Пеньков В. Е.
Представлена технология решения задач по всем темам курса физики. Рассматриваются отдельные типы задач: кейсзадачи, содержание которых вытекает из конкретных событий; задачи методологического характера, решение которых связано с границами применимости конкретных теорий. Особое внимание уделяется анализу физики процесса, особенно при решении простых задач, чтобы за формулами можно было видеть явления и на их основе строить формализованные модели. Книга может быть полезна преподавателям, учителям физики, студентам, обучающимся на физических факультетах, школьникам старших классов, а также всем интересующимся физикой.
Введение 7
Раздел 1. Классификация и методы решения задач различных типов 11
1.1. Задачи на отработку применения простейших формул 11
1.2. Типичные ошибки при решении качественных задач 16
1.3. Технология решения задач по кинематике 20
1.4. Технология решения задач по динамике и гидродинамике 24
1.5. Технология решения задач по статике и гидростатике 26
1.6. Технология решения задач на работу и мощность 28
1.7. Технология решения задач на законы сохранения в механике 29
1.8. Технология решения задач на механические колебания 33
1.9. Технология решения задач на молекулярно-кинетическую теорию 36
1.10. Технология решения задач на уравнение состояния идеального газа 38
1.11. Технология решения задач по термодинамике 40
1.12. Технология решения задач на влажность воздуха 44
1.13. Технология решения задач по электростатике 45
1.14. Технология решения задач на конденсаторы 48
1.15. Технология решения задач на законы постоянного тока 50
1.16. Технология решения задач на магнитное поле 54
1.17. Технология решения задач на электромагнитные колебания 57
1.18. Технология решения задач по геометрической оптике 59
1.19. Технология решения задач по волновой оптике 62
1.20. Технология решения задач по квантовой физике 63
1.21. Технология решения задач на строение атома 65
1.22. Технология решения задач на физику атомного ядра 67
1.23. Технология решения задач методом размерностей 68
1.24. Кейс-задачи 70
1.25. Методологические ошибки при решении задач 75
Раздел 2. Справочный материал 78
2.1. Кинематика материальной точки 78
2.1.1. Основные кинематические величины 78
2.1.2. Прямолинейное равномерное и равноускоренное движение 79
2.1.3. Криволинейное движение 81
2.2. Динамика материальной точки 82
2.2.1. Основные понятия динамики 82
2.2.2. Первый закон Ньютона 83
2.2.3. Инерциальные системы отсчета 83
2.2.4. Второй закон Ньютона 84
2.2.5. Третий закон Ньютона 84
2.2.6. Закон всемирного тяготения 85
2.2.7. Принцип эквивалентности 85
2.2.8. Сила тяжести, вес тела 85
2.2.9. Силы упругости 86
2.2.10. Силы сухого трения 86
2.2.11. Границы применимости механики Ньютона 88
2.3. Работа. Мощность. Энергия. Законы сохранения в механике 88
2.3.1. Работа силы, мощность 88
2.3.2. Кинетическая и потенциальная энергия 88
2.3.3. Закон сохранения импульса системы материальных точек 89
2.3.4. Энергия системы материальных точек 89
2.4. Механические колебания 90
2.4.1. Основные характеристики колебаний 90
2.4.2. Гармонические колебания 90
2.4.3. Математический маятник 91
2.4.4. Пружинный маятник 92
2.4.5. Вынужденные колебания. Резонанс 92
2.5. Молекулярно-кинетическая теория идеального газа 93
2.5.1. Модель идеального газа 93
2.5.2. Температура и давление идеального газа 93
2.5.3. Уравнение состояния идеального газа 94
2.5.4. Газовые законы 94
2.6. Законы термодинамики 96
2.6.1. Работа в термодинамике 96
2.6.2. Внутренняя энергия газа 96
2.6.3. Первое начало термодинамики 96
2.6.4. Обратимый и необратимый процессы 98
2.6.5. Различные формулировки второго начала термодинамики 99
2.6.6. Принцип действия тепловых двигателей 99
2.6.7. Цикл Карно 100
2.7. Реальные газы и жидкости. Твердые тела 100
2.7.1. Насыщенные и ненасыщенные пары 100
2.7.2. Абсолютная и относительная влажность 101
2.7.3. Точка росы 101
2.7.4. Нагревание. Удельная теплоемкость вещества 102
2.7.5. Парообразование и конденсация. Кипение 102
2.7.6. Гидростатическое давление. Законы гидростатики 103
2.7.7. Аморфные и кристаллические тела 104
2.7.8. Плавление и кристаллизация 104
2.8. Электрическое поле 105
2.8.1. Электрический заряд 105
2.8.2. Закон сохранения электрического заряда 105
2.8.3. Закон Кулона 105
2.8.4. Напряженность электрического поля 106
2.8.5. Работа по перемещению заряда в электрическом поле 107
2.8.6. Потенциальность электрического поля 107
2.8.7. Проводники и диэлектрики в электрическом поле 108
2.8.8. Электроемкость проводника 109
2.8.9. Электроемкость конденсаторов 109
2.8.10. Соединения конденсаторов 109
2.8.11. Энергия электрического поля 110
2.9. Законы постоянного тока 110
2.9.1. Электрический ток 110
2.9.2. Закон Ома для участка цепи 111
2.9.3. Сопротивление проводников и их соединения 111
2.9.4. Электродвижущая сила. Закон Ома для полной цепи 113
2.9.5. Работа и мощность тока. Закон Джоуля – Ленца 114
2.9.6. Измерение силы тока и напряжения в электрической цепи 115
2.10. Магнитное поле. Электромагнитная индукция 116
2.10.1. Магнитное поле и его характеристики 116
2.10.2. Сила Ампера и сила Лоренца 117
2.10.3. Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле 118
2.10.4. Закон электромагнитной индукции 118
2.10.5. Самоиндукция 119
2.11. Электромагнитные колебания. Шкала электромагнитных волн 120
2.11.1. Колебательный контур 120
2.11.2. Переменный ток 121
2.11.3. Трансформатор 122
2.11.4. Электромагнитные волны 123
2.11.5. Шкала электромагнитных волн 123
2.12. Геометрическая и волновая оптика 124
2.12.1. Основные понятия 124
2.12.2. Принцип Ферма 124
2.12.3. Законы отражения и преломления света. Полное отражение 125
2.12.4. Оптическая сила линзы. Формула тонкой линзы 126
2.12.5. Изображения, даваемые плоскими зеркалами и тонкими линзами 127
2.12.6. Интерференция света 128
2.12.7. Дифракция света 129
2.12.8. Дифракционная решетка 129
2.12.9. Поляризация света. Закон Малюса 131
2.12.10. Закон Брюстера 131
2.12.11. Основы специальной теории относительности 132
2.13. Элементы квантовой физики 133
2.13.1. Фотоэффект и его законы 133
2.13.2. Формула Эйнштейна. Кванты света 133
2.13.3. Задерживающая разность потенциалов 134
2.13.4. Красная граница фотоэффекта 135
2.13.5. Волны де Бройля 135
2.14. Строение атома 136
2.14.1. Модель атома Томсона 136
2.14.2. Опыт Резерфорда 136
2.14.3. Планетарная модель атома 137
2.14.4. Постулаты Бора 137
2.15. Физика атомного ядра 138
2.15.1. Строение атомного ядра. Нуклоны 138
2.15.2. Энергия связи ядра. Дефект масс 138
2.15.3. Ядерные реакции. Радиоактивность. Период полураспада 140
2.15.4. Альфа-, бета- и гамма-распады. Правила смещения 140
Список используемой литературы 142