Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика»




Скачать 481.6 Kb.
НазваниеМетодические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика»
страница1/4
Дата24.12.2012
Размер481.6 Kb.
ТипМетодические указания
  1   2   3   4
Украина. Министерство образования и науки

Автономной Республики Крым.

Крымское республиканское высшее учебное заведение

«Феодосийский политехнический техникум»


УТВЕРЖДАЮ

Зам директора по УР

___________ О. Г. Сердюкова

«_____»_____________ 2008 г.


Методические указания

к самостоятельной работе студентов

по дисциплине «Физика»


для студентов специальности

5090609 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий и гражданских сооружений»

курс 2


Разработал преподаватель З. М. Ефремова


Рассмотрено на заседании цикловой комиссии

естественно – математических дисциплин.

Протокол № _______ от ____________ 2008 г.

Председатель цикловой комиссии

_________________________ С. И. Лесных


2008 г.

Общие положения


Для полного усвоения материала по дисциплине «Физика» необходимым эле –

ментом является его самостоятельное изучение студентами. При этом появляется возможность изучения вопросов по темам, не вошедшим в курс аудиторных занятий.

Кроме того самостоятельность в приобретении знаний формируется у студентов только в ходе собственной деятельности, с появлением внутренней потребности в знаниях, возникновением познавательных интересов.

Учебное время, отведенное для самостоятельной работы по дисциплине «Физика» для студентов второго курса специальности 5. 090609 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий и гражданских сооружений» определяется рабочей программой дисциплины и составляет 72 часов.


1. Цели организации и выполнения

самостоятельной работы студентов


1.1. Формирование у студентов навыков самостоятельного приобретения знаний по вопросам физики и техническим вопросам, связанным с физикой.

1.2. Активизация познавательной и мыслительной деятельности студентов; раз –витие их творческих способностей.

1.3. Изучение тем по дисциплине «Физика», необходимых для дальнейшего ос –

воения общетехнических и специальных дисциплин и не рассматриваемых при про- ведении аудиторных занятий.


2. Задачи самостоятельной работы студентов


2.1. Самостоятельное обучение предусматривает овладение студентом умениями и навыками определять цель и содержание работы, умением организовывать соб –

ственное обучение.

2.2. В ходе выполнения самостоятельной работы студент должен обучиться при –

емам поиска и использования необходимой информации в соответствующей лите –

ратуре и других источниках информации.

2.3. Студент должен приобрести навыки самостоятельного использования полу –

ченных знаний для нахождения и обоснования ответов на вопросы и решения задач

по заданной теме.


3. Требования к знаниям и умениям студентов


3.1. При выполнении самостоятельной работы студент должен знать:

3.1.1. Физическую сущность изучаемого явления, соответствующие физические законы и закономерности.

3.1.2. Соответствующие физические понятия, физические величины и характе –

ристики, взаимосвязи физических величин.

3.1.3. Единицы измерения физических величин в системе СИ.

3.1.4. Иметь представление о практическом использовании изучаемых явлений и законов.


3.2. Студент должен уметь:

3.2.1. Пояснять физический смысл изучаемых явлений и понятий; формулировать соответствующие законы.

3.2.2. Записать формулы законов и взаимосвязей физических величин, используя соответствующие обозначения величин.

3.2.3. Использовать приобретенные знания для пояснения наблюдаемых явлений и возможностей их практического использования; для решения задач по заданной теме.

3.2.4. Составить реферат или сообщение по конкретному вопросу изучаемой темы.


4. Содержание отчета


После самостоятельного изучения заданной темы студент должен предоставить отчет о проделанной работе следующего содержания.

4.1. Титульный лист к отчету.

На титульном листе отчета должны быть указаны:

  • наименование учебного заведения;

  • предметная комиссия;

  • наименование отчета;

  • дисциплина;

  • тема;

  • исполнитель;

  • преподаватель;

  • год выполнения.


4.2. Отчет должен состоять из следующих разделов:

4.2.1. Цель изучения темы.

4.2.2. Конспект по изученному материалу, состоящий из разделов, соответствую –

щих перечню вопросов, предложенных для изучения.

4.2.3. Ответы на контрольные вопросы из перечня вопросов для самоконтроля.

4.2.4. Письменная работа по решению задач по изучаемой теме по индивидуаль –

ным заданиям.

