Механика. сборник методических указаний

сборник методических указаний

для самостоятельной работы студентов

Брянск 2005

Составители: доцент кафедры физики БГИТА, к.т.н. Преженцев М.Д.

ассистент кафедры экспериментальной физики Воронежского

государственного университета, к.ф-м.н Рогазинская О.В.

Рецензент: зав. кафедрой ВМ

доц., к.ф-м.н. Баранова И.М.

Рекомендованы редакционно-издательской комиссией

строительного факультета

Протокол № ___ от «__»_________г.

Оглавление

Предисловие ………………………………………………………………….. 4

Введение …………………………………………………………………... 9

1. Вопросы по разделам механики …………………………………… 14

1.1. Что изучает механика ……..…………………………………………… 14

1.2. Элементы кинематики …… ………………………………………….. 14

1.3. Динамика материальной точки и

поступательного движения твердого тела …………………………….. 16

1.4. Механика твердого тела …………………………………………………. 17

1.5. Деформация твердого тела ……………………………………………… 18

1.6. Работа и энергия …………………………………………………………. 18

1.7. Законы сохранения в механике …………………………………………. 19

1.8. Тяготение. Элементы теории поля ……………………………………… 20

1.9. Элементы механики жидкостей ………………………………………… 20

1.10. Элементы специальной (частной) теории относительности ………… 21

2. Ученые – физики, краткие сведения ……………………………… 22

3. Из истории науки и техники ………………………………………… 25

4. Ответы на вопросы по разделам механики ……………..……. 51

4.1. Что изучает механика…………………………………………………… 51

4.2. Элементы кинематики………………………………………………….. 53

4.3. Динамика материальной точки и поступательного движения

твердого тела ……………………………………………………………. 57

4.4. Механика твердого тела………………………………………………… 60

4.5. Деформация твердого тела……………………………………………… 63

4.6. Работа и энергия………………………………………………………… 64

4.7. Законы сохранения в механике……………………………………….. 66

4.8. Тяготение. Элементы теории поля……………………………………. 68

4.9. Элементы механики жидкостей……………………………………….. 69

4.10. Элементы специальной (частной) теории относительности……….. 71

5. Литература ……………………………………… …………………………... 74

ПРЕДИСЛОВИЕ

Изучение любой дисциплины в вузе состоит из аудиторных занятий и самостоятельной работы студента. Учебный план (ГОСы – государственные образовательные стандарты по специальностям и составленные на основе их рабочие программы) предполагает, что на каждый час аудиторных занятий по курсу общей физики необходимо затратить примерно час или несколько больше на самостоятельную внеаудиторную работу студента.

Аудиторные занятия включают лекции, практические, лабораторные занятия и т.д.

На лекции студент воспринимает и конспектирует сообщаемый лекционный материал, обобщенный из многообразия учебников, учебных пособий, научных материалов доступных лектору.

На практических занятиях под руководством преподавателя студент учится применять теоретический материал, полученный на лекциях, к решению задач, готовясь, к практическому занятию, к контрольной работе, повторно изучает теоретический материал. На лабораторных занятиях под руководством преподавателя студент:

- приобретает навыки работы с физическими приборами;

- приобретает навыки расчета результатов измерений;

- учится правильно формулировать результаты работы;

- при сдаче лабораторной работы преподавателю студент проявляет знания теории физического явления, которое изучается в данной работе, особенностей эксперимента и расчета.

Это все – аудиторные занятия. На этих занятиях работа студента в какой-то степени пассивна.

На лекции полумеханическое конспектирование, а требуется восприятие, понимание ранее полученного материала, так как – изложение курса – логически последовательное, взаимосвязанное с предыдущим материалом.

На практическом занятии уже необходима самостоятельная домашняя подготовка к занятию – изучение теоретического материала по теме занятия, самостоятельное решение задач по теме предыдущего занятия.

На лабораторном занятии объем самостоятельной работы студента возрастает:

- необходимо подготовится к лабораторной работе заранее: написать название работы, краткую теорию (0,5-1,0 стр.), рабочие формулы, таблицы;

- изучить теорию явления, рассматриваемого в данной лабораторной работе, выяснить физические величины, используемые в данной работе, их размерности;

- изучить методику выполнения лабораторной работы, порядок ее выполнения на макете;

- освоить способы обработки результатов измерений, в т.ч. и расчет погрешностей измерений;

- уметь правильно сформулировать выводы из результатов работы;

- уметь правильно ответить на вопросы преподавателя при сдаче лабораторной работы.

