообразные формы движения материи изучаются различными науками, в том числе и физикой. Предмет физики, как, впрочем, и любой науки, может быть раскрыт только по мере его детального изложения. Дать строгое определение предмета физики довольно сложно, потому что границы между физикой и рядом смежных дисциплин условны. На данной стадии развития нельзя сохранить определение физики только как науки о природе.

Академик А. Ф.Иоффе (1880-1960; российский физик) определил физику как науку, изучающую общие свойства

и законы движения вещества и поля.

В настоящее время общепризнано, что все взаимодействия осуществляются посредствомполей,например гравитационных, электромагнитных, полей ядерных сил. Поле наряду с веществом является одной из форм существования материи. Неразрывная связь поля и вещества, а также различие в их свойствах будут рассмотрены по мере изучения курса.

Физика - наука о наиболее простых и вместе с тем наиболее общих формах

движения материи и их взаимных превращениях. Изучаемые физикой формы движения материи (механическая, тепловая и др.) присутствуют во всех высших и более сложных формах движения материи (химических, биологических и др.). Поэтому они, будучи наиболее простыми, являются в то же время наиболее общими формами движения материи. Высшие и более сложные формы движения материи - предмет изучения других наук (химии, биологии и др.).

Теснейшая связь физики с многими отраслями естествознания, как отмечал академик С.И.Вавилов (1891 - 1955; российский физик и общественный деятель), привела к тому, что физика глубочайшими корнями вросла в астрономию, геологию, химию, биологию и другие естественные науки. В результате образовался ряд новых смежных дисциплин, таких, как астрофизика, биофизика и др.

Физика тесно связана и с техникой, причем эта связь имеет двусторонний характер. Физика выросла из потребностей техники (развитие механики у древних греков, например, было вызвано запросами строительной и военной техники того времени), и техника, в свою очередь, определяет направление физических исследований (например, в свое время задача создания наиболее экономичных тепловых двигателей вызвала интенсивное развитие термодинамики). С другой стороны, от развития физики зависит технический уровень

производства. Физика - база для созда-	на значительную роль курса физики во
ния новых отраслей техники (электрон-	втузе - это фундаментальная база для
ная техника, ядерная техника и др.).	теоретической подготовки инженера,
Бурный темп развития физики, рас-	без которой его успешная деятельность
тущие связи ее с техникой указывают	невозможна.

ЕДИНИЦЫ ФИЗИЧЕСКИХ ВЕЛИЧИН

Основным методом исследования в физике является опыт - основанное на практике чувственно-эмпирическое познание объективной действительности, т. е. наблюдение исследуемых явлений в точно учитываемых условиях, позволяющих следить за ходом явлений и многократно воспроизводить его при повторении этих условий.

Для объяснения экспериментальных данных выдвигаются гипотезы. Гипотеза - это научное предположение, позволяющее уяснить сущность происходящих явлений и требующее проверки на опыте и теоретического обоснования для того, чтобы стать достоверной научной теорией.

В результате обобщения экспериментальных данных, а также накопленного опыта людей устанавливаются

физические законы - устойчивые повторяющиеся объективные закономерности, существующие в природе. Наиболее важные законы устанавливают связь между физическими величинами. Измерение физической величины есть действие, выполняемое с помощью средств измерений для нахождения значения физической величины в принятых единицах.

Единицы физических величин можно выбрать произвольно, но тогда возникнут трудности при их сравнении. Поэтому целесообразно ввести систему единиц, охватывающую единицы всех физических величин.

Для построения системы единиц произвольно выбирают единицы для нескольких не зависящих друг от друга физических величин. Эти единицы называются основными. Остальные же единицы, называемыепроизводными, выводятся из физических законов, связывающих их с основными единицами.