4.3. В соответствии с уровнем подготовки студент может выполнить реферат, доклад или презентацию по выбранной теме. Такая работа оценивается по критериям

оценки творческой деятельности студентов.


Перечень тем для самостоятельного изучения

по дисциплине «Физика»

для студентов специальности

5090609 «Монтаж и эксплуатация электрооборудования промышленных предприятий и гражданских сооружений»


темы


Наименование темы

Количество часов

Модуль 1

1

Электрический заряд. Электростатическое поле. Напряженность электрического поля. Потенциал, напряжение. Электроемкость.


10

2

Закон Ома. Характеристики тока проводимости в конкретных примерах. Работа и мощность тока. решение задач.


12

3

Магнитное поле. Напряженность магнитного поля. Действие магнитного поля на проводник с током и на заряженную частицу, движущуюся в магнитном поле.


8

4

Парамагнитные, диамагнитные, ферромагнитные вещества. Кривая начального намагничивания ферромагнетиков.


8

Модуль 2

5

Закон Фарадея. Закон Ленца. Явление самоиндукции. Вихревые токи.


10

6

Переменный ток. Вращающееся магнитное поле. Асинхронный двигатель.



14

7

Преобразование переменного тока и напряжения. Принцип действия трансформаторов и их использование в технике.

10



Тема для самостоятельного изучения № 1

«Электрический заряд. Электростатическое поле.

Напряженность электрического поля. Потенциал, напряжение. Электроемкость.»

1. Цель


1.1. Уяснить физический смысл понятий об электрическом заряде как об особом свойстве тел и частиц вступать в электрическое взаимодействие; смысл физический смысл закона Кулона.

1.2. Раскрыть материальный характер электростатического поля, углубить понятие о силовой характеристике электрического поля – напряженности.

1.3. Уяснить физический смысл понятия «потенциальный характер электростати –

ческого поля»; расширить понятие об энергетических характеристиках электрического поля, раскрыть физический смысл понятий потенциал и разность потенциалов.

1.4. Углубить понятие электроемкости проводника, вывести формулу емкости пло- ского конденсатора.

1.5. Приобрести навыки использования изученных понятий и формул для решения задач по теме.

2. Вопросы для изучения


2.1. Изучение понятия «электрический заряд».

2.1.1. Описать явления, обусловленные электризацией тел.

2.1.2. Уяснить физический смысл понятия об электрическом заряде. Выяснить, что называют электрическим зарядом , из чего складывается электрический заряд тела, какими свойствами обладают электрические заряды, суть закона сохранения заряда.

2.1.3. Уяснить физический смысл закона Кулона, границы его применения.

2.1.4. Как зависит сила электростатического взаимодействия двух точечных зарядов от свойств среды? Уяснить физический смысл абсолютной и диэлектрической проницаемости среды.

2.2. Электрическое поле.

2.2.1. Раскрыть материальный характер электрического поля, описать его свойства.

2.2.2. Количественная характеристика силового действия электрического поля – напряженность электрического поля.

2.2.3. Уяснить физический смысл понятия «потенциальный характер электростати- ческого поля». Раскрыть физический смысл понятий потенциал и разность потенциа –

лов электрического поля.

2.2.4. Связь между напряженностью и разностью потенциалов.

2.2.5. Раскрыть суть принципа суперпозиции электрических полей.

2.3. Расширить понятие электрической емкости проводника.

2.3.1. Электроемкость уединенного проводника.

2.3.2. Взаимная электроемкость. Конденсаторы. Емкость плоского конденсатора. Емкость цилиндрического конденсатора. Соединения конденсаторов.

2.4. Решение задач по расчету напряженности и потенциала точки поля; емкости

конденсаторов по индивидуальному заданию.


3. Требования к знаниям и умениям студентов


3.1. Изучив тему, студент должен знать:


3.1.1. Физический смысл понятия «электрический заряд тела». Закон сохранения заряда. Закон Кулона, границы его применения. Физический смысл абсолютной и относительной диэлектрической проницаемости среды.

3.1.2. Понятие об электрическом поле как особом виде материи, свойства электри –

ческого поля. Физический смысл и формулы для определения напряженности, потен –

циала точки в электрическом поле, разности потенциалов двух точек в электрическом поле.

3.1.3. Принцип суперпозиции полей.

3.1.4. Суть явления поляризации диэлектрика.