Выше перечислены основные моменты этапов аудиторной работы студента, частично содержащие и самостоятельную работу.

Что же понимается под самостоятельной работой студента? Что ему необходимо делать помимо присутствия и активного участия в аудиторных занятиях?

Ответ следует искать из задачи курса дисциплины, в нашем случае - физики, вернее – ее основ. Так как – изучение физики в достаточно полном объеме – это задача классических университетов, в которых каждый из разделов физики изучается в нескольких курсах (а не в двух – трех семестрах – все основы общей физики), с постепенным усложнением материала и с параллельным изучением соответствующего математического аппарата.

Для различных специальностей объем курса физики в часах – различный. Цель курса - обучение студентов физическим знаниям и умениям, формирующих научное мировоззрение, обеспечивающих исходный уровень для изучения химических, технологических, строительных и прочих дисциплин. В итоге изучения курса студенты должны знать

- основные законы современной физики;

- теоретические основы современных физических методов исследования вещества;

- принципы работы основных физических приборов, применяемых в технике;

- метрологические требования при работе с физической аппаратурой;

- правила техники безопасности при работе с физической аппаратурой.

Но, во всех случаях – задача курса:

- дать минимальные знания для данной специальности, которые позволили бы изучать последующие дисциплины, в том числе и узкоспециальные;

- дать навык работы с технической и справочной литературой;

- дать навык логического мышления;

- приучить студента к аккуратности записей, точности расчетов, логичности выводов из результатов работы.

Остановимся подробнее на самостоятельной работе студента.

Лекция

Что, как правило, делает студент, особенно, первого-второго курса:

- срисовывает с доски то, что пишет преподаватель, хорошо, если правильно;

- записывает пояснения к рисункам, формулам (достаточно редко);

- записывает определения физических величин (достаточно редко);

- записывает словесную формулировку физических законов (достаточно редко).

По восприятию многих студентов – формулы - это главное, остальное приложится. Несмотря на неоднократные упоминания, что в физике главное - словесные определения, а математический аппарат – вспомогательный, позволяющий сократить запись определения или закона (как бы краткая запись для понимающего смысл физического явления). К сожалению, большинство конспектов лекций это набор формул и плохо расшифровываемые сокращения текста.

В чем заключается самостоятельная работа студента с конспектом лекций:

- внимательно прочитать конспект вечером, желательно, в тот же день, материал лекции еще достаточно сохранился в памяти;

- расшифровать свои сокращения;

- выделить то, что непонятно - в записях, в рисунках, в сокращениях;

- читая конспект лекции:

- задавать себе вопросы – понятно, или – нет;

- где взять пояснения: у преподавателя на консультации, в учебнике, учебном пособии, справочнике, догадаться самому (в последнем случае, обязательно, проверить у преподавателя);

- дополнить лекцию.

Практическое занятие – решение задач

Подготовка к практическому занятию:

- подготовка вопросов преподавателю по рассматриваемому материалу, конкретная и четкая формулировка вопроса, в первую очередь, для себя – вопрос должен быть понятен самому себе

- изучение теоретического материала по теме занятия;

- выписка необходимых формул, определений с пояснениями;

- восприятие изученного материала – понятно – непонятно;

- самостоятельный поиск ответов на возникшие вопросы.

Аудиторное практическое занятие:

- постановка вопросов перед преподавателем;

- внимательное анализ ответов преподавателя, конспектирование ответов;

- внимательное анализ пояснений преподавателя по методике решения задач данного типа, конспектирование пояснений;

- добиваться ясности (полного понимания) рассматриваемого явления, закона, решаемой типовой задачи, восприятие решения типовой задач, не стесняясь задавать дополнительные и уточняющие вопросы) уточнение не понятого материала путем задавания дополнительных вопросов;

- самостоятельное решение задачи, решаемой у доски, с использованием домашней подготовки и уточняющих вопросов преподавателю.

Домашняя работа студента при подготовке к контрольной работе и решении задач, входящих в расчетно-графическую работу:

- изучение теоретического материала по теме контрольной работы или расчетно-графической работы;

- изучение материала, полученного на практических занятиях;

- самостоятельная работа с рекомендованным преподавателем учебником или учебным пособием;

- подготовка вопросов преподавателю на консультацию по изучаему материалу;

- решение задач.