3.1.5. Физический смысл понятия «электроемкость». Формулы для определения емкости конденсаторов, емкости соединений конденсаторов, определения энергии конденсаторов.


3.2. Студент должен уметь:

3.2.1. Решать задачи с использованием закона сохранения заряда и закона Кулона.

3.2.2. Рассчитывать напряженности различных электрических полей, роботу элек –

трического поля по перемещению заряда, потенциалы точек электрических полей, напряжение.

3.2.3. Рассчитывать электрические емкости конденсаторов различной формы и соединений конденсаторов.

3.2.4. Обосновывать ответы на вопросы по теме, составить сообщение или выполнить реферат по конкретному вопросу.


4. Вопросы для самоконтроля


4.1. Что называется электрическим зарядом? Чем определяется электрический заряд тела?

4.2. В чем состоит закон сохранения заряда?

4.3. Как проверить, что при соприкосновении электризуются оба тела?

4.4. В чем сходство и различие закона всемирного тяготения и закона Кулона?

4.5. Как влияет диэлектрическая среда на взаимодействие помещенных в нее двух

точечных зарядов?

4.6. Что такое электрическая постоянная и чему она равна в СИ?

4.7. Какие поля называются электростатическими?

4.8. Что такое напряженность электрического поля?

4.9. В чем состоит принцип суперпозиции электрических полей?

4.10.Чему равна напряженность поля точечного заряда, диполя?

4.11. Дайте определение потенциала электростатического поля.

4.12. Как связана работа перемещения заряда в электростатическом поле с напря –

женностью и потенциалом поля?

4.13. Какова связь между потенциалом и напряженностью электростатического по-

ля?

4.14. Что называется электроемкостью уединенного проводника и от чего она зави- сит?

4.15. Что называется взаимной электроемкостью двух проводников и от чего она

зависит?

4.16. В каких случаях следует применять те или иные способы соединения конден –

саторов?


5. Примеры решения задач


Задача 1.

Два маленьких шарика массой по 0,005 г каждый висят на шелковых нитях длиной 6 см, закрепленных в одной точке. Когда шарикам сообщили одинаковые по величине и знаку заряды q, нити разошлись на угол 60°. Определить величину заряда.




Рис.1


Дано:

m = 5 • 10-6кг;

l = 6 • 10-2 м;

 = 1 (для воздуха);

 = 600

_____________________

q = ?


Решение. Шарик А находится в равновесии, если равнодействующая F его силы

тяжести Р = mg и электрической силы Fe, действующей на него со стороны заряда шарика В, уравновешивается силой реакции Т нити (рис. 1). Следовательно, сила F должна быть направлена вдоль нити, а для этого необходимо, как видно из рис. 1, чтобы tg(/2)=Fe/mg. (а)

Заряды шариков можно считать точечными. По закону Кулона для взаимодействия точечных зарядов имеем Fe = q2/4πεε0r2, где г = 2l sin (/2). (б)


Решая совместно (а) и (б), получим:

q2

tg(/2)= —————————

4πεε0 4l2sin2(/2)mg

______________

q =4l sin (/2) √ πεε0 mg tg (/2)


Проверим размерность полученной величины:

1Кл21/2

[q] = [l]•[ε0]•[m]1/2•[g]1/2 = 1м•———— •1 кг1/2•——— = 1 Кл

1(Н•м2) 1с


Производим вычисления в СИ:

______________

q =4l sin (/2) √ πεε0 mg tg (/2) =

_________________________________

= 4•6• 10-2 • 0,5 √3,14 • 8,85 • 10-12 • 5 • 10-6 • 9,8 • 0,577 Кл =

= 3,4 • l0-9 Кл = 3,4 нКл.


Задача 2.

Два одинаковых положительных точечных заряда q1 = q2 = q находятся на рассто –

янии 2l = 10,0 см друг от друга. Найти на прямой MN (рис.2), являющейся осью сим –

метрии этих зарядов, точку, в которой напряженность электрического поля макси –

мальна.


Рис.2

Дано:

2l = 10 см = 0,1 м;

q1 = q2 = q;

ЕА= max.

——————————

АО = x = ?


Решение. Выясним, почему такая точка должна существовать.

Напряженность Е электрического поля в любой точке прямой MN складывается из нанряженностей Е1 и Е2, созданных в этой точке зарядами q1 и q2:

Е = Е1 + Е2.

При этом в точке О, лежащей между зарядами, сумма векторов Е1 и Е2, одинаковых по модулю и противоположных по направлению, равна нулю. В точках прямой MN, весьма удаленных от зарядов, векторы Е1 и Е2 окажутся приблизительно одинаково направленными. Но и в этом случае их равнодействующая близка к нулю, поскольку оба слагаемых быстро убывают при удалении от зарядов, так как их величины обратно пропорциональны квадратам расстояний до зарядов. Следовательно, на прямой MN по обе стороны от зарядов должны быть точки, в которых напряженность поля достигает максимума.

Строго говоря, для этого необходимо также, чтобы напряженность поля в любой точке прямой МN была непрерывной функцией координаты этой точки. Можно показать, что это условие в задаче выполняется.

Чтобы решить задачу, найдем напряженность поля Е в произвольной точке А пря –

мой МN. Как видно из рисунка 2,

Е = 2 Е1 cosφ,

где φ – угол между вектором Е1 и прямой MN;

q

Е1 = ———— - величина точки в поле точечного заряд

4πε0 r2


2q cosφ

Е = ————— (1)

4πε0 r2


Обозначив отрезок О А через х и учитывая соотношения в Δ АОq1:

______

r2 = l2 + x2 ; cos φ = x /√ l2 + x2 ,


вместо равенства (1) получим:

2q x

Е = ———————

4πε0 (l2 + x2)3/2

Эта формула выражает модуль вектора Е в произвольной точке прямой МN как функ- цию координаты х этой точки, если начало отсчета вдоль оси x поместить в точке О. Чтобы найти максимум функции, продифференцируем ее по x и приравняем к нулю

производную:

dE 2q [(l2 + x2)-3/2– 3x2(l2 + x2)-5/2]

—— = ————————————— = 0,

dx 4πε0


Отсюда находим : l 0,05

x1 = — = —— = 0,035 м

√2 √2

l 0,05

x2 = – — = – —— = – 0,035 м

√2 √2

Два значения х соответствуют двум точкам, расположенным по обе стороны от точки О на расстоянии 3,5 см от нее.


Задача 3.

Определить работу, которую совершат силы поля при перемещении заряда q = 0,52 мкКл из точки А в точку В (рис. 3). Плоский конденсатор заряжен до разности потенциалов U = 100 В.



Рис. 3


Решение. Поскольку электрическое иоле плоского конденсатора заключено между его пластинами, точки А и В находятся вне поля. Поэтому можно было бы сделать вывод, что разность потенциалов между ними отсутствует. Однако в действительно –

сти это не так.

Разность потенциалов и напряженность электрического поля связаны формулой



Поскольку при этом интегрировать можно по любой линии, соединяющей точки А и В, выберем прямую АВ. Тогда получим



Так как во всех точках интервалов АС и DB поле отсутствует, видим, что из трех интегралов в правой части формулы (1) первый и третий равны нулю. Следовательно,



Таким образом, между точками А и В существует та же разность потенциалов, что и между пластинами конденсатора. Отсюда искомая работа по перемещению заряда согласно формуле



равна


Замечание. В действительности заряд q перемещается из точки А в точку В не по прямой АВ, а по некоторой кривой АnВ (см. рис. 3), обходя пластины конденсатора. Возникает вопрос: какие же силы совершают вычисленную нами работу, если поле кон денсатора заключено между его пластинами? Чтобы ответить на поставленный вопрос, следует учесть рассеивание силовых линий электрического поля у краев пла- стин. Чем дальше от краев, тем меньше напряженность, но зато тем больший путь

пройдет заряд q, двигаясь под действием сил электрического поля, чтобы попасть из точки А в точку В. В результате силы поля, перемещая заряд по любому пути из А в В, совершают одинаковую, отличную от нуля работу.


Задача 4.

Вычислить общую емкость системы, включенной между клеммами А и В в схеме, изображенной на рис. 5, а. Электрические емкости C1= 2 мкФ и С2 = 1 мкФ.



Дано:

С1= 2мкФ;

С2= 1мкФ

––––––––––––

САВ=?


Рис. 5


Решение. Участок цепи DE состоит из двух, соединенных параллельно ветвей, в одной из которых включены последовательно три одинаковые емкости С1, а в другой емкость С2. n

По формуле: С = ∑ Сi .

i = 1

Емкость CDE этого участка цепи равна сумме емкостей обеих ветвей: CDE = С’+ C2,

где С’ — емкость первой ветви, которую находим по формуле :


. 1 n 1

— = ∑ — .

C i = 1 Ci




Заменим участок цепи DE одной эквивалентной ему емкостью CDE (рис. 5,б). Тогда искомая емкость CAB будет равна сумме емкостей двух параллельных ветвей, одна из которых содержит емкости C1, СDE и С1, соединенные последовательно, а другая - емкость С2.

Обозначим общую емкость первой ветви через С", тогда по формуле для парал –

лельного соединения конденсаторов:

. n

С = ∑ Сi

i = 1


САВ= С" + С2,


причем



Заменив емкость CDE ее выражением (а), получим:




6. Темы рефератов


6.1. Методы и техника электростатических измерений потенциала.

6.2. Конденсаторы и их применение в технике.

6.3. Сегнетоэлектрики в современной электротехнике.


7. Форма отчета


7.1. Конспект изученного материала по вопросам для изучения.

7.2. Письменная работа по решению задач по индивидуальным заданиям.


8. Формы контроля


8.1. Проверка конспекта.

8.2. Проверка письменной работы по решению задач.

8.3. Экспресс-опрос.


9. Литература


9.1. Жданов Л. С., Жданов Г. Л. Учебник для средних специальных учебных заведений. К. Вища школа, 1983.

9.2. Сборник задач по физике (для средних специальных учебных заведений). Под редакцией Гладковой. М., Наука, 1984.

9.3. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Курс физики. Том 2. Учебник для студентов высших учебных заведений. М., «Высшая школа», 1977.

9.4. Савельев И.В. Курс общей физики. Том 2. М., «Наука», Главная редакция Физико-математической литературы, 1987.

9.5. Попов В. С. Теоретическая электротехника. Учебник для студентов средних специальных учебных заведений. М., Энергия. 1978.

9.6. Попов В. С. Электрические измерения. Учебник для средних специальных учебных заведений. М. Энергия. 1985.

9.7. Иродов И. Е. Задачи по общей физике.Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. М., «Наука». 1988.


  1   2   3   4

Похожие:

Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика»
При этом появляется возможность изучения вопросов по темам, не вошедшим в курс аудиторных занятий
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические указания по самостоятельной работе студентов
Вычислительная математика: Методические указания по самостоятельной работе студентов / Сост. Ковязина Е. М. – Киров: всэи, 2010....
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические рекомендации к самостоятельной и индивидуальной работе студентов по дисциплине «основной иностранный язык»
Формирование навыков самостоятельной работы происходит в процессе выполнения заданий по срс (самостоятельной работе студентов) и...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические рекомендации к самостоятельной и индивидуальной работе студентов по дисциплине «основной иностранный язык»
Формирование навыков самостоятельной работы происходит в процессе выполнения заданий по срс (самостоятельной работе студентов) и...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические рекомендации к самостоятельной и индивидуальной работе студентов по дисциплине «основной иностранный язык»
Формирование навыков самостоятельной работы происходит в процессе выполнения заданий по срс (самостоятельной работе студентов) и...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические рекомендации к самостоятельной и индивидуальной работе студентов по дисциплине «основной иностранный язык»
Формирование навыков самостоятельной работы происходит в процессе выполнения заданий по срс (самостоятельной работе студентов) и...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические указания практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Финансовый менеджмент»
Методические указания практическим занятиям и самостоятельной работе по дисциплине «Финансовый менеджмент» предназначены для студентов...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconОбщие методические указания по изучению дисциплины и самостоятельной работе студентов
Методические указания составлены в соответствии с примерной (рабочей) программой по дисциплине Товароведение текстильных и одежно-обувных...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconРабочая программа, методические указания к самостоятельной
Малышева Т. А. Информатика: методические указания к практическим занятиям и самостоятельной работе студентов по направлениям подготовки...
Методические указания к самостоятельной работе студентов по дисциплине «Физика» iconМетодические указания к самостоятельной работе
Методические указания составлены на основании гос впо по направлению подготовки дипломированного специалиста 651100 «Техническая...
Разместите кнопку на своём сайте:
Библиотека


База данных защищена авторским правом ©lib.znate.ru 2014
обратиться к администрации
Библиотека
Главная